Loa song song âm thanh xấu, nhưng nối tiếp là tốt


8

Tôi đã thực hiện một mạch loa đơn giản. Nghe có vẻ (ít nhất là với tôi) tốt đến mức đáng ngạc nhiên (mặc dù một audiophile có thể sẽ hét to và bỏ chạy). Tôi hiện đang chạy qua một vấn đề.

Để tăng âm lượng và tăng chất lượng âm thanh (khiến loa chia sẻ gánh nặng) Tôi đã thử các cấu hình khác nhau cho bốn loa, song song tất cả, nối tiếp chúng và song song hai nối tiếp bởi hai loa kia. Thêm loa nối tiếp chỉ có tác dụng tốt đối với chất lượng âm thanh, nhưng ngay khi tôi sử dụng bất kỳ một trong số chúng song song , chất lượng âm thanh sẽ bị nhiễu / méo tiếng đáng chú ý. Tôi thực sự không hiểu tại sao. Chuyện gì đang xảy ra vậy? Tôi muốn có thể song song loa vì nối tiếp chúng là tốt cho chất lượng âm thanh, nhưng nó làm giảm âm lượng, và đó là một vấn đề, đặc biệt là nếu muốn sử dụng nhiều loa hơn.

Một sửa chữa "đơn giản" sẽ là tăng nguồn cung cấp để tôi có thể lái chúng với điện áp cao hơn, nhưng tôi hơi sợ điều đó: P và nó cũng sẽ gây áp lực nhiều hơn cho các thành phần liên quan. Sử dụng op-amp đường sắt có thể cải thiện tình hình một chút, nhưng vẫn sẽ có sự mất điện áp trên các BJT kéo đẩy (tôi đoán vậy) và tôi không có bất kỳ op-to-rail nào phù hợp -có sẵn.

Thật khó chịu khi nó gần như hoạt động. Tôi không cần chất lượng âm thanh hoặc âm lượng tốt nhất, nhưng chỉ có điều gì đó có thể chấp nhận được.

Nối tiếp

Song song

Thông tin thêm:

  • Các loa có hai loại khác nhau, nhưng ngay cả khi tôi chỉ song song hai loa giống nhau thì vấn đề nhiễu / méo xuất hiện (và khiến hai loa còn lại không được kết nối).
  • Nó có thể không liên quan, nhưng nguồn cung cấp kép của tôi bao gồm hai mụn cóc trên tường 5 V.
  • Op-amp tôi đang sử dụng là quad op-amp LM324AN . Đó không phải là đường sắt.
  • Điện trở ohm 100 (đến khoảng 220) giữa đầu ra tức thời của op-amp phải và mặt đất làm giảm tiếng ồn trong tất cả các cấu hình. Tôi không biết tại sao; Tôi chỉ vấp phải điều này khi kết nối cáp không chính xác: p
  • Và BTW: Tôi không nghĩ vấn đề nhiễu / méo xuất phát từ các loa song song vẽ quá nhiều dòng điện, vì âm lượng không có / ảnh hưởng nhỏ đến nó. Đó là một vấn đề cung cấp hiện tại sau đó một khối lượng cao hơn (tôi nghĩ) sẽ làm xấu đi rất nhiều.
  • Mục đích của op-amp đầu tiên là tập trung đầu vào 0 V đến 5 V quanh GND, tức là đầu ra từ op-amp nắm tay là -2,5 V đến +2,5 V.
  • Cả hai op-amps được cung cấp từ đường ray +5 V -5 V. Thật không may là không hiển thị trong sơ đồ mặc dù.

Một số nghiên cứu thêm

Okey. Vì vậy, tôi đã đặt máy hiện sóng của mình để hành động và thăm dò điện áp trước loa (sau khi kéo đẩy).

Đây là giao diện của nó với một loa (và vâng, có rất nhiều tiếng ồn> 20 kHz):

Một loa!

