Tại sao một điện áp cung cấp duy nhất hiếm khi được sử dụng cho các bộ trộn âm thanh?

Tôi đang đọc " Bộ sưu tập mạch Op-amp cung cấp đơn " và trong đoạn về tổng kết (trang 9) tôi đọc " một điện áp cung cấp hiếm khi được sử dụng cho các bộ trộn âm thanh. Đôi khi, các nhà thiết kế sẽ đẩy một op amp lên, và đôi khi vượt quá đường ray điện áp được đề nghị để tăng phạm vi động ".

Điều này vẫn còn áp dụng? Các op-amps cung cấp hiện đại có phạm vi động hạn chế cho các ứng dụng trộn không? Nếu đây là trường hợp có bao nhiêu kênh thì tín hiệu tổng hợp dải động cần op-amps cung cấp tách?

circuit-design

— John Am
nguồn

Bạn phải cẩn thận khi sử dụng băng thông từ với op-amps. Băng thông đề cập đến dải tần số, dải động đề cập đến dải biên độ.

— jalalipop

Tại sao điều này bị hạ cấp? Nó dường như có liên quan đến thiết kế điện tử, và không phải là một vấn đề bài tập về nhà mà không có công việc được hiển thị.

— Bort

Có lẽ bởi vì không có op-am cung cấp đơn và kép, chỉ có các mạch cung cấp đơn và kép?

— Finbarr

@Finbarr Có op-amps cung cấp đơn và kép. Chắc chắn, tất cả các op-amp sẽ có hai đường ray cung cấp, nhưng bạn có thể tối ưu hóa một opamp để hoạt động từ nguồn cung tiêu cực lên (hoặc thậm chí dưới mức cung cấp âm), thường được gọi là "opamp cung cấp đơn" vì chúng nhằm vào đơn giản hóa các mạch bằng cách cho phép thiết kế chỉ sử dụng một đường ray điện áp cần được điều chỉnh.

— Joren Vaes

Một số "lỗi" trong thiết kế mạch đã dẫn đến các mạch âm thanh phổ biến và những người nghe những âm thanh đó không biết hoặc không quan tâm đến việc vượt quá điện áp được đề nghị hay tối đa, do đó có thể vượt quá điện áp cung cấp cho op-amp dẫn đến một loại âm thanh cụ thể được coi là vừa lòng (hoặc thích hợp mạnh mẽ hoặc một cái gì đó) đối với nhiều nhạc sĩ và nhà sản xuất, v.v. Tuy nhiên, tôi không thể trích dẫn một mạch ví dụ cụ thể.

— Todd Wilcox

Câu trả lời:

Tại sao một điện áp cung cấp hiếm khi được sử dụng cho các bộ trộn âm thanh

Bởi vì trong các mạch âm thanh, các mạch trở nên đơn giản hơn nhiều khi được sử dụng với điện áp cung cấp đối xứng (như +/- 15V). Nếu một người sử dụng một nguồn cung cấp 30 V (ví dụ) thì bạn phải thực hiện các biện pháp để DC thiên vị các đầu vào của opamp thành điện áp ở đâu đó "ở giữa", với nguồn cung cấp 30 V sẽ là +15 V.

Bạn cũng có thể tạo đường ray +15 V "AC mặt đất" để thiên vị DC tất cả các đầu vào từ nhưng sau đó thường chỉ là một bước nhỏ để cung cấp điện cung cấp +/- 15 V. Sau đó, tất cả các đầu vào có thể bị sai lệch DC 0 V là "gọn gàng" và "dễ dàng". Sau đó, các tín hiệu cũng sẽ được tập trung xung quanh 0 V (mặt đất) thay vì thêm +15 V DC vào chúng.

Các nhà thiết kế thường sẽ đẩy một op amp lên, và đôi khi vượt ra ngoài đường ray điện áp được đề nghị để tăng phạm vi động

Điều này vẫn còn áp dụng?

