przedwzmacniacz z filtrem aktywnym 2.1 - własny projekt prośba o sprawdzenie

Witam, Mam zbudowany wzmacniacz w systemie 2.1 potrzebuje go troszkę przerobić więc spróbowałem w oparciu o różne źródła zaprojektować własny przedwzmacniacz który spełni moje oczekiwania z tych właśnie rozmyślań pojawił się na papierze schemat przedwzmacniacza na wzmacniaczach operacyjnych (docelowo TL072).

Jest to przedwzmacniacz aktywnym filtrem dolno oraz górnoprzepustowym z regulowaną częstotliwością odcięcia. Ponadto układ posiada regulowane wzmocnienie w zakresie -20 do 1.6 dB (ma to być regulacja głośności więc w domyśle założeniami aby móc tym potencjometrem maksymalnie ściszyć sygnał). w końcowej fazie jest szersza regulacja wzmocnienia osobno dla każdego kanału od -20dB do 6.5 dB.

Regulacja odcięcia filtru górnoprzepustowego mieści się w zakresie 60 do 140Hz a dolnoprzepustowego od 40 do 100Hz.

Moje pytanie brzmi czy ten układ jest poprawny, czy będzie działał?
I czy podkreślony rezystor 100k przy filtrze dolnoprzepustowym jest konieczny? czy przypadkiem 2 rezystory 47k umieszczone zaraz przed nim sumujące sygnał by nie wystarczyły do poprawnego działania i wtedy do obliczeń przyjąć rezystancję 47k zamiast podkreślonej 100k?

Pozdrawiam i liczę na jakieś sugestie, jestem początkujący, jestem dopiero w trakcie kształcenia w dziedzinie elektroniki

Jestem posiadaczem aktywnego systemu 3 way, więc postaram się pomóc i w miarę możliwości odpowiedzieć na kolejne pytania.

Pierwsze co, to zbyt duże wartości rezystorów. Duża rezystancja = duże szumy. Poza tym:
- filtr wejściowy 220 nF (tak tam jest?) to za dużo, może obcinać sygnał audio. Daj 2,2nF, u mnie jest taki kondensator i nie ma problemów ze ściąganiem radia czy gsm.
- dlaczego na wejściu dałeś 47kohm?
- regulacja odcięcia - wstawiając potencjometry tylko w sprzężenie zwrotne będizesz regulował częstotliwość odcięcia, ale psując charakterystykę filtru (wszystkie filtry mają określone stosunki wartości elementów. wartości do Linkwitz-Riley'a możesz policzyć programem zamieszczonym na dole strony - http://sound.westhost.com/project09.htm )
- do regulacji głośności dodaj kondensator zapobiegający wzbudzaniu się, np 47pf).


Przejrzyj jak to wygląda u mnie (schemat sprawdzony w praktyce) i na podstawie tego zrób 2.1:

Między c5, a u3 brakuje kondensatora - miałem kilka wersji tego schematu i nie pamiętam gdzie zapisałem poprawna. Do regulacji cz. podziału używam potencjometrów wieloobrotowych wstawionych w miejsce rezystorów w filtrach.

Quote:

I czy podkreślony rezystor 100k przy filtrze dolnoprzepustowym jest konieczny?

Tak. On nie "bierze udziału" w sumowaniu kanałów tylko jest elementem filtra dolnoprzepustowego. W filtrze górnoprzepustowym u Ciebie są kondensatory 33nF i analogicznie w tym filtrze dolnoprzepustowym też powinny być dwa elemenety, jeden przed sprzężeniem zwrotnym (tenże właśnie 100kohm), a drugi to 244+P4. Jednak jak wspomniałem 100 kohm to przesada. Staraj się tak dobrać elementy by zmieścić się z rezystorami w zakresie 1-5kohm i kondensatorami 1nF-1uF (najlepsze kompromisy między szumami, obciążeniem op-ampów i minimalizacją wpływów pojemności ścieżek pcb).

