różne schematy z tym samym wzmacnaiczeni operacyjnym

Witam.
Poniżej zamieszczam 2 schematy przedwzmacniaczy opartych o układ OPA134.


Sądziłem, że jest jeden optymalny schemat dla wykorzystania układu dla danego przeznaczenia (np. przedwzmacniacza mikrofonowego). Nie chodzi mi o różnice w wartościach rezystorów czy kondensatorów (rozumiem, że trzeba je dopasowywać choćby dla zróżnicowania impedancji wejść czy pasma przenoszenia) oraz sposób zasilania układu (symetryczny/niesymetryczny) ale o "konfigurację", sposób podłączenia rezystorów do konkretnych wejść wzmacniacza operacyjnego oraz ich łączenia ze sobą. Czy zróżnicowane konfiguracje "zewnętrznych" elementów w układach przedwzmacniaczy (bazujących na takim samy wzmacniacz operacyjnym) mają również decydujący wpływ na ich brzmienie (zakładając, że wartość elementów w danej konfiguracji jest dobrana optymalnie) czy też pełnią wyłącznie rolę dopasowującą np. do danego typu mikrofonu i nie mają większego wpływu na "brzmienie" samego układu przedwzmacniacza, które jest uzależnione w największym stopniu od zastosowanego wzmacniacza operacyjnego oraz mikrofonu ?
Będę wdzięczny za wyjaśnienie.

Witam!
Po pierwsze - zwróć uwagę na zasilanie: w pierwszym układzie jest ono symetryczne: +18V/0/-18V, a w drugim jest "jednostronne": +6V/0, co zmusza do podania napiecia polaryzacji wejścia z dzielnika.
Po drugie - jakie jest wzmocnienie: w pierwszym jest prawie 1, a w drugim jest znacznie wieksze i regulowane w zakresie od 1 do 20x.
Po trzecie - czasem zdarza sie, że niektóre elementy dawane są "z rozpędu", bez liczenia, co powoduje, że mogą być źle dopasowane, ale w zakresie, którego "nie słychac": w pierwszym układzie R1 i C1 tworzą filtr górnoprzepustowy o paśmie przepustowym od 0,03Hz! W drugim układzie C1/R2/R3 tworzą filtr o pasmie przepustowym od 15Hz - to jest uzasadnione!
Generalnie: dobre układy nie mają "brzmienia", są "przeźroczyste, jak górskie powietrze", jak obiektyw w dobrym aparacie - nie zniekształca, nie wprowadza "swojego" zabarwienia (o ile nie było to celowym zamiarem).
W przeciwieństwie do obrazu ogladanego przez dobrą soczewkę - świat widziany poprzez dno butelki po piwie może dla kogoś być "właśnie" piękny, ale nie będzie prawdziwy.
Miałem kiedyś kolegę - pianistę, który grywał ragtime'y na rozstrojonym fortepianie, na którego strunach położył jeszcze gazetę. Brzmiało to "ciekawie", ale nie wyobrażam sobie, aby tak przygotowywano fortepiany do Konkursu Chopinowskiego.

Reasumując: wzmacniacze operacyjne daja konstruktorom dużą swobodę w tworzeniu działających układów, więc konstruktorzy z tego korzystają.

Wzmacniacze operacyjne pozwalają w łatwy sposób uzyskać założony efekt, w tym impedancję wejściową, pasmo przenoszenia, wzmocnienie. Nie sposób zatem określić, który układ jest "najlepszy", bo to zależy od tego, co chcesz uzyskać.

Z dwóch przedstawionych układów pierwszy wygląda na wyjątkowo nieprzemyślaną (albo przerysowaną z błędami) konstrukcję. W szczególności wartości R2 i R3 są mocno nietypowe, ponieważ wzmocnienie takiego układu jest równe 1+ R2/R3. Oczywiście jest możliwe, że ktoś chciał uzyskać wzmocnienie 1,05, ale znacznie bardziej prawdopodobne jest, że miało to być 21 i jedynie ktoś zamienił R2 i R3 miejscami. Ten układ jest też niechlujnie zaprojektowany od strony DC. Nie wyeliminowano wzmocnienia DC (jak w drugim układzie stosując kondensator C2) a przy tym nie zadbano, by impedancja dla DC widziana od strony wejść była zbliżona, jeżeli nie identyczna. Tu różnica jest znacząca 1MΩ i 1kΩ, a więc 1000:1. Oczywiście niekoniecznie powoduje to problem, ale jest z pewnością złą praktyką.