Đây là giao diện của nó với hai loa giống nhau song song trong các trường hợp giống nhau. Điện áp thực sự không giảm, nhưng có một điều kỳ lạ ở phía dưới phải là tiếng ồn mà tôi nghe thấy:

Hai loa song song

Trên hình ảnh sau đây thậm chí còn đáng chú ý hơn!:

Nhập mô tả hình ảnh ở đây

BTW, dấu vết thứ hai chỉ là một điểm đánh dấu. Nó không hiển thị mặt đất và mặt đất nằm ở giữa dạng sóng.

Oh! Tôi rất xin lỗi sơ đồ đã sai ở một điểm quan trọng. Tôi đã có phản hồi sau khi đẩy! Như thế này:

Lần này đúng

================================

Một số nghiên cứu và giải pháp

================================

Đầu tiên, hình ảnh của tín hiệu âm thanh trên track1 và GND trên track2 theo yêu cầu. Nó dường như không thiên vị lắm DC:

Nhập mô tả hình ảnh ở đây

Nhưng vẫn rất thú vị khi nhìn vào đường ray trông như thế nào khi âm thanh ồn ào. Đây là hình ảnh của đường sắt tích cực và GND. Nó trông ồn ào, và nó trở nên tồi tệ hơn với âm lượng cao hơn:

Đường sắt dương

Đường ray âm có cùng âm lượng và tệ hơn đáng kể so với đường ray dương, ít nhất là trong mắt tôi (máy ảnh chậm của tôi làm mờ!):

Đường sắt âm

Điều đầu tiên tôi thử là thêm một tụ điện 1 phaF giữa đầu ra op-amp và mặt đất, và tôi khá ngạc nhiên khi nghe thấy tiếng ồn biến mất !!

Đây là cách đường ray âm trông giống như ở cùng một âm lượng, nhưng có thêm 1 tụFFF:

Đường sắt âm sau khi thêm tụ điện

Vì vậy, tụ 1 phaF đơn giản đã giải quyết vấn đề của tôi! Cảm ơn mọi người, tôi sẽ mất nhiều thời gian hơn để giải quyết vấn đề này mà không cần sự giúp đỡ của bạn :)

Đây là cách sóng xoang trông sau khi tụ được thêm vào. Mmm, tôi có thể nhìn chằm chằm vào đó cả ngày ...:

Đường cong hình sin sắc nét mmm

Cập nhật 2016 / 03-09

Tôi đã thay thế bộ dịch mức opamp bằng tụ điện màng ghép AC 1uF và điện trở 10k ohm thành GND sau nó. Tôi đã không thực sự nhận thấy bất kỳ cải tiến nào đối với chất lượng âm thanh NHƯNG tôi đã nhận thấy rằng việc thiên vị với một tụ điện thay vì bộ chuyển đổi mức opamp là an toàn hơn . Với bộ chuyển đổi mức opamp, nếu vì bất kỳ lý do gì, sẽ đặt tín hiệu quá cao hoặc quá thấp thì phần NPN hoặc PNP của giai đoạn đầu ra kéo đẩy sẽ phải chịu tải nặng hơn dẫn đến nóng lên (không tốt! ). Vì vậy, tôi sẽ giữ các tụ điện AC.

Tôi cũng đã thêm một cuộn cảm để lọc các tần số PWM (~ 0,3mF), điều đó đã cải thiện rất nhiều sự xuất hiện của đường cong hình sin.

Mặc dù, ngay cả với hai cải tiến này, vấn đề ban đầu vẫn phát sinh nếu tôi loại bỏ nắp 0,22uF giữa pin đầu ra opamp và GND. Dưới đây là những hình ảnh cho thấy sóng hình sin 440Hz có và không có nắp 0,22uF đó.

nhập mô tả hình ảnh ở đây


2
Nếu không có số đo, ai có thể nói? Nhưng theo phỏng đoán, trở kháng tải thấp hơn của các loa song song bị cắt (méo) do dòng đầu ra hạn chế từ amp. Việc tăng đánh giá hiện tại (không phải điện áp) của mụn cóc trên tường có thể giúp ích, nhưng bạn cũng có thể cần nâng cấp các bóng bán dẫn đầu ra (và giai đoạn trình điều khiển của chúng) để hưởng lợi từ nó. Nếu bạn có thể đo các vôn cung và nó bị chùng xuống khi âm thanh to và méo, đây là vấn đề.
Brian Drumond

