Hörlursförstärkare 1.0

[anders_bzn]

EDIT 090405
Nu är den klar! Sammanfattning följer nedan.

Förstärkaren bygger på två kort, en nätdel och ett förstärkarkort. Projektet startade för att det inbyggda ljudkortet i min dator plockade upp massor av störiga ljud och för att jag behövde nya lurar. Hörlurarna är ett par Sennheiser HD650 på 600Ohm och ljudkortet som jag satte i datorn är ett M-Audio 2496 med bara line-out.

Schema förstärkare: http://www.abc80.net/zz/amp2.pdf
Schema nätdel: http://www.abc80.net/zz/power.pdf

Nätdelens trafo är på 2x12V och inte på 2x15 som det står i schemat. Spänningen blev lite väl hög för kondingarna på 25V...


Förstärkaren utan lock. Tyvärr ser bakstycket ut som en schweizerost efter ett hjärnsläpp. Det finns inga bilder på det...


Korten, med fel pot monterad för test innan montage i lådan. Korten är dubbelsidiga genomplätterade tillverkade av Olimex.


PCB för nätdelen. Det är tänkt att man antingen monterar R3/R4 eller R9/R10.


PCB för förstärkaren.

Så det var det hela. Och hur låter det då? Bra.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Har konstruerat en hörlursförstärkare som jag ska ha till min dator. Förstärkaren ska driva ett par 600Ohms hörlurar från ett ljudkort med line out (M-Audio 2496).

Har tänkt att använda kondensatorer av hög kvalitet och en bra Alps potentiometer samt metallfilmsmotstånd.

OP förstärkarna är valda till OPA604, men kanske är OPA134 ett bättre val. Eller finns det bättre (klart det gör)?

Schema förstärkare: http://www.abc80.net/zz/amp.pdf
Schema nätdel: http://www.abc80.net/zz/power.pdf

Nätdelen ger -+11V



Feedback, är detta en bra konstruktion?

Jag har kopplat upp och det låter mycket bra. Men man hör ett litet knäpp i lurarna vid spänningstillslag. Finns det någon enkel lösing på detta?

UPDATE:
Jag har ritat PCB för nätdelen nu samt uppdaterat schemat för nätdelen. Det är nu tänkt att man antingen monterar R3/R4 eller R9/R10.


UPDATE:
Nu har det kopplats och testats en del. Förstärkaren har inget ingångssteg längre, däremot så har en BUF634 tillkommit. Jag har också testat att byta DC-block kondensator från en 10u metalliserad polyesterkondensator (MMK) till en 10u metalliserad polyesterkondensator (MKT). Det blev bättre (och dyrare). Funderar på om inte http://www1.elfa.se/elfa~se_sv/go.jsp?s ... 000A0A036A skulle vara bättre.

Nytt schema: http://www.abc80.net/zz/amp2.pdf

UPDATE:
PCB för förstärkaren:


UPDATE:
Nu har korten kommit från Olimex, jag har monterat och testat. Verkar funka bra. Nu väntar jag bara på en potentiometer från Conrad... Den som sitter där ska bytas ut.

[psynoise]

Undrar bara om spänningsföljaren på ingången har någon viktig funktion?

Jag kan inte se någon användning för den, sätt ingången vid potentiometern direkt men glöm inte dc-block och rf-filter som du har vid spänningförljaren just nu.

[anders_bzn]

Jag har satt förstärkningen till 2ggr i ingångsteget. Hade lite mer innan men jag spelade så att det pep lite mycket i öronen efteråt...

[manw]

Jag skulle nog till att börja med skippa förstärkaren innan volym-potentiometern, på detta sätt är det aldrig någon risk för att du överstyr hörlursförstärkaren oavsett nivån på insignalen till den. Den line-utgång kommer aldrig ha något problem att driva potentiometerns belastning hursomhelst.