Reasumując - nie ma "najlepszego" układu, ale z tych dwóch drugi jest z pewnością lepszy

Bardzo Wam dziękuję za odpowiedzi. Rozjaśniły mi sytuację.
Czy możecie jeszcze ocenić poniższe dwa schematy ? W tych układach również nie zastosowano kondensatora :


Ewentualnie czy możecie polecić mi jakieś sprawdzone schematy przedwzmacniaczy oparte o OPA134 lub inny przedwzmacniacz dobrej klasy, które można by zastosować dla mikrofonu elektretowego 3 końcówkowego ?
Będę wdzięczny, pozdrawiam.

One są oba OK, przy czym ten pierwszy jest "uproszczonym szkicem" - drugi wzmacniacz nie powinien wzmacniać prądu stałego, działać będzie, ale... Drugi, ze znanej strony, jest dobrym pomysłem (poza brakiem separacji przed ewentualnym fantomem, ale jak ktoś fantoma nie ma, to można), tylko szkoda, że druga połówka się "marnuje" i pobiera prąd, zamiast np. odwracać polaryzację. Po zastosowaniu pojedynczego operacyjnego, dodaniu filtracji zasilania itp jest to ok - tylko to ma przerobioną wkładkę i fet pracuje jako wtórnik.

A witam, witam.
Kombinuję oczywiście inne kostki do tych moich kapsułek. Chciał bym wykonać kilka przedwzmacniaczy, żeby wybrać ten, który najlepiej będzie mi odpowiadał. Być może ostatecznie nie będzie różnicy pomiędzy TL072, NE5532 a OPA134 akurat w tym moim przypadku ale chciał bym się o tym przekonać. Schematy nie zawierają wiele elementów, ich wykonanie nie będzie czasochłonne więc czemu nie spróbować ?
Jeśli to nie kłopot to zerknij proszę czy poniższe zmodyfikowane układy przedwzmacniaczy, przerobione do zasilania z fantoma, mogły by zadziałać :



Układ z pierwszego schematu zapewne jest poprawny ale być może można coś w nim lepiej dopasować – np. wartości rezystorów. Natomiast dwa pozostałe to przeróbki załączonych wcześniej schematów, w których OPA był zasilany napięciem symetrycznym. Nie wiem jak to przerobić, żeby można było zasilić te kostki z fantoma, niesymtrycznie. Czy to w ogóle ma sens, czy po prostu wykonać układ z pierwszego schematu bo pozostałe nie wniosą żadnych rewelacji i szkoda czasu na ich modyfikowanie.
Będę jak zwykle wdzięczy za uwagi, pozdrawiam.

Dolce napisał:

... przedwzmacniacz dobrej klasy ...

Każdy (albo prawie każdy) przedwzmacniacz, jest urządzeniem "wyższej klasy", niż przecietny mikrofon elektretowy.
Ze względów praktycznych warto zrobić konstrukcję zasilaną 1 baterią 9V, niż dwoma. Ponadto rozbudowywanie takiego przedwzmacniacza nie poprawia jego "klasy" - zwłaszcza, jeśli został sknocony już na etapie projektu.
Tutaj masz kawałek BARDZO dobrej literatury na ten temat;
http://www.ti.com/lit/ug/tidu765/tidu765.pdf .
Zachęcam do korzystania z literatury firmowej najlepszych firm.

Rozumiem, dziękuję za załącznik, bardzo treściwy.
Ja akurat chcę zastosować kapsułki elektretowe z "zewnętrzną elektroniką" co w praktyce powinno się przełożyć na lepsze parametry akustyczne w porównaniu do standardowych, popularnych wkładek elektretowych. Pewnej jakości dźwięku z tych kapsułek nie przeskoczę, tak samo jak nie przeskoczę mojego braku wiedzy w zakresie budowy przedwzmacniaczy (nie jestem elektronikiem) ale staram się możliwie najwięcej radzić na forum i ostatecznie wykonać do tych moich kapsułek możliwie najlepszy układ przedwzmacniacza.
Mam taką wątpliwość. Czy w praktyce ma sens wymiana przedwzmacniaczy w jednym wykonanym układzie ? Chodzi mi o możliwość sprawdzenia działania kilku kostek poprzez ich zamianę w złączu DIP8 jednego wykonanego układu przedwzmacniacza. Z tego co zrozumiałem o paśmie przenoszenia przedwzmacniacza oraz jego impedancji decydują zewnętrzne elementy RC. Załóżmy, że te elementy zostaną prawidłowo dobrane to, jeśli dobrze rozumuję, wzmacniacze operacyjne można by stosować ze sobą zamiennie. Wiem, że kostki typu TL072 i NE5532 można z powodzeniem zamieniać. Domyślam się jednak, że w praktyce nie będzie można tak robić ze wszystkimi scalakami, pomimo takich samych wyprowadzeń pod względem "elektrycznym". Chciał bym "potestować" następujące scalaki : TL072, NE5532, OPA2134 i ew. OP27/37 ale nie wiem czy konieczna jest dla każdego z nich budowa oddzielnego, dopasowanego przedwzmacniacza.

