Усилитель для наушников THS6012 – Kit-Amp
Ультра линейный, нейтральный и очень хорошо звучащий усилитель АВ класса для наушников на специализированной микросхеме для ADSL линий – THS6012. Учитывая требования к данному ADSL драйверу – неравномерность АЧХ 3 дБ на частотах до 140МГц и на нагрузку 25Ом, характеристики чипа в несколько десятков раз превышают требуемые для звукового диапазона.
Высокая нагрузочная способность (от 16Ом), очень солидные характеристики, удачный корпус, с отводом тепла непосредственно на плату и короткий тракт позволяют создать нейтральный усилитель для наушников уровня Hi-Fi.
Наличие стабилизированного блока питания на плате усилителя избавляет от необходимости сборки такового, а также существенно уменьшает возможность наводок при относительно длинном соединении при использовании отдельного блока питания.
Данный усилитель можно назвать бескомпромиссным решением в угоду качеству, в связи с чем, отсутствуют разделительные конденсаторы как на входе, так в цепи ООС.
0,5W на 32 Om при +/-15В
Коэффициент нелинейных искажений
THD 0,003% при 0,1W на 32 Ом
Отношение сигнал-шум ≥ 116 дБ
Защита выхода от КЗ
Защита от перегрева
| THD | 0,003% при 0,1W на 32 Ом |
| Встроенная защита – | Да |
| Класс усилителя | AB |
| Количество каналов | stereo |
| Коэфициент усиления | 6 |
| Микросхема | THS6012 |
| Мощность на 32 Ohm | 0,5W |
| Напряжение питания, максимальное (двухполярное/постоянное) DC | 30V |
| Напряжение питания, максимальное (переменное/2 плеча по) AC | 24V |
| Напряжение питания, минимальное (двухполярное/постоянное) DC | 15V |
| Напряжение питания, минимальное (переменное/2 плеча по) AC | 12V |
Усилитель для наушников на специализированной микросхеме TPA6120
Давно хотел сделать отдельный усилитель для наушников — все не было времени, хотя наушники уже купил как два года.
Пересмотрел множество схем и перечитал кучу информации и форумов. Хотелось, чтобы схема была простой и качественной по звуку. Размышляя, чего хочу, пришел к выводу, что для наушников нужна относительно небольшая мощность и должен подойти какой-нибудь умощнённый транзисторами ОУ или же просто мощный ОУ с низким THD+N, так сказать «драйвер». И вот подвернулась микруха от TI, специально предназначенная для этих целей, TPA6120.
Содержание / Contents
По своей сути представляющая собой весьма мощный и очень быстродействующий ОУ с чудовищно низким THD+N (ну по крайней мере для меня). Немного полазив в гугле по поводу различных включений микросхемы и конструкций нашёл для себя неплохой вариант на одном сайте чешского радиолюбителя Павла Ружички (Pavel Ruzicka). Микруха включена по неинвертирующей схеме, на входе 50 кОм потенциометр известной японской фирмы ALPS. Решил реализовать именно такой вариант.
Мой вариант схемы
Блок питания
Проштудировав даташит на TPA6120, всё-таки кое-какие изменения в схему внёс. Так называемые блокирующие конденсаторы в оригинале стоят плёночные, даташит же настоятельно рекомендует использовать SMD керамические конденсаторы, да ещё и как можно ближе к выводам питания — для исключения возможного возбуждения усилителя.
Собственно говоря, больше всего возбуждения и боялся, очень уж микросхема быстродействующая. Из-за отсутствия опыта изготовления двусторонних ПП, плату было решено делать односторонней. И тут вскрылась ещё одна проблемка. Из-за того, что микруха очень мощная для своих размеров, у неё на «пузе» сделана площадка для теплоотвода — PowerPAD, которая припаивается к площадке под микросхемой и ещё вдобавок является общим проводом.
Начал искать необходимые комплектующие, сразу стало понятно, что TPA6120 у местных нет, не говоря уже об ALPSе.
Великий китайский Брат выручает в очередной раз, заказал микросхему TPA6120 и потенциометр ALPS на Алиэкспресс.
У местных купил корпус, трансформатор и остальную мелочь. После того как всё было на руках прошло ещё 4 месяца прежде чем взял в руки… утюг.
При проектирование платы усилителя уделил особое внимание расположению резисторов в соответствии с даташитом, чтобы были наименьшие расстояния от ног входов и выходов до резисторов, чтобы не было возбуждения. И вот платы протравлены, просверлены и залужены. И здесь я уже серьёзно начал задумываться, а как же паять этот хитрый PowerPAD и вообще чего с ним делать.
Снова в Интернет. На одном из форумов нашёл интересное решение. Без паяльного фена и двусторонней ПП с метализированными отверстиями выход один: сверлить под микросхемой отверстие и через него пытаться припаять к PowerPAD-у микросхемы самодельный радиатор.
Попробовал такой предложенный вариант: сверлится отверстие 1,5 мм, берётся медная проволока, лудиться и накручивается спиралькой вокруг сверла 0,8 мм (я вокруг иголки намотал) длиной 2-3 см.
Позиционируется и прихватывается микросхема, спиралька опускается в отверстие и жарится это всё 40-ватным паяльником, естественно с добавлением припоя и флюса. Цель — не просто припаять спиральку, но и чтобы края площадки PowerPAD-а также припаялись к печатной плате.
Вот она, моя система охлаждения для TPA6120. Видите странную «пружинку» в центре?
Держал паяльник несколько секунд и всё получилось! Всё оказалось проще, чем думал. Спасибо доброму человеку за идею! Платы готовы, соединяю всё проводами, быстрая проверка. Постоянки на выходе нет, подключаю свой ЦАП, Сенхайзеры, врубаю «The Dark Side Of The Moon» и наслаждаюсь… Наверное, описывать звук и тем более его качество неблагодарное занятие, надо просто услышать самому.
В общем скажу, что звук мне очень понравился во всем диапазоне частот. На слух — минимум искажений, для меня их просто нет. Раньше я слушал свои наушники Sennheiser HD 558 со встроенной звуковой картой. Теперь я их просто не узнал! Появились басы и звук очень детальный.
Усь поёт. Возбуждения не наблюдается, и слава Богу, благо, были приняты все меры для этого. Сомневался, что спиралька будет хорошо тепло отводить, поставил на час с музыкой на приличной громкости, потрогал микруху — по ощущениям градусов 30-35. Спиралька тёплая, с обратной стороны площадка тоже слегка теплая, значит микруха припаялась нормально, тепло отводится хорошо и на этом я успокоился. И началось самое сложное и мучительное для меня — собрать всё в корпус. Пару вечеров с дрелью, пассатижами, отвертками, напильниками и кучей нецензурных выражений! Ура, запихал платы в корпус. Корпус оказался великоват для усилителя, за то монтировать удобно и смотрится солиднее в большой коробке. Осталась одна задачка: сделать надписи на лицевой панели. Но это уже совсем другая история. • Статья на сайте Pavel Ruzicka (En.)
• Даташит tpa6120a2.pdf на сайте Тексасов ▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.
Спасибо за внимание!
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress
Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке.
Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.
DIY Модуль TPA6120 и сборка на его основе усилителя для наушников
Тема усилителей для наушников одна из самых популярных в сети.Я увлёкся данной тематикой года два назад, когда стал задумываться почему мне не нравится звук с выхода довольно приличного звукового интерфейса Emu 0204. Как выяснилось, не нравился он не только мне, но многим его обладателям, и, не только им но, и, другие пользователи почти всех других звуковых карт и интерфейсов сталкивались с данной ситуацией. Почитайте форумы. Самые популярные вопросы: Раскачает ли выход устройства такие-то наушники? И почему звук такой мерзкий? Почему-то считается что низкоомные наушники больше подходят к портативным устройствам. А высокоомным требуется внешний усилитель.
В поисках ответов читал литературу и форумы. Самостоятельно собрал несколько усилителей и для себя сделал определённые выводы. Если вкратце, то для того чтобы усилитель «раскачал» наушники (они должны создать определённое звуковое давление, измеряемое в дБ) необходимо чтобы его выход обеспечивал определённый уровень (напряжение) выходного сигнала в вольтах. У хороших наушников на коробке указывается параметр чувствительность, измеряемый в Дб на 1 В. То есть какое звуковое давление создадут наушники при подведении к ним напряжения величиной в 1 В. Допустим имеем наушники с сопротивлением 24 и 100 Ом.
mysku.ru/blog/aliexpress/21426.html
Соответственно с чувствительностью 100 и 105 дб/вольт. (именно столько указано для моих Panasonic RP-HT010 и Тактстар-671 ). Чтобы они создавали одинаковое звуковое давление (звучали с одинаковой громкостью), скажем 100 дБ, потребуется подать 1 В на Панасоник и 0,56 В для Такстар. И по фигу какое сопротивление у этих наушников. От него будет зависеть только мощность, рассеиваемая на них.
Теперь о «мерзком» звуке. Кроме того что усилитель должен уметь выдавать необходимый уровень выходного сигнала в вольтах, он просто обязан делать это с заданным качеством. И это сделать намного труднее. Обычно на выходе звуковых карт ставятся операционники с нагрузочной способностью не превышающей 2 кОм, в лучшем случае 600 Ом, не способные качественно работать на низкоомную нагрузку. А что вы хотели? Производитель в погоне за прибылью удушится за 3 копейки, а маркетолог ему в этом поможет. Вот тут-то и начинаются танцы с бубном. Ищется замена выходным операционникам, устраиваются прослушивания. Составляются рейтинги микросхем. Появляются рассуждения о «светлом», «темном», размытом и т.д. и т.п. звуке. Производитель с маркетологом посмеиваясь и потирая руки в предвкушении прибыли идут на встречу жаждущим и устанавливают на выходе разъемы –кроватки, облегчающие замену операционников.
И даже прикладывают последние в комплект, дабы облегчить замену, разумеется с соответствующей добавкой к ценнику. Так есть ли выход? Есть – внешний усилитель. Но (некоторые из дочитавших, подозреваю начинают нервно хихикать или ругаться матом) не всякий усилитель справляется с этим хорошо. Встречается очень много конструкций, сляпанных всё теми же производетелем с маркетологом по той же самой концепции. Не все
Но что-то уж слишком много написал. Пора собственно и об обозреваемом.
Схема. Схема усилителя для наушников, для бинауральной стереофонии
Бинауральный эффект (от латин. bini — пара, два и auris — ухо) — способность людей и животных определять, в каком направлении от них находится источник звука, а обусловлена эта способность наличием у них двух ушей. Однако стереофонические фонограммы, воспроизводимые через головные стереотелефоны, не создают ощущений, соответствующих бинауральному эффекту.
Как правило, локализация кажущихся источников звука (КИЗ) оказывается внутри головы.
Авторы поставили перед собой задачу разработать схему усилителя для наушников, который обладает высоким качеством воспроизведения музыкального материала и позволяет приблизить звуковую картину к той, которую создают акустические системы в оптимальной зоне прослушивания.
Для достижения поставленной цели было решено синтезировать схему устройства на базе ОУ, введя дополнительные звенья взаимной связи каналов для имитации пространственных эффектов.
Базирующаяся на взаимосвязи каналов усиления модель бинаурального эффекта была описана на сайте Meier Audio (статья Corda-HA1, автор Jan Meier) [1] Она необходима для того, чтобы слушатель, использующий головные телефоны, не терял три важных эффекта, вполне обычных для слушателя АС:
— каждое ухо получает звуковую информацию от обеих колонок стереофонической АС (и от левой, и от правой), причём сигнал от более удалённой колонки достигает уха с задержкой;
— звуковые волны частично отражаются и частично поглощаются головой (в частности, ушной раковиной) слушателя, что придаёт звуку окраску;
— звуковые волны, отражённые от стен помещения, также достигают ушей слушателя.
В результате звуковая сцена для слушателя АС складывается из разницы в уровнях звука, временах задержки (для стереофонических систем), окраски.
