Výstupní proudový buffer pro audio zařízení

[jef111]

Pánové, hlavy pomazané, obracím se na Vás s prosbou o konzultaci tohoto problému.

Přestavuju teď oktávový ekvalizér Marantz EQ10, ale na tom konkrétním zařízení asi zas tak nezáleží, chtěl bych to vyřešit obecně pro NF linkové úrovně.
Již delší dobu jsem u tohoto jinak dost povedeného kousku pozoroval jakési divné zabarvení zvuku nebo spíš degradaci detailů, bylo to nejvíc zřetelné při přehrávání z gramofonu. Po docela rozsáhlém měření jsem určil jako jedinou velkou chybu značný výstupní odpor, cca 5kohm. Moje pokusy o vylepšení stávajícího řešení výstupního zesilovače v tomto ohledu dopadly neúspěšně, nejde to tu udělat jinak, aniž bych zasáhl do rozsahu korekcí a podobně.
To, že je moje myšlenka ohledně výst. odporu nejspíš správná jsem se přesvědčil při tom pokusu o úpravu zapojení, kdy se mi podařilo snížit výstupní odpor cca na 1/10 a zvuk se zřetelně "pročistil" (k okamžitému srovnání mi slouží kouzelné tlačítko DEFEAT které přemostí celý ekvalizér). Pak se ale průběh korekcí stal silně nelineární, protože jsem musel pohýbat s odpory, šlo to asi od +9dB do -1,5dB což je poněkud nepoužitelné

Takže jsem se rozhodl pro vestavění výstupního bufferu. Zapojení podle pana Macury je pěkné a pravděpodobně ve všech směrech výborné, ovšem pro mě v tuto chvíli finančně dost náročné, odkaz zde:
http://web.telecom.cz/macura/buffer.html

Chystám se vypustit onen poněkud drahý BUF634 a ponechat jen OPA134.
Datasheet je zde:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/BurrBrown/mXrtrsq.pdf
Vstup bych nechal tak jak je. Jen teď řeším takový problém, a sice že ten OPA134 se v zapojení jako neinvertující sledovač chová do kapacitní zátěže dost divně. Moje kabely budou mít sice jen něco přes 100pF, ale stejně ten graf na straně 7 dole vypadá dost příšerně i při takové zátěži.
Na straně 9 je doporučené zapojení, ale moc jsem nepochopil jak tohle použít.
Napadá mě spíš použít invertující zapojení, pro zesílení -1 ten graf na straně 7 vypadá o dost přijatelněji. Jenže vzhledem k výstupní impedanci stávajícího řešení, tedy 5kohm by musely být odpory ve zp. vazbě takového stupně dost vysoké a nevím jaký vliv by to mělo na výstupní impedanci, chování do kapacitní zátěže, impulsní odezvu a další věci.
Jako kompromisní řešení se tu snad nabízí zapojení sériového odporu na výstup OZ o takové hodnotě, aby se vliv kapacity kabelu co nejvíc potlačil a přitom se výstupní odpor moc nezvýšil.

Toto celé beru spíš jako studii a dočasné řešení, než ušetřím nějakou tu zlatku na BUFy. Vzhledem k dalším projektům souvisejícím s tímto ta zlatka hned tak nebude a teď jak to mám rozdělané (a jsem pro to zapálený) bych ekvalizér chtěl aspoň kompromisně vylepšit. Bohužel nemám pořádný generátor impulsů nebo obdélníku takže jsem v měření impulsní odezvy apod. dost limitován, což je tady docela zásadní věc. Takže se spoléhám spíš na teoretický rozbor a případně zkušenosti zkušenějších
Budu vděčný za každou konstruktivní radu.
Dík Martin

[jef111]

Pánové, hlavy pomazané, obracím se na Vás s prosbou o konzultaci tohoto problému.

