Warum wird „eine einzige Versorgungsspannung für Audiomischer selten verwendet“?

Ich lese " A Single Supply Op-Amp Circuit Collection " und im Abschnitt über das Summieren (Seite 9) lese ich " Eine einzelne Versorgungsspannung wird selten für Audiomischer verwendet. Designer schieben einen Operationsverstärker oft auf und manchmal auf über die empfohlenen Spannungsschienen hinaus, um den Dynamikbereich zu erhöhen ".

Gilt das noch? Haben moderne Single-Supply-Operationsverstärker einen begrenzten Dynamikbereich für Mischanwendungen? Wenn dies der Fall ist, für wie viele Kanäle benötigt der Dynamikbereich des Summiersignals Operationsverstärker mit geteilter Versorgung?

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— John Am
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Sie müssen vorsichtig sein, wenn Sie das Wort Bandbreite mit Operationsverstärkern verwenden. Die Bandbreite bezieht sich auf den Frequenzbereich, der dynamische Bereich auf den Amplitudenbereich.

— Jalalipop

Warum wird das abgelehnt? Es scheint für das elektronische Design relevant zu sein und ist kein Hausaufgabenproblem ohne gezeigte Arbeit.

— Bort

Vielleicht, weil es keine Single- und Dual-Supply-Operationsverstärker gibt, sondern nur Single- und Dual-Supply-Schaltkreise?

— Finbarr

@ Finbarr Es gibt Operationsverstärker mit einfacher und doppelter Versorgung. Sicher, alle Operationsverstärker haben zwei Versorgungsschienen, aber Sie können einen Operationsverstärker so optimieren, dass er von der negativen Versorgung bis (oder sogar unter der negativen Versorgung) arbeitet, was oft als "Einzelversorgungs-Operationsverstärker" bezeichnet wird, weil sie darauf abzielen Vereinfachung der Schaltkreise, indem das Design nur eine Spannungsschiene verwenden kann, die geregelt werden muss.

— Joren Vaes

Einige "Fehler" im Schaltungsdesign haben zu populär klingenden Schaltungen geführt, und Menschen, die diese Klänge hören, wissen oder kümmern sich nicht darum, ob die empfohlenen oder maximalen Spannungen überschritten werden. Daher ist es möglich, dass das Überschreiten der empfohlenen Versorgungsspannung für einen Operationsverstärker dazu führt Eine bestimmte Art von Sound, die für viele Musiker und Produzenten usw. als angenehm (oder angemessen aggressiv oder so) angesehen wird. Ich kann jedoch keine bestimmte Beispielschaltung nennen.

— Todd Wilcox

Antworten:

Warum wird für Audiomischer selten eine einzige Versorgungsspannung verwendet? “

Weil in Audio-Schaltkreisen die Schaltkreise bei Verwendung mit einer symmetrischen Versorgungsspannung (wie +/- 15 V) viel einfacher werden . Wenn Sie beispielsweise eine einzelne 30-V-Versorgung verwenden möchten, müssen Sie Maßnahmen ergreifen, um die Eingänge der Operationsverstärker auf eine Spannung irgendwo "in der Mitte" mit einer 30-V-Versorgung von +15 V auf Gleichspannung vorzuspannen.

Sie können auch eine +15 V "AC Ground" -Schiene erstellen, um alle Eingänge mit DC vorzuspannen. Dann ist es oft nur ein kleiner Schritt, das Netzteil mit +/- 15 V zu versorgen. Dann können alle Eingänge mit DC vorgespannt werden 0 V, was "ordentlich" und "einfach" ist. Dann werden die Signale auch um 0 V (Masse) zentriert, anstatt dass ihnen +15 V DC hinzugefügt werden.

Entwickler schieben einen Operationsverstärker häufig bis zu und manchmal über die empfohlenen Spannungsschienen hinaus, um den Dynamikbereich zu erhöhen

Gilt das noch?

