Impostazione dell'impedenza di uscita audio per la protezione dell'uscita

Sto costruendo un modulo per un sintetizzatore modulare, secondo lo standard Eurorack . Quindi questo è un modulo destinato ad essere collegato ad altri moduli tramite cavi patch.

Sebbene la pagina standard sopra non specifichi un'impedenza di uscita per le uscite del modulo, sembra che in generale questo sia nella regione . L'impedenza di input è specificata come . Poiché il mio stadio finale di uscita è un amplificatore basato su opamp, ho bisogno di eliminare specificatamente l'impedenza, poiché l'amplificatore operazionale stesso darebbe un'impedenza di uscita molto bassa. Inoltre, poiché qualsiasi uscita e ingresso possono essere collegati dall'utente, dovrei aspettarmi che l'uscita possa essere in cortocircuito a qualsiasi tensione nell'intervallo da a (binari di alimentazione del sistema) da parte dell'utente; ad esempio, è possibile per l'utente collegare due uscite insieme e, sebbene ciò non faccia nulla di significativo, i moduli non devono essere danneggiati.100 k Ω - 12 V + 12 $100\Omega - 1k\Omega$$100\mathrm{k}\Omega$$-12\mathrm{V}$$+12\mathrm{V}$

Online, posso trovare due modi diversi per farlo. L'ovvio circuito operazionale seguito da un resistore:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

o inserendo la resistenza nel circuito di feedback:

^{simula questo circuito}

In entrambi i casi, imposta l'impedenza di uscita.$R3$

La logica di quest'ultimo è che dal momento che il feedback è preso dal nodo di output effettivo, l'output è effettivamente un'impedenza molto bassa in condizioni normali, ma il resistore protegge comunque troppa corrente dall'estrazione: se i rail di potenza sono , quindi al massimo (per ) può essere disegnato prima dei saturi dell'op-amp (anche se in pratica , il TL07x si saturerà prima, poiché non può emettere così tanta corrente). 24 V / R 3 = 24 m A R 3 = 1 k$\pm 12 \mathrm{V}$$24\mathrm{V}/R3\ = 24\mathrm{mA}$$R3 = 1\mathrm{k}\Omega$

Quindi ci sono due domande correlate qui

1. Quest'ultimo modo è davvero raccomandato e sicuro per il mio modulo e qualsiasi altro modulo (ragionevolmente progettato) a cui può essere collegato? Il motivo per cui ho dei dubbi è che guardando i moduli allo stato brado, il primo modo sembra essere molto più comune, quindi sto pensando che ci sia un aspetto negativo che non mi rendo conto. D'altra parte, anche solo un'uscita diretta dall'op-amp sembra essere abbastanza comune ...
2. $R3$$10\mathrm{k}\Omega$

Aggiornare:

Per rispondere alle specifiche mancanti di Olin: gli utenti non presumono che il missaggio passivo cortocircuitando le uscite funzionerebbe (e, in effetti, l'impedenza di uscita di altri moduli varia, quindi non è affidabile). Quindi praticamente è accettabile qualsiasi comportamento che non danneggi i moduli.

D'altra parte, poiché l'uscita di questo modulo non è comunque realmente utilizzabile come tensione di controllo (a causa della natura del modulo), una leggera perdita dovuta alla resistenza esterna del circuito non ha molta importanza; per l'audio che è solo un piccolo calo di volume.

Infine, leggendo questo thread , noto che un potenziale problema con quest'ultima opzione è che l'amplificatore operazionale deve pilotare direttamente qualsiasi capacità di uscita. In generale, i cavi patch modulari sono piuttosto corti, ma esistono anche moduli modulari a parete che possono utilizzare cavi patch più lunghi.

Alla fine, penso di essere incline alla prima opzione, principalmente per evitare problemi con la capacità del cavo, e poiché il rovescio della medaglia (piccola perdita di segnale) non è molto importante. Ma qualsiasi pensiero o intuizione è ancora il benvenuto!

Aggiornamento 2:

$C_f$$C_L$

Quindi, la conclusione dell'aggiornamento precedente è ancora valida, il primo circuito è una scommessa migliore quando non conosciamo il carico.

Quale circuito desideri dipende dalle specifiche che non ci hai comunicato. La domanda importante è cosa dovrebbe succedere esattamente quando un utente collega gli output di due di questi elementi insieme?

Se in realtà non sono progettati per essere collegati insieme, la resistenza è solo per protezione. In tal caso, il tuo secondo circuito è migliore. Si imposta il valore del resistore in modo che non superi la capacità della corrente di uscita dell'opamp nelle peggiori condizioni.

Se si desidera che più moduli siano collegati tra loro e si supponga di ottenere il risultato medio, è necessario utilizzare il primo circuito. Questo sarebbe il caso, ad esempio, se nelle specifiche è consentito collegare i canali sinistro e destro insieme per ottenere mono. In tal caso, il resistore deve essere qualunque sia l'impedenza di uscita specificata di ciascun modulo. Se si suppone che abbiano una media in cortocircuito, ognuno deve avere un'impedenza definita e controllata. Tale impedenza deve essere specificata dalla norma.

Ad esempio, se dovessi scegliere 1 kΩ e qualcun altro scelga 10 kΩ, il collegamento dei due moduli non produrrebbe la media come previsto. Il segnale risultante sarebbe 10/11 parti dal tuo modulo e 1/11 parti dall'altro modulo. Affinché lo schema della media funzioni, tutte le impedenze devono essere uguali e pertanto concordate in anticipo.

I due circuiti rispondono in modo diverso a un carico esterno su GND. Utilizzando un caso estremo per dimostrare, assumere un resistore da 1 K su GND come carico. Nel primo circuito, la tensione del pin di uscita dell'opamp non cambia, il guadagno del circuito non cambia, ma la tensione esterna diminuisce del 50%.

Nel secondo circuito, ora hai un attenuatore del 50% all'interno del circuito di feedback. In precedenza, l'estremità destra di R2 (68K) era collegata a una sorgente di tensione a zero ohm. Ora è collegato a una tensione equivalente di Thevenin che è 1/2 della tensione di uscita opamp, attraverso una resistenza equivalente di 500 ohm.

Quindi il valore della resistenza di retroazione è diverso, il che modifica il guadagno del circuito e la tensione di retroazione è molto diversa, il che cambia davvero il guadagno. La tensione del pin di uscita opamp raddoppierà (approssimativamente) mentre tenta di chiudere il circuito. La tensione di uscita esterna non diminuirà molto fino a quando l'opamp non si satura. O qualcosa di simile.

La maggior parte degli amplificatori operazionali ha un corto circuito integrato incorporato. protezione già che quando si utilizza il feedback negativo è il 2 ° metodo. Questo è il motivo per cui gli OA hanno un limite di corrente così basso.

Il lato negativo è il carico capacitivo del cavo Ic = CdV / dt richiede il calcolo della tensione di alimentazione e. Qui per limitare per garantire il design si evita una saturazione o limitazione della velocità di risposta. Pertanto non è saggio sollevare l'unità sopra Zo del cavo.

Farei il primo perché caricherà l'amplificatore operazionale in modo indipendente quando viene sommato in un altro effetto / stadio quando altri sono collegati in parallelo. L'effetto collaterale aggiunto di fornire un carico sui cortocircuiti di uscita (a causa del collegamento dell'uscita in punti di patch fuori) è accolto con favore. Non mi preoccuperei dell'impedenza perché tornerà in un ingresso sbilanciato hi-z a meno di 3 metri.