Nu står det ju utryckligen att den skall driva ett par 600ohm hörlurar, men jag skulle nog ändå stoppa in någon strömförstärkande buffer, med spänningsförstärkningen = 1, på utgången och lägga denna inne i motkopplingsloopen för spänningsförstärkningen. Buffern skulle kunna vara antingen i form av någon buffer-IC, eller en lämpligt designad emitterföljare.

Det kan vara lämpligt att lägga till ett zobel-filter (tror jag det kallas) på utgången då man skall driva en induktiv last. Annars finns risk för att förstärkaren blir instabil och kan börja oschillera.

OPA134 tror jag är väldigt mycket "pang för pengarna", har använt den själv och är mycket nöjd. Fanns förut i alla fall i en dual OPA2134.

[anders_bzn]

Jag har kollat en del schemor och konstruktioner men har aldrig sett någon med ett zobel-filter.

Vad det gäller ingångssteget så behövs förstärkningen på 2ggr. Många CMOY-kloner har volympotten innan förstärkarsteget, men jag resonerade så att det var bätte att förstärka signalen först och sen ljustera nivån.

Vad det gäller utgångssteget så kanske en BUF634 skulle funka, den kostar dock en hundring på Elfa, får köpa och testa...

[peter555]

Duger inte en BC547 som buffert ?

[psynoise]

Annars finns effekt-op-förstärkare som ELFA rekommenderar till hörlursförstärkare.

Ska man köra med transistor blir det nog enklast med en transistor endast kopplad som strömförstärkare, hmm kommer inte på namnet på denna vanliga koppling?

"Vad det gäller ingångssteget så behövs förstärkningen på 2ggr"
Kan inte den sista op-förstärkaren fixa det istället. Du kommer att tjäna S/N genom att inte förstärka signalen 2 gånger och sedan dämpa den igen.

[JimmyAndersson]

Men på i princip alla mixerbord är det ju konstruerat just så, dvs med förstärkning (gain-ratten) först och sedan dämpningen (mixer-regeln).
Line-nivå är tillräckligt hög för att bruset inte ska märkas. Så länge man har en vettig OP-förstärkare så blir ju s/n samma efter förstärkningen. Finessen är att man sedan (med volymkontrollen/mixer-regeln) får signalen på en trevlig lyssningsnivå och bruset (som uppkommer senare i kedjan) då ligger så lågt att det inte hörs.

Jag gillar den metoden.
Samma trick används i lite "finare" rörförstärkare.


anders_bzn:
"Men man hör ett litet knäpp i lurarna vid spänningstillslag. Finns det någon enkel lösing på detta?"

En idé är att man låter lurarna kopplas in någon halvsekund efter spänningstillslag.
Ibland heter det kort och gott "tillslagsfördröjning" eller "softstart". Det finns lite olika sätt att lösa det.

En metod:

Kod: Markera allt

+24V o----+--------+
          |        |
          R1       R2
          |      |/      Musik
          +--R---|         o
          |      |>.       |
          |        +---+   |
          C        |   S   /
          |        R3  S  /
          |        |   S   |
 GND o-----+--------+---+   |
                           |
                           o
                         Lurar

R = Motstånd. C = Kondensator. SSS = Reläspole.
Enkelt förklarat så ökar resistansen i kondensatorn när den laddas upp. Tillslut leder transistorn och drar relät som gör att ljuv musik uppstår ..ungefär.
Det finns fler liknande lösningar. Vill man inte ha relät draget hela tiden så kan man låta relät koppla in ett motstånd över utgången (som dämpar signalen) när man ansluter spänningen. När kondensatorn har laddats upp så släpper relät.

[psynoise]

Normalt vill man ha signalen så hög att man får lämpligt s/n och så låg att man har ett bra hörrum. Att man har gain-kontroll på mixerbord är nog mer att man vill ha lämplig arbetsspänning för att equalizer och annat ska ha maximal prestandard.

Att jag inte gillar att man förstärker signalen och sen dämpar den igen är nog mest en princip, är själv glad i att linjalmixa (tror jag har fått ordet från dig JimmyAndersson ).