Для локализации источника звука человеческий мозг анализирует фазовые (временные) соотношения сигналов частотой до 3 кГц, поэтому при разработке устройства допустимо реализовать частотно-зависимую задержку в другом, соседнем канале.
Фазовая задержка может быть получена введением фазовращающих RC-цепей в тракт звукового сигнала таким образом, чтобы сигнал, передаваемый через цель межканальной связи, оказывался задержанным относительно сигнала основного (левого или правого) канала. Таким образом, в каждый из каналов, помимо основного сигнала, будет попадать задержанный сигнал из другого.
В настоящее время идея разработки схему усилителя для наушников на базе умощнённых ОУ не нова и достаточно подробно рассматривается как в литературе, так и в сети Интернет. Современная промышленность предлагает широкий выбор микросхем для построения усилителя для наушников.
В частности, отдельного внимания заслуживают широкополосные драйверы линий, например, микросхемы AD815 (Analog Devices), LT1210 (Linear Technology) и THS6012 (Texas Instruments).
К сожалению, несмотря на отличные параметры, приведённые в технической документации, микросхема AD815 не показала удовлетворительных результатов при прослушивании: звук достаточно детальный, но «холодный», причём результат повторяется вне зависимости от схемы усилителя для наушников. Микросхемы от Linear Technology и от Texas Instruments имеют сходные паспортные характеристики, однако THS6012 обладает большей широкополосностью и высокой линейностью, вплоть до частот в несколько мегагерц. Выбор, сделанный в пользу этой микросхемы, полностью оправдался при прослушивании; можно уверенно охарактеризовать звучание как мягкое, тёплое, без потери детализации.
Схема усилителя для наушников(рис. 1)
Выходной каскад усилителя для наушников выполнен на широкополосном высокоскоростном драйвере THS6012 с токовой обратной связью в неинвертирующем включении.
Цепь обратной связи обеспечивает его коэффициент усиления, близкий к единице. Каскад предварительного усиления выполнен на прецизионном ОУ AD823 с полевыми транзисторами на входе; он же определяет общий коэффициент усиления, равный примерно 15 дБ.
В каналах усилителя резисторы R3, R9 и R4, R10 задают коэффициент усиления первого каскада по переменному току. Отрицательная обратная связь по постоянному току замыкается через резистор R8 (R11) и охватывает оба каскада усиления. Сопротивление этих резисторов ограничено входным током AD823, создающим напряжение смещения на выходе. Ввиду того что в данном каскаде применён ОУ с полевыми транзисторами на входе, можно использовать резистор сопротивлением 1 МОм.
Ёмкость неполярных конденсаторов СЗ, С4 определяют так же, как для обычного усилителя, но в расчётах необходимо оперировать не сопротивлением R9, a R8, т. е. Рнижн= 1/(2πR8C3). Следовательно, принимая во внимание R8 = R11 = 1 МОм, можем заключить, что два встречно включённых полярных конденсатора ёмкостью по 10 мкФ (или неполярный ёмкостью 4,7 мкФ) в данном применении вполне подойдут.
При этом переменное напряжение на обкладках конденсатора в области звуковых частот не превышает нескольких милливольт. А это значит, что влияние этого конденсатора очень мало, и не обязательно использовать «аудиофильский» оксидный конденсатор. В авторском макете прекрасно зарекомендовали себя конденсаторы Rifa PHE426 ёмкостью 1 мкФ.
Взаимная связь каналов обеспечивается введением звеньев из элементов С5, R13, R14 (С6, R15, R16) и С7, С8, R20, R21 — задержанный сигнал частично попадает из одного канала в другой. Разделение петель ООС по постоянному и переменному току позволило включить цепь смешения каналов между предусилителем и выходным каскадом по схеме усилителя для наушников, изолировав её от цепей регулятора громкости со стороны источника сигнала и от низкоомной нагрузки со стороны выхода. Общая линейность усилителя для наушников от этого практически не пострадала благодаря высокой линейности и перегрузочной способности выходного каскада на THS6012.
В качестве регулятора громкости рекомендуется использовать сдвоенные переменные резисторы ALPS серии RK18.
Входные цепи усилителя для наушников защищены от высокочастотных помех фильтрами нижних частот (R2C1, R5C2).
Для питания устройства необходимо постоянное напряжение 13… 15 В. Нижняя его граница соответствует более мягкому тепловому режиму. Верхняя граница напряжения (близкого к максимальному) позволяет немного увеличить динамический диапазон.
Питание осуществляется от сети переменного тока через сетевой трансформатор мощностью не менее 15 Вт с двумя вторичными обмотками на напряжение 12…15 В, которые подключены к мостовым выпрямителям с диодами Шотки и двухполярным стабилизатором, схема которого представлена на рис. 2 (нумерация элементов устройства сквозная). Для умощнения малошумящего стабилизатора напряжения на микросхеме M5230L фирмы Mitsubishi применены транзисторы 2SC4793 и 2SA1837 в изолированных корпусах. Для снижения помех и паразитных связей питание на предварительный каскад подаётся через RC-фильтры R42C20C22, R43C21C23.
В качестве альтернативного варианта можно рекомендовать построение блока питания на базе стабилизаторов LM317, LM337.
Применённые в усилителе для наушников элементы и возможные замены приведены в таблице. Номинал резисторов R9, R10, указанный на схеме, выбран по субъективным ощущениям при прослушивании подходящих стереофонограмм, и он может быть изменён в некоторых пределах. Все резисторы в усилителе необходимо применять из ряда Е24 (±5 %) или Е48. Все типы элементов являются рекомендуемыми и могут быть заменены по желанию радиолюбителя аналогичными.
Особенностью предложенного схемотехнического решения является использование на выходе усилителя конденсаторов С9, С10 для блокировки высокочастотных наводок, в частности, от близко расположенных мобильных телефонов и других подобных источников СВЧ сигнала. Это позволяет защитить вход драйвера от проникновения помех, наводимых на телефонный провод. Кроме того, включение цепей бинаурального преобразователя после главного каскада усиления по напряжению снижает долю вносимых преобразователем шумов и искажений, так как они уже не усиливаются.
Отличие применённой схемы бинаурального преобразователя [1] от других известных решений (например, в [2]) в том, что вносимая задержка сигнала плавно уменьшается с ростом частоты.
Это несколько снижает реализм звучания, но позволяет избежать эффекта гребенчатого фильтра, который свойственен преобразователям с постоянным временем задержки. Применённые для внесения задержки фильтры первого порядка фазолинейны, что также положительно влияет на восприятие музыки. В этом смысле, по мнению авторов, лучше частично пожертвовать иллюзией бинаурального звука.
На наш взгляд, задача бинаурального прослушивания в телефонах при наличии только двухканальной исходной фонограммы вряд ли будет решена в обозримом будущем — слишком много параметров отвечает за пространственное представление звука. Одним из вариантов создания реалистичного бинаурального эффекта является запись музыки в специальных условиях, которые сразу учитывают особенности человеческого восприятия (но в нашей статье подобные материалы не рассматриваются ввиду их исключительной редкости). Однако, на наш взгляд, в предложенном усилителе достигнут разумный компромисс между отсутствием окраски, вносимой преобразователем, и снижением утомляемости при прослушивании.
В то же время предложенная конфигурация обратных связей в усилителе позволяет без ущерба адаптировать схему к другому бинауральному преобразователю как на активных, так и на пассивных элементах.
И наконец, можно добавить, что предложенную схему усилителя для наушников можно рассматривать как обычный усилитель для головных телефонов (без бинауральной компоненты). Тогда можно смело утверждать, что он великолепно передаёт музыкальный материал, превосходя по качеству известные схемотехнические решения с общей ООС, с двумя петлями ООС и автоподстройкой режима по постоянному току. Оказалось, что данное решение, незначительно проигрывая в прозрачности звучания, выигрывает по многим параметрам, основными из которых можно назвать теплоту звучания и музыкальность.
Тестовое прослушивание проводилось с несколькими источниками и несколькими парами головных телефонов. В частности, использовались Beyerdynamic DT 770 (сопротивление 250 Ом) и Sennheiser HD280 pro (сопротивление 64 Ом). Во всех случаях представленное устройство продемонстрировало ожидаемый результат; его звукопередачу с большой степенью уверенности можно охарактеризовать как прозрачную.
Усилитель вполне уверенно работает и с низкоомной нагрузкой.
Оптимальные номиналы резисторов в «обвязке» мощного ОУ зависят от применяемых головных телефонов: для нагрузки сопротивлением 100 Ом и менее можно рекомендовать значение R22 = R23 = 820 Ом, а для более высокоомных — 1 кОм.
Введение взаимосвязи между каналами приближает звуковую картину, передаваемую головными телефонами к звуковой картине, которую создают АС в помещении. Звучание головных телефонов перестаёт раздражать, гораздо комфортнее становится длительное прослушивание. Более того, источники звука локализуются в пространстве, появляется «сцена». Иногда авторы ловили себя на том, что крутили головой (с головными телефонами) для более точного определения источника звука.
Для иллюстрации принципа функционирования взаимного влияния каналов были построены в симуляторе графики ГВЗ для применённых фазовращающих цепей (рис. 3), а также графики выходного напряжения (рис. 4) для основного (кривая 1) и вспомогательного (кривая 2) сигналов в каждом из каналов.
Из графиков можно сделать вывод, что на частотах до 600 Гц выходной сигнал формируется из 60…80 % основного канала и 20…40 % соседнего, причём сигнал, поступающий из соседнего канала, оказывается отстающим относительно основного на 250…450 мкс. Согласно информации с сайта Meier Audio [2], такая задержка примерно соответствует АС, в которой громкоговорители расставлены под углом 30 град, от линии симметрии, на которой находится слушатель. По задержке (450 мкс) и скорости звука в воздушной среде около 340 м/с несложные вычисления показывают, что разница в удалении виртуальных источников (виртуальных громкоговорителей) относительно одного приёмника звука (одного уха слушателя) достигает примерно 15 см. Субъективно виртуальный источник звучания оказывается на расстоянии 1,5…3 м от слушателя. Но в любом случае он «выносится» из головы слушателя на комфортное расстояние.
В авторском макете усилителя, выполненного вместе с выпрямителями и стабилизаторами питания на печатной плате из стеклотекстолита (фото на рис.
5), применены бескорпусные конденсаторы (С5—С8) фирмы Wima для поверхностного монтажа. Однако были опробованы отечественные выводные конденсаторы К73-17, которые показали незначительное субъективное изменение звучания.
Опыт прослушивания позволил сделать вывод, что, по-видимому, выбор номиналов конденсаторов С5—С8 является субъективным вопросом. В общем случае ёмкость конденсаторов С5, С6 следует выбирать в интервале 0,1…0,2 мкФ, причём увеличение соответствует ослаблению связи между каналами. Однако это может потребовать перерасчёта сопротивления резисторов R13, R16.
Также можно предложить переключение глубины бинаурального эффекта по аналогии с предложенным в [1]: один из конденсаторов С7, С8 сделать отключаемым. Их суммарная ёмкость, выбираемая в интервале 0,02…0,05 мкФ, определяет частотно-зависимую связь каналов. При её выборе не следует ожидать увеличения баса, необходимо обращать внимание только на субъективное впечатление о натуральности передачи НЧ при использовании взаимного влияния каналов.
Бинауральный эффект, достигаемый с помощью усилителя для наушников, наблюдается на любых музыкальных записях. Однако необходимо отметить, что наиболее полно пространственный эффект проявляется в том случае, если учтены два фактора:
• используется достоверный источник сигнала;
• высококачественная запись с хорошим пространственным эффектом и естественной реверберацией.
Для их выполнения авторы рекомендуют в качестве источника хороший проигрыватель компакт-дисков, а если музыка хранится в компьютере, — внешний ЦАП и формат исходного файла со сжатием без потери качества (например, FLAG или АРЕ). Кроме того, необходимы стереозаписи, в которых изначально хорошо показана звуковая «сцена».
