Почему «единственное напряжение питания редко используется для аудио микшеров»?

Я читаю « Сборник ОУ с одним источником питания » и в параграфе о суммировании (стр. 9) я читаю « Одиночное напряжение питания редко используется для микшеров звука. Дизайнеры часто поднимают ОУ до, а иногда и за пределами рекомендованных напряжений для увеличения динамического диапазона ».

Это все еще применяется? Имеют ли современные операционные усилители с одним источником питания ограниченный динамический диапазон для микширования? Если это так, то для скольких каналов требуется суммирующий динамический диапазон сигнала операционные усилители с раздельным питанием?

circuit-design

— Джон Ам
источник

Вы должны быть осторожны, используя слово bandwidth с операционными усилителями. Полоса пропускания относится к диапазону частот, динамический диапазон относится к диапазону амплитуд.

— jalalipop

Почему это понижено? Кажется, это актуально для электронного дизайна, и это не проблема домашней работы без показанной работы.

— Борт

Возможно, потому, что нет ни одного и двух операционных усилителей, а только одной и двух цепей питания?

— Финбарр

@Finbarr Есть операционные усилители с одним и двумя источниками питания. Конечно, все операционные усилители будут иметь два рельса питания, но вы можете оптимизировать операционный усилитель для работы от отрицательного источника питания (или даже ниже отрицательного уровня), который часто называют «операционным усилителем с одним источником питания», потому что они нацелены на упрощение цепей, позволяя конструкции использовать только одну шину напряжения, которая должна регулироваться.

— Joren Vaes

Некоторые «ошибки» в схемотехнике привели к появлению популярных звуковых цепей, и люди, слушающие эти звуки, не знают или не заботятся, превышены ли рекомендуемые или максимальные напряжения, поэтому возможно, что превышение рекомендованного напряжения питания для операционного усилителя приведет к специфический вид звука, который считается приятным (или, соответственно, агрессивным или что-то в этом роде) для многих музыкантов и продюсеров и т. д. Однако я не могу привести конкретный пример схемы.

— Тодд Уилкокс

Ответы:

Почему одиночное напряжение питания редко используется для аудио микшеров »

Потому что в звуковых цепях схемы становятся намного проще при использовании с симметричным напряжением питания (например, +/- 15 В). Если использовать один источник 30 В (например), необходимо принять меры к смещению постоянного тока входов операционных усилителей к напряжению где-то «посередине», при этом источник питания 30 В будет +15 В.

Вы также можете создать шину +15 В «заземление переменного тока» к смещению постоянного тока для всех входов, но зачастую это всего лишь небольшой шаг, чтобы подать питание на источник питания +/- 15 В. Затем все входы могут быть смещены по постоянному току на 0 В, который "аккуратный" и "легкий". Тогда сигналы также будут сосредоточены вокруг 0 В (земля) вместо того, чтобы к ним добавлено +15 В постоянного тока.

Проектировщики будут часто выдвигать операционный усилитель до, а иногда и за его рекомендуемые шины напряжения, чтобы увеличить динамический диапазон

Это все еще применяется?

Да, в принципе это так. Использование максимального напряжения питания действительно дает максимальное колебание выходного напряжения, которое необходимо для достижения наибольшего динамического диапазона. Питайте операционный усилитель напряжением +/- 5 В, и даже лучший операционный усилитель ограничен колебанием выходного напряжения 10 В пост. Используйте +/- 15 В, и вы получите 30 Вpp напряжения на выходе.

Однако, если не использовать рекомендованное напряжение питания (а вместо этого использовать максимальное), это может привести к проблемам, которые могут быть не перечислены в таблице данных. Но обычно не должно быть никаких проблем, если вы не превысите максимум.

Все схемы имеют ограниченный динамический диапазон, в зависимости от операционного усилителя вы получаете больший диапазон или вы получаете меньше.

Нельзя сказать, что количество каналов ограничено динамическим диапазоном. Если вы позаботитесь о том, чтобы суммарный сигнал (ток) был ниже того, что может обработать схема (выход операционного усилителя не будет обрезаться), то количество каналов практически не ограничено.

— Bimpelrekkie
источник

Количество каналов может быть ограничено динамическим диапазоном. Добавление inputds не увеличивает допустимый максимальный уровень на входе, но добавляет дополнительный шум на входе в систему. Следовательно, вы уменьшаете свой динамический диапазон на 3 дБ каждый раз, когда удваиваете количество входов. Это, конечно, происходит в предположении, что коэффициент шума усилителя очень мал.