Přestavuju teď oktávový ekvalizér Marantz EQ10, ale na tom konkrétním zařízení asi zas tak nezáleží, chtěl bych to vyřešit obecně pro NF linkové úrovně.
Již delší dobu jsem u tohoto jinak dost povedeného kousku pozoroval jakési divné zabarvení zvuku nebo spíš degradaci detailů, bylo to nejvíc zřetelné při přehrávání z gramofonu. Po docela rozsáhlém měření jsem určil jako jedinou velkou chybu značný výstupní odpor, cca 5kohm. Moje pokusy o vylepšení stávajícího řešení výstupního zesilovače v tomto ohledu dopadly neúspěšně, nejde to tu udělat jinak, aniž bych zasáhl do rozsahu korekcí a podobně.
To, že je moje myšlenka ohledně výst. odporu nejspíš správná jsem se přesvědčil při tom pokusu o úpravu zapojení, kdy se mi podařilo snížit výstupní odpor cca na 1/10 a zvuk se zřetelně "pročistil" (k okamžitému srovnání mi slouží kouzelné tlačítko DEFEAT které přemostí celý ekvalizér). Pak se ale průběh korekcí stal silně nelineární, protože jsem musel pohýbat s odpory, šlo to asi od +9dB do -1,5dB což je poněkud nepoužitelné

Takže jsem se rozhodl pro vestavění výstupního bufferu. Zapojení podle pana Macury je pěkné a pravděpodobně ve všech směrech výborné, ovšem pro mě v tuto chvíli finančně dost náročné, odkaz zde:
http://web.telecom.cz/macura/buffer.html

Chystám se vypustit onen poněkud drahý BUF634 a ponechat jen OPA134.
Datasheet je zde:
http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/BurrBrown/mXrtrsq.pdf
Vstup bych nechal tak jak je. Jen teď řeším takový problém, a sice že ten OPA134 se v zapojení jako neinvertující sledovač chová do kapacitní zátěže dost divně. Moje kabely budou mít sice jen něco přes 100pF, ale stejně ten graf na straně 7 dole vypadá dost příšerně i při takové zátěži.
Na straně 9 je doporučené zapojení, ale moc jsem nepochopil jak tohle použít.
Napadá mě spíš použít invertující zapojení, pro zesílení -1 ten graf na straně 7 vypadá o dost přijatelněji. Jenže vzhledem k výstupní impedanci stávajícího řešení, tedy 5kohm by musely být odpory ve zp. vazbě takového stupně dost vysoké a nevím jaký vliv by to mělo na výstupní impedanci, chování do kapacitní zátěže, impulsní odezvu a další věci.
Jako kompromisní řešení se tu snad nabízí zapojení sériového odporu na výstup OZ o takové hodnotě, aby se vliv kapacity kabelu co nejvíc potlačil a přitom se výstupní odpor moc nezvýšil.

Toto celé beru spíš jako studii a dočasné řešení, než ušetřím nějakou tu zlatku na BUFy. Vzhledem k dalším projektům souvisejícím s tímto ta zlatka hned tak nebude a teď jak to mám rozdělané (a jsem pro to zapálený) bych ekvalizér chtěl aspoň kompromisně vylepšit. Bohužel nemám pořádný generátor impulsů nebo obdélníku takže jsem v měření impulsní odezvy apod. dost limitován, což je tady docela zásadní věc. Takže se spoléhám spíš na teoretický rozbor a případně zkušenosti zkušenějších
Budu vděčný za každou konstruktivní radu.
Dík Martin

[Hill]