Można wymieniać bez problemu. Różnic nie będzie 072 czy 5532 do takich zastosowań są wystarczająco dobre, ale kto bogatemu zabroni

Co do schematów - wszystko to samo, wzmacniacz nieodwarcający czyli strata poziomu/dodatkowe obciążenie przy sumowaniu. Jak sumowanie, to lepiej odwracający. Poza tym szczegóły - w pierwszym kondensatory od fetów do wzmacniacza raczej odwrotnie, jakby się upierać, to wyjście nie jest symetryczne, dla symetrii opornik 1k od nogi 3 powinien być 2x mniejszy. Drugi schemat - to samo, tylko po co kondensator dodatkowy, niepotrzebny ten 220nF no i nie mamy ujemnego napięcia (chyba, że przetwornica) więc noga od ujemnego do masy a polaryzacje wejścia + jak w poprzednim. Trzeci to samo.

Dolce napisał:

... lepsze parametry akustyczne ...

- one nie wynikają z miejsca umieszczenia elektroniki, a raczej z własności mechano-akustycznych przetwornika, objętości komory, elastyczności membrany itp.

A jeśli chodzi o stosowanie napięcie symetrycznego, na ile poprawia parametry przedwzmacniacza ? Czy w przypadku każdego wzmacniacza zasilanego napięciem symetrycznym można ze względów praktycznych zastosować zasilanie symetryczne i nóżkę zasilaną napięciem ujemnym podłączyć do masy ? Czy zastosowanie napięcia symetrycznego niesie ze sobą znaczące pogorszenie parametrów przedwzmacniacza ?

Trochę pomyłek w ostatnim poście - generalnie zasilanie niesymetryczne to półśrodek i proteza, standardem ze względu na zakłócenia i inne parametry jest zasilanie symetryczne. Zasilanie niesymetryczne wymaga lepszej filtracji i szczególnej uwagi przy polaryzacji wejść.

Co oznacza w praktyce stwierdzenie, że zasilanie symetryczne wymaga "szczególnej uwagi przy polaryzacji wejść". Chodzi o dobre dopasowanie rezystorów tworzących dzielnik na 3 nóżce układu ? W jaki sposób dopasować rezystory - chodzi o to, żeby miały identyczne wartości ?
Jeszcze drugie pytanie - do czego służy kondensator 10uF z pierwszego schematu łączący 2 nóżkę z masą ? Czy on jest konieczny ? Nie na wszystkich schematach zetknąłem się ze stosowaniem tego kondensatora.

Dolce napisał:

... stosowanie napięcie symetrycznego, na ile poprawia parametry przedwzmacniacza ...

- praktycznie jest to niemierzalne*), natomiast użycie 2 źródeł zasilania wymaga więcej miejsca, zastosowanie podwójnego wyłącznika ...
No tak, ale schemat jest "ładniejszy"!

*) teoretycznie wyższe napięcie zasilania (2 baterie, zamiast 1) powinno zapewnić wiekszy zakres dynamiki, który i tak z reguły jest "od dołu" ograniczony poziomem szumów tła akustycznego, a "od góry" - progiem bólu. A wyższe napięcie zasilania, to "przy okazji" wyższe szumy ...

Pisząć o uwadze przy polaryzacji miałem na myśli filtrację napięcia polaryzacyjnego - czyli nie po prostu dwa oporniki tylko dwa oporniki, kondensator i dopiero opornik do +. Wspomniany kondensator służy do tego, żeby wzmacniacz wzmacniał tylko przebiegi zmienne, dla napięć stałym i niskoczęstotliwościowych ma wzmocnienie 1. W układzie z zasilaniem niesymetrycznym jest konieczny, w przeciwnym wypadku opornik należałoby łączyć nie z masą, ale z połową napięcia. Brak tego kondensatora ma sens tylko przy niewielkich wzmocnieniach, bo generalnie nie wszystkie wzmacniacze operacyjne lubią pracować jako wtórnik, więc lekkie wzmocnienie dla prądu stałego jest nawet pożądane. Ale to dzielenie włosa i poza tym podstawy