Tomq wrote:

- filtr wejściowy 220 nF (tak tam jest?) to za dużo, może obcinać sygnał audio. Daj 2,2nF, u mnie jest taki kondensator i nie ma problemów ze ściąganiem radia czy gsm.

Przy tych rezystorach częstotliwość odcięcia wyszła 15hz więc przy tych wartościach jest to dobra pojemność, po co ma przenosić częstotliwości które są niesłyszalne nawet przez ludzkie ucho

Tomq wrote:

- regulacja odcięcia - wstawiając potencjometry tylko w sprzężenie zwrotne będizesz regulował częstotliwość odcięcia, ale psując charakterystykę filtru

To w takim razie jak mam to wykonać? w sprzężeniu zwrotnym oraz na linii sygnałowej wstawić potencjometr podwójny aby zmieniać jednocześnie wartości obu rezystancji?
Zależało mi na takim rozwiązaniu bo będzie mniej potencjometrów i wtedy odcięcie satelitek regulowałbym 1 potencjometrem a nie dwoma. (przypominam, system 2.1, 2 satelitki i subwoofer)
A jakie konsekwencje miało by moje rozwiązanie? czyli wstawienie regulacji odcięcia na jednym z rezystorów tylko, czyli tak jak jest teraz? zepsuła by się charakterystyka czyli co dokładniej by sie stało?

Tomq wrote:

- dlaczego na wejściu dałeś 47kohm?

Na wejściu mam mieć sygnały z 2 osobnych źródeł (komp i tv) nie chciałem aby się wzajemnie przenikały, przy obecnym próbnym przedwzmacniaczu te rezystory mają wartość 4.7k i gdy są podłączone 2 źródła sygnału to gra ciszej niż gdy jedno, pomyślałęm że te rezystory są zbyt małe.

Tomq wrote:

- do regulacji głośności dodaj kondensator zapobiegający wzbudzaniu się, np 47pf).

Czyli do potencjometrów regulujących wzmocnienie doczepić kondensator i do masy? a dokładniej to przed czy za potencjometrem?

Quote:

Przy tych rezystorach częstotliwość odcięcia wyszła 15hz więc przy tych wartościach jest to dobra pojemność, po co ma przenosić częstotliwości które są niesłyszalne nawet przez ludzkie ucho Very Happy

Fakt, przecież to jest filtr RC, a ja zwróciłem uwagę na samą pojemność.

Quote:

To w takim razie jak mam to wykonać? w sprzężeniu zwrotnym oraz na linii sygnałowej wstawić potencjometr podwójny aby zmieniać jednocześnie wartości obu rezystancji?

Teoretycznie możesz tak zrobić, jednak jeśli Ci zależy na jakości to takie rozwiązanie nie sprawdzi się zbyt dobrze, ze względu na duże rozbieżności w charakterystykach potencjometrów podwójnych. Bezkompromisowym rozwiązaniem byłyby dwa różne potencjometry. I tak nie będziesz ciągle nimi przestawiał, tylko zapewne raz, podczas dopasowania głośników.

Quote:

Zależało mi na takim rozwiązaniu bo będzie mniej potencjometrów i wtedy odcięcie satelitek regulowałbym 1 potencjometrem a nie dwoma. (przypominam, system 2.1, 2 satelitki i subwoofer)

Niestety, coś za coś. U mnie na kanał przypada kilkanaście potencjometrów Na allegro można kupić w opakowaniach zbiorczych wychodzą 50 gr/szt.

Quote:

A jakie konsekwencje miało by moje rozwiązanie? czyli wstawienie regulacji odcięcia na jednym z rezystorów tylko, czyli tak jak jest teraz? zepsuła by się charakterystyka czyli co dokładniej by sie stało?

Zamiast regulować odcięcie regulowałbyś nachylenie (stromości filtracji). Popatrz:

Dolny zespół filtrów (na wykresie zielona linia) ma zmienioną o połowę tylko jedną z wartości rezystancji (w sprzężeniu zwrotnym).

