Perché "una singola tensione di alimentazione viene raramente utilizzata per i mixer audio"?

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Sto leggendo " Una raccolta di circuiti a amplificatore operazionale a singola alimentazione " e nel paragrafo relativo al riepilogo (pagina 9) ho letto " una tensione di alimentazione singola viene raramente utilizzata per i mixer audio. I progettisti spesso spingono un amplificatore operazionale fino a, e talvolta oltre le rotaie di tensione consigliate per aumentare la gamma dinamica ".

Questo vale ancora? Gli amplificatori operazionali moderni a singola alimentazione hanno una gamma dinamica limitata per le applicazioni di missaggio? Se questo è il caso di quanti canali la gamma dinamica del segnale di somma necessita di amplificatori operazionali con alimentazione divisa?

circuit-design 
— John Am
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Devi stare attento a parlare usando la parola larghezza di banda con op-amp. La larghezza di banda si riferisce alla gamma di frequenza, la gamma dinamica si riferisce alla gamma di ampiezza.
— jalalipop,
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Perché questo è downvoted? Sembra rilevante per la progettazione elettronica e non è un problema di compiti senza lavoro mostrato.
— Bort
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Forse perché non ci sono amplificatori operazionali a singola e doppia alimentazione, ma solo circuiti a singola e doppia alimentazione?
— Finbarr,
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@Finbarr Esistono amplificatori operazionali a singola e doppia alimentazione. Certo, tutti gli amplificatori operazionali avranno due binari di alimentazione, ma è possibile ottimizzare un opamp per funzionare dall'alimentazione negativa in su (o anche al di sotto dell'alimentazione negativa), che spesso viene chiamata "opamp a alimentazione singola" perché sono finalizzati a semplificando i circuiti consentendo al progetto di utilizzare solo una guida di tensione che deve essere regolata.
— Joren Vaes,
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Alcuni "errori" nella progettazione dei circuiti hanno portato a circuiti di risonanza popolari e le persone che ascoltano quei suoni non sanno o si preoccupano se le tensioni massime raccomandate o massime vengono superate, quindi è possibile che il superamento della tensione di alimentazione consigliata per un amplificatore operazionale porti a un tipo specifico di suono che è considerato piacevole (o appropriatamente aggressivo o qualcosa del genere) per molti musicisti e produttori, ecc. Tuttavia, non posso citare un circuito di esempio specifico.
— Todd Wilcox,

Risposte:

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Perché una singola tensione di alimentazione viene raramente utilizzata per i mixer audio ”

Perché nei circuiti audio i circuiti diventano molto più semplici se usati con una tensione di alimentazione simmetrica (come +/- 15 V). Se si dovesse usare una singola alimentazione da 30 V (ad esempio), allora si devono prendere misure per polarizzare la corrente continua degli ingressi degli opamp a una tensione da qualche parte "nel mezzo", con un'alimentazione da 30 V che sarebbe +15 V.

Potresti anche creare una guida +15 V "AC terra" per polarizzare tutti gli ingressi CC, ma spesso è solo un piccolo passo per far sì che l'alimentazione fornisca +/- 15 V. Quindi tutti gli ingressi possono essere polarizzati CC 0 V che è "pulito" e "facile". Quindi i segnali saranno anche centrati attorno a 0 V (terra) invece di aggiungere +15 V CC.

I progettisti spesso spingono un amplificatore operazionale verso l'alto e talvolta oltre le sue rotaie di tensione consigliate per aumentare la gamma dinamica

Questo vale ancora?

Sì, in linea di principio lo fa. L'uso della massima tensione di alimentazione fornisce infatti la massima oscillazione della tensione di uscita, che è ciò che è necessario per raggiungere la gamma dinamica più ampia. Alimenta un opamp con +/- 5 V e anche l'opamp migliore è limitato a un'oscillazione della tensione di uscita di 10 Vpp. Usa +/- 15 V e ottieni un'oscillazione della tensione di uscita di 30 Vpp.

Tuttavia, non utilizzare la tensione di alimentazione consigliata (ma invece utilizzare il massimo) potrebbe causare problemi che potrebbero non essere elencati nel foglio dati. Ma di solito non dovrebbero esserci problemi a meno che non si superi il massimo.

Tutti i circuiti hanno una gamma dinamica limitata, a seconda dell'opamp ottieni più portata o meno.

Non si può dire che il numero di canali sia limitato dalla gamma dinamica. Fintanto che ci si prende cura che il segnale sommato (corrente) sia inferiore a quello che il circuito può gestire (l'uscita di opamp non si spezzerà), in pratica non c'è limite al numero di canali.