— Joren Vaes

@JorenVaes Действительно, это правда, если вы продолжаете суммировать сигналы, используя одни и те же значения входных (V - I) резисторов. Но тогда вам придется ограничить максимальное входное напряжение (до суммирования), иначе выход может обрезаться. На мой взгляд, сама операционная усилитель не ограничивает динамический диапазон при добавлении дополнительных входов. Я думаю, что больше система сама определяет уровень шума и, следовательно, динамический диапазон.

— Bimpelrekkie

Действительно, вам нужно будет ограничить сигналы, но для этого снова потребуются резисторы, что потенциально может снова увеличить шум. Тем не менее, я согласен, что имеет больше смысла говорить о самой системе, поскольку существует слишком много переменных, чтобы сказать, что это просто операционный усилитель.

— Joren Vaes

В чем разница между питанием цепи от -15 / + 15 рельсов или питанием той же цепи от 0 / + 30 рельсов, кроме того, где вы выбираете измерение напряжений? Конечно, фактические компоненты даже не будут знать, называете ли вы потенциалы тем или иным?

— Хмакхольм покинул Монику

@HenningMakholm Действительно, нет никакой разницы, кроме выбора точки заземления. Особенно, если в случае 0 / + 30В будет использоваться «заземление сигнала» при +15 В, тогда схемы могут быть идентичными. Только когда несколько цепей соединены вместе, следует обращать внимание, вместо того чтобы использовать 0 В в качестве общей, что следует использовать +15 В. Это немного противоречит интуиции, а не к тому, к чему мы привыкли. Тогда использование +/- 15 В облегчает понимание.

— Bimpelrekkie

Потому что единичные конструкции отстой.

На двойном источнике вы можете сместить ваши сигналы вокруг земли. Конденсаторы связи могут все еще использоваться, но они должны иметь дело только с маленькими смещениями постоянного тока, происходящими от несовершенных операционных усилителей, а не с большими преднамеренными смещениями постоянного тока.

В одной системе питания вы должны сместить ваши сигналы где-то еще. Это создает пару проблем.

Вполне вероятно, что любые колебания напряжения смещения станут помехой в сигнале.
Почти наверняка произойдет «стук» при включении, когда конденсаторы связи зарядятся до их уровней устойчивого состояния. Если не проявлять особой осторожности, при регулировке усиления могут быть похожие удары.

— Питер Грин
источник

Аудиосигналы только переменного тока Все ниже 20 Гц является шумом и может быть отброшено. Поэтому часто удобно спроектировать схему так, чтобы уровень покоя всех сигналов был равен 0. Это означает использование источника питания ±.

Выдвижение любой части за пределы указанного диапазона напряжения является безответственной конструкцией. Поскольку там были и, несомненно, все еще есть безответственные инженеры, вы, вероятно, можете найти продукты, где это еще делается.

Полоса пропускания операционного усилителя имеет мало общего с напряжением питания. Биполярное питание некоторых звуковых цепей для удобства работы с сигналами симметрично относительно земли. Это не имеет ничего общего с пропускной способностью.

Нет, мы не собираемся в Google что-то, чтобы получить информацию, которая должна была быть в вопросе. Это прямо твоя работа.

— Олин Латроп
источник

Существуют музыкальные инструменты, которые могут воспроизводить 8 Гц, а 16 Гц является относительно обычным явлением. Ваш нижний предел как минимум на две октавы слишком высок.

— user207421

@EJP Только если динамики или вибраторы для пола / сидений могут воспроизводить его. Множество дешевых потребительских банок неплохо работают на частоте до 100 Гц в свободном пространстве. «Профессиональные» колонки общего назначения часто рекламируются на частоте около 50 Гц, сабвуферы идут (немного) ниже. Кроме того, ~ 20 Гц - это примерно нижний предел слышимости ; все, что ниже, только ощущается, но все равно добавляет опыта, если все сделано хорошо, оборудование поддерживает его, и здание не разваливается от "землетрясения". :-)

— AaronD

@EJP: от 20 Гц до 20 кГц считается аудио "HiFi". Это отраслевая конвенция, основанная на диапазоне человеческого слуха. Даже высококлассные сабвуферы обычно не доходят до 20 Гц. От 20 Гц до 20 кГц это то, что электроника должна уметь обрабатывать, чтобы она не была ограничивающим фактором для всей системы. Если вы хотите, чтобы люди чувствовали (вы их не слышите) частоты ниже 20 Гц, вам нужно нечто большее, чем аудиосистема Hi-Fi. Для этого, вероятно, потребуются «шейкеры» в сравнении с динамиками для неслышимых низких частот.

— Олин Латроп