Ses op amplifikatörleri neden bu kadar yüksek ray gerilimleri gerektirir?

Bu aptalca bir soru olabilir, ancak henüz doğrudan internetin herhangi bir yerinde ele alınamadım. Ayrıca, konuyla ilgili çok fazla soru sormuyorum.

Profesyonel viteste, Hat seviyesi ses sinyalleri kabaca ~ 3,5V tepeden tepeye , peki neden ses devreleri rutin olarak +/- 12v veya daha yüksek ray gerilimleri gerektirir veya önerir?

Bu tamamen bir tavan boşluğu mudur? Veya op amperlerde doğrusal olmama durumu besleme voltajlarına mı bağlı?

Yoksa daha ucuz bileşenleri mi desteklemek istiyorsunuz? TL072'nin veri sayfasına bakıldığında, yük direnci azaldığında (2k Ohm) maksimum çıkış voltajı rayın 2 / 3'ü kadar düşük olabilir, ancak tipik olarak 10k Ohm yük için rayın% 90'ındadır. Ancak, radan raya olan daha üst düzey bir op-amp da kullanabilirsiniz?

Bu soruyu soran ana şey, Cirrus CS4272 için veri sayfasına ve değerlendirme panosundaki şemalara / verilere bakmaktır . Bu durumda, ADC 0v ila 5v arasında çalışmasına rağmen, yine de giriş tamponu için bipolar +/- 18V besleme kullanmayı tercih ederler. Bu özel örnekte, rayın% 80'inin en kötü durum çıkış salınımına sahip olan ve +/- 3v kadar düşük rayları destekleyen NE5532D8 kullanıyorlar.

Öyleyse, ADC yalnızca 0-5v sesi destekliyorsa (muhtemelen 2.5v civarında eğilimli) ve +/- 3V kaynağı kullanmak 3.5V tepe-tepe aralığını kolayca karşılayabilecekse neden +/- 18V sarf malzemeleri kullansınlar?

Veri sayfasına göre, bu devrede herhangi bir ölçeklendirme (kazanç veya zayıflama) yoktur:

XLR konnektörleri, CS4272 analog girişlerini birlik kazancı, AC bağlantılı diferansiyel devreler aracılığıyla sağlar. 2 Vrms diferansiyel sinyal, CS4272 girişlerini tam skalaya getirir.

Bu nedenle , hat seviyesinin üzerindeki herhangi bir sinyal, zaten ADC tarafından kırpılmaya başlayacaktır. ADC'de op amp'e karşı kırpma yapmak daha mı iyi? Veya çıkış aşaması için gerekli olan daha yüksek ray yine de sadece ~ 3.5v tepe-tepe hat seviyesi çıkış sinyali sağlamasına rağmen?

5v tek besleme ADC'nin sürülmesi bağlamında, daha yüksek, iki kutuplu sarf malzemeleri olan bir giriş aşaması kullanmanın, 5v'de tek bir besleme üzerinde LT1215 gibi bir şey kullanmaktan daha iyi olmasının nedenleri nelerdir? (Bu özel Stack Exchange'de henüz 10 itibarım olmadığından bağlantı gönderemiyorum ... Google'a yetecek kadar kolay)

Teşekkürler!