Jako první bych si položil otázku, proč výstupní impedance 5kΩ nestačí.
Obvykle totiž stačit musí - další zesilovač mívá impedanci vstupu LINE IN nebo AUX IN v desítkách až stovce kΩ, vstup pro krystalovou přenosku pak mívá impedanci od 1MΩ nahoru.
Že by délka a tedy i kapacita propojovacího kabelu byla tak šílená, aby přetížila výstup? Vždyť pro 5kΩ vychází kapacita, jejíž vliv ještě neuslyšíš, do 1nF (počítám horní mezní kmitočet nad 30kHz, ačkoliv zrovna na gramodesky se nenahrávalo a dodnes nenahrává celé pásmo až do 20kHz; pokud víc, pak jen v případě systému CD-4 a ten se v dekodéru filtruje max. do 15kHz).
Zkus napřed ten ekvalizér připojit na jiný zesilovač. Nějaké přemostění, neznáš-li přesně, co všechno uvnitř přemostí, ti nemusí dát jednoznačnou odpověď.
Nebo si za ekvalizér postav normální emitorový sledovač a máš to skoro zadarmo. Je-li ta zatěžující kapacita skutečně tak velká, může se stát, že bude zakmitávat i ten (prověř osciloskopem), protože sledovače zatížené kapacitou to obecně rády dělají. Ale tranzistorovému stačí dát pak do série s výstupem odpor v řádu 100Ω a je pokoj. Možná by to pomohlo i u sledovače s OPA.

[Hill]

Jako první bych si položil otázku, proč výstupní impedance 5kΩ nestačí.
Obvykle totiž stačit musí - další zesilovač mívá impedanci vstupu LINE IN nebo AUX IN v desítkách až stovce kΩ, vstup pro krystalovou přenosku pak mívá impedanci od 1MΩ nahoru.
Že by délka a tedy i kapacita propojovacího kabelu byla tak šílená, aby přetížila výstup? Vždyť pro 5kΩ vychází kapacita, jejíž vliv ještě neuslyšíš, do 1nF (počítám horní mezní kmitočet nad 30kHz, ačkoliv zrovna na gramodesky se nenahrávalo a dodnes nenahrává celé pásmo až do 20kHz; pokud víc, pak jen v případě systému CD-4 a ten se v dekodéru filtruje max. do 15kHz).
Zkus napřed ten ekvalizér připojit na jiný zesilovač. Nějaké přemostění, neznáš-li přesně, co všechno uvnitř přemostí, ti nemusí dát jednoznačnou odpověď.
Nebo si za ekvalizér postav normální emitorový sledovač a máš to skoro zadarmo. Je-li ta zatěžující kapacita skutečně tak velká, může se stát, že bude zakmitávat i ten (prověř osciloskopem), protože sledovače zatížené kapacitou to obecně rády dělají. Ale tranzistorovému stačí dát pak do série s výstupem odpor v řádu 100Ω a je pokoj. Možná by to pomohlo i u sledovače s OPA.

[sinclair]

Můžeš zde přesně popsat, jakým způsobem jsi výstupní odpor měřil?

[Cust]

za OPA můžeš dát levnější diskrétní buffer (diamond nebo něco podobného)

[Cust]

za OPA můžeš dát levnější diskrétní buffer (diamond nebo něco podobného)

[ZdenekHQ]

Mě se taky nějak nezdá, že by uvnitř toho BUFu bylo něco převratnýho, co by nešlo nahradit diskrétně. Navíc používat v nf technice něco, co chodí do 30MHz či výše je poněkud plýtvání....

Co takhle zkusit audio proudovou smyčku? Howlandův obvod s jedním OZ to zvládne, nutné bude pouze správné zakončení koaxu.

[ZdenekHQ]

Mě se taky nějak nezdá, že by uvnitř toho BUFu bylo něco převratnýho, co by nešlo nahradit diskrétně. Navíc používat v nf technice něco, co chodí do 30MHz či výše je poněkud plýtvání....

Co takhle zkusit audio proudovou smyčku? Howlandův obvod s jedním OZ to zvládne, nutné bude pouze správné zakončení koaxu.

[jef111]

Děkuji za reakce, tolik jsem ani nečekal.