EDIT:
Ett mixerbord är ofta konstruerat för att ta emot signaler från utgångar som inte följer standarden också. Finns nog inte direkt någon standard för instrument utan bara semi-pro där det gäller att ha över 10 kOhm ingångsimpedans och så låg utgångsimpedans som möjligt. Dock började detta först tillämpas på 80-talet då man lyckades visa att spänningsöverföring var bättre lämpad än impedansmatching (effektanpassning) för audiosignaler.

[anders_bzn]

Jag tänkte (rätt eller fel?) att det var bättre att förstärka signalen först och sen dämpa den till rätt nivå. Man gör ju ofta motsatsen (som flera konstaterat att man bör göra) att dämpa först och sen förstärka. Man trycker ju då ner signalen mot bruset och sen förstärker både brus och signalen. Å andra sidan så klarar man en sådan koppling med bara en OP per kanal.

Vad det gäller relä på utgången så slog det mig att också, men jag tyckte att det verkade lite överarbetat. Bygger man slutsteg så sätter man ju normalt ett relä på utgången. Har inte sett någon konstruktion av hörlursförstärkare som har denna finnes.

Jag tänker ta hem ett par BUF634 (ja, det är lite att ta i men det blir bra) och testa lite med. Attans att Elfa inte hade några lokalt i Malmö.

En annan men relaterad fråga, någon som fått igång M-Audio 2496 i Ubunt 8.10?

[manw]

Tror nog att det blir aldeles utmärkt med potentiometern direkt på ingången. Sedan ett förstärkningssteg med buffern inne i motkopplingslingan. Ja, i princip så skulle man ju få bättre S/N med förstärkningen före potentiometern, men med OPA134 så lär du knappast höra något brus.

Kan tänka mig att som man refererar till ovan i något inlägg, "gamla fina rörförstärkare" så kanske man hade en brusig triod på ingången som man ville dämpa bruset från.

[Greve Hamilton]

Jag håller precis på att konstruera en liknande krets, så fortsätt gärna att rapportera vad du kommer fram till.

En annan OP som tydligen skall vara bra är OPA627, men den är groteskt dyr, och jag är mycket tveksam till att man skulle höra någon skillnad mellan den och t.ex. OPA134, som är väldigt prisvärd.

Jag har gjort lite testmätningar på kombinationen OPA134 + BUF634. Resultatet är att så länge du kör BUF:en i high-BW-mode så försämras inte dist och brus alls. Dock drar den lite mer ström då, så om du ska köra på batterier är det en stor nackdel.

En annan sak som ger förbättrade siffror är att köra "3-kanaligt", dvs. sätt en buffer på jord till hörlurarna. Nu har jag inte graferna från mätningarna tillgängliga, men det blev en klar förbättring. Speciellt med tyngre laster som t.ex. 32 ohms-lurar.

[anders_bzn]

Jag kollade på OPA627, den kostar ju hiskeliga 309kr plus moms på Elfa, det tror jag inte den är värd. Ett alternativ är ju OPA606 för ~100kr plus moms, lite mer humant. Kanske något att testa med.

Varför blir det bättre med en bufferkrets på jorden? Hur har du kontruerat nätdelen, är det någon virtuell jord inblandad?

[Rohan]

Om jag förstått det rätt så är fördelen med trekanaligt att man får något som liknar push-pull och om jag fattat det rätt så är det att man inte bara kan driva signal ut, utan man kan också sänka den tillbaka. Bättre kontroll helt enkelt och man är inte bara utlämnad till att 0V-referensen magiskt bara skulle vara konstant (vilket den förmodligen inte är).

Ovanstående kan vara kvalificerat skitsnack...

[psynoise]

Jorden ska inte vara konstant mot yttre potentialer bara mot signalen. Hela ideen med obalanserade audiosystem är att ALLT ska flyta i störningar för att potentialen mellan signal och jord inte ska påverkas.

Sen är jag ytterst tveksam att ni kommer tjäna en massa prestandard på att använda dyra operationsförstärkare. Har ni räknat på vilka egenskaper operationsförstärkaren måste ha?