Greven bygger hörlursförstärkare

[Greve Hamilton]

Hej!

Jag har labbat runt med lite olika OP-förstärkarkopplingar, men nu är jag nöjd.

Schema:



EDIT (21/5-09): Schemat är inte 100% aktuellt längre.

OP-förstärkarna är av typen OPA2134 som får hjälp att driva utgångarna med hjälp av bufferkretsarna BUF634. Buffrarna är kopplade i wide-BW-mode, vilket ökar viloströmmen något, men det gav en väldig förbättring i mätningarna. Varför det blev bättre är lite oklart, ty ljudsignalerna ju inte är i närheten av de 180 MHz som kretsen klarar i wide-BW. Och då är den inte direkt långsam i normal konfiguration heller - max 30 MHz. Kanske beror det, på något vis, på att de sitter inne i feedbackloopen?

En virtuell jord skapas med två spänningsdelande motstånd och en OP-förstärkare. En utgångskanal för jord finns också, vilket även det gav bättre mätvärden. Sannolikt beror det på att den relativt stora strömmen från hörlurarna slipper störa och dumpas, i signaljorden.

Inga värden är huggna i sten här, dessutom har jag lagt till några kondensatorer som "option", ifall det skulle bli problem med självsvängning (osannolikt, men ändock).

Som korten ser ut just nu:

Undersida:



Ovansida:



Samma sak här, det finns en del motstånd t.ex. som egentligen inte behövs, men dels så underlättade det routningen och dels ger det lite fler val när kortet väl är etsat.



Tyvärr har jag ingen nyare bild på förstärkaren än den ovan. Som det är kopplat på den här stämmer inte alls med slutresultatet.

Mätresultat (Loopat vs. Grado-lurar 32 ohm)

Notera att mätningarna är gjorda när allt sitter i labplattan. Med andra ord torde det slutgiltiga resultatet ge bättre mätvärden.

Av det jag har hunnit lyssna med den, så låter det väldigt bra, en klar förbättring gentemot att köra hörlurarna direkt in i ljudkortets linjeutgångar. De utgångarna är dimensionerade att driva extern förstärkare, inte ett par hörlurar på 32 ohm.

Lådan jag har tänkt använda:

http://godtycklig.se/lada.pdf

Eventuellt kommer jag behöva hjälp av någon CNC-människa att fixa front- och bakpaneler. Det är ju i och för sig inte så stora saker, så jag kanske klarar att göra det för hand på de medföljande panelerna.

[anders_bzn]

Hej,

Ska du driva förstärkaren fråm batteri?

Din koppling är väldigt lik min http://elektronikforumet.com/forum/view ... =3&t=32125 men min nätdel är helt annorlunda då den är byggd för att drivas av 230V. Så jag har en trafo med dubbla lindninger => två utspänninger.

Edit: Länkfix

[Greve Hamilton]

Nej, jag hade tänkt använda en batterieliminator. Jag hittade en som jag använde till en gammal dremel-kopia. Det blir extremt överdimensionerat, men det är ju ingen nackdel i alla fall. Dock såg likriktningen och glättningen riktigt kass ut när jag öppnade den och tittade, så jag kommer antagligen förbättra den också. Hittills har jag använt en mindre eliminator med ställbar spänning, men den vill jag ha till annat.

[anders_bzn]

Har kollat in din nätdel lite, varför har du både GND och AGND?

AGND är IC1B's utgång och till den kopplar du allt inklusive avkopplingskondensatorer. Den är ju betydligt mer högohmig är GND som är buffrad.

Om du vill ha matingen från en batterieliminator så tycker jag att du ska göra följande:

1. Plocka bort AGND
2. Koppla allt till GND istället.

Annars är alternativet att bygga en nätdel som har två matningspänninger.

[Pinkevin]

Jag försöker också förstå mig på din nätdel.
Mina kunskaper är inte riktigt tillräckliga, men jag gör ett försök.

Jag vet inte hur en buffrad jord, eller jordkanal fungerar, så om du vill får du gärna förklara det.
Som du skrev ville du ha en separat jordkanal åt dem, och då ska väl signalingången, -utången och Out från bufferten använda GND, och de andra AGND?

Vad har den första op-ampen i nätdelen för uppgift, och hur är den konfigurerad egentligen? Den ser ut att vara någon slags buffert, med en andra op-amp som tillsammans med BUF634 buffrar signalen ytterligare. Jag har aldrig sett en negativt återkopplad op-amp med en resistor i återkopplingsloopen, där utgången är dragen till jord, och sedan följs av ytterligare en resistor till vad som nu följer. Är den menad att vara en spänningsföljare, vad gör då resistorn där?

Kan någon ge svar på mina frågor?

Ser i övrigt bra ut, och mätresultaten var fina!

EDIT:
Här fann jag svar till min andra fråga.
http://www.tangentsoft.net/elec/vgrounds.html
"The 1K resistor in the feedback loop is arguably optional. Its purpose is to keep the op-amp stable in the face of heavy capacitive loads, such as bypass capacitors in the circuit being powered."

Fast då kommer följdfrågan som ett brev på posten; hur gör den op-ampen stabilare?