Możesz sobie przesymulować, załączam plik do LtSpice

Quote:

Na wejściu mam mieć sygnały z 2 osobnych źródeł (komp i tv) nie chciałem aby się wzajemnie przenikały, przy obecnym próbnym przedwzmacniaczu te rezystory mają wartość 4.7k i gdy są podłączone 2 źródła sygnału to gra ciszej niż gdy jedno, pomyślałęm że te rezystory są zbyt małe.

Pomyśl nad zastosowaniem selektora wejść na przekaźnikach - będzie profesjonalnie, a wcale nie drogie i nie trudne do zrobienia.

Quote:

Czyli do potencjometrów regulujących wzmocnienie doczepić kondensator i do masy? a dokładniej to przed czy za potencjometrem?

Na jedno z wyprowadzeń potencjometru podajesz sygnał, środkowe wyprowadzenie podłączasz do wejścia op-ampa, a ostatnie podłączasz do wyjścia. Więc ten kondensator ma być między środkowym, a tym ostatnim wyprowadzeniem, mówiąc prościej: między wejściem a wyjściem op-ampa.


Wstaw poprawiony schemat.

Wybacz, że tak długa zwłoka, otóż ściągnąłem ten program, porobiłem różnego rodzaju symulacje i ogólnie to mój sposób się sprawdza, regulując tylko jedną rezystancję miałbym kontrole jakąś nad częstotliwością przy której sygnał tłumiony jest o 3dB więc o połowę.
Mniej więcej to działa, pozostaje teraz faktycznie kwestia tych rezystorów, dokładniej ich wartości, mówisz, że im one są większe tym większe szumy itd? to będę miał chwile to dopasuje sobie jakieś mniejsze wartości, tylko, że symulując w tym programie ltspice częstotliwości przy których sygnał jest stłumiony o 3dB jest całkiem inny niż ten który wyliczam przy tych samych wartościach elementów ;/
używam tego standardowego wzoru 1/2PIRC Więc teraz nie wiem na czym się wzorować przy projektowaniu.

PS. nie mogłem użyć Twojego pliku z LTspice bo nie mam bibliotek do ne5532 i nie mogę jakoś tego znaleźć, użyłem standardowych wzmacniaczy które są w bazie programu

Quote:

Wybacz, że tak długa zwłoka, otóż ściągnąłem ten program, porobiłem różnego rodzaju symulacje i ogólnie to mój sposób się sprawdza, regulując tylko jedną rezystancję miałbym kontrole jakąś nad częstotliwością przy której sygnał tłumiony jest o 3dB więc o połowę.

Mógłbyś wstawić screena z dwóch różnych podziałów dla porównania?

---------

Quote:

Mniej więcej to działa, pozostaje teraz faktycznie kwestia tych rezystorów, dokładniej ich wartości, mówisz, że im one są większe tym większe szumy itd?

irek wrote:

Rezystor nie powinien byc za duzy bo zwiekszy szumy.

-----------

Quote:

to będę miał chwile to dopasuje sobie jakieś mniejsze wartości, tylko, że symulując w tym programie ltspice częstotliwości przy których sygnał jest stłumiony o 3dB jest całkiem inny niż ten który wyliczam przy tych samych wartościach elementów ;/

Może wstaw plik z twoją symulacją? U mnie wartości zgadzały się dokłądnie z tym co wyliczyłem w programie podlinkowanym w moim pierwszym poście.