4
@BrianDrummond Trên thực tế, vì OP đã tuyên bố rằng sự méo tiếng khi xảy ra song song không xảy ra khi nối tiếp loa, chúng tôi có thể chắc chắn 99,8% rằng loa có thể vượt qua hệ số giảm âm của bộ khuếch đại bằng cách đưa ra trở kháng tải thấp hơn so với amp có thể điều khiển hiệu quả. - Đó là một vấn đề phổ biến cho 'vừa chớm nở đam mê âm' kinh nghiệm (hay còn gọi là: "được ở đó, mua T-shirt);).
Robherc KV5ROB

5
Một lần nữa, NHẬN RID CỦA OPAMP SHIPING OPAMP. Bộ lọc thông cao thụ động sẽ làm việc tốt hơn, không phụ thuộc vào bạn nghĩ rằng bạn biết bù DC và vô hiệu hóa nó, và sẽ không dễ bị hỏng khi cung cấp năng lượng như mạch của bạn.
Olin Lathrop

1
Không, những gì tôi vẽ có ý nghĩa hơn. Tôi không hiểu Tôi đã đưa cho bạn một sơ đồ hoàn chỉnh, nhưng dường như bạn đã thử mọi cách trừ điều đó. Đầu tiên bạn đặt C2 giữa + 5V và đầu ra opamp, sau đó giữa + 5V và nối đất. Điều gì là quá khó để làm những gì tôi đề nghị? Dường như bạn vẫn có bộ dịch mức ngu ngốc trong đó, cung cấp đường dẫn phản hồi thông qua + 5V cho toàn bộ amp dao động. Tại sao hỏi lời khuyên nếu bạn sẽ không ít nhất là thử nó?
Olin Lathrop

1
@ taz0k Nhìn vào các bức ảnh phạm vi mới nhất của bạn, tôi nghĩ rằng bạn có thể thấy một số nhiễu cung cấp điện trên âm lượng 30 w / o đầu ra-> dấu vết nắp gnd. Điều này có thể là do nguồn cung đường sắt của bạn "sắp hết" với khối lượng cao hơn, sự mất cân bằng của mũ resevoir cung cấp của bạn hoặc từ ký sinh trùng trên mũ dự trữ / tách rời của bạn. Tốt nhất là sử dụng mũ gốm, màng mỏng hoặc mica cho tất cả việc tách rời của bạn và thường được đề nghị đặt gần nắp dự trữ (thường là điện phân hoặc Al-poly) của bạn. Trong cả hai trường hợp, các tụ điện kháng / điện cảm ký sinh thấp hơn giúp lọc tiếng ồn hf hiệu quả hơn.
Robherc KV5ROB

Câu trả lời:


13

Bộ khuếch đại của bạn có trở kháng đầu ra cố định và xoay điện áp hữu hạn. Để có được năng lượng lớn nhất từ ​​nó, trở kháng tải phải phù hợp với trở kháng đầu ra. Hai loa song song có một nửa trở kháng của một loa. Điều này rõ ràng là quá thấp để amp của bạn lái xe đúng cách.

Có lẽ nguồn cung cấp "wallwart" của bạn đang sụp đổ dưới cống nặng của hai loa song song. Điện áp cung cấp thấp hơn làm cho dải chết 1,5 V trở lên trong đầu ra của bạn chiếm tỷ lệ lớn hơn trong tổng thể, làm tăng đáng kể độ méo. Bạn không nói loại opamp nào bạn đang sử dụng, ngoài loại opamp to rail. Điện áp cung cấp có thể bị sập đến điểm có ít vùng hoạt động còn lại giữa dải chết trong đầu ra và phạm vi đầu ra của opamp cuối cùng.