Ja, im Prinzip schon. Die Verwendung der maximalen Versorgungsspannung ergibt tatsächlich den maximalen Ausgangsspannungshub, der erforderlich ist, um den größten Dynamikbereich zu erreichen. Wenn Sie einen Operationsverstärker mit +/- 5 V versorgen, ist selbst der beste Operationsverstärker auf einen Ausgangsspannungshub von 10 Vss begrenzt. Verwenden Sie +/- 15 V und Sie erhalten einen Ausgangsspannungshub von 30 Vpp.

Wenn Sie jedoch nicht die empfohlene Versorgungsspannung verwenden (sondern stattdessen das Maximum verwenden), kann dies zu Problemen führen, die möglicherweise nicht im Datenblatt aufgeführt sind. Aber normalerweise sollte es kein Problem geben, es sei denn, Sie würden das Maximum überschreiten.

Alle Schaltkreise haben einen begrenzten Dynamikbereich, je nachdem, welcher Operationsverstärker mehr oder weniger Reichweite hat.

Man kann nicht sagen, dass die Anzahl der Kanäle durch den Dynamikbereich begrenzt ist. Solange Sie darauf achten, dass das summierte Signal (Strom) unter dem liegt, was die Schaltung verarbeiten kann (der Ausgang des Operationsverstärkers wird nicht abgeschnitten), gibt es grundsätzlich keine Begrenzung für die Anzahl der Kanäle.

— Bimpelrekkie
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Die Anzahl der Kanäle kann durch den Dynamikbereich begrenzt werden. Das Hinzufügen von Eingaben erhöht nicht den zulässigen maximalen Eingangspegel, fügt dem System jedoch zusätzliches Eingangsrauschen hinzu. Daher verringern Sie Ihren Dynamikbereich jedes Mal um 3 dB, wenn Sie die Anzahl der Eingaben verdoppeln. Dies geht natürlich von der Annahme aus, dass der Rauschfaktor des Verstärkers sehr klein ist.

— Joren Vaes

@JorenVaes Dies gilt in der Tat unter der Annahme, dass Sie weiterhin Signale mit denselben Eingangswiderständen (V bis I) summieren. Aber dann müssten Sie auch die maximalen Eingangsspannungen (vor dem Summieren) begrenzen, sonst könnte der Ausgang abgeschnitten werden. Meiner Meinung nach schränkt Opamp selbst den Dynamikbereich beim Hinzufügen weiterer Eingänge nicht ein. Ich denke, es ist eher das System selbst, das den Geräuschpegel und damit den Dynamikbereich bestimmt.

— Bimpelrekkie

In der Tat müssten Sie die Signale begrenzen, aber das würde wieder Widerstände erfordern, könnte also möglicherweise das Rauschen wieder erhöhen. Trotzdem stimme ich zu, dass es sinnvoller ist, über das System selbst zu sprechen, da es zu viele Variablen gibt, um zu sagen, dass es nur der Opamp ist.

— Joren Vaes

Was ist der Unterschied zwischen der Stromversorgung eines Stromkreises von -15 / + 15 Schienen oder der Stromversorgung desselben Stromkreises von 0 / + 30 Schienen, außer wo Sie die Spannungen messen möchten? Sicherlich die tatsächlichen Komponenten werden nicht einmal wissen , ob Sie fordern die Potenziale der eine oder andere?

— Hmakholm verließ Monica

@HenningMakholm In der Tat gibt es keinen Unterschied außer der Wahl des Bodenpunkts. Insbesondere wenn im Fall von 0 / + 30V eine "Signalmasse" bei +15 V verwendet würde, können die Schaltungen identisch sein. Nur wenn mehrere Stromkreise miteinander verbunden sind, muss darauf geachtet werden, dass anstelle von 0 V +15 V verwendet werden sollten. Dies ist etwas kontraintuitiv und nicht das, was wir gewohnt sind. Die Verwendung von +/- 15 V erleichtert das Verständnis.