Авторы могли бы порекомендовать некоторые музыкальные композиции из разных музыкальных стилей, позволяющие в полной мере оценить работу имитации бинаурального эффекта:
• Dire Straits — Private Investigations (альбом Love Over Gold) [Vertigo Records]
• Pink Floyd — Time (альбом The Dark Side Of The Moon (Black Triangle)) [Harvest, EMI]
• Yello — The Race (альбом Flag) [Fontana]
• Enigma — Mea Culpa (альбом MCMXCa.
D.) [Virgin]
• Scorpions — Are You The One? (альбом Pure instinct) [EastWest Records]
• Scorpions — Eye II Eye (Eye II Eye) [EastWest Records]
• Nightwish — Beauty Of The Beast (альбом Century Child) [Spinefarm]
• Vivaldi — Recitative and Aria from Cantata RV 679 — Che giova il sospirar, povero core — [2L Audiophile Refe*ence Recordings, 192kHz].
Последний пример интересен ещё и тем, что распространяется в Интернете свободно [3].
Творчество Pink Floyd и Dire Straits настолько хорошо подходит в качестве иллюстрации из-за сложного музыкального материала и высочайшего качества записи, что действительно затруднительно выбрать только одну композицию.
К сожалению, приходится констатировать факт, что современные стереозаписи вряд ли можно назвать пригодными для демонстрации бинаурального эффекта через головные телефоны. Зачастую звукорежиссеры обращают внимание на другие аспекты и гонятся за плотностью звучания, чрезмерно применяя компрессию.
Макет представленного устройства продемонстрировал великолепное звучание.
Без звеньев взаимного влияния каналов устройство может быть использовано как обычный усилитель головных телефонов высокой достоверности с комфортным звучанием. Применение звеньев взаимного влияния каналов позволяет «выдвинуть» звуковую сцену из центра головы вперёд, практически приближая построение звуковой картины головными телефонами к звуковой картине помещения с АС. Таким образом, гарантировано снимается проблема усталости при прослушивании музыки через головные телефоны.
ЛИТЕРАТУРА
1. A DIY headphone amplifier. — www.meier-audio.hornepage.t-online.de/headamp.html
2. Атаев Д. И., Болотников В. А. Функциональные узлы усилителей высококачественного звуковоспроизведения. — М.: Радио и связь, 1989.
3. Интернет-страница Lindberg Lyd. — www.2l.no .
Б. ДРАЧ, А. РОДИОНОВ, г. Москва
«Радио» №6 2012г.
Post Views: 1 043
Усилок дл уш | Rmmedia.ru
Не смотря на свою простоту, данный усилитель обеспечивает отличное качество звучания.
Я встроил его в свой предусилитель TubeHead (схема со странички фирмы PAiA Electronics). Звук – супер! Естественно, надо использовать хорошие наушники. Рекомендую SBC HL120 фирмы Philips (они стоят всего 3.5$), или какие-нибудь другие. Практика показывает, что большинство так называемых наушников-“затычек” (которые вставляются в уши) звучат не так хорошо, как наушники “на дужке”. Но это полностью ваше дело, какие выбирать.Описание со странички фирмы (перевод с английского): этот простой усилитель для наушников просто идеален для встраивания его в аппаратуру, в которой не предусмотрен выход на наушники. Печатная плата данного усилителя настолько мала, что поместится почти в любом устройстве. Потребляемый ток также мал – это позволит запитать данную схему от того же самого источника питания, который использует и устройство в которое встраивается усилитель. Это полезная добавка для большинства продуктов PAiA таких, как Submixer или Submix-Master. Добавление же выхода для наушников в Stack-In-a-Box превращает его в прекрасный усилитель для практики.
Главный компонент усилителя – сдвоенный операционный усилитель NE5532. Эта микросхема выбрана из за низкого уровня шума, а также способности выдавать 350 мВт/на канал (что более чем достаточно для наушников).
Схема работает от двухполярного источника питания, в диапазоне напряжений от +/-5V до +/-18V, и может работать даже от нестабилизированного источника питания.
Данный усилитель включается после потенциометра “Volume” предусилителя.
От себя хочу добавить, что в усилителе можно использовать не потенциометр (250К), а подстроечный резистор. Его надо настроить так, чтобы в максимальном положении ручки “Volume” предусилителя (устройства в которое встраевается данная схема) ваш усилитель для наушников “орал” достаточно громко, но не оглушал вас. Тогда ручку потенциометра (подстроечного резистора) не надо будет выводить наружу.Зачем две ручки, если можно прекрасно обойтись одной?
Естественно, вы решаете сами как для вас лучше! Обязательно соберите данную схемку! Класс!
Я даже сделал такую вещь, которой никогда раньше не занимался: собрал схему не на плате, а “навесил” все резисторы и конденсаторы на микросхему.
Очень некрасиво, но работает Потом, все это дело завернул в бумажный конвертик, вывел провода наружу, припаял, и, оставил не закрепляя в корпусе предусилителя. Но не делайте так – неэстетично и непрактично Просто, если вылетит микросхема придется все отпаивать и т.д.
Можно попробовать подключить электрогитару (поставив буферный каскад на транзисторе между ней и усилителем) непосредственно к этому усилителю. Не пробовал, не знаю что получится.
Ура! Теперь у нас есть печатная плата для этого усилочка!
Благодарим человека под ником feed!!!
Комментарий от feed’a:
Схему немного переделал:
1. искусственная средняя точка по питанию (2 резистора параллельно кондерам, не знаю нужно или не нужно, на крайняк можно ничего не впаивать)
2. переключатель стерео/моно
3. регулятор громкости спаренный
hamp.lay – плата в формате sprint layout4
hamplay1.GIF – плата готовая для печати (переворачивать не надо)
hamplay2.
GIF – разводка (вид на плату со стороны деталей)
THS6012 техническое описание, информация о продукте и поддержка
Для получения дополнительных условий или необходимых ресурсов щелкните любой заголовок ниже, чтобы просмотреть доступную страницу с подробными сведениями.
Разработка аппаратного обеспечения
EVALUATION BOARD Загрузить 49Описание
Оценочный модуль драйвера двойной дифференциальной линии (EVM) THS6012 500 мА представляет собой законченную схему высокоскоростного драйвера ADSL со стороны центрального офиса. Он состоит из ИС двойного дифференциального драйвера линии THS6012, ИС высокоскоростного маломощного операционного усилителя THS4001 и ряда пассивных компонентов, все смонтированные (…)
Характеристики
- Полный драйвер дифференциальной линии ADSL со стороны центрального офиса
- Конфигурации с несколькими входами, устанавливаемые с помощью встроенных перемычек
- Высокоскоростной усилитель THS4001 в качестве инвертора
- Стандартные разъемы BNC, входы и выходы
- +/- 5 В до +/- 15 В при работе
- Входы с номинальным сопротивлением 50 Ом
- Площадка на плате для пользовательского компонента (.
..)
..)Инструменты проектирования и моделирование
МОДЕЛЬ МОДЕЛИ СкачатьSLAC101B.TSC (100 KB) – TINA-TI Reference Design
SIMULATION MODEL СкачатьSLAM030A.ZIP (4 KB) – TINA-TI Spice Model
SIMULATION MODEL СкачатьSLOJ031B.ZIP (39 KB) – PSpice Model
SIMULATION TOOL Скачать PSpice® для инструмента проектирования и моделирования TIPSPICE-FOR-TI – PSpice® for TI – это среда проектирования и моделирования, которая помогает оценить функциональность аналоговых схем. Этот полнофункциональный пакет для проектирования и моделирования использует механизм аналогового анализа от Cadence®.Доступный бесплатно, PSpice для TI включает одну из крупнейших библиотек моделей в (…)
Features
- Использует технологию Cadence PSpice
- Предустановленная библиотека с набором цифровых моделей для анализа времени в худшем случае
- Динамические обновления гарантируют доступ к самым последним моделям устройств
- Оптимизировано для скорости моделирования без потери точности
- Поддерживает одновременный анализ нескольких продуктов
- (. ..)
..)TINA-TI – TINA-TI обеспечивает весь стандартный анализ SPICE постоянного тока, переходных процессов и частотной области и многое другое. TINA имеет обширные возможности пост-обработки, которые позволяют форматировать результаты так, как вы хотите. Виртуальные инструменты позволяют выбирать формы входных сигналов и напряжения узлов цепи датчика (…)
Символы CAD / CAE
А на основе TI THS6012 | Обзоры и обсуждение наушников
Здравствуйте, Я считаю, что наши концепции обратной связи довольно ошибочны.Я знаю некоторых японских мастеров по изготовлению ламповых усилителей, которые открыто используют схемы с высокой обратной связью. Они обычно называют их «ВЧ конструкциями —- (лампового типа)». Хотя это может быть только для ламповых схем, без обратной связи не обязательно лучший. Я слышал, как некоторые говорят, что конструкции без обратной связи могут иметь “рыхлые” басы (если они плохо спроектированы) **.
Также мне интересно, что значит быть стабильным? Что касается колебаний, CFB может колебаться, если резистор обратной связи имеет очень низкое сопротивление. С VFB этого не происходит.Так что будьте осторожны при построении схемы G = 1 / G = 0 дБ с CFB. Вы не можете просто шунтировать выход на «-» вход для CFB. Также нельзя использовать в обратной связи конденсатор. При высокой частоте конденсаторы просто замыкаются. Таким образом, ваша схема, скорее всего, будет колебаться. С VFB этого не происходит.
Обратите внимание, что колебания в цепи с высокой пропускной способностью могут быть серьезной проблемой. Эти цепи могут производить радиочастотный шум, достаточный для нарушения радиосвязи и телевизионной связи. Это чем-то похоже на микроволновую печь.В микроволнах элемент с широким диапазоном частот приводится в резонанс для колебания, обеспечивая мощную мощность для приготовления пищи. Точно так же схема с высокой пропускной способностью, такая как та, что у THS6012, может колебаться и вызывать серьезные сбои, хотя вы не сможете готовить пищу.
Вот почему уведомление о нормах FCC находится в спецификациях THS6012. Вы можете проверить наличие серьезных колебаний, проверив тепловую мощность THS6012. Если он сильно нагревается, он колеблется. Это может случиться с VFB или CFB.
Обратите внимание на разницу в поведении VFB и CFB.Это просто указывает на то, что вы не можете попеременно использовать VFB и CFB бессистемно. Они не обязательно указывают на то, какой из них лучше. В какой-то схеме один может быть более подходящим, чем другой, но в другой схеме другой более подходит. Вы должны узнать о различиях в характеристиках и использовать их.
Tomo
** Обратите внимание: когда я говорю о конструкции некоторых усилителей, я предполагаю, что они хорошо спроектированы. Если бы они были плохо спроектированы, даже самые дорогие детали в мире звучали бы ужасно.
Усилитель для наушников THS6012 – Kit-Amp
Ультра линейный, нейтральный и очень хорошо звучащий усилитель для наушников AV-класса на базе специального чипа ADSL – THS6012.
С учетом требований, предъявляемых к этому ADSL-драйверу – неравномерная АЧХ 3 дБ на частотах до 140 МГц и нагрузка 25 Ом, характеристики микросхемы в несколько десятков раз выше, чем требуемые для звукового диапазона.
Высокая нагрузочная способность (от 16 Ом), очень солидные характеристики, хороший корпус, с отводом тепла прямо на плату и короткий путь позволяют создать нейтральный усилитель для наушников уровня Hi-Fi.
Наличие стабилизированного блока питания на плате усилителя избавляет от необходимости его сборки, а также значительно снижает вероятность возникновения помех при относительно длительном подключении при использовании отдельного блока питания.