Vâng, về nguyên tắc nó làm. Sử dụng điện áp cung cấp tối đa thực sự mang lại sự dao động điện áp đầu ra tối đa , đó là những gì cần thiết để đạt được dải động lớn nhất. Nạp một opamp với +/- 5 V và ngay cả opamp tốt nhất cũng bị giới hạn ở mức xoay điện áp đầu ra 10 Vpp. Sử dụng +/- 15 V và bạn có được điện áp đầu ra 30 Vpp.

Tuy nhiên, không sử dụng điện áp cung cấp được đề xuất (nhưng thay vào đó, sử dụng tối đa) có thể dẫn đến các sự cố có thể không được liệt kê trong biểu dữ liệu. Nhưng thường thì sẽ không có vấn đề gì trừ khi bạn vượt quá mức tối đa.

Tất cả các mạch có phạm vi động hạn chế, tùy thuộc vào opamp bạn nhận được nhiều phạm vi hơn hoặc bạn nhận được ít hơn.

Bạn không thể nói rằng số lượng kênh bị giới hạn bởi phạm vi động. Miễn là bạn quan tâm rằng tín hiệu tổng (dòng) nằm dưới mức mà mạch có thể xử lý (đầu ra của opamp sẽ không clip) thì về cơ bản không có giới hạn về số lượng kênh.

— Bimpelrekkie
nguồn

Số lượng kênh có thể được giới hạn bởi phạm vi động. Thêm các đầu vào không làm tăng mức tối đa đầu vào được phép, nhưng không thêm tiếng ồn đầu vào vào hệ thống. Do đó, bạn giảm phạm vi động của mình xuống 3dB mỗi lần bạn nhân đôi số lượng đầu vào. Điều này được đưa ra bởi giả định rằng bộ tạo nhiễu của bộ khuếch đại là rất nhỏ.

— Joren Vaes

@JorenVaes Thật vậy, điều đó đúng khi giả sử bạn tiếp tục tổng hợp tín hiệu bằng cách sử dụng cùng một điện trở đầu vào giá trị (V đến I). Nhưng sau đó, bạn sẽ phải giới hạn điện áp đầu vào tối đa (trước khi tính tổng) cũng như đầu ra có thể cắt. Theo tôi, để opamp tự nó không giới hạn phạm vi động khi thêm nhiều đầu vào. Tôi nghĩ rằng chính hệ thống sẽ quyết định mức độ nhiễu và do đó là dải động.

— Bimpelrekkie

Thật vậy, bạn sẽ cần phải hạn chế các tín hiệu, nhưng điều đó sẽ yêu cầu điện trở một lần nữa, do đó có khả năng làm tăng tiếng ồn trở lại. Điều đó nói rằng, tôi đồng ý rằng nó có ý nghĩa hơn khi nói về chính hệ thống, vì có quá nhiều biến để nói rằng đó chỉ là opamp.

— Joren Vaes

Sự khác biệt giữa việc cấp nguồn cho mạch từ -15 / + 15 đường ray, hoặc cấp nguồn cho cùng một mạch từ 0 / + 30 đường ray, ngoài nơi bạn chọn để đo điện áp từ đâu? Chắc chắn các thành phần thực tế thậm chí sẽ không biết liệu bạn đang gọi tiềm năng này hay tiềm năng khác?

— hmakholm còn lại của Monica

@HenningMakholm Thật sự không có sự khác biệt ngoại trừ việc lựa chọn điểm mặt đất. Đặc biệt nếu trong trường hợp 0 / + 30V, "mặt đất tín hiệu" ở +15 V sẽ được sử dụng hơn các mạch có thể giống hệt nhau. Chỉ khi nhiều mạch được kết nối với nhau, người ta phải chú ý, thay vì sử dụng 0V như một điểm chung mà nên sử dụng +15 V. Đây là một chút phản trực quan và không phải là những gì chúng ta đã từng sử dụng. Sau đó, sử dụng +/- 15 V giúp mọi thứ dễ hiểu hơn.