Ngoài ra, các phần trong mạch của bạn không có ý nghĩa và thay vào đó có thể dễ dàng được thay thế bằng một thiết kế tốt hơn:

  1. Bạn có nguồn cung cấp đối xứng ±. Điều đó thật tốt. Vậy tại sao tại sao bạn lại chuyển mức đầu vào ra khỏi trung tâm mặt đất?

    Khi kiểm tra kỹ hơn, có vẻ như bạn đang dịch chuyển mức để bù cho tín hiệu đầu vào được tập trung vào khoảng 2,5 V. Đây chỉ là sự ngớ ngẩn đơn giản.

    Bạn không thể nghe DC. Ngay cả âm thanh "HiFi" chỉ giảm xuống 20 Hz. Cách rõ ràng để đối phó với độ lệch DC đầu vào là AC ghép tín hiệu. Loại bỏ tất cả những điều vô nghĩa ở bên trái của đầu vào tích cực của opamp thứ hai. Thay thế nó bằng một nắp 1FFF nối tiếp với điện trở 10 kΩ xuống đất.

  2. Bạn dường như sẵn sàng sống với băng chết trong giai đoạn đầu ra của trình theo dõi phát kép, nhưng ít nhất là đưa nó vào vòng phản hồi để opamp có thể cố gắng bù cho nó. Tất cả điều này đòi hỏi là kết nối điện trở phản hồi 10 kΩ (Argh, không có chỉ định thành phần) với đầu ra của toàn bộ amp thay vì đầu ra của opamp.

Đây là mạch cơ bản của bạn với các điểm rõ ràng được đề cập ở trên cố định:

Lưu ý rằng điều này vừa đơn giản hơn và sẽ hoạt động tốt hơn.

Có nhiều cách để giảm đáng kể băng thông giai đoạn cuối. Hai điốt là một cách tiếp cận rất phổ biến.

Những gì tôi thường làm là sử dụng thêm một vài bóng bán dẫn trong giai đoạn đầu ra để tăng thêm 2. Giai đoạn trước đó chỉ phải lái đến ± một nửa phạm vi cung cấp. Điều đó xảy ra xung quanh cần một đường ray xe lửa đến đường ray, thường không có sẵn ở mức ± 12 V trở lên mà bạn muốn chạy chúng tại.

Đã thêm vào để đáp ứng với dấu vết phạm vi

Bạn thậm chí có nhiều vấn đề hơn bạn nhận ra.

Mạch của bạn đang dao động dưới tải, gần như chắc chắn bằng cách cung cấp lại thông qua các nguồn cung cấp năng lượng. Tôi nên đã đề cập rõ ràng về điều này, nhưng đó là những gì mà C3 và C4 trong mạch của tôi dự định ngăn chặn. Hãy thử mạch tôi đã đăng. Nó sử dụng hầu hết các phần giống nhau nhưng sẽ hoạt động tốt hơn.

Bạn cũng có thể thấy bằng chứng của dải chết giai đoạn đầu ra trên dấu vết phạm vi. Một lần nữa, bao gồm cả giai đoạn đầu ra trong giao diện phản hồi sẽ giúp với điều này, mặc dù nó sẽ không sửa nó.

Bây giờ tôi thấy opamp là một LM324. Đó không phải là một lựa chọn tốt cho âm thanh. Tôi sẽ sử dụng TL07x với nguồn cung cấp tối thiểu ± 12 V. Điều đó có thể có nghĩa là bóng bán dẫn đầu ra mạnh hơn, có thể với tản nhiệt.

Khi bạn làm việc này, tôi có thể chỉ cho bạn cách có thêm điện áp xoay và ít dải chết hơn từ giai đoạn đầu ra, nhưng mỗi lần một việc. Dù sao đó cũng sẽ là một câu hỏi mới.