— Bimpelrekkie
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La quantità di canali può essere limitata dalla gamma dinamica. L'aggiunta di input non aumenta il livello massimo di input consentito, ma aggiunge ulteriore rumore di input al sistema. Quindi riduci la gamma dinamica di 3dB ogni volta che raddoppi la quantità di input. Ciò è ovviamente presupposto che il fattore di rumore dell'amplificatore sia molto piccolo.
— Joren Vaes,
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@JorenVaes In effetti, questo è vero supponendo che continui a sommare i segnali usando gli stessi resistori di input di valore (da V a I). Ma poi dovresti limitare le tensioni di ingresso massime (prima di sommare), altrimenti l'uscita potrebbe tagliare. Secondo me, opamp stesso non limita la gamma dinamica quando si aggiungono più input. Penso che sia più il sistema stesso a determinare l'intervallo di rumore e quindi dinamico.
— Bimpelrekkie,
In effetti, dovresti limitare i segnali, ma ciò richiederebbe di nuovo resistori, quindi potresti potenzialmente aumentare di nuovo il rumore. Detto questo, concordo sul fatto che abbia più senso parlare del sistema stesso, poiché ci sono troppe variabili per dire che è solo l'opamp.
— Joren Vaes,
Qual è la differenza tra alimentare un circuito da -15 / + 15 binari o alimentare lo stesso circuito da 0 / + 30 binari, diverso da dove si sceglie di misurare le tensioni? Sicuramente i componenti attuali non sapranno nemmeno se stai chiamando i potenziali l'uno o l'altro?
— Hmakholm ha lasciato Monica il
@HenningMakholm In effetti non c'è differenza se non per la scelta del punto di massa. Soprattutto se nel caso 0 / + 30V verrebbe utilizzata una "massa del segnale" a +15 V, i circuiti potrebbero essere identici. Solo quando più circuiti sono collegati insieme, si deve prestare attenzione, invece di usare lo 0V come comune che dovrebbe essere usato +15 V. Questo è un po 'contro intuitivo e non quello a cui siamo abituati. Quindi l'utilizzo di +/- 15 V semplifica la comprensione delle cose.
— Bimpelrekkie,
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Perché i disegni a fornitura singola fanno schifo.

Su una doppia alimentazione è possibile deviare i segnali dal terreno. I condensatori di accoppiamento possono ancora essere utilizzati, ma devono solo occuparsi dei piccoli offset CC provenienti da op-amp imperfetti, non di grandi offset CC deliberati.

In un unico sistema di alimentazione è necessario deviare i segnali da qualche altra parte. Questo crea un paio di problemi.

  1. È probabile che eventuali fluttuazioni della tensione di polarizzazione diventino rumore nel segnale.
  2. Ci sarà quasi sicuramente un "tonfo" all'accensione mentre i condensatori di accoppiamento si caricano ai loro livelli di stato stazionario. A meno che non si prenda molta attenzione, potrebbero esserci anche dei tonfi simili quando si regolano i controlli del guadagno.
— Peter Green
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I segnali audio sono solo CA. Tutto al di sotto di 20 Hz è rumore e può essere scartato. È quindi spesso conveniente progettare il circuito in modo che il livello di riposo di tutti i segnali sia 0. Ciò significa utilizzare un'alimentazione ±.

Spingere qualsiasi parte oltre l'intervallo di tensione specificato è un design irresponsabile. Dal momento che ci sono stati e sicuramente ci sono ingegneri irresponsabili là fuori, probabilmente puoi trovare prodotti dove questo è ancora fatto.

La larghezza di banda di Opamp ha poco a che fare con la tensione di alimentazione. Le forniture bipolari di alcuni circuiti audio sono utili per gestire in modo simmetrico i segnali sulla terra. Non ha nulla a che fare con la larghezza di banda.

No, non andremo a Google qualcosa per ottenere informazioni che avrebbero dovuto essere nella domanda. Questo è esattamente il tuo lavoro.

— Olin Lathrop
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Ci sono strumenti musicali che possono produrre 8Hz e 16Hz è relativamente comune. Il limite inferiore è di almeno due ottave troppo alto.
— user207421
@EJP Solo se gli altoparlanti o gli agitatori per pavimento / sedile possono riprodurlo. Molte lattine di consumo a buon mercato stanno facendo abbastanza bene da raggiungere fino a 100Hz nello spazio libero. Gli altoparlanti "pro" per uso generale sono spesso pubblicizzati a circa 50Hz o giù di lì, con i subwoofer che vanno (leggermente) in basso. Inoltre, ~ 20Hz è all'incirca il limite inferiore da ascoltare ; si sente solo qualcosa di più basso, ma si aggiunge all'esperienza se viene fatto bene, l'attrezzatura lo supporta e l'edificio non si stacca dal "terremoto". :-)
— AaronD
@EJP: 20 Hz a 20 kHz è considerato audio "HiFi". Questa è una convenzione del settore, basata sulla gamma dell'udito umano. Anche i sub-woofer di fascia alta di solito non scendono fino a 20 Hz. Da 20 Hz a 20 kHz è ciò che l' elettronica dovrebbe essere in grado di gestire in modo che non sia il fattore limitante in un sistema complessivo. Se vuoi che le persone sentano (non riesci a sentirle) frequenze inferiori a 20 Hz, allora hai bisogno di qualcosa oltre un sistema audio HiFi. Ciò richiederebbe probabilmente "shaker" come apposto agli altoparlanti per le basse frequenze impercettibili.
— Olin Lathrop,
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