Этот усилитель можно назвать бескомпромиссным решением ради качества, в связи с чем, как на входе, так и в цепи обратной связи отсутствуют блокирующие конденсаторы. Также на выходе нет защиты, хотя сама микросхема имеет ряд защит.В том случае, если тракт (источник + наушники) значительно превышает стоимость самого усилителя и для получения полной 100% безопасности тракта рекомендуется послать сигнал на этот модуль через изолирующие конденсаторы, а наушники подключить через модуль защиты.
0,5 Вт при 32 Ом при +/- 15 В
Коэффициент гармонических искажений
THD 0,003% при 0,1 Вт на 32 Ом
Отношение сигнал / шум ≥ 116 дБ
Защита от короткого замыкания на выходе
Защита от перегрева
| Класс усилителя | AB |
| Встроенная защита | Есть |
| Чип | THS6012 |
| Усиление | 6 |
| Максимальное напряжение питания (биполярное / постоянное) DC | 30 В |
| Минимальное напряжение питания (биполярное / постоянное) DC | 15 В |
| Количество каналов | стерео |
| Мощность при 32 Ом | 0,5 Вт |
| Напряжение питания, максимальное (переменное / 2 плеча включено) AC | 24 В |
| Напряжение питания, минимальное (переменное / 2 плеча включено) AC | 12 В |
| THD | 0. 003% при 0,1 Вт при 32 Ом |
Высокоскоростные усилители звука
Высокоскоростные усилители звука| Продукты Elliott Sound | Высокоскоростные усилители звука |
© 2001 – Род Эллиотт (ESP)
Страница опубликована 5 июля 2001 г.
Обновлено 18 августа 01, 18 февраля
Указатель статей
Основной индекс
Содержание
Большинство терминов, требующих объяснения, описаны ниже для вашего удобства.
Преамбула
Эта статья уже довольно старая, но общие принципы все еще остаются в силе – при условии, , что вы действительно считаете, что отклик за пределами 20 кГц (40 кГц в крайнем случае) действительно стоит.За 18 лет, прошедших с момента первоначальной публикации, не , а один человек предоставил какие-либо результаты испытаний, которые демонстрируют, что этот расширенный ответ требуется для «качественного» воспроизведения звука.
У меня было несколько писем, в которых говорилось, что THS6012 действительно звучит очень хорошо (но я уже знал это), но такие схемы, как усилитель для наушников Project 113, звучат так же хорошо, и их намного проще построить.
С моей точки зрения, эта статья не имеет отношения к аудио, но в ней есть некоторая информация, которая может быть новой для читателей (например, выходное сопротивление операционного усилителя по сравнению счастота). Между тем, те же размышления, дискуссии и споры не утихают, потому что есть ряд «сторонников звука», для которых никакой научный подход неприемлем. Если в дизайне нет большого количества чистой серебряной проволоки и очищенного змеиного масла, они просто не интересуются.
Так как я избегаю змеиного масла (рафинированного или «девственного») и большинства других вещей, которые так нравятся многим, остаются люди, которые никогда не будут использовать один из моих дизайнов и покупать печатные платы для проектов.Так и будет, на мой взгляд.
Я легко мог бы пойти на компромисс и рассуждать о нематериальных свойствах того или иного «волшебного» компонента, но я не буду этого делать. Основная часть этой статьи почти квалифицируется как змеиное масло, но ее стоило опубликовать еще в 2001 году, и ее стоит сохранить сейчас. Не потому, что THS6012 звучит «лучше», чем другие подходы, а потому, что это все еще жизнеспособный вариант, если кто-то думает, что оно того стоит.
Введение
За последние несколько десятилетий было много размышлений, дискуссий и прямых споров о необходимости широкой полосы пропускания в аудиосистемах.В отличие от большинства других обсуждений, я имею в виду не расширение до 30 или даже 50 кГц, а о расширении радиочастотного спектра. Существуют апокрифические «доказательства» того, что высокоскоростные усилители звучат лучше, хотя после многих лет таких дебатов и споров никто не смог пролить свет на возможные причины, по которым это может быть так.
После электронного письма от Texas Instruments и пакета оценочных плат, документации и ряда высокоскоростных операционных усилителей я начал серьезно думать об этом вопросе.
Первоначальная цель заключалась в том, чтобы просто взглянуть на драйвер линии xDSL, который, как считалось, имел большой потенциал в качестве усилителя для наушников, и это, безусловно, так – начальные тесты описаны ниже.
На самом деле, что заставило меня задуматься, было, казалось бы, невозможное утверждение, что разные межкомпонентные соединения звучат по-разному. Проведенные мною тесты показывают, что различия между материалами настолько незначительны, что их почти невозможно измерить, и это подтверждается различными другими, которые придерживаются аналогичного научного подхода, хотя во многих случаях с гораздо большей степенью детализации, чем мои собственное тестирование.Несмотря на все тесты, все еще, похоже, бывают ситуации, когда разные кабели заявлены, что звучат, ну, разные, . Есть ли реальные отличия? Если это так, то до сих пор ни один исследователь не смог подтвердить какое-либо значимое различие (нет, зрительные тесты не учитываются, потому что они фатально ошибочны).
Нижеследующее является несколько умозрительным, поскольку у меня нет проблем с радиочастотными помехами (RFI) там, где я живу, и я, по понятным причинам, не хочу создавать их, чтобы я мог должным образом проверить свою теорию.Из-за отсутствия полностью экранированной комнаты (клетки Фарадея) и большого количества очень дорогого испытательного оборудования очень сложно что-либо доказать тем или иным образом.
Тем не менее, я думаю, что последующее обсуждение может оказаться полезным – мне очень интересно услышать отзывы от любого, кто в состоянии проверить следующие идеи. Теория довольно прочная, но окончательное доказательство, естественно, заключается в выслушивании и оценке – при условии, что это делается научным и контролируемым образом.Любая однократная неслепая (в отличие от должным образом проведенная двойная слепая) оценка – пустая трата времени, так как результаты чисто субъективны.
1. Жажда скорости
Хотя вы не будете видеть это очень часто, почтенный операционный усилитель µA741 (только) достаточно быстр для линейного звука, несмотря на то, что его скорость нарастания составляет всего 0,5 В / мкс.
Вопреки распространенному мнению, звук не имеет сверхбыстрых переходных процессов, поскольку звуки, которые мы слышим, в основном создаются механическими или биологическими средствами.Никакая масса (включая воздух) не может мгновенно изменить свое направление, если не используется бесконечная сила, и хотя я встречал несколько довольно сильных барабанщиков (например), нет ни одного, который я бы назвал «бесконечно мощным». Эти простые механические законы (а также фильтрация, используемая на компакт-дисках и при обрезке виниловых мастеров) предотвращают генерацию (или запись) гармоник очень высокого порядка, которые необходимы для получения чрезвычайно короткого времени нарастания.
Имеются значительные свидетельства того, что многие инструменты (а также речевые) создают гармоники выше 50 кГц, но они имеют низкий уровень и (как правило) не способствуют быстрому нарастанию переходных процессов.При этом все согласны с тем, что 741 – не лучший выбор – они вообще ужасно звучат. Чтобы понять некоторые из причин, нам нужно посмотреть на частотную характеристику и ее влияние на общее поведение операционного усилителя.
Рисунок 1.1 – Частотная характеристика µA741
Как видите, здесь очень большой выигрыш, но только на низких частотах. Внутренний компенсационный конденсатор снижает отклик на частотах выше 10 Гц, а это означает, что по мере увеличения частоты обратная связь для коррекции внутренних искажений становится все меньше и меньше.Для целей этого обсуждения существует более коварный (и менее широко известный) эффект – выходное сопротивление растет с увеличением частоты. Для справки показан отклик с обратной связью, где усиление установлено на 10 (20 дБ). Как вы можете видеть, операционный усилитель изо всех сил пытается поддерживать выходную частоту на уровне 20 кГц, а на частоте чуть выше у него нет обратной связи !
Рисунок 1.2 – Ответ замкнутого контура µA741
Даже на частоте 10 кГц усиление упало настолько, что обратная связь практически отсутствует.Надо сказать, что даже грубые искажения на частоте 10 кГц не слышны с одним тоном, но продукты интермодуляции генерируются в результате множества частот, присутствующих в музыке.
Эффекты такого искажения, кажется, не были подробно освещены в большинстве журналов и статей, но тесты все же существуют. Они никогда не используются в обзорах, а результаты не приводятся в данных производителей.
Продукты высокочастотной интермодуляции, вызванные искажением на высоких частотах, вполне могут быть одной из причин того, что широкополосные операционные усилители, как говорят, звучат намного лучше, чем подобные µA741.Даже в этом случае лучшие из лучших операционных усилителей с VFB все равно будут иметь ту же проблему – только степень различается. Не существует операционного усилителя с VFB с внутренней компенсацией, который имеет полосу пропускания разомкнутого контура, превышающую примерно 1 кГц, поэтому все они будут страдать от частотно-зависимого уменьшения коэффициента обратной связи, последующего увеличения искажений и увеличения выходного импеданса.
Именно здесь потенциально важным становится использование достаточно быстрых операционных усилителей.
Кабель, оконцованный источником с нулевым сопротивлением, будет воспринимать очень небольшой внешний шум, а шум кабеля (микрофона) практически устранен, поскольку он является результатом «генератора» с чрезвычайно высоким импедансом – проводников и изоляционного материала кабеля.Нулевое сопротивление – это невозможная цифра, и ее сложно (мягко говоря) достичь, и почти все схемы операционных усилителей требуют на выходе резистора, чтобы предотвратить колебания при подключении кабеля. Тема «колебания кабеля» будет рассмотрена чуть позже. В аудиосигнале «уровень сигнала» импеданс менее 1 Ом достаточно близок к нулю для любых целей.
Даже при последовательном сопротивлении 100 Ом импеданс достаточно низок, чтобы эффективно предотвращать наводки на шум (включая РЧ) и при этом практически устранять микрофонность.Кроме … с увеличением частоты увеличивается и выходное сопротивление операционного усилителя. 100 Ом на частоте 1 кГц (например) становится больше даже при 10 кГц, снижая эффективность все больше и больше по мере увеличения частоты.
На частоте 10 МГц выход операционного усилителя фактически представляет собой разомкнутую цепь с импедансом, во много раз превышающим характеристическое сопротивление кабеля. На более низких частотах, где сопротивление операционного усилителя низкое, резистор 100 Ом вполне подходит для кабеля, но только на одном конце. Кабель станет резонансным на некоторой частоте, определяемой длиной кабеля, его эффективной индуктивностью и емкостью, а также его коэффициентом скорости.Это происходит со всеми кабелями, независимо от цены, серебра, размера провода или криогенного замачивания в змеином масле!
Рисунок 1.3 – Выходное сопротивление µA741 в зависимости от напряжения. Частота
Для эффективного экранирования и передачи РЧ-сигналов кабель обычно заканчивается на каждом конце с его характеристическим сопротивлением. Согласование импеданса (от источника к кабелю и приемнику) необходимо для предотвращения отражений и стоячих волн на рабочей частоте. Аудиокабели не имеют таких оконцеваний, и хотя это не влияет на звуковые частоты, это потенциально снижает эффективность кабеля на , отклоняя мешающие радиочастотные сигналы.
(На самом деле нежелательно согласовывать импедансы звука, поскольку из-за снижения уровня сигнала неизбежно увеличивается шум на 6 дБ.)
Мешающий РЧ влияет не только на приемную схему, но и на передающую сторону. РЧ-сигналы, которые попадают на выход операционного усилителя с ограниченной полосой пропускания (и высоким выходным сопротивлением на частоте помех), могут иметь очень сильное влияние на качество звука. Нелинейность всегда будет присутствовать в любом электронном оборудовании, но обычно она снижается до очень низкого уровня (но никогда не устраняется) с помощью обратной связи.Когда операционный усилитель (или любое другое устройство усиления выходного сигнала с низким импедансом) имеет сигнал, подаваемый на его выход, который не может быть уменьшен почти до нуля из-за низкого выходного сопротивления, сигнал может быть возвращен на вход, где может выполняться выпрямление (обнаружение AM). происходить. Это явление часто наблюдается, когда оборудование улавливает радиостанции AM, но с системой высокого разрешения может наблюдаться ухудшение звука задолго до того, как мешающий сигнал станет различим как радиостанция.