Tất cả những điểm tốt, nhưng tôi nghĩ rằng bạn có thể đã bỏ lỡ đề cập của OP rằng họ đang sử dụng loa không khớp , ngoài thiết kế amp kém, tải song song không khớp luôn == rắc rối;)
Robherc KV5ROB

@Rob: Không phù hợp chắc chắn là xấu, nhưng ông cũng cho biết vấn đề này được quan sát với các loa tương tự song song. Trong mọi trường hợp, tất cả những gì tôi nói ở trên vẫn được áp dụng. Tôi nên đề cập rằng loa không khớp là xấu, nhưng bạn đã làm điều đó.
Olin Lathrop

Cảm ơn! Ồ, đó là điều rất vụng về của tôi. Phản hồi thực sự được lấy từ sau khi kéo đẩy (trực tiếp trước loa (s)). Tôi không hiểu tại sao sự thay đổi cấp độ của tôi sẽ là ngớ ngẩn. Tôi cần phải tập trung nó xung quanh mặt đất bằng cách nào đó tôi đoán? Các opamp sẽ thêm tiếng ồn và chiếm không gian (hiện tại tôi đang sử dụng một opamp quad để nó không thực sự là không gian). Tôi đã thử sử dụng tụ điện ghép AC nhưng chất lượng âm thanh giảm (có lẽ do mũ chất lượng thấp?) Có lẽ vì bộ lọc RC có thời gian phản hồi chậm hơn (tôi giả sử) ... Tôi sẽ đọc lại câu trả lời của bạn và xem những gì tôi sẽ / sẽ làm :)
fredrik.hjarner

1
@taz: Lọc thông cao thụ động ở phía trước amp âm thanh có hiệu quả và cách thức hoạt động bình thường. Dịch chuyển cấp độ hoạt động chỉ trừ đi một mức DC cụ thể, do đó không tốt và phức tạp hơn. C1 trong mạch của tôi phải là một nắp lưỡng cực. Nếu bạn sử dụng gốm, hãy chắc chắn rằng nó được đánh giá cao hơn đáng kể so với điện áp bạn sẽ sử dụng. 1 uF 20 V sẽ ổn. Đó là bởi vì một số đồ gốm khá phi tuyến ở gần điện áp đầy đủ. Có những lựa chọn tốt hơn gốm, nhưng điều đó sẽ làm ngay bây giờ và cho phép bạn đi vào những vấn đề thực sự.
Olin Lathrop

1
Vì vậy, các shifter cấp opamp bây giờ đã biến mất. Bây giờ tôi tin chắc rằng một tụ điện ghép AC là tốt hơn vì "trung tâm tự động" dễ dàng của tín hiệu. Nó làm cho các bóng bán dẫn ở giai đoạn đầu ra dễ dàng hơn mà bây giờ nóng lên ít hơn do tín hiệu định tâm tốt hơn / đáng tin cậy hơn.
fredrik.hjarner

4
  • Và btw. Tôi không nghĩ vấn đề tiếng ồn / méo xuất phát từ các loa song song vẽ quá nhiều dòng điện vì âm lượng không có / ảnh hưởng nhỏ đến nó. Đó là một vấn đề cung cấp hiện tại sau đó một khối lượng cao hơn (tôi nghĩ) sẽ làm xấu đi rất nhiều.

Tôi thích rằng bạn đã áp dụng một số kỹ thuật / logic xử lý sự cố điện tốt ở đây. Thật không may, tuy nhiên, logic của bạn đã bỏ lỡ một điểm nổi bật.

Khi lái các bộ chuyển đổi âm thanh động (loa có nam châm & cuộn dây giọng nói), bộ khuếch đại của bạn cần có trở kháng nguồn thấp hơn tải mà nó đang lái.

Lượng trở kháng nguồn của bộ khuếch đại đạt dưới mức trở kháng tải của loa được gọi là " hệ số giảm xóc " trong thế giới âm thanh chuyên nghiệp liên quan đến khả năng của loa khuếch đại để điều khiển loa chính xác trong khi có thêm dòng điện (và trực tiếp khả năng liên quan để chống lại điện áp "độ trễ") chiến đấu (làm ẩm) các tác động của không khí di chuyển và các rung động bên ngoài, vv cố gắng làm biến dạng chuyển động của cuộn dây giọng nói.