— Bimpelrekkie

Bởi vì thiết kế cung cấp duy nhất hút.

Trên nguồn cung cấp kép, bạn có thể thiên vị tín hiệu của mình xung quanh mặt đất. Các tụ điện ghép có thể vẫn được sử dụng nhưng chúng chỉ phải đối phó với các độ lệch DC nhỏ đến từ các op-ampe không hoàn hảo, không phải là các DC bù cố ý lớn.

Trong một hệ thống cung cấp duy nhất, bạn phải thiên vị tín hiệu của mình xung quanh một nơi khác. Điều này tạo ra một vài vấn đề.

Có khả năng là bất kỳ dao động nào trong điện áp phân cực sẽ trở thành nhiễu trong tín hiệu.
Gần như chắc chắn sẽ có một "tiếng uỵch" khi bật nguồn khi tụ điện ghép với mức trạng thái ổn định của chúng. Trừ khi được chăm sóc cẩn thận, cũng có thể có tiếng uỵch tương tự khi điều khiển khuếch đại được điều chỉnh.

— Peter Green
nguồn

Tín hiệu âm thanh chỉ có AC. Mọi thứ dưới 20 Hz là tiếng ồn và có thể bị loại bỏ. Do đó, thường thuận tiện khi thiết kế mạch sao cho mức tĩnh của tất cả các tín hiệu là 0. Điều đó có nghĩa là sử dụng nguồn cung cấp ±.

Đẩy bất kỳ phần nào vượt quá phạm vi điện áp được chỉ định là thiết kế vô trách nhiệm. Vì đã có và chắc chắn vẫn còn những kỹ sư vô trách nhiệm ngoài kia, bạn có thể tìm thấy những sản phẩm mà việc này vẫn được thực hiện.

Băng thông Opamp ít liên quan đến điện áp cung cấp. Việc cung cấp lưỡng cực của một số mạch âm thanh là để thuận tiện cho việc xử lý các tín hiệu đối xứng trên mặt đất. Nó không có gì để làm với băng thông.

Không, chúng tôi sẽ không truy cập Google để lấy thông tin cần có trong câu hỏi. Đó là công việc của bạn.

— Máy tiện Olin
nguồn

Có những nhạc cụ có thể tạo ra 8Hz, và 16Hz là tương đối phổ biến. Giới hạn dưới của bạn ít nhất là hai quãng tám quá cao.

— dùng207421

@EJP Chỉ khi loa hoặc máy lắc sàn / ghế có thể tái tạo nó. Rất nhiều lon tiêu dùng giá rẻ đang hoạt động khá tốt để đạt tới 100Hz trong không gian trống. Loa "pro" đa năng thường được quảng cáo khoảng 50Hz hoặc hơn, với loa siêu trầm sẽ giảm (hơi). Ngoài ra, ~ 20Hz gần như là giới hạn thấp hơn để nghe ; bất cứ điều gì thấp hơn chỉ cảm thấy, nhưng vẫn tăng thêm trải nghiệm nếu nó hoạt động tốt, thiết bị hỗ trợ và tòa nhà không bị sụp đổ do "trận động đất". :-)

— AaronD

@EJP: 20 Hz đến 20 kHz được coi là âm thanh "HiFi". Đây là một quy ước của ngành, dựa trên phạm vi nghe của con người. Ngay cả các loa trầm phụ cao cấp thường không giảm đến 20 Hz. 20 Hz đến 20 kHz là những gì các thiết bị điện tử được cho là có thể xử lý để nó không phải là yếu tố giới hạn trong một hệ thống tổng thể. Nếu bạn muốn mọi người cảm thấy (bạn không thể nghe thấy họ) tần số dưới 20 Hz, thì bạn cần một cái gì đó ngoài hệ thống âm thanh HiFi. Điều đó có thể sẽ yêu cầu "máy lắc" như được gắn vào loa cho tần số thấp không nghe được.

— Olin Lathrop