Проблема может усугубиться использованием конденсатора обратной связи (как показано на Рисунке 1.4), который обеспечивает путь с низким сопротивлением от выхода обратно к отрицательному (инвертирующему) входу. Теоретически это также снижает усиление (и, следовательно, доступную обратную связь), но, как показано, операционный усилитель типа 741 вообще не имеет усиления выше 1 МГц, поэтому любой тракт обратной связи выше этой частоты просто вызовет проблемы. Этот метод является обычным для быстрых операционных усилителей с VFB и, кажется, не вызывает никаких проблем. Это разумное предположение в случае каскада внутреннего усилителя, но требует дальнейшего изучения, когда речь идет о кабелях управления выходными каскадами.
Стоит отметить, что эта форма обратной связи просто вызывает колебания операционного усилителя с обратной связью по току (такого как THS6012, описанный здесь), и не должна использоваться ни при каких обстоятельствах.
Другой метод, который я редко встречал используемым в каком-либо коммерческом оборудовании (за исключением усилителей мощности, где он почти обязателен), – это сеть Zobel на выходе предусилителей и других источников сигналов низкого уровня.
Это гарантирует, что кабель заканчивается низким импедансом почти на всех частотах, но это сложно с операционными усилителями, имеющими ограниченную высокочастотную характеристику, поскольку дополнительная нагрузка только усугубит искажения.Объяснение того, как (и когда) это полезно, будет рассмотрено позже в этой статье.
Рисунок 1.4 – Колпачок обратной связи обеспечивает РЧ тракт ко входу
Источники помех широки и разнообразны. Некоторые мешающие сигналы находятся в пределах звукового диапазона, но большинство из них – радиочастоты, начиная с диапазона вещания AM на частоте около 600 кГц, до диапазона CB (27 МГц), затем до любительского, коммерческого, телевизионного диапазонов и выше. Другие коммерческие источники узкополосных помех включают оборудование для радиочастотной сварки (используемое для сварки пластмасс), микроволновые печи, мобильные телефоны и т.п. (хотя цифровые мобильные телефоны вряд ли являются узкополосными, поскольку сигнал является импульсным).
Кроме того, существуют бытовые и коммерческие источники широкополосных помех – электродвигатели щеточного типа, аппараты дуговой сварки, коммутационные системы, дуговые изоляторы в распределительной сети – список почти бесконечен.
Хотя может показаться, что до сих пор я просто до смерти забил бедный µA741, следует сказать, что есть много других операционных усилителей, которые намного быстрее, а также обеспечивают меньшие искажения, более высокое усиление без обратной связи и гораздо более низкий уровень шума. Даже самые лучшие из них по-прежнему испытывают аналогичные проблемы на высоких частотах (выше 100 кГц), поскольку они разработаны для относительно обычных приложений звуковых частот.Это не обязательно означает Hi-Fi – существует множество приложений для диапазона звуковых частот, которые не имеют никакого отношения к «аудио» per se.
Если вам интересно, эффекты поглощения шума, описанные выше, не означают, что вам следует спешить и покупать новые кабели. Это не имеет ничего общего с самими кабелями, но имеет прямое отношение к усилителю, который управляет кабелем и / или принимает сигнал на другом конце. При правильной технике вешалка превосходит самый дорогой кабель, который вы можете купить (при условии, конечно, что экранированные вешалки доступны там, где вы живете).
Во время недавнего разговора с другом выяснилось, что у него был клиент с проблемой радиочастотных помех. Замена оригинального операционного усилителя на операционный усилитель с гораздо более широкой полосой пропускания (в данном случае он использовал OPA2134) решила проблему. Также была добавлена сеть Zobel, и это помогло улучшить работу оригинального операционного усилителя, но не смогло устранить помехи. Я не знаю, что это был за оригинальный операционный усилитель, но в потребительском оборудовании мы можем предположить, что он был, вероятно, самым дешевым из возможных.
2. Операционные усилители высокой скорости
Введите (относительно) новые устройства от Texas Instruments. Они были разработаны для приложений xDSL (например, ADSL или асинхронной цифровой абонентской линии), которые используют большое количество высокочастотных несущих для передачи данных через несколько одновременных каналов (255 в случае ADSL). Несущие частоты расположены близко друг к другу, поэтому очень низкие искажения необходимы для минимизации перекрестной модуляции несущих (в основном интермодуляционных искажений).На дальнем конце аналоговой телефонной линии сигнал может быть сильно ослаблен, поэтому низкий уровень шума также важен.
Приведенные выше характеристики уже звучат очень удовлетворительно для звука – низкий уровень шума и искажений является требованием почти для всех приложений Hi-Fi, но это еще не все. В отличие от традиционных операционных усилителей с обратной связью по напряжению (VFB), эти новые устройства представляют собой операционные усилители с обратной связью по току (CFB) и имеют чрезвычайно широкую полосу пропускания, поэтому ухудшение на самых высоких звуковых частотах незначительно, и не наблюдается значительного увеличения искажений или выходного сопротивления до тех пор, пока выше как минимум 10 МГц.Действительно, производительность THS6012 в этом отношении такая же или даже лучше на 100 МГц, чем у uA741 на 1 кГц.
Принципиальная разница между операционными усилителями VFB и CFB довольно проста … ну, – это , если упростить его до уровня, который я собираюсь представить
Рисунок 2.1 – Простые операционные усилители CFB и VFB
Помимо показанных на рис. 2.1, другими прекрасными примерами VFB и CFB являются некоторые из опубликованных проектов ESP – усилитель мощности “El Cheapo” – это CFB (как DoZ и минималистский предусилитель), а 60-100 Вт и Усилители Hi-Fi P101 MOSFET – это VFB.Первое, на что следует обратить внимание, это то, что усилитель CFB не имеет конденсатора Миллера (также называемого доминантным полюсом). Обычно он подключается между коллектором и базой транзистора драйвера класса А. Это абсолютное требование для стабильности в усилителе VFB, но при осторожности его можно полностью исключить (или, по крайней мере, уменьшить до гораздо меньшего значения) в усилителе CFB.
В результате получается гораздо более широкая полоса пропускания разомкнутого контура для усилителей CFB, но больше не существует простого способа гарантировать, что уровни постоянного тока через усилитель не смещаются.В случае усилителя DoZ, минималистского предусилителя и El Cheapo проблему сдвига постоянного тока можно избежать за счет использования конденсаторной связи, но это не всегда удобно или желательно. Проблема решена (по крайней мере, до приемлемой степени) в устройствах TI, которые я тестировал, поэтому смещения постоянного тока не являются такой большой проблемой, как с относительно простыми дискретными конструкциями.
Наиболее часто используемые операционные усилители – это VFB, и поэтому они имеют инвертирующий и неинвертирующий вход с приблизительно равными импедансами. Их можно использовать как инвертирующие, так и неинвертирующие усилители, и они вполне предсказуемы при нормальном использовании.Операционные усилители CFB (до некоторой степени) приносят в жертву точность по постоянному току ради ширины полосы, и это достигается за счет исключения дифференциальной пары, обычно используемой в качестве входного каскада.
Коэффициент усиления в обоих усилителях, показанных на рисунке 2.1, устанавливается соотношением (R2 + R3) / R2, как и следовало ожидать, хотя это не очень точно с усилителем CFB (еще одна из их маленьких слабостей). В приведенном выше усилителе CFB требуется C1, потому что работа на постоянном токе в этой простой конфигурации невозможна. В моделировании, выполненном ранее (см. Конструкция усилителя), усилитель VFB обеспечивает усиление по напряжению разомкнутого контура 1640 (64 дБ).Для сравнения, усиление разомкнутого контура усилителя CFB составляет 2190 (67 дБ) – учитывая, что при прочих равных условиях, усиление разомкнутого контура несколько лучше.
Реальная разница заключается в пропускной способности, которая не была показана в исходной статье. Усилитель CFB может обеспечить частоту разомкнутого контура -3 дБ более 1 МГц, тогда как усилитель VFB (с использованием конденсатора Миллера 33 пФ) управляет только 30 кГц. Эти показатели лучше, чем у многих обычных операционных усилителей, но следует отметить, что показатели шума и искажений для этих простых схем будут несколько ниже, чем у операционных усилителей премиум-класса.
Когда усиление уменьшается до 20 дБ (в 10 раз), частота -3 дБ усилителя VFB составляет 5,6 МГц, что совсем не так уж и плохо. При таком же усилении усилитель CFB действительно показывает свое истинное лицо, с частотой -3 дБ в 67 МГц – лучше, чем в 10 раз больше полосы пропускания! Кроме того, у усилителя CFB гораздо более пологая фазовая кривая, что указывает на то, что стабильность потенциально намного лучше. Конденсатор емкостью 33 пФ, используемый в усилителе VFB, вероятно, будет незначительным в реальной жизни, и, в зависимости от используемых транзисторов, может потребоваться увеличение, чтобы предотвратить колебания.
Как и следовало ожидать, у конфигурации CFB есть и недостатки. Помимо смещения постоянного тока, имеется также более низкий входной импеданс и более высокий ток смещения. Это означает, что для получения оптимальных результатов полное сопротивление источника должно быть очень низким – это не проблема усилителей-распределителей видеосигнала или оборудования ADSL, поскольку полное сопротивление источника обычно составляет 50 или 75 Ом. Это может быть проблемой в аудио, и во многих случаях перед усилителем CFB потребуется буфер с единичным усилением.
Кроме того, операционные усилители CFB имеют разные импедансы для входов + ve и -ve. Обычные операционные усилители используют одну и ту же топологию для каждого входа – почти всегда пара с длинным хвостом (также известная как дифференциальный усилитель). Как обсуждалось в статье о конструкции усилителя, использование этого входного каскада означает, что конденсатор Миллера необходим для поддержания стабильности. Операционный усилитель CFB имеет неинвертирующий (+ ve) вход с умеренно высоким импедансом и инвертирующий (-ve) вход с чрезвычайно низким импедансом.Как обсуждалось выше, точность усиления, устанавливаемая резисторами усиления и обратной связи (R2 и R3 соответственно), не так хороша, как у усилителя VFB, и для получения точного усиления потребуется некоторая настройка резистора усиления.
Общий буфер единичного усиления (где выход напрямую связан с инвертирующим входом) невозможен с усилителем CFB, и всегда необходимо использовать сопротивление. Кроме того, значение сопротивления имеет решающее значение для стабильности и ширины полосы пропускания – если оно слишком велико, страдает полоса пропускания, а если слишком низкое, усилитель достигнет пика на некоторой высокой частоте и может легко стать нестабильным.При очень низких значениях (или нулевом сопротивлении) гарантируется нестабильность, и усилитель будет колебаться.
Рисунок 2.2 – Относительная частотная характеристика в зависимости от напряжения. Частота
На рисунке 2.2 показано относительное усиление для различных значений резистора обратной связи (адаптировано из таблицы данных TI). Коэффициент усиления по напряжению установлен на 2 (6 дБ), и, как вы можете видеть, при использовании сопротивления обратной связи 1 кОм (рекомендуемое компромиссное значение) усилитель падает на 3 дБ при примерно 70 МГц. Уменьшение значения расширит частоту -3 дБ примерно до 250 МГц, но за счет некоторого пика.
Даже при установке на усиление 1000 (60 дБ) отклик THS6012 почти ровный до 1 МГц – это более чем на порядок лучше, чем у любого известного мне ОУ с компенсированным VFB – независимо от производителя или цены. Например, NE5532 (с двойной внутренней компенсацией) едва разгонится до 20 кГц при том же усилении. NE5532 имеет максимальное усиление без обратной связи 100 дБ, но только до 1 кГц – и это по-прежнему одни из самых быстрых операционных усилителей с VFB на рынке. Стоит отметить, что операционные усилители с VFB всегда должны быть компенсированы (чаще всего с использованием конденсатора Миллера или конденсатора с доминирующим полюсом) всякий раз, когда применяется обратная связь.В противном случае они будут колебаться.