1. Günümüzde mikserler gibi 24 bit sesle çalışan yüksek tanımlı ses ekipmanı, 120dB dinamik aralığını işlemek için +/- 10 voltluk bir voltaj salınımı gerektiren 600 ohm diferansiyel giriş ve dahili veri yolu bağlantıları (sinyal dijitalleştirilene kadar) kullanın SACD / DVDV / Blu-Ray ses parçaları. Diferansiyel sürücü IC genellikle +/- 18 voltluk besleme raylarına (mikserlerde) sahip bir SSM2142'dir.
2. Evet, bu ekstra voltajın bir kısmı, uzak 600 ohm yüklerde Vdrop'u telafi etmektir, böylece yükte +/- 10 voltluk bir salınım mevcuttur. Bu daha yüksek sürücü voltajı, yaklaşık 90dB dinamik aralığa sahip CD'lerle (1980'lerin başında) başladı ve çok eski stereoların girişini aşırı yüklediler, böylece ses çok bozuldu.
3. Düzeltme, -6dB fono-fiş adaptörlerini takmaktı, böylece seviye eski stereoların alışık olduğu seviyeye düştü. Giriş SACD standardı +/- 10 volt değilse, bir tasarımcının neden düşük voltajlı bir ADC'yi sürmek için yüksek voltajlı bir op-amp kullanacağını açıklayamıyorum, ardından ADC'den önce bölebilirim.
4. Günümüzde CD / SACD / DVD / Blu-Ray çıkışlarında maksimum çıkış olarak +/- 10 voltluk bir salınım vardır, bu nedenle sadece analog çıkış IC'nin yüksek voltajlı raylara sahip olması gerekir. Bu IC'den önce sinyal hala dijital bir formattadır. MP3 çalarlar, dinamik aralık yaklaşık 60dB olduğu için çok daha düşük voltajlarla çalışabilir.
5. CD dosyalarını çalabilen daha kaliteli bir oynatıcı, yalnızca kulaklık / kulaklık sürücüsü IC'sinin voltajını artırarak 90dB dinamik aralığa sahip olabilir.
6. 24 bit ses veya ultra hassas DC ölçümleri kullanmazsanız, 5 volt tek uçlu sarf malzemeleri ve ultra sessiz 5 volt ve 3,3 volt ADC ve DAC'ler CD, MP3 ve geleneksel ses için yeterince iyidir. 'Chopper' amplifikatörleri olarak adlandırılan amplifikatörler, 5 voltluk bir besleme ile hassas DC ölçümleri de yapabilir, ancak örnekleme hızı 100 sps ile sınırlıdır; bu zamanla artacaktır. Güç amplifikatörleri, günümüzün yüksek tanımlı sesini neredeyse bozulma olmadan işlemek için op-amp'ler için +/- 15 volt raylar (veya daha yüksek) kullanır.
7. Tasarımcı, 5 voltluk ADC devrelerine +/- 12 volt op-amp yüklerse, tasarım kolaylığı, belki daha düşük empedans yükleri sürmek ve / veya sadece ekleyebilecek 'özel' düşük voltajlı op-amp satın almaktan kaçınmak olabilir. envanter maliyetine.
8. SACD'ye bakarsanız, DVD / Blu-Ray ses parçalarına karıştırılmış stüdyo sınıfı 24 bit kayıt formatıdır, müzik konserleri de CD'ler için 16 bit formatına kadar karışıktır. +/- 10 volt, 600 ohm veya daha yüksek yükler için maksimum hat seviyesidir, ancak günümüzdeki ev ses sistemleri bu cihazlardan bu seviyeyi beklemektedir.
9. Standart 'Tape In' ve 'Tape-Out' ve MP3 ve kaset girişi, orijinal sinyal seviyelerinde yaklaşık +/- 1 volt olarak çalışır. Eski seviye standartları hala mevcuttur, ancak yüksek tanımlı sesin (24 bit) yanı sıra.
10. Beş volt ve 3,3 volt ADC, geçmişe göre çok daha dinamik bir aralığa (çok düşük gürültülü zemin) sahip olabilir. 5 veya 3,3 voltluk ADC'lerin, bu görev için tasarlandığı sürece yüksek tanımlı sesi işleyemeyeceğini ima etmek istemiyorum. Maliyetleri başlangıçta çok yüksekti ama her geçen yıl düşüyor.
11. Ses ve ultrasonik sesler de dahil olmak üzere birçok nedenden ötürü "yüksek gerilim" op-amp'leri kullanılmaktadır. LTC6090, ultra ses ve hareket kontrolü için +/- 70 voltluk besleme raylarına sahip olduğundan +/- 12 voltluk besleme rayları aslında düşük taraftadır.
12. Cerwin-Vega Metron serisindeki gibi bazı ses güç amplifikatörleri 1.500 watt çıkış için +/- 130 volt besleme rayına sahiptir, bu nedenle +/- 15 volt raylı bir preamp aşaması düşük voltaj gibi görünür.
13. Bu durumda ve diğerlerinde, daha yüksek voltajlara ihtiyaç vardır, çünkü bir sonraki aşama veya hedef cihaz düzgün çalışmak için geniş voltaj aralığına ihtiyaç duyar. Yük, düşük empedanslı düşük gürültülü yük veya basit empedans uyumu için tasarlanmış bir voltaj bölücü olabilir.
14. Bu arada, "xxdB", devrenin veya kaydın gürültü zemini ile ilgilidir, böylece zemin seviyesindeki en yüksek gürültü, 'tam hacme' kıyasla, tespit edilemeyecek veya fark edilemeyecek kadar düşük olacaktır. Ayrıca, bir IC'nin güç verdiği voltajı değil, tam ses seviyesi ile karşılaştırıldığında IC'nin sinyal yokken ne kadar sessiz olduğunu gösterir.
15. +/- 12 volt ve daha yüksek besleme rayları, güç amplifikatörleri, güç kaynakları, test cihazları vb. Gibi gerçekten ihtiyaç duyan cihazlara indirgenir.
    