Để chạy hiệu quả 4 loa không khớp từ đầu ra của bạn mà không rán bất kỳ loa nào & không gây ra méo tiếng, bạn thực sự cần phải thêm 3 loa đầu ra cuối cùng song song với loa hiện có. Sau đó, bạn có thể kết nối mỗi loa với đầu ra riêng của nó. Điều này sẽ đạt được khả năng âm lượng / volt higer mà bạn muốn có được bằng cách song song loa, đồng thời tránh thổi amp của bạn bằng cách hút quá nhiều dòng điện và thổi loa có trở kháng thấp nhất vì phần lớn năng lượng sẽ truyền qua loa nếu loa tất cả song song trên một kênh.

- - - - - - - - - - Added Schematic - - - - - - - - - -

Đây là sơ đồ mạch điện, sử dụng hầu hết các thành phần hiện có của bạn, kết hợp thông thấp / thông cao trên đầu vào âm thanh để loại bỏ bù DC và nhiễu siêu âm PWM. Ngoài ra, nó bao gồm các đầu ra ổ đĩa loa song song, cùng với các tụ tách rời của Olin giữa các bộ nguồn & gnd, cũng như tách rời LM324AN.

sơ đồ mạch

Lưu ý: Sẽ tốt hơn nếu lái mỗi bộ phận đẩy / kéo từ một đầu ra opamp riêng biệt, với vòng phản hồi riêng, nhưng điều đó sẽ cần thêm 2 LM324AN (dây sử dụng nguồn cấp dữ liệu từ 1OUT để chạy tất cả 4 phần "cuối cùng", với mỗi loa "cuối cùng" có dây như loa OpAmps 3 & 4 đến 1 cho mỗi cặp OpAmp)


Cảm ơn!. Chỉ cần một nhận xét về điểm thứ hai của bạn. Không, các opamp được cung cấp từ + 5V và -5V (không hiển thị trong sơ đồ) và mức opamp đầu tiên chuyển đầu vào 0V thành 5V thành -2,5V đến + 2,5V, tôi đã xác nhận điều đó với máy hiện sóng của tôi.
fredrik.hjarner

@ taz0k ok, vậy thì chỉ là sơ đồ của bạn đã sai, vì chúng hiển thị mọi thứ ngoại trừ một bóng bán dẫn "đầu ra cuối cùng" NPN như được đặt giữa hai nguồn cung cấp (có thể là một phần lý do tại sao bạn thấy mô phỏng là "không chính xác ").
Robherc KV5ROB

Về điểm đầu tiên của bạn: Tôi đã thấy một tụ điện được thêm vào như thế trên các mạch âm thanh khác. Tôi cũng nghĩ rằng tôi nên thêm một cái (để dòng điện sẽ không "về mặt lý thuyết" đi đến vô cực trong loa và / hoặc làm cho loa "hình nón" quá nhiều theo hướng này hoặc hướng khác). Nhưng không may thêm một tụ điện làm giảm chất lượng âm thanh đó. Tôi đã thử nghiệm các chất điện phân có giá trị khoảng 1 (hoặc là 10 ...) đến 220uF. Có lẽ tôi nên kiểm tra giá trị thậm chí cao hơn ...
fredrik.hjarner

2
@ RobhercKV5ROB Tất nhiên bạn có thể sử dụng một tụ điện cực cho khớp nối AC, khi bạn biết các mức DC ở mỗi bên. Các tụ điện chỉ quan tâm đến điện áp mà nó nhìn thấy trên các chân của nó, không quan tâm đến điện áp so với mặt đất hoặc bất kỳ điểm nào khác.
ống

1
@ taz0k Đã cập nhật sơ đồ & tôi đã xóa một vài bình luận trong đó tôi đã tuyên bố sai.
Robherc KV5ROB
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.