Czy chodzi o rozwiązanie dot. filtracji napięcia polaryzującego,w sposób taki jak zaznaczyłem na poniższym schemacie :

Wrócę jeszcze do biegunowości kondensatora pomiędzy fetem a wejściem przedwzmacniacza. Na załączonym wyżej schemacie, z wejściem sygnału na wejście nieodwracające, biegun dodatni kondensatora ma być podłączony do tegoż wejścia. A jak powinien być podłączony kondensator w przypadku sumatora, czyli w sytuacji, gdy sygnał z mikrofonu jest podłączony do wejścia nieodwracającego. Czy i w takiej sytuacji biegun dodatni kondensatora ma być podłączony do tego wejścia.
Dopytam jeszcze o zasilanie symetryczne wzmacniaczy. Czy w przypadku konieczności zasilania bateryjnego, mimo wszystko warto stosować tego typu rozwiązanie czy też prawidłowo wykonana filtracja napięcia polaryzacyjnego zapewni równie dobre warunki dla pracy wzmacniacza ?

1. Tak, o to chodzi.
2. Biegunowość kondensatora zależy od napięć na jego końcówkach - czyli zależy od konkretnych punktów pracy stopni przed i po, ogólnie to się nie da
3. Z baterii nie ma przydźwięku - wiec jakby łatwiej, ale nadal lepsze jest zasilanie symetryczne, bo polaryzacja to przecież nie koniec.

A w przypadku sumatora, czy warto zastosować zaznaczony, dodatkowy opornik ?
Jeśli tak to jaką powinien mieć wartość ?
Napisałeś, że biegunowość kondensatora jest zmienna. Jednak chodzi mi o to jak podłączyć kondensator na wejściu w przypadku zastosowanie elektrolita, czy ma być taka jak zaznaczyłem ?

Czy w przypadku tego układu, gdyby zaszła konieczność zasilania go z baterii 9V (niestety z większym "pakietem" byłby w moim przypadku problem) to lepszym rozwiązaniem będzie wykonanie układu umożliwiającego uzyskanie z niej napięcia symetrycznego czyli 2x4.5V ? W ten sposób można zasilić OPA134. Czy tak samo można zasilić TL072 (to zdaje się jest układ nie wymagający zasilania symetryczny, w związku z czym nie wiem czy może być zasilony symetrycznie) ?

Ten opornik to przesada. Równe impedancje dla wejść mają znaczenie przy wzmacnianiu napięć stałych - zrównoważenie, takie tam - tu mamy tylko napięcia zmienne, dla stałych wzmocnienie jest jednostkowe. Biegunowość zależy od tego, co jest na końcowkach - w tym przypadku NAJPRAWDOPODBNIEJ wyższe napięcie będzie z prawej (połowa napięcia zasilania) niż z lewej, ale to zależy od napięcia zasilania tranzystora polowego i jego Ugs.
Robienie z bateryjki 9V +/-4,5V to niestety nadal jest zasilanie niesymetryczne Wszystkie współczesne wzmacniacze operacyjne działają jak się je podłączy, symetrycznie i niesymetrycznie, w układzie wtórnika też. Ważne jest tylko blokowanie napięcia zasilania kondensatorem 100nF przy nóżkach

A czy napięcie symetryczne uzyska się z 2 oddzielnych akumulatorków podłączonych w ten sposób :

Jeśli można zastosować kondensator smd, to wówczas można go bezpośrednio wlutować pomiędzy nóżki 4 a 8 (7).
A gdzie najlepiej wlutować kondensator 100nF, jeśli nie ma możliwości wlutowania go bezpośrednio do nóżek scalaka. Czy w takiej sytuacji należy go wlutować jak najbliżej nóżki zasilania US dodatniej, ujemnej, czy to bez znaczenia ?

Oporniki R5, R6 i kondensator C4 dają stałą czasową kilkadziesiąt sekund dla ustalenia potencjału na wejsciu wzmacniacza - przez ten czas wzmacniacz nie pracuje, albo pracuje źle. Wystarczy C4 równy 0,1uF.
Dioda D2 daje niepotrzebny pobór mocy, w tym miejscu dał bym LM78L15.

Przedstawiony układ ma być zasilany z phantoma. Czy w tej sytuacji również należy stosować stabilizator zamiast diody zenera ?
Jeśli chodzi o kondensator C4 to w sumie na większości schematów, które widziałem on ma wartość ok 10-22uF. Nie wiem czym kierować się dobierając jego wartość.
Myślę, że jeszcze koledzy się wypowiedzą odnośnie tego elementu