[anders_bzn]

Man måste ha en buffer som orkar hålla emot när man ska driva en last som är så tung som 32Ohm. Annars så kommer den virtuella jorden ändra potential när signalen ändrar sig.

Jag förstår att mätningarna blev bättre när hörlurarnas gjord buffrades. Problemet som jag ser med kopplingen är att om man får in en störning på AGND så fortplantar den sig ovilkorligen ut i GND. Att avkoppla matningen till OP-förstärkarna och buffrarna riskerar att göra just detta eftersom AGND har mycket högre impedans än GND.

[Greve Hamilton]

Jag vill erkänna att jag själv inte på något vis är någon expert på det här.

Den första OP-förstärkaren finns där för att sänka impedansen för AGND, samt för att det annars blir en oanvänd förstärkare kvar i kapseln (2x-OP-kapsel) - varför inte använda den när man har den tillgänglig. R9 kan användas för att sänka bias från IC1B, men det spelar ju ingen roll i praktiken eftersom jordpotentialen inte behöver vara exakt mellan +/- för att det skall fungera. Som sagt, vissa komponenter kan man skippa. R8 finns där som motstånd i ett ev. RC-filter tillsammans med kondensatorn på IC1A:s utgång - om det skulle visa sig att man får problem med självsvängningar. Jag hittade någon app-note om det i avseende på BUF634 som används i en inom feedbacken, kan se om jag hittar den. R10 har då samma syfte som R9, fast för IC1A.

anders_bzn: Angående det du säger om eventuella störningar på AGND som skulle sprida sig vidare; borde inte IC1B ta hand om dem? Det är väl lite det som är tanken med återkopplingen? Eller har jag missförstått något?

Det jag emellertid är lite orolig för är hur IC1B klarar den relativt stora kapacitansen den har på utgången. Hur ska man tolka "SMALL-SIGNAL OVERSHOOT vs LOAD CAPACITANCE"-grafen i databladet?

Jag tänker på stycket:

Another potential problem with big caps on the output of a virtual ground splitter has to do with stability. Some circuits will become very stable in this situation: no bandwidth and no gain, hence no oscillation. Most circuits aren't made to cope with capacitive loads, however. They become less stable when driving a capacitive load. Study the datasheets for the ICs you will be using. Unless they specifically tout the fact that they can drive large capacitive loads, beware of using them in virtual ground circuits. Don't forget to consider the system bypass caps, if they go from each rail to virtual ground: there are many chips out there that will become unstable with less than a nanofarad of capacitance on their output, and the bypass capacitors will count against this.

från http://www.tangentsoft.net/elec/vgrounds.html

Några av de scheman jag har tittat på på olika hemsidor gör dock likadant; kopplar inkommande signaljord och avkopplingskondingarna till en krets motsvarande IC1B och plockar enbart ut jord till hörlurarna genom en buffert (el. motsvarande). Till exempel http://www.amb.org/audio/mmm/

[psynoise]

anders_bzn: Angående det du säger om eventuella störningar på AGND som skulle sprida sig vidare; borde inte IC1B ta hand om dem? Det är väl lite det som är tanken med återkopplingen? Eller har jag missförstått något?

Hade det varit en ideal op så hade det varit fallet, dock har op-förstärkare en utimpedans som borde tas med i tanke, desto mer ström en op kan sänka desto lägre utimpedans i regel.

[blueint]

Liknande projekt: Monsterhörlurssteg med ultraextrema TPA6120

[Greve Hamilton]

psynoise: Jo OK, men tror du att det skulle kunna bli problem att göra som jag har gjort?

Jag testade att koppla allt till GND, alltså buffrad jord, fast det hände inte ett smack med mätresultatet. Svårt att avgöra vad som är bäst, i och med att t.ex. M3, PPA och PIMETA är konstruerade på samma vis som jag har gjort hittills.



Har börjat planera hur allt ska sitta i lådan också, men avvaktar lite med att etsa kortet. Ska försöka få det gjort till i påsk åtminstone.

[psynoise]

Borde fungera fint, man ser denna typ av jordkoppling ganska ofta så det borde vara väl känt bra. Får man problem får man då fundera ut och mäta vad som orsaker det och modifiera det då.

[anders_bzn]

Var har du hittat jacket till lurarna? Det ser guldplätterat ut, är det så?

Finns det någon anledning till att inte motera jacket och potten direkt på kortet?

[Greve Hamilton]

Jo, det är guldplätterat på kontaktblecken och lödbenen. Köpte det för några år sedan hos Trimlog, som tyvärr inte finns längre. Faktiskt synd, de var billiga.

Om jag monterar volympoten direkt på kortet så får den inte plats på höjden i lådan. Gör jag samma sak med jacket så hamnar det inte i mitten på fronten; ett helt kosmetisk val.

[anders_bzn]

Det är en bra förklaring. Det verkar bli snyggt! Mitt bygge kommer få en mycket större låda...

[Greve Hamilton]

Jag var lite för optimistisk när jag valde lådan, det vet jag nu, men tanken från början var att den skulle vara åtminstone någorlunda smidig att släpa runt på. Allt går - bara man vill det tillräckligt mycket.

Har du börjat titta efter låda ännu?