Для звуковых целей нам не нужно ничего выше 100 кГц, но расширенный отклик гарантирует, что межсоединение будет завершено с низким импедансом почти на всех возможных частотах помех. Его можно легко расширить, используя простой RC-фильтр на выходе предусилителя. Подробнее об этом позже.
2.1 Полное сопротивление кабеля
Характеристический импеданс кабелей мало комментируется в аудиоиндустрии (кроме телефонных цепей), и в пределах диапазона звуковых частот это вполне разумно, поскольку не имеет значения.Где это важно, так это в работе с радиочастотами, но становится все более и более распространенным, что они объединяются – не потому, что звук стал быстрее (во всяком случае, верно обратное), а потому, что чистое количество радиочастотного загрязнения увеличивается с каждым разом. день.
Источники радиопомех (RFI) обсуждались выше, но понятие импеданса кабеля таково, что его стоит рассмотреть здесь, хотя и вкратце. Некоторые кабели указаны как имеющие определенный импеданс: коаксиальный кабель 50 или 75 Ом, двухпроводной ТВ-кабель 300 Ом и неэкранированная витая пара (UTP) на 120 Ом для передачи данных.
На характеристический импеданс кабеля влияет ряд факторов, и его легко вычислить, хотя я не стану здесь приводить подробности. Кабели становятся незаметными, когда они имеют определенную длину по сравнению с длиной волны сигнала. Для аудио это неважно, поскольку кабель всегда очень короткий по сравнению с длиной волны, а телефонная система – единственное аудиоприложение, в котором импеданс имеет значение . Это связано с очень длинными кабелями, в некоторых случаях до 4 км и более.
Длина волны рассчитывается по следующей формуле …
Длина волны = C / f (где C – скорость, а f – частота)
Для звука в воздухе C составляет 345 м / с, но в электрической области (в свободном воздухе или в вакууме) C составляет 3 × 10 8 м / с. Скорость снижается в любом кабеле, а в типичном коаксиальном кабеле скорость обычно составляет около 2,4 × 10 8 м / с. Это означает, что для мешающего сигнала 70 МГц длина волны равна 3.42 метра. Снижение скорости распространения известно как «коэффициент скорости» и обычно составляет от 0,6 до 0,8 для наиболее распространенных кабелей.
RF коварен и коварен и не ведет себя так, как мы могли бы подумать. Длина коаксиального кабеля 857 мм составляет 1/4 длины волны на частоте 70 МГц. Если один конец закорочен, другой конец «выглядит» как разомкнутая цепь. Обрыв цепи на одном конце кажется полным коротким замыканием на другом! Если аудиокабель не имеет разъемов на каждом конце, конечный эффект будет совершенно непредсказуемым, если присутствуют радиочастотные поля, и он с такой же вероятностью будет действовать как антенна.Экран не обязательно будет защищать внутренний проводник, но вполне способен навести в него сигнал. Будучи незавершенным (или частично оконцованным только на одном конце), межсоединение теперь способно вводить ВЧ-сигналы на входы и выходы усилителей – с непредсказуемым влиянием на качество звука.
Насколько мне известно, существует несколько тестов для определения восприимчивости большинства межкомпонентных соединений аудиооборудования к влиянию радиочастотного излучения в широком диапазоне, но есть существенные доказательства того, что многие усилители подвержены этому воздействию.Звоните по цифровому мобильному телефону рядом с большинством усилителей, и характерный шум будет безошибочным. Какие более тонкие эффекты имеют более низкие уровни RF? Не знаю, но сомневаюсь, что они улучшат качество прослушивания.
Вот и все, что вам нужно. (По крайней мере, пока.)
3. Драйвер двойной линии THS6012
Я сконцентрируюсь на двух устройствах, образцы для которых были предоставлены TI. Это THS6012 (двойной дифференциальный линейный драйвер 500 мА) и THS1431 (высокоскоростной, малошумящий, полностью дифференциальный усилитель ввода / вывода).Для каждого устройства представлены подходящие варианты использования звука, но следует сказать, что реализация не является тривиальной. Из-за широкой полосы пропускания эти устройства могут (и, уверяю вас!), Колебаться, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности. Шунтирование критично, как и емкость печатной платы, особенно на инвертирующем входе. Даже несколько пФ на землю от инвертирующего входа вызовут скачок частоты и возможные колебания, и когда один из этих маленьких парней колеблется на частоте 100 МГц или более, потребление тока (и последующий нагрев устройства) может вызвать серьезные проблемы.
Очень краткая спецификация THS6012 …
- Драйвер дифференциальной линии ADSL
- 400 мА Минимальный выходной ток при нагрузке 25 Ом
- Высокая скорость
- Полоса пропускания 140 МГц (-3 дБ) при нагрузке 25 Ом
- Полоса пропускания 315 МГц (-3 дБ) при нагрузке 100 Ом
- 1300 В / мкс Скорость нарастания, усиление = 5
- Низкие искажения
- -72 дБ Гармонические искажения 3-го порядка при f = 1 МГц, нагрузке 25 Ом и выходном сигнале 20 В
- Широкий диапазон подачи ± 4.От 5 В до ± 16 В
- Тепловое отключение и защита от короткого замыкания
THS6012, вероятно, представляет наибольший интерес для аудиобизнеса просто потому, что это сдвоенный усилитель и подходит для использования в предусилителях или в качестве усилителя для наушников.
Предусилитель с такой широкой полосой пропускания невозможен с любым обычным операционным усилителем с VFB, но входное сопротивление THS6012 несколько ниже, чем OPA2134 или другого операционного усилителя премиум-класса, и максимальное усиление будет несколько ниже, прежде чем возникнут колебания.Помните, мы обсуждаем операционный усилитель с полосой пропускания до 315 МГц – это в диапазоне UHF (сверхвысоких частот) RF, загадочное место, где проектирование схем является таким же черным искусством, как и наукой.
Обратите внимание на скорость нарастания напряжения, которая является исключительной, а искажения указаны на частоте 1 МГц и 20 В (размах) на 25 Ом! Низкая частота или напряжение, а также нагрузки с более высоким импедансом еще больше уменьшают его, а на звуковых частотах – чрезвычайно низко. Настолько низкий, что я не могу измерить его своим оборудованием (ворчание).
3.1 THS6012 CFB Операционный усилитель для наушников
Из-за высокого управляющего тока THS6012 казался неизбежно подходящим для усилителя для наушников, и действительно, это было предложение, первоначально сделанное TI. Прежде чем описывать технические детали, я отвечу на вопрос: “Как это звучит?”
Откровенно говоря, я был разочарован. Абсолютно ничего похожего на «усилитель» не было – это, вероятно, настолько близко к прямому проводу с усилением, насколько вы можете найти.Я ничего не могу сказать о нем, кроме того, что он такой чистый, плотный и прозрачный, на что можно надеяться. Низкочастотный отклик распространяется на постоянный ток, и даже после добавления конденсатора ко входу для ограничения высокочастотного отклика он снизился всего на 0,1 дБ на частоте 100 кГц. Одним словом – исполнение образцовое во всех отношениях.
В лучших традициях субъективистов было бы неплохо сказать: «О да, басы выдающиеся, качество изображения просто потрясающее, а высокие ооочень прозрачны».Вышесказанное вполне может быть правдой, но я прислушиваюсь к шумам и другим артефактам, измеряю искажения (если возможно), проверяю частотную характеристику и обычно оцениваю усилитель по его точности. THS6012 является образцовым во всех отношениях, но (должна быть и обратная сторона) входное сопротивление несколько ниже, чем можно было бы ожидать, а из-за чрезвычайно широкой полосы пропускания нестабильность может стать реальной проблемой, если не будут приняты надлежащие меры предосторожности. .
Рисунок 3.1 – Схема испытания усилителя наушников
Как обсуждалось выше, это устройство использует обратную связь по току (а не по напряжению, как в более традиционных звуковых операционных усилителях).В этом случае требование обратной связи по току означает, что резисторы обратной связи будут иметь гораздо меньшее значение, чем «нормальное». Я настроил усилитель на усиление 12 (21,7 дБ), и выходного уровня было более чем достаточно, чтобы вызвать повреждение слуха (если вам нравятся подобные вещи). Однако в идеале THS6012 должен работать с более низким коэффициентом усиления, так как это помогает снизить вероятность колебаний. Соответственно, большая часть усиления будет на предыдущей стадии, и если предположить, что используется высококачественный операционный усилитель, общая производительность будет поразительной.Простого каскада усиления на базе сдвоенного операционного усилителя NE5532 или OPA2134 будет более чем достаточно. При прямом подключении к каскаду операционного усилителя R1 и R6 следует исключить, чтобы предотвратить чрезмерную нагрузку.
Даже с THS6012, сконфигурированным почти на 22 дБ, я не смог измерить искажение, поскольку оно было практически таким же, как остаточный сигнал от моего генератора, и это относится к любой частоте в пределах звукового диапазона. Это контрастирует с большинством небольших усилителей мощности, которые используются для наушников, искажения которых увеличиваются с увеличением частоты, особенно выше 10 кГц.Шум был полностью неслышным. Еще один из моих тестов связан с характеристиками клиппирования, так как есть много усилителей, которые прекрасно справляются с клиппированием, но разваливаются при переходных клипах. Для тех, кому может быть интересно, есть дополнительная информация по этой теме в статье «Звук усилителя».
Характеристики клиппирования были образцовыми, показывая только очень незначительное заедание (или «выступ») рельсов на самых высоких частотах. На нормальных звуковых частотах THS6012 просто отсекается и возобновляет нормальную работу практически в тот момент, когда сигнал снова становится ниже напряжения питания.Это (конечно) то, что должны делать усилители, но очень многие этого не делают! На частотах выше 80 кГц наблюдалось очень небольшое перегибание, но на планете нет музыкального инструмента, который когда-либо заставил бы усилитель работать на такой частоте, и даже если бы это произошло, мы, конечно, не могли бы его услышать.
Вылет при клиппировании усилителя вызван насыщением выходных устройств (включением с максимальной силой). Когда транзистор насыщается, устройству требуется определенное время для восстановления (когда базовый заряд истощен).Некоторые из вас помнят ECL (эмиттерно-сопряженная логика) – эти логические ИС чрезвычайно быстры, потому что транзисторы никогда не включаются и не выключаются полностью, что предотвращает замедление при рассеянии базового заряда. Немного не по теме, но интересно.
3.2 Предусилитель THS6012 CFB
Другие основные области применения ИС усилителя THS6012 – это предусилитель или линейный драйвер, подающий сигнал через межсоединения от предусилителя к усилителю мощности. Огромная полоса пропускания и токовая нагрузка этого устройства делают его идеальным для использования в качестве усилителя с буферным / линейным драйвером на выходе любой схемы предусилителя.Последовательное сопротивление может быть уменьшено намного больше, чем с операционными усилителями с VFB, и значение 10 Ом должно быть вполне удовлетворительным, чтобы предотвратить колебания кабеля.
Это не означает, что следует использовать самый дешевый и опасный кабель (хотя это не повлияет на звук, если все соединения выполнены правильно). Хорошо сделанный и прочный кабель – всегда идеальный вариант, но он может быть изготовлен самодельным с минимальными затратами и при правильной прокладке превзойдет все, что есть на рынке.Вам ведь , а не , нужно много тратить на кабели, и всякий, кто говорит иное, лжет.