To Hill:
Výstupní impedance 5k nestačí proto, že se ten výstupní obvod v ekvalizéru nejspíš díky tomu chová evidentně nedobře. Vstupní odpor stávajícího zesilovače je asi 20kohm. Navíc, v dohledné době za tím bude Dispre 2 jako budič DPA a taky jako sluchátkový zesilovač, na vstupu bude mít potenciometr Alps 10k podle doporučení.
Přemostěním tlačítkem DEFEAT se vyřadí z činnosti veškeré obvody ekvalizéru, ten přepínač je připojen přímo na vstupní a výstupní konektory, vstup a výstup obvodů ekvalizéru se rozpojí.
Emitorový sledovač bude vyžadovat jednak zbytečně další vazební kondenzátor a druhak si nemyslím že by takovéto jednoduchoučké zapojení mělo dobré parametry co se týče THD, IMD a podobně. Navíc jak jsi sám napsal, takový obvod nerad kapacitní zátěž, takže si myslím že bych si ve výsledku moc nepomohl.

To Sinclair:
Výstupní odpor jsem měřil metodou poloviční výchylky při úrovni 0dBm, v celém audio pásmu je prakticky stejný.
Pak taky když se podívám, že na výstupu operáku HA12017 je zapojený odpor 4k7 tak je vše jasné. Vzhledem k tomu, že tento odpor je součástí korekčního obvodu, nejde s tímto odporem hnout, výsledek už jsem popisoval.

To Cust:
Zkusím nad tím zabádat.

To Zdenek HQ:
Ohledně toho BUFu naprosto souhlasím.
Pokud ten Howlandův obvod správně chápu, je to jen diferenční zesilovač v zapojení se společnou zemí? Myslíš že se takový obvod bude chovat líp než obyčejný sledovač s OZ?

[jef111]

Děkuji za reakce, tolik jsem ani nečekal.

To Hill:
Výstupní impedance 5k nestačí proto, že se ten výstupní obvod v ekvalizéru nejspíš díky tomu chová evidentně nedobře. Vstupní odpor stávajícího zesilovače je asi 20kohm. Navíc, v dohledné době za tím bude Dispre 2 jako budič DPA a taky jako sluchátkový zesilovač, na vstupu bude mít potenciometr Alps 10k podle doporučení.
Přemostěním tlačítkem DEFEAT se vyřadí z činnosti veškeré obvody ekvalizéru, ten přepínač je připojen přímo na vstupní a výstupní konektory, vstup a výstup obvodů ekvalizéru se rozpojí.
Emitorový sledovač bude vyžadovat jednak zbytečně další vazební kondenzátor a druhak si nemyslím že by takovéto jednoduchoučké zapojení mělo dobré parametry co se týče THD, IMD a podobně. Navíc jak jsi sám napsal, takový obvod nerad kapacitní zátěž, takže si myslím že bych si ve výsledku moc nepomohl.

To Sinclair:
Výstupní odpor jsem měřil metodou poloviční výchylky při úrovni 0dBm, v celém audio pásmu je prakticky stejný.
Pak taky když se podívám, že na výstupu operáku HA12017 je zapojený odpor 4k7 tak je vše jasné. Vzhledem k tomu, že tento odpor je součástí korekčního obvodu, nejde s tímto odporem hnout, výsledek už jsem popisoval.

To Cust:
Zkusím nad tím zabádat.

To Zdenek HQ:
Ohledně toho BUFu naprosto souhlasím.
Pokud ten Howlandův obvod správně chápu, je to jen diferenční zesilovač v zapojení se společnou zemí? Myslíš že se takový obvod bude chovat líp než obyčejný sledovač s OZ?