Quote:

PS. nie mogłem użyć Twojego pliku z LTspice bo nie mam bibliotek do ne5532 i nie mogę jakoś tego znaleźć, użyłem standardowych wzmacniaczy które są w bazie programu

Można podmienić w symulacji na standardowe op-ampy, bo w takich filtrach dla przebiegu częstotliwości nie ma większej różnicy którego wzmacniacza operacyjnego użyjesz. Jest za to różnica w rzeczywistości, dlatego najlepiej wybierz mc33078 lub lm833. Są nieco droższe niż najpopularniejsze kostki, ale mają b. dobre parametry. Popularne ne5532 niezbyt dobrze sprawdzą się w tym zastosowaniu (jako filtry), bo:

irek wrote:

NE5532 to bardzo kaprysne opampy jako jedyne nie maja plaskiego pasma przy wzmocnieniu jeden (wtornik). (...) pobor pradu ktory katalogo wynosi 6 do 16mA!! No to 6 czy 1m6A?. (...) Druga sparwa to oscylacje na przebiegu prostokatnym przy pracy w ukladzie wtornika. To szybki opamp z szerokim pasmem stworzony do pracy na duzych wzmocnieniach w ukladzie wtornika marnuja sie jego mozliwosci no i pojawiaja wady. Niestety oscylacje roznie wyglada u roznych producentow tego scalaka.

To już lepiej użyć tl072, choć mają nieco większe szumy niż dwa pierwsze.

Z układem nie będzie większego problemu, tzn tl072 też gdzieś w szafce się znajdą więc o to się nie martwię.
Proszę bardzo, wrzucam scrrena układów które by mnie interesowały, tzn regulacja częstotliwości odcięcia od 25 do 100Hz, jeszcze można by to dopracować, ale na razie chodzi o sam fakt i realizacje czegoś takiego.


Od razu widać różnice, tak jak pisałeś, inne nachylenie zbocza lecz dzięki temu również różne częstotliwości przy stłumionym sygnale o 3dB. Jedynie co to jeden z sygnałód tłumiony jest max o 6dB (trochę mało) drugi lepiej bo o 16dB. Zauważyłem że przy tych samych wartościach rezystorów tłumienie zawsze jest na poziomie około 6dB.

Jak zresztą widać na obrazku częstotliwości graniczne to około 25 i 108Hz a z wyliczeń moich wynika odpowiednio 67 i 153 Hz także jest znaczna różnica.
Jak na razie jestem bliski temu rozwiązaniu jak zaproponowałem, czyli rezystory 4K7 kondensatory 220n i do tego potencjometr około 20k ale jak wiadomo może się pozmieniać jeszcze.

Dołączam również plik z symulacją. przy okazji, mógłbyś powiedzieć co oznacza na wykresach ta przerywana linia?

Quote:

Od razu widać różnice, tak jak pisałeś, inne nachylenie zbocza lecz dzięki temu również różne częstotliwości przy stłumionym sygnale o 3dB. Jedynie co to jeden z sygnałód tłumiony jest max o 6dB (trochę mało) drugi lepiej bo o 16dB.

Właśnie to miałem na myśli - regulujesz nachylenie charakterystyki. Dlatego lepiej jest regulować częstotliwość odcięcia poprzez zmianę obu wartości rezystorów, bo wtedy masz zawsze to samo nachylenie, zgodne z topologią filtru (dla II rzedu 12db/oct, dla III rzedu 18db/oct, etc).

Regulacja pojedynczym rezystorem przydaje się do zrobienia zgrania fazowego. Czasem uda się zgrać fazy głośników, ale na przykład tylko przy zbyt dużym rozsunięciu częstotliwości odcięć, co skutkuje dołkiem w charakterystyce przenoszenia. W takich sytuacjach warto "zepsuć" (podręcznikową) wartości filtru, by zmienić jego stromość, co będzie się wiązało z inną zmianą przebiegu fazy niż zmiana częstotliwości odcięcia. Przebieg fazy to jest właśnie ta kropkowana linia.

Program pokazuje jednak fazę elektryczną, akustyczna będziesz musiał zmierzyć za pomocą mikrofonu pomiarowego (w praktyce- wkładka panasownic wm61 za 15 zł). Przeczytaj pierwszy i ostatni post - https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1974081.html

Quote:

Zauważyłem że przy tych samych wartościach rezystorów tłumienie zawsze jest na poziomie około 6dB.