Как предусилитель, операционный усилитель CFB имеет один серьезный недостаток, а именно его входное сопротивление. Он слишком мал для взаимодействия с обычными источниками сигнала без входного буфера. Оптимальной конфигурацией предусилителя является использование обычного операционного усилителя с VFB в качестве входного каскада с THS6012 в качестве конечного усиления и линейного драйвера. Он сочетает в себе лучшие характеристики обоих типов операционных усилителей, и можно сделать предусилитель, который будет лучше во всех отношениях, чем любой из доступных в настоящее время (включая пассивные версии).Я знаю, что это серьезное заявление, но, поэкспериментировав некоторое время с устройством, оно вполне оправдано.
Двухкаскадный предусилитель означает, что операционному усилителю с VFB не нужно будет вносить очень большой вклад в усиление, и действительно, с двумя каскадами, каждый из которых имеет усиление 2, общее усиление будет достаточным на уровне 12 дБ, а полоса пропускания такой комбинации может легко превысить 200 кГц. При среднем входном сопротивлении (типовое значение 47 кОм) и выходном сопротивлении (скажем) 10 Ом есть потенциал для создания лучшего предусилителя в мире, ограниченный только вашим воображением и навыками сборки.
Рисунок 3.2 – Базовая концепция предусилителя
Опять же, схема выглядит точно так же, как и любая другая, а выходная секция практически идентична усилителю для наушников. Этот предусилитель может управлять выходным кабелем и ограничивать его на частотах, превышающих 500 МГц. Насколько мне известно, нигде нет другого Hi-Fi предусилителя, который обладал бы такой способностью. На выходе рекомендуется использовать сеть Zobel – не для стабильности, а для обеспечения постоянного выходного импеданса как минимум до 500 МГц.Индуктивности выводов керамического конденсатора (хотя и очень крошечной) будет достаточно, чтобы вызвать проблемы выше этой частоты, но она все равно на несколько порядков лучше, чем у любого другого доступного предусилителя – независимо от цены.
Входной каскад OPA2134 (или NE5532) обеспечивает необходимое преобразование импеданса от источника ко входу THS6012. Это быстрый операционный усилитель с VFB и, как показано, имеет усиление 2 или 6 дБ. Комбинированное усиление составляет около 20 дБ, что более чем достаточно, и во многих приложениях может потребоваться его уменьшение.Излишне говорить, что требуется регулятор громкости, и при таком расположении у вас мало выбора, кроме как разместить его на входе. Та же самая базовая схема может использоваться и для усилителя для наушников – по сути, это идентичные приложения, за исключением более высокого потребления тока при подключении наушников.
3.3 Сеть Zobel
Использование сети Zobel хорошо известно в усилителях мощности, и наиболее распространенным является подключение 10 Ом последовательно с 100 нФ, подключенных от выхода усилителя к земле.Он имеет частоту 3 дБ, равную 159 кГц, поэтому выше этой частоты, где на выводах громкоговорителей, вероятно, будет резонансный контур с высокой добротностью, кабель эффективно заканчивается низким импедансом, который эффективно гасит резонанс кабеля – по крайней мере, с точки зрения усилителя.
То, что это раньше не использовалось в предусилителях, несколько удивительно, но наиболее распространенный (и, как правило, весьма успешный) метод предотвращения колебаний операционного усилителя – это использование резистора 100 Ом, подключенного последовательно к выходу.При более низком сопротивлении это работает и с усилителями мощности, но имеет тенденцию к уменьшению доступной мощности и увеличению выходного сопротивления (таким образом, понижая коэффициент демпфирования).
Хотя резистор 100 Ом (или другое значение, в зависимости от разработчика и операционного усилителя), безусловно, работает, он оставляет кабель без оконечных устройств на ВЧ и увеличивает вероятность наводок. Добавление сети Zobel для обеспечения того, чтобы кабель оставался оконцованным, является рискованным для большинства операционных усилителей, так как эффективное сопротивление сети будет очень низким, а из-за ограниченной полосы пропускания необходимо будет действовать слишком близко к верхней частоте операционного усилителя. предел, и может повлиять на верхний конец звукового диапазона.
Эта дополнительная нагрузка вызовет нагрузку на операционный усилитель – он уже напрягается, чтобы сохранить ровный отклик, а обратная связь падает до 6 дБ / октаву. Существует вполне реальная вероятность увеличения искажений на высоких частотах. Само по себе это не проблема, но интермодуляционные продукты могут стать проблемой и могут быть одной из причин того, что операционные усилители часто описываются столь уничижительными терминами столькими рецензентами. К сожалению (конечно) многие обозреватели, похоже, не имеют представления о том, что существуют разные операционные усилители с очень разными характеристиками, и радостно объединяют их всех в одну категорию.
Сеть Zobel, предназначенная для поддержания выходного сопротивления 100 Ом на всех частотах, должна стать эффективной на уровне не менее 150 кГц для большинства обычных операционных усилителей, поэтому значения будут составлять 100 Ом последовательно с примерно 6,8 нФ, подключенными через вывод, как показано ниже.
Рисунок 3.3 – Использование сети Zobel для предусилителей
При R1 = R2 = 100 Ом и C1 = 6,8 нФ …
Это было бы почти идеально для звуковых предусилителей, но частота слишком низкая, а нагрузка на операционный усилитель слишком высока! Частота -3 дБ составляет около 160 кГц, поэтому операционный усилитель должен сохранять свое выходное сопротивление на низком значении (менее 10 Ом) вплоть до этой частоты.Помимо этого, в игру вступит сеть Zobel, которая будет поддерживать нагрузку 100 Ом (или ниже) до той частоты, на которой самоиндуктивность конденсатора (несколько нГн) достаточно высока, чтобы снизить эффективность схемы. Керамические конденсаторы абсолютно необходимы для этого, поскольку они имеют необходимую полосу пропускания и низкую индуктивность.
Влияние на звук может быть не минимальным, как мы надеемся, поскольку, хотя конденсатор изолирован от пути прохождения сигнала резистором, его реактивное сопротивление является значительным на обычных звуковых частотах.На 20 кГц конденсатор имеет реактивное сопротивление 1,2 кОм, поэтому операционный усилитель на этой частоте довольно сильно загружен, что увеличивает искажения.
Потребность в скорости снова очевидна – нам нужно использовать более быстрый операционный усилитель и гораздо меньший конденсатор. Если также используется оконечная нагрузка на дальнем конце, нагрузка (и искажения) будет намного хуже, и частотная характеристика пострадает в пределах звукового диапазона .
С помощью сверхбыстрого устройства, такого как THS6012, та же схема может быть модифицирована для лучшего согласования кабеля, а влияние сети Zobel будет настолько далеко за пределами звукового спектра, что не будет иметь никакого звукового эффекта (кроме уменьшения способность кабеля действовать как комбинированная антенна и резонансный контур).
Заменить R1 = R2 = 68 Ом, а C1 = 1 нФ …
Теперь частота -3 дБ на выходе составляет 1,6 МГц, а реактивное сопротивление конденсатора 1 нФ составляет около 8 кОм при 20 кГц. Это незначительная нагрузка для любого операционного усилителя, и кабель будет иметь сопротивление не менее 68 Ом на всех частотах от постоянного тока до нескольких сотен мегагерц. Это значительно снизит склонность кабеля действовать как антенна, подавая радиочастотные помехи на выход усилителя-источника и на вход на дальнем конце.
Другая (идентичная) сеть Zobel на входе дальнего конца будет поддерживать достаточно хорошее согласование RF на обоих концах, но не будет иметь вредного воздействия на звук – при условии, что источник может справиться с импедансом двух сетей Zobel.
| Это никогда не следует делать, если вы не уверены, что предусилитель способен управлять представленным импедансом. Типичный ламповый предусилитель с выходом импеданс, возможно, 10 кОм, будет на 3 дБ ниже всего на 14 кГц, и это не учитывает емкость кабеля! Импеданс источника в идеале должен быть менее 100 Ом. |
Метод оконечной нагрузки на дальнем конце предназначен только для операционных усилителей с широкой полосой пропускания, имеющих очень низкий выходной импеданс и высокую пропускную способность, которые используются в качестве линейного драйвера – вызовет проблемы с любым источником с выходным импедансом более около 200 Ом. При импедансе источника 1 кОм входная цепь с оконечной нагрузкой, как показано, будет ниже на 0,1 дБ на частоте 20 кГц, с частотой 3 дБ около 150 кГц.
Использование этой техники рекомендуется, но только как часть полной конструкции, когда предусилитель и усилитель мощности (или электронный кроссовер) предназначены для совместной работы.
4. Детали монтажа ИС
Детали схем усилителя для наушников и предусилителя / линейного драйвера довольно просты, но устройство и его крепление – нет. Эти микросхемы доступны только для поверхностного монтажа, что означает, что они менее удобны, чем «обычные» микросхемы для среднего конструктора. Преимущества таковы, что я считаю, что дополнительные усилия оправданы. Конструкция печатной платы имеет значительные ограничения из-за чрезвычайно широкой полосы пропускания ИС.Для работы с полной полосой пропускания рекомендуется использование резисторов для поверхностного монтажа, но это еще больше ограничивает конструкцию с точки зрения звука. Можно использовать обычные резисторы, но это нужно делать осторожно, иначе усилитель будет колебаться.
Микросхема операционного усилителя THS6012 использует технологию TI PowerPAD ™ – на нижней стороне устройства имеется пластина радиатора, и важно обеспечить подходящее тепловое соединение. На данный момент достаточно сказать, что использование метода, предложенного Texas Instruments, не рекомендуется. для жилищного строительства.
Рисунок 4.1 – Детали пакета PowerPAD
Термопрокладка находится на поверхности печатной платы, и при обычном поверхностном монтаже и пайке оплавлением достаточно просто обеспечить припайку площадки к плате. Таким образом, заземляющая пластина на нижней стороне (двусторонней) печатной платы действует как радиатор. Этот метод терморегулирования идеально подходит для автоматизированной сборки, но простым смертным его очень сложно реализовать в домашних условиях. Я экспериментировал с несколькими методами, подходящими для домашнего конструктора, но мне не удалось придумать ничего, что не потребовало бы значительного количества сложной инженерной мысли.Эти устройства не подходят для домашних конструкторов – они предназначены для автоматизированной сборки и пайки оплавлением.
Правильный байпас источника питания имеет важное значение, а полное сопротивление источника питания должно быть как можно более низким. Это означает керамические байпасные колпачки, поскольку это единственные устройства с необходимыми размерами и требованиями к полосе пропускания. Размер важен, потому что колпачки байпаса должны быть как можно ближе к контактам питания – рекомендуемое максимальное расстояние 2,5 мм! Сами конденсаторы также должны иметь чрезвычайно низкую индуктивность, и керамические устройства – единственные, которые удовлетворяют этим требованиям.
В остальном схемы ничем не примечательны. Они выглядят так же, как и любая другая схема операционного усилителя, но с несколькими немного другими значениями компонентов. Ну, пока вы не послушаете результаты – в звуке нет ничего примечательного, кроме того, что он такой чистый и бесцветный, как если бы усилителей вообще не было.
Заключение
Означает ли вышесказанное, что операционные усилители премиум-класса (обычные) – пустая трата времени, и что THS6012 должен быть единственным усилительным устройством, которое вам когда-либо понадобится? Нет.Я попытался передать здесь то, что может быть место для очень быстрых операционных усилителей, особенно в областях, где электромагнитные помехи представляют собой серьезную проблему. Эти устройства также являются выдающимися во всех нормальных отношениях, и они (или должны быть) очень достойны рассмотрения для вашего следующего предусилителя. Однако противопоказания также следует учитывать …
- Входное сопротивление слишком низкое, и его нелегко увеличить до диапазона, который считается нормальным для звукового оборудования.
- Потребляемая мощность довольно высока, и в микросхеме необходимо использовать радиатор.Поскольку теплораспределитель находится на нижней стороне IC установка радиатора любой формы довольно утомительна.
- Доступность любой ИС этого типа не может быть гарантирована, поскольку они имеют узкоспециализированное применение.