— Bimpelrekkie

Weil Einzelversorgungsdesigns scheiße sind.

Bei einer Doppelversorgung können Sie Ihre Signale um den Boden herum vorspannen. Kopplungskondensatoren können weiterhin verwendet werden, müssen sich jedoch nur mit den kleinen Gleichstromversätzen befassen, die von unvollständigen Operationsverstärkern stammen, nicht mit großen absichtlichen Gleichstromversätzen.

In einem einzigen Versorgungssystem müssen Sie Ihre Signale an einer anderen Stelle vorspannen. Dies führt zu einigen Problemen.

Es ist wahrscheinlich, dass Schwankungen der Vorspannung zu Rauschen im Signal führen.
Beim Einschalten wird es mit ziemlicher Sicherheit einen "Knall" geben, wenn sich die Koppelkondensatoren auf ihren stationären Zustand aufladen. Wenn nicht sehr sorgfältig vorgegangen wird, kann es auch zu ähnlichen Schlägen kommen, wenn die Verstärkungsregler eingestellt werden.

— Peter Green
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Audiosignale sind nur Wechselstrom. Alles unter 20 Hz ist Rauschen und kann verworfen werden. Es ist daher häufig zweckmäßig, die Schaltung so zu gestalten, dass der Ruhepegel aller Signale 0 beträgt. Dies bedeutet, dass eine ± Versorgung verwendet wird.

Das Verschieben eines Teils über den angegebenen Spannungsbereich hinaus ist unverantwortlich. Da es unverantwortliche Ingenieure gab und sicherlich immer noch gibt, können Sie wahrscheinlich Produkte finden, bei denen dies noch getan wird.

Die Opamp-Bandbreite hat wenig mit der Versorgungsspannung zu tun. Die bipolare Versorgung einiger Audiokreise dient dazu, Signale symmetrisch um Masse zu verarbeiten. Es hat nichts mit Bandbreite zu tun.

Nein, wir gehen nicht zu Google, um Informationen zu erhalten, die in Frage kommen sollten. Das ist genau dein Job.

— Olin Lathrop
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Es gibt Musikinstrumente, die 8 Hz erzeugen können, und 16 Hz sind relativ häufig. Ihre Untergrenze ist mindestens zwei Oktaven zu hoch.

— user207421

@EJP Nur wenn die Lautsprecher oder Boden- / Sitzschüttler dies reproduzieren können. Viele billige Verbraucherdosen tun ziemlich gut, um im freien Raum bis zu 100 Hz zu erreichen. Allzweck-Pro-Lautsprecher werden häufig bei etwa 50 Hz beworben, wobei die Subwoofer (geringfügig) niedriger sind. Außerdem ist ~ 20 Hz ungefähr die untere Grenze zum Hören ; Alles, was niedriger ist, ist nur zu spüren, trägt aber zur Erfahrung bei, wenn es gut gemacht wird, die Ausrüstung es unterstützt und das Gebäude nicht vom "Erdbeben" abfällt. :-)

— AaronD

@EJP: 20 Hz bis 20 kHz gelten als "HiFi" -Audio. Dies ist eine Branchenkonvention, die auf dem Bereich des menschlichen Gehörs basiert. Selbst High-End-Subwoofer reichen normalerweise nicht bis zu 20 Hz. 20 Hz bis 20 kHz ist das, was die Elektronik handhaben soll, damit es nicht der begrenzende Faktor in einem Gesamtsystem ist. Wenn Sie möchten, dass Menschen Frequenzen unter 20 Hz fühlen (Sie können sie nicht hören), benötigen Sie etwas, das über ein HiFi-Audiosystem hinausgeht. Das würde wahrscheinlich "Schüttler" erfordern, wie sie für Lautsprecher für die unhörbaren tiefen Frequenzen vorgesehen sind.

— Olin Lathrop