Tak właśnie powinno być. I charakterystyki częstotliwościowe poszczególnych głośników powinny sumować się o te 6dB w miejscy podziału tworząc wypadkową płaską charakterystykę.

Quote:

Jak zresztą widać na obrazku częstotliwości graniczne to około 25 i 108Hz a z wyliczeń moich wynika odpowiednio 67 i 153 Hz także jest znaczna różnica.

W programie w którym ja liczyłem wychodzi jeszcze inaczej. W praktyce nie ma to większego znaczenia, bo i tak na pomiarach wyjdzie jaka jest realna częstotliwość.

Quote:

Jak na razie jestem bliski temu rozwiązaniu jak zaproponowałem, czyli rezystory 4K7 kondensatory 220n i do tego potencjometr około 20k ale jak wiadomo może się pozmieniać jeszcze.

Zacytuje Roda Eliotta, który ma na swoim koncie wiele projektów aktywnych zwrotnic (i nie tylko):

Quote:

I strongly suggest that resistor values should be not lower than 2k2 and no higher than 20k - this is a reasonable compromise between opamp loading and noise.

Ja sam używam rezystancji z przedziału 0,7-4,5kohm, a potencjometr volume miałem 10kohm.

Quote:

Dołączam również plik z symulacją.

Filtr Linkwiza-Rilleya 24dB/oct powinien mieć w sprzężeniu zwrotnym wartość 2xC w przypadku filtru doloprzepustowego i wartość 2R do masy w przypadku filtru górnoprzepustowego. Nie jest to więc dokładne kaskadowe połączenie filtrów 12dB/oct. Różne stosunki R do C zmieniają dobroć filtru, a więc m.in zależność charakterystyk fazowych w sosunku do amplitudowych. Możesz poczytać o filtrach - http://sound.westhost.com/lr-passive.htm - rozdział nr 2.

Przepraszam za dużą zwłokę, nie miałem zbyt dużo czasu żeby się tym zająć.

Sprawy wyglądają następująco:
wartości pozmieniałem na mniejsze, dużo mniejsze, układ złozyłęm lecz niestety, coś jest nie tak.
słychać straszny brum przez który nie da się słuchać muzyki, regulacja odcięcia działa ok, lecz regulacja wzmocnienia niestety nie (R23, R24, R25) Gdy zaczę kręcić czasem słychać po prostu głośne brrrrrrr i muzyki nie słuchać, niknie.
Coś podobnego jakby odpiąć masę z wejścia końcówki i zostawić tylko sygnał.
Wszystkie przewody sygnałowe są ekranowane, ekrany wszystkich kabli podłączone pod punkt wspólny w zasilaczu. Jeszcze gdy nieruszając w przedwzmacniaczu żadnych potencjometrów pogłośnię trochę na komputerze w głośnikach gdy przychodzi większa ilość basu w głośnikach słychać tylko jakieś takie płytkie, pyrknięcia zamiast soczystego uderzenia. trochę przypominają trzaski.

Załączam schemat i płytkę jaką wykonałem, Czy popełniłem gdzieś takie aż błędy które powodują złe działanie układu?

Quote:

Coś podobnego jakby odpiąć masę z wejścia końcówki i zostawić tylko sygnał.

A masz pewność, że wszędzie masa dochodzi? Sprawdzałeś miernikiem czy nie ma jakiś przerw w ścieżkach?


Sprawdź jeszcze układ używając słuchawek, stopień po stopniu. Tj. podłącz zasilanie i sygnał na wejście i rozbierz jakieś stare słuchawki i jeden przewód słuchawkowy do masy, a drugi przyłóż do wyjścia pierwszego stopnia (do wyjścia IC1a, przed C4). Jeśli tu jest ok, to szukaj przyczyny dalej. Jeśli już słychać zniekształcenia to należy poprawić tą część zwrotnicy.

Możesz też sprawdzać każdy stopnień osobno, np podać sygnał na wejście Ic4a i zobaczyć co jest na wyjściu zwrotnicy.