- Доступен только в SMD-корпусе, что затрудняет его использование для многих любителей.
Простые предусилители, такие как P37 (DoZ) или P88, также не считаются устаревшими – THS6012 просто расширяет выбор и обеспечивает отличные преимущества по сравнению с альтернативами, но с оговорками, упомянутыми выше.Для большинства приложений операционные усилители, такие как OPA2134 или NE5532 (или LM4562, если вы хотите потратить намного больше), сделают все, что вам нужно, за исключением работы с очень низким импедансом.
Однако за очень высокую скорость приходится платить. Сами устройства недешевы, и их намного сложнее установить на печатную плату, чем альтернативы. Доступность также может быть проблемой, и мы можем быть уверены, что обычные розничные магазины электроники не будут иметь в наличии такие эзотерические устройства, если на них не будет значительного спроса.
Как усилитель для наушников, эти операционные усилители превосходны, без единого отрицательного момента. Я действительно сомневаюсь, что на планете есть лучший усилитель для наушников – и да, я действительно это имею в виду! Стоит ли все усилия? Я оставлю это на ваше усмотрение.
Я хотел бы поблагодарить Texas Instruments за то, что нашли время связаться со мной, а также за предоставление тестовых устройств и документации для их диапазона высокоскоростных операционных усилителей, драйверов и приемников симметричных линий.
Терминология
Slew Rate – максимальная скорость изменения напряжения для активного устройства.Скорость нарастания напряжения измеряется в вольтах за микросекунду, поэтому усилитель, который может изменять выходной сигнал с +20 В до -20 В за одну микросекунду, имеет скорость нарастания напряжения 40 В / мкс.
Характеристическое сопротивление – кабеля, полное сопротивление которого определяется диаметром внутреннего и внешнего проводников, их относительным расстоянием и диэлектрическими характеристиками. Типичными примерами являются ленточный кабель ТВ 300 Ом и коаксиальный кабель 75 Ом.
Фактор скорости – Электрические сигналы в вакууме распространяются со скоростью света, но при попадании в кабель их скорость уменьшается.Уменьшение зависит от конструкции кабеля, и, например, коэффициент скорости для коаксиального кабеля 75 Ом обычно составляет около 0,8, что означает, что сигнал распространяется только со скоростью 0,8 от скорости света (0,8 × 3 10 8 = 2,4 × 10 8 метров в секунду).
Узкополосный – РЧ-сигналы, которые ограничены относительно узким частотным диапазоном (например, 9 кГц или 10 кГц по обе стороны от несущего сигнала для AM-радио).
Широкополосный – сигналы помех, которые распространяются в широком диапазоне частот, иногда от частоты сети до верхних радиочастотных диапазонов.Все, что создает дуги (например, большинство переключателей, сварочных аппаратов и т. Д.), Создает широкополосные помехи.
Основной индекс
Указатель статей
| Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2001. Части текста также могут быть (или описывать) интеллектуальной собственностью Texas Instruments. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещено международными законами об авторском праве.Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Страница создана и авторские права © 06 апреля 2001./ 18 февраля – добавлено preable.
THS6012IDWP datasheet – ti THS6012, двойной дифференциальный линейный драйвер 500 мА
DAC7802KU: ti DAC7802, двойной монолитный КМОП 12-разрядный цифро-аналоговый преобразователь
TLC2558IPW: ti TLC2558, 12-разрядный, АЦП 400 KSPS, 8-кан.Последовательный с Powerdown
SN74LVC1G17YZTR: 32-битный шинный трансивер с 3-позиционными выходами
ПТх22060ЯЗ: Блок питания преобразователя постоянного тока – монтаж на плате; МОДУЛЬ PIP .55-1.8V 10A SMD10DIP Технические характеристики: Тип: неизолированный (POL); Количество выходов: 1; Напряжение – вход (мин.): 10,8 В; Напряжение – вход (макс.): 13,2 В; Напряжение – Выход 1: 0,55 ~ 1,8 В; Напряжение – Выход 2: -; Напряжение – Выход 3: -; Ток – выход (макс.): 10А; Мощность (Вт) – Заводская серия: 18 Вт; Напряжение – Isolati
PTH03010WAZT: Источник питания преобразователя постоянного тока – монтаж на плате; МОДУЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ 3.3VIN 15A ADJ 10-DIP Технические характеристики: Тип: неизолированный (POL); Количество выходов: 1; Напряжение – вход (мин.): 2,95 В; Напряжение – вход (макс.): 3,65 В; Напряжение – Выход 1: 0,8 ~ 2,5 В; Напряжение – Выход 2: -; Напряжение – Выход 3: -; Ток – выход (макс.): 15А; Мощность (Вт) – Заводская серия: 37 Вт; Напряжение – Isolatio
SN74AC04PWG4: Интегральная схема логики – затвора и инвертора (ics) Трубка инвертора 24 мА, 24 мА 2 В ~ 6 В; IC HEX INVERTER 14-TSSOP Технические характеристики: Количество цепей: 6; Упаковка / ящик: 14-ЦСОП (0.173 дюйма, ширина 4,40 мм); Тип логики: инвертор; Упаковка: трубка; Тип монтажа: поверхностный; Количество входов: 1; ток – высокий, низкий выход: 24 мА, 24 мА; рабочая температура: -40 ° C ~ 85 ° C; напряжение – Питание: 2 В ~ 6 В; вывод Fr
SN74AS286NSRE4: генераторы и устройства проверки четности для SN74AS286, 9-разрядные генераторы / устройства проверки четности с портами ввода-вывода драйвера шины
THS1401EVM: Eval Board – программаторы аналого-цифрового преобразователя (АЦП), система разработки; МОДУЛЬ ОЦЕНКИ THS1401 Технические характеристики: Количество АЦП: 1; Статус без свинца: без свинца; Статус RoHS: соответствует требованиям RoHS
VCA2617EVM: Оценочная плата – Программаторы операционных усилителей, система разработки; МОДУЛЬ ОЦЕНКИ ДЛЯ VCA2617 Технические характеристики: Тип платы: Полностью заполненная; Тип усилителя: регулируемое усиление; Тип выхода: дифференциальный; -3 дБ Полоса пропускания: 50 МГц; Скорость нарастания: 100 В / с; Ток – питание (основная микросхема): -; Ток – выход / канал: 60 мА; Напряжение – питание, одиночное / двойное (): 4.75 В ~ 5,25 В; В комплекте: доска; U
CY74FCT2373CTQC: СЕРИЯ FCT, ДВОЙНОЙ 4-БИТНЫЙ ДРАЙВЕР, ИНВЕРТИРОВАННЫЙ ВЫХОД, PDSO20 Технические характеристики: Технология: CMOS; Тип устройства: драйвер линии / шины; Напряжение питания: 5 В; Рабочая температура: от -40 до 85 C (от -40 до 185 F); Контакты: 20
ADC3422IRTQ25: IC ADC QUAD 12BIT 50MSPS 56QFN Texas Instruments ADC342x – это высоколинейное, сверхнизкое энергопотребление, четырехканальное, 12-битное, от 25 до 125 MSPS, семейство АЦП. Устройства разработаны специально для поддержки требовательных высокочастотных сигналов с большим динамическим диапазоном.Входной делитель тактовой частоты обеспечивает большую гибкость f
GitHub – diyaudioby / thsada: усилитель для наушников THS6012
GitHub – diyaudioby / thsada: усилитель для наушников THS6012Файлы
Постоянная ссылка Не удалось загрузить последнюю информацию о фиксации.Тип
Имя
Последнее сообщение фиксации
Время фиксации
Усилитель для наушников THSADA
Описание
Усилитель для наушников на базе микросхемы THS6012 и операционного усилителя ADA4627
Ссылки
Авторы
- Схема и дизайн печатной платы – Овсейцев Виталий
Купить запчасти для сборки
.Структура папки
Большинство имен папок говорят сами за себя.
- 3d – содержит 3d модели печатной платы
- бом – содержит ведомость материалов
- docs – содержит чертежи и изображения выходных файлов схем и печатных плат, руководства по сборке Прошивка
- – содержит скомпилированные бинарные файлы
- gerbers – содержит zip-файл герберов печатной платы и чертежи сверл для производства
- изображений – содержат фото сборки прототипа
- pcb – содержит исходные файлы схемы и проекта печатной платы (Altium Designer, KiCAD, SprintLayout и т. Д.).
- soft – содержит заказное ПО, например, для работы с данным устройством Исходный код
- – содержит исходный код проекта (скетчи для Arduino, файлы C / C ++ и т. Д.)
- трансформаторы – содержит спецификации для трансформаторов, катушек и т. Д.
Около
Усилитель для наушников THS6012
ресурсов
Вы не можете выполнить это действие в настоящее время.Вы вошли в систему с другой вкладкой или окном. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс. Вы вышли из системы на другой вкладке или в другом окне. Перезагрузите, чтобы обновить сеанс.【THS-56F TOKIN】 Купить сейчас 【THS6002IDWPRG4】 【THS6007CPWP】 【Цена】 В наличии, полупроводник, конденсатор, ИС, новое обновление 2021 【Техническое описание】 【PDF】 HGCacheDateZOZIOTIB
THS6007CPWP】 【Цена】 В наличии, полупроводник, конденсатор, ИС, новое обновление 2021 г. 【Техническое описание】 【PDF】 HGCacheDateZOZIOTIB
HPNumberASOT HGReferer_SD_Overview HPNLengthOG
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Купить: THS-56F, THS6002IDWPRG4, THS6007CPWP
THS-56F Ключевые слова по теме в 2021 году США
- THS-56F Цена
- THS-56F Дистрибьютор
- THS-56F Производитель
- THS-56F Технические характеристики
- THS-56F PDF
- THS-56F Лист данных
- THS-56F Изображение
- THS-56F Изображение
- THS-56F Часть
- THS-56F Сток
- THS-56F Опись
- THS-56F Rfq
- Купить THS-56F
- THS-56F Запрос
- THS-56F Онлайн-заказ
| Авторское право © 2021 Hong Kong Inventory Limited.Все права защищены. Обозначенные товарные знаки и бренды являются собственностью соответствующих владельцев. Использование этого веб-сайта означает принятие условий использования и политики конфиденциальности Hong Kong Inventory Limited |
Новости в 2021 году
Ссылка: HKin20140128 в 2021 году Наша панель инструментов – это бесплатная программа, которая устанавливается в ваш браузер, чтобы вы могли искать запчасти и компании в любое время. Щелкните здесь, выберите свой язык и загрузите программное обеспечение. Следуйте инструкциям для легкой установки.У нас есть раздел на нашем веб-сайте, который можно найти на главной странице, в котором перечислены компании, на которые ранее жаловались предыдущие участники. Это проверенные жалобы, которые служат напоминанием участникам, желающим иметь дело с этими компаниями. Мы настоятельно рекомендуем всем пользователям сначала проконсультироваться с разделом «Зарегистрированные компании», прежде чем они начнут делать какие-либо онлайн-сделки.
Для всех позиций на домашней стороне рекламный текстовый баннер также будет отображаться на нашей странице «Результат поиска по номеру детали» и странице «Подробная информация о детали».HKin.com рекламирует требования к продуктам от покупателей со всего мира. Количество обменных запросов составляет более 350 000 дел в месяц, и каждый день заключено множество торговых сделок.
Полное или частичное воспроизведение в любой форме без письменного разрешения Hong Kong Inventory Limited запрещено. Все права защищены.
Калибраторы OEM / ODM, продукция / услуги Тампонная печать Трафаретная печать Сервоголовки Мягкие ферритовые магниты Специальные магниты Магниты специального назначения Головки антенн Радиочастотные антенны Спутниковые антенны Телефонные антенны Компоненты CATV / MATV Компоненты спутникового ТВ Антенны Детали CATV / MATV CAD Дизайн IC Дизайн PBC Продукт дизайн Моделирование Услуги дизайна Клеи для производства электроники Несущие ленты