    EDIT: DC ve ses IC'lerinin gürültü tabanındaki sürekli iyileştirmeler nedeniyle bir noktada, eski 'standart' +/- 10 voltun 600 ohm spesifikasyonuna, daha düşük voltajlarla 600 ohm'un yerini alacağını belirtmek gerekir. 600 ohm standardı, 200 metrelik 32 kanal korumalı bükümlü çift (STP) kabloların 200 metrelik bir konser sahnesinden ses kulesine koşulduğu günlerden geliyor ve o zaman 600 ohm XLR girişli analog karıştırıcılar için uyguntu .
    
    Bu pahalı adımların tümü vb sahne mürettebat kullanılan havai ışıklar, flaş ışıklar, lazerler, telsiz gibi mikrofon ve enstrüman kabloları, dışarı gürültü tutmak için gerekli edildi
    
    varlık dedi ki, açıktır ki zaman geçtikçe 200 fit 'yılan' ihtiyacından kaçınarak kaynakta daha fazla ses kaynağı dijitalleştiriliyor. Gelecekte bir noktada tüm kaynaklar hemen dijitalleştirilecek ve sinyal kulaklıklara ve hoparlörlere ulaşıncaya kadar tekrar analog hale gelmeyecek, mevcut cevabımı sinyaller açısından eski, ancak güç değil.

Daha eski günlerde, amplifikatörlerin çıkış voltaj aralığı ve besleme voltajları arasında iyi bir marja ihtiyacı vardı. Daha eski opamp'lerde ray başına 3V voltaj düşüşü vardı.

Ayrıca, sinyal çıkışının bu sınırdan daha uzakta olması daha iyi bir arz reddi oranını garanti etti (daha eski tasarımlar, regülatör olarak sadece zener + NPN kullanarak genellikle zayıf regüle edilmiş sarf malzemeleri kullandı). Ve bu opamplar, besleme gerilimleri daha yüksek olduğunda genellikle daha iyi genel özelliklere (PSRR, CMR, THD + N, ...) sahipti. Örnek olarak, ileri teknoloji seslerde kullanılan popüler bir opamp olan OPA134'ün (90'ların ortasında ortaya çıkan) THD + N spesifikasyonlarına bakın:

THD + N'nin daha yüksek besleme voltajlarında daha iyi olduğunu açıkça görüyorsunuz. Bu eski opamplerin genellikle hiçbir zaman tam olarak +/- 5V'de belirtilmediğinden bahsetmiyorum bile.

Bu yüzden herkes oldukça yüksek besleme gerilimleri kullandı. Bu sadece doğal bir şeydi.

Bugünlerde, bunun hala haklı olup olmadığından emin değilim. Daha yeni raydan raya çıkış opamp'larının iyi özellikleri vardır ve sarf malzemeleriniz yeterince kararlıysa, sarf malzemesinin reddedilmesi bir sorun değildir. Ama çoğu zaman, "yüksek kaliteli hifi dişli" tasarlayan insanlar daha yeni şeyler kullanmaya başlamazlar, bu yüzden hala bu alışkanlığa sahipler.

Şimdi, tek bir 5V beslemeli bir LT1215 kullanmak istiyorsanız ve LT1215 teknik özellikleri sizin için yeterince iyi ise, sorun değil. Özellikleri saçma değil. Sadece giriş gerilimi aralığının / çıkış gerilimi salınımının uygulamanız için uygun olduğunu kontrol edin. ADC'nin 0-5V giriş aralığı varsa, maksimum 4.4V çıkış sınırlı LT1215'e sahip olmak biraz dinamik aralığı keser, ancak kabul edilebilir. Sana bağlı.

bence, girişte bir DC engelleme kapağı ve çıkışta başka bir DC engelleme kapağı ile, bipolar güçle çalışan herhangi bir op-amp devresi tek bir güç kaynağı ile çalışmak için yeniden jigger edilebilir.

ve modern günlerde bazı op-amp'lerin 3.3 v güç kaynağına kadar çalıştığını düşündüm. İşte ben sadece basit fikirli web üzerinde bulunan bir örnek: