Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Testo
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Impedancja wejściowa miksera / wzmacniacza audio.

Obywatel LutZek 25 Gru 2015 22:21 3309 49
  • #1 25 Gru 2015 22:21
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    Dzień dobry.
    Właśnie projektuję swój własny syntezator. O ile o syntezie dźwięku mam jakieś mniejsze lub większe pojęcie, o tyle o sprzęcie audio - jest ono cóż... marne.

    Mam problem związany z głównym wyjściem audio. Czy jest jakiś standard impedancji / napięcia urządzeń scenicznych, do których taki syntezator może być podłączony (mikser / wzmacniacz itp.)?

    Założyłem implementację przetwornika CA sigma-delta PCM5142, do którego można podłączyć sprzęt o impedancji od 1k do 10k. Przetwornik jest dość idiotoodporny, tj. jest zasilany z 3.3V, a napięcie wyjścia audio mieści się w przedziale +/-1.5V. Planowałem z wyjścia tego przetwornika wyrzucić złącza audio (lewy i prawy kanał) oraz równolegle pobierać z tego wyjścia sygnał do wzmacniacza słuchawkowego. Impedancję wejściową tego wzmacniacza można regulować, jego dodatkowymi elementami. Czy coś takiego zadziała?

    Czy ewentualnie możecie państwo polecić jakiś inny przetwornik CA, który powinienem rozważyć w tym zastosowaniu?

    Pozdrawiam.

    0 29
  • Testo
  • Pomocny post
    #3 26 Gru 2015 00:02
    ciasteczkowypotwor
    Poziom 41  

    @Obywatel LutZek standardem w pro audio jest 0,774mV na 600om. Nominalny poziom sygnału +4dBu.

    0
  • #4 26 Gru 2015 00:55
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    Dziękuję bardzo za odpowiedź, te 4dbm naprowadziły mnie na dalszą literaturę :).

    Z wtórnikiem jest pewien problem - na płytce nie będę miał ujemnego zasilania. Musiałby to być obwód (np. na wzmacniaczu operacyjnym) z zasilaniem niesymetrycznym. Problemem są kondensatory, a właściwie kondensator wyjściowy odfiltrowujący składową stałą po przejściu przez wtórnik. Syntezator jest urządzeniem, w którym często przebieg nie jest symetryczny w czasie. Taki np. wzmacniacz operacyjny ze sztuczną masą działa pięknie do czasu kiedy przebieg ma inne wypełnienie niż 50%. Gdy na wejście podam np. przebieg prostokątny +/-1.5V o wypełnieniu 80%, kondensator wyjściowy zacznie się ładować i efektem będzie przebieg o takim samym wypełnieniu, ale napięciu wyjściowym w przedziale +2.5/-0.5V. Póki co walka z tym efektem powstrzymuje mnie przed zastosowaniem wtórnika.

    0
  • Testo
  • #5 26 Gru 2015 01:10
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    ciasteczkowypotwor napisał:
    @Obywatel LutZek standardem w pro audio jest 0,774mV na 600om. Nominalny poziom sygnału +4dBu.


    Prawie ;) +4 to 1,23V, a dBu z omami nie idzie w parze. Jak dochodzi te 600 omów, to już nie dBu tylko dBm.

    Obywatel LutZek napisał:
    ...Gdy na wejście podam np. przebieg prostokątny +/-1.5V o wypełnieniu 80%, kondensator wyjściowy zacznie się ładować i efektem będzie przebieg o takim samym wypełnieniu, ale napięciu wyjściowym w przedziale +2.5/-0.5V. Póki co walka z tym efektem powstrzymuje mnie przed zastosowaniem wtórnika.


    No ale co to w praktyce zmienia?

    0
  • #6 26 Gru 2015 01:19
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    Tu w sumie wychodzą moje braki wiedzy w zakresie systemów audio - co to w praktyce zmienia. Z tego co mi wiadomo, takie przesunięcie jest dość niekorzystne / nieporządane (?).

    Właśnie wpadła mi w ręce nota aplikacyjna układu DRV601 od texas instruments (driver liniowy). Impedancja wejściowa tego układu wynosi 1M. W tym wypadku do przetwornika o max impedancji 10k mógłbym podłączyć równolegle wzmacniacz słuchawkowy o impedancji wejściowej 10k i ten oto driver.

    0
  • #7 26 Gru 2015 01:25
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Tak patrzę na specyfikacje tych scalaków i muszę zwrócić uwagę, że poruszamy się w zakresie absurdalnie niskich napięć zasilających i poziomów wyjściowych. Jeżeli to ma współpracować ze standardowym sprzętem studyjnym, to do tego przetwornika będziesz musiał dorobić na wyjściu wzmacniacz przynajmniej 12dB, z odpowiednim headroomem. 2V rms jako poziom maksymalny to sporo za mało, chyba, że ten syntezator będzie grał prostokątem na maksa i niczym więcej ;)

    0
  • #8 26 Gru 2015 11:24
    ciasteczkowypotwor
    Poziom 41  

    @nagrywamy.com Poziomy odniesienie są różne, ale dla pro audio zazwyczaj jest to 0,775V na 600om.

    0
  • #9 26 Gru 2015 12:41
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    @ciasteczkowypotwor - nie. Dopasowanie mocowe odeszło wraz z bitelsami ;) Teraz poziomy mierzy się w dBu, czyli BEZ OBCIĄŻENIA.

    0
  • #10 26 Gru 2015 13:08
    ciasteczkowypotwor
    Poziom 41  

    @nagrywamy.com a jednostka dBu co stanowi? Czyli niepotrzebnie wydałem wiadro PLNów na analizator audio o impedancji wejściowej 600om?

    0
  • #11 26 Gru 2015 13:44
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Wychodzi na to, że tak, jeżeli terminacja nie jest odłączana ;)
    Jednostka dBu stanowi zgodnie z małą literką na końcu "unloaded". Zresztą kto jak kto, ale Ty przecież to wiesz ;)

    0
  • #12 26 Gru 2015 14:09
    ciasteczkowypotwor
    Poziom 41  

    @nagrywamy.com dziwne to, bo standardem w pro audio jest dBu i 600om i dBV i 1V.

    0
  • #13 26 Gru 2015 14:37
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Pomińmy impedancje wyjściowe, ale jakieś urządzenie (oprócz tego supermiernika) z impedancją wejściową wejścia liniowego 600 omów jest? Jeżeli to standard, to powinny tak mieć wszystkie "pro"... Dobry sprzęt audio może napędzać linię 600 omów, ale nikt normalny tego nie czyni, bo to może oznaczać ćwierć wata maksymalnej mocy na wyjściu.

    0
  • #14 26 Gru 2015 15:58
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    Nie ukrywam, że mam teraz mętlik w głowie. Do tej pory myślałem, że wyjście audio syntezatorów ma parametry wyjścia liniowego. Cóż więc począć? :/. Syntezator będzie porządny, przynajmniej jak na amatorskie warunki, stąd też chciałbym, żeby to było zrobione dobrze. Całość zasilana jest z 9V, więc to napięcie też można wykorzystać.

    0
  • #15 26 Gru 2015 16:06
    ciasteczkowypotwor
    Poziom 41  

    @nagrywamy.com Moja karta dźwiękowa ma na wejściu i wyjściu 600om.

    0
  • #16 26 Gru 2015 16:09
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Zasadniczo jest to, albo przynajmniej powinien być poziom liniowy +4, ale przy napięciu 9V to jest mało realne, dlatego lepiej po prostu zdecydować się na poziom -10, czyli w praktyce "instrumentalny", co nawet z tym przetwornikiem, jeżeli faktycznie ma 2V RMS, zapewni wystarczający, około piętnastodecybelowy headroom.

    Dodano po 1 [minuty]:

    ciasteczkowypotwor napisał:
    @nagrywamy.com Moja karta dźwiękowa ma na wejściu i wyjściu 600om.


    A jaka to karta, jeżeli to nie tajemnica? Impedancja wyjściowa 600 omów to trochę słabo...

    0
  • #17 26 Gru 2015 16:33
    ciasteczkowypotwor
    Poziom 41  

    @nagrywamy.com nie wiem czy słabo, ma do tego specjalny układ wyjściowy, który można zasadniczo spotkać w niewielu dobrej klasy kartach.

    0
  • #18 26 Gru 2015 16:39
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Czyli to tajemnica... Wiedziałem, ja mam w domu łódź podwodną ;)
    Moje karty i interfejsy na szczęście tak kiepskich parametrów nie mają ;)

    0
  • #19 26 Gru 2015 18:30
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    Przychodzi mi do głowy jeszcze jedno rozwiązanie. Dorzucenie do zasilacza odwracającej przetwornicy DC/DC, np LT1617-1, która przy zasilaniu +9V, może dać napięcie wyjściowe -9V (prąd maksymalny 350mA). Na płycie głównej zaś zainstalowanie przetwornika liniowego od TI z serii DRV13x (np. symetrycznie zasilany DRV135). Wówczas układ wyglądałby tak - przetwornik CA PCM5142, a na jego wyjściu równolegle wpięty wzmacniacz słuchawkowy oraz DRV135.

    0
  • Pomocny post
    #20 26 Gru 2015 18:57
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Porządne rozwiązanie, ale szkoda tego line drivera - po pierwsze czy na pewno musi być wyjście symetryczne, a po drugie 1:1 to żaden zysk, by trzeba to trochę wzmocnić, więc jeszcze coś dojdzie. Myślę, że zwykły wtórnik/wzmacniacz na operacyjnym (z wyjściem symetryzowanym impedancyjnie, jakby co) to najrozsądniejsze rozwiązanie.

    0
  • #21 26 Gru 2015 20:49
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    Ok, to zapytam jeszcze o to - czy ewentualna składowa stała rzędu kilkuset mV nie jest wielką przeszkodą?

    0
  • #22 26 Gru 2015 21:09
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Zwykle nie jest, bo na wejściach często są kondensatory, których się tak boisz ;), ale generalnie nie powinno tak być. Trzeba porządnie to zrobić, zwłaszcza, że to żaden problem przecież.

    0
  • #23 26 Gru 2015 23:50
    ciasteczkowypotwor
    Poziom 41  

    @nagrywamy.com Dokładnie takie DRV i INA w tej karcie mam. Ale cóż, to kiepskie rozwiązanie.

    0
  • #24 27 Gru 2015 00:22
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Ta karta musi być naprawdę super - tylko dlaczego się jej wstydzisz i nie chcesz ujawnić, co to jest? ;)

    Dodano po 26 [minuty]:

    Obywatel LutZek napisał:
    Wówczas układ wyglądałby tak - przetwornik CA PCM5142, a na jego wyjściu równolegle wpięty wzmacniacz słuchawkowy oraz DRV135.


    Doczytałem, że ten driver ma jak ssm 2142 wzmocnienie 6dB, więc w sumie mógłby być zastosowany bez żadnych dodatków. Poziom wyjściowy takiej konfiguracji na szybko liczony prawie mieści się w parametrach wyjścia +4 (w najgorszym standardzie -12dBFS). Na syntezator, który ma jakieś filtry czy flanger (a może jeszcze polifoniczny) 12dB headroomu to może być mało, ale zawsze można ustalić inny poziom, nie sądzę, żeby z tego ktoś strzelał ;)

    0
  • #25 27 Gru 2015 00:41
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    No cóż... syntezator będzie miał 16-kanałową polifonię i wszystkie standardowe bajery - LFO, filtry, modulatory, generatory obwiedni, możliwość gry w trybie syntezy subtraktywnej i częstotliwościowej, a jak starczy czasu (w sumie muszę go skończyć w 4 miesiące :D), to dorobię arpeggiator. W skrócie - gruby projekt ;p. Chcę to zrobić porządnie, aczkolwiek jestem pod presją czasu, dlatego jutro jeszcze będę pracował nad wyjściem audio, a jeżeli nie znajdę w 100% satysfakcjonującego rozwiązania - na płycie głównej zostawię wzmacniacz słuchawkowy, port liniowy -10dbv i port rozszerzający, dzięki któremu ten problem będę mógł rozwiązać w późniejszym terminie :).

    0
  • #26 27 Gru 2015 00:55
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Ten przetwornik pracuje właśnie w -10dBV ze standardowym piętnastodecybelowym headroomem, czyli -10dBV to -15dBFS. To będzie działać i nie ma co kombinować, i tak instrumenty podłączane są przez diboxy albo do wejść z regulowaną (często zbyt wysoką) czułością. Nieregulowane wejścia liniowe raczej nie służą do podłączania instrumentów, nawet, gdy instrumenty mają tego typu wyjścia.

    0
  • #27 28 Gru 2015 00:29
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    Bardzo dziękuję za pomoc i zaangażowanie w temat. Na pewno nie ominę Pana podczas podziękowań przy prezentacji projektu w dziale DIY. Plan więc jest taki - z wyjścia liniowego przetwornika DAC wyprowadzić sygnał na wyjście liniowe. Jednocześnie wpiąć równolegle wzmacniacz słuchawkowy zapewniając impedancję wejściową układu 10k. Jeżeli zajdzie potrzeba - (a najprawdopodobniej zajdzie) - sygnał zostanie pobrany z dzielnika napięciowego (niektóre wzmacniacze słuchawkowe pracują z napięciem wejściowy 0,3Vrms.

    Pozdrawiam.

    0
  • #28 28 Gru 2015 00:38
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Największym problemem wszystkich wzmacniaczy słuchawkowych jest zbyt małe wzmocnienie! Można spełniać różne normy unijne dotyczące hałasu, ale myślę, że nie trzeba ;) Te 0,3V czułości czyli -10dBV to jest wartość idealna w tym przypadku i nic nie trzeba będzie tłumić, a wręcz może i wzmocnić, zależy, jakie słuchawki tam będą podłączone. Syntezator, rozumiem, żadnej analogowej regulacji poziomu nie będzie miał, i słuchawkowy wzmacniacz też?

    Dodano po 1 [minuty]:

    Co to w ogóle za wzmacniacz słuchawkowy? Też jakiś ezoteryczny scalak? ;)

    0
  • #29 28 Gru 2015 01:17
    Obywatel LutZek
    Poziom 13  

    No właśnie tu się kłania coś, czego do końca nie rozumiem. W nocie katalogowej tego przetwornika jest napisane:

    Full Scale Output 2.1VRMS (GND center), czyli +/- 1.05Vrms. Skąd teraz te -10dbV? Po szybkich przeliczeniach wychodzi mi 0,42 dbV (?) :)

    Co do wzmacniacza słuchawkowego, tak - to jest ezoteryczny scalak. Wstępnie wytypowałem LM4880, o maksymalnym napięciu wejściowym +/-0.3Vrms (tak - ma kondensator na wyjściu ;) ). Oto link, do noty katalogowej: Link.

    Nad analogową regulacją poziomu jeszcze się zastanawiam. Póki co planowałem regulować cyfrowo napięcie na wyjściu przetwornika i analogowo wzmocnienie wzmacniacza słuchawkowego.

    Z ciekawości zapytam - jeżeli wybrałbym wzmacniacz o wejściach różnicowych, czy mogę w jednym kanale na wejście (+) wrzucić wyjście z przetwornika, a na (-) masę?

    Pozdrawiam :)

    0
  • #30 28 Gru 2015 01:48
    nagrywamy.com
    Poziom 27  

    Maksymalny poziom wyjściowy z przetwornika to 2V. To daje jakieś 6dBV. Tylko, że jest to poziom maksymalny, osiągany przy sygnale cyfrowym 0dBFS, czyli "od zera do zera". Poza współczesnymi "zmasterowanymi" nagraniami muzycznymi nie ma takiego sygnału, który ciągle dochodziłby do zera cyfrowego. Dlatego w technice cyfrowej od samego początku przyjęto arbitralnie ustanowiony poziom operacyjny, to znaczy poziom cyfrowy sygnału, dający na wyjściu analogowym nominalny poziom, +4dBu albo -10dBV. Na początku zero analogowe było dla poziomu cyfrowego -12dBFS (przyjmowało się 6dB na tradycyjny analogowy wskaźnik i drugie 6dB na operator error). To okazało się trochę za małym headroomem, gdyż większość analogowego sprzętu "pro-audio" bez problemu pracuje przy poziomach +20dBu i większych. Pojawiły się więc nowe standardy, -15, -18 -20 i ostatnio forsowany "amerykański telewizyjny" -22dBFS. Im niższy poziom zera analogowego, tym większe wymagania stawiane są układom wyjściowym sprzętu cyfrowego, ponieważ przetwornik skalibrowany na -22dBFS=+4dBu musi mieć możliwość odtworzenia bez zniekształceń sygnału o poziomie +26dBu, co przy obciążeniu 600omów, jak chce @ciasteczkowypotwor, oznacza moc 400mW - i oczywiście wpsółczesne układy wyjściowe mogą tak pracować, co nie znaczy, że muszą. Tańsze układy cyfrowe mają mniejszy headroom, bo wtedy łatwiej zrobić układ wyjściowy. W zasadzie nagrania cyfrowe nie powinny dobijać do zera, ale co zrobić, jak dobijają. Jeden z najlepszych magnetofonów cyfrowych DAT - Sony 7030 - w ogóle nie był w stanie bez okropnych zniekształceń odtworzyć kasety nagranej "do zera" na amatorskim sprzęcie ;) Wracając do tytułowego syntezatora - poziom wyjściowy 10dBV jest poziomem odniesienia. Układ musi mieć możliwość przekroczenia jego, z różnych względów. Z cyferek wychodzi, że ten przetwornik pracuje właśnie z poziomem -10 i skalibrowany jest na -15dBFS, czyli ma piętnastodecybelowy headroom. Czyli podczas normalnej pracy sygnał podawany na przetwornik oscyluje w okolicy -15dBFS, i może go bez problemu czterokrotnie przekroczyć. Tak to powinno być i mam nadzieję, że jest to uwzględnione w sofcie ;)

    Ten wzmacniacz słuchawkowy słaby jest, to znaczy ma niskie napięcie zasilania i może praktycznie pracować ze słuchawkami 32, a często zdarzają się inne impedancje, wyższe, wtedy praktycznie może nie być nic słychać. Standardem w dobrych wzmacniaczach słuchawkowych (nie takich do domu, audiofilskich, tylko studyjnych) jest duże napięcie zasilania, duże napięcie wyjściowe i opornik szeregowy, wyrównujący moc na różnych impedancjach. Przy zasilaniu 9V niewiele da się wymyślić, ale należy je wykorzystać, a nie zmniejszać ;)
    Poza tym według noty aplikacyjnej ma standardowe wzmocnienie 1:1, co przy poziomie wejściowym -10dBV da moc 3 mW na 32 omach - słabo, widać, że jest przeznaczony raczej do pracy w układach odtwarzaczy i dostaje na wejście spory sygnał.

    Oczywiście, wejście różnicowe może tak pracować.

    0