[Cust]

obyčejný sledovač s OZ můžeš použít naprosto vklidu, jen ho nesmíš moc zatížit - pod 2kOhm bych rozhodně nešel
pokud chceš ke krmení zesu použít dlouhý kabel (od předzesilovače), tak je vhodné použít stíněný kablík (např. koax) na nízké impedanci (např. 50 Ohm) a pak se nevyhneš tomu bufferu
pokud použiješ krátký kabel, tak se neboj použít toho sledovače s OZ - pěkně to impedančně oddělíš

[Cust]

obyčejný sledovač s OZ můžeš použít naprosto vklidu, jen ho nesmíš moc zatížit - pod 2kOhm bych rozhodně nešel
pokud chceš ke krmení zesu použít dlouhý kabel (od předzesilovače), tak je vhodné použít stíněný kablík (např. koax) na nízké impedanci (např. 50 Ohm) a pak se nevyhneš tomu bufferu
pokud použiješ krátký kabel, tak se neboj použít toho sledovače s OZ - pěkně to impedančně oddělíš

[Hill]

Emitorový sledovač s pracovním bodem nastaveným tak, aby na emitoru byla přibližně polovina napájecího napětí, je při rozkmitu signálu do 1/3 napájecího napětí to nejlineárnější zapojení tranzistoru, takže THD i IMD rozhodně nezhorší. A dobře zvolený kondík, ať už na vstupu nebo na výstupu také charakteristiku v žádaném pásmu neovlivní.
A zákmity nevzniknou jakoukoli kapacitní zátěží sledovače, v případě malých odporů (tedy i vstupního odporu následujícího stupně) se jich bát nemusíš.
Když už sledovač s operákem, tak hodně rychlým a dobře kompenzovaným, jinak tam ty překmity budou.

[Hill]

Emitorový sledovač s pracovním bodem nastaveným tak, aby na emitoru byla přibližně polovina napájecího napětí, je při rozkmitu signálu do 1/3 napájecího napětí to nejlineárnější zapojení tranzistoru, takže THD i IMD rozhodně nezhorší. A dobře zvolený kondík, ať už na vstupu nebo na výstupu také charakteristiku v žádaném pásmu neovlivní.
A zákmity nevzniknou jakoukoli kapacitní zátěží sledovače, v případě malých odporů (tedy i vstupního odporu následujícího stupně) se jich bát nemusíš.
Když už sledovač s operákem, tak hodně rychlým a dobře kompenzovaným, jinak tam ty překmity budou.

[jef111]

Dobře Hille přemluvil jsi mě
Zkusím asi víc verzí - ten ovyčejný emitorový sledovač, i nějaké ty OZ. Mám tip na jeden docela pěkný proudový buffer použitý v CLC1 C výstupním zesilovači.
Viz tu:
http://hifi.slovanet.sk/bb/viewtopic.php?t=1880&highlight=clc1
Ten diamond buffer se mi zdá jako ideální řešení. Před něj hodlám dát LT1028, zdůvodnění jednak ještě relativně přijatelná cena a jednak zde, strana 2:
http://hifi.slovanet.sk/bb/viewtopic.php?t=2446&postdays=0&postorder=asc&highlight=buffer&start=0
Jen narážím na problém optimalizování a kompenzací, nemám pořádný obdélník

[jef111]

Dobře Hille přemluvil jsi mě
Zkusím asi víc verzí - ten ovyčejný emitorový sledovač, i nějaké ty OZ. Mám tip na jeden docela pěkný proudový buffer použitý v CLC1 C výstupním zesilovači.
Viz tu:
http://hifi.slovanet.sk/bb/viewtopic.php?t=1880&highlight=clc1
Ten diamond buffer se mi zdá jako ideální řešení. Před něj hodlám dát LT1028, zdůvodnění jednak ještě relativně přijatelná cena a jednak zde, strana 2:
http://hifi.slovanet.sk/bb/viewtopic.php?t=2446&postdays=0&postorder=asc&highlight=buffer&start=0
Jen narážím na problém optimalizování a kompenzací, nemám pořádný obdélník

[Crifodo]

Není dostačující obdélník součástí skoro každýho osciloskopu? Dokonce v několika úrovních.

[jef111]

[jef111]

[ZdenekHQ]

[ZdenekHQ]

[jef111]

Tak Zdenku vyzkoušeno.
Při malých úrovních je ten obvod rozhodně přínosem, zatím jsem neměl možnost srovnání s něčím lepším (třeba diamond buffer kterýmu navrhuju desku zrovna).
Ovšem jakmile začnu mít úroveň nad 0dBm (0,775V) tak to začne zkreslovat a to jednak měřitelně a jednak slyšitelně. Není to skokově, prostě toho zkreslení pomalu přibývá a tak si myslím že to zkreslení bude i při malých úrovních, jen ho bude míň a to už kvůli koncáku neslyším a ani nezměřím na svém vybavení. Takže tohle budu muset zavrhnout. I když signál nad 0dBm se mi tu moc často neobjevuje, je dobré mít rezervu minimálně 5dB na případné špičky si myslím.
Operáky jsem zkoušel NE5534, MAC156 a LF411, lepší momentálně doma nemám. Ale pochybuju že by byly nějak diametrálně odlišné i OZ jako OPA134 případně lepší.
Jinak ty BUF634 se mi podařilo sehnat zadarmo, ale budou až za cca 2 měsíce takže si ten svůj buffer stejně vyrobím, tak dlouho čekat nechci.

[jef111]

Tak Zdenku vyzkoušeno.
Při malých úrovních je ten obvod rozhodně přínosem, zatím jsem neměl možnost srovnání s něčím lepším (třeba diamond buffer kterýmu navrhuju desku zrovna).
Ovšem jakmile začnu mít úroveň nad 0dBm (0,775V) tak to začne zkreslovat a to jednak měřitelně a jednak slyšitelně. Není to skokově, prostě toho zkreslení pomalu přibývá a tak si myslím že to zkreslení bude i při malých úrovních, jen ho bude míň a to už kvůli koncáku neslyším a ani nezměřím na svém vybavení. Takže tohle budu muset zavrhnout. I když signál nad 0dBm se mi tu moc často neobjevuje, je dobré mít rezervu minimálně 5dB na případné špičky si myslím.
Operáky jsem zkoušel NE5534, MAC156 a LF411, lepší momentálně doma nemám. Ale pochybuju že by byly nějak diametrálně odlišné i OZ jako OPA134 případně lepší.
Jinak ty BUF634 se mi podařilo sehnat zadarmo, ale budou až za cca 2 měsíce takže si ten svůj buffer stejně vyrobím, tak dlouho čekat nechci.

[ZdenekHQ]

Máš schema měřenýho obvodu ?

Ony ty OZ tam jedou proudově na doraz, to je zřejmě příčina toho zkreslení, musí se s tím počítat.

[ZdenekHQ]

Máš schema měřenýho obvodu ?

Ony ty OZ tam jedou proudově na doraz, to je zřejmě příčina toho zkreslení, musí se s tím počítat.

[jef111]

Je to v podstatě tohle:
http://www.mellis.net/
Zkoušel jsem různé variace, pohýbat s kapacitama a hodnotama odporů ale výrazně lepších výsledků jsem nedosáhl. Bude to asi tím proudem na hranici možností. Pak se zcela jasně nabízí už objevená věc - ten proudový buffer na výstup OZ. Takže opět nastala u mne velmi klasická situace - objevil jsem objevené
Ale aspoň v jednom směru mě to těší, ukazuje to že moje zkoumání se ubírá správným směrem

[jef111]

Je to v podstatě tohle:
http://www.mellis.net/
Zkoušel jsem různé variace, pohýbat s kapacitama a hodnotama odporů ale výrazně lepších výsledků jsem nedosáhl. Bude to asi tím proudem na hranici možností. Pak se zcela jasně nabízí už objevená věc - ten proudový buffer na výstup OZ. Takže opět nastala u mne velmi klasická situace - objevil jsem objevené
Ale aspoň v jednom směru mě to těší, ukazuje to že moje zkoumání se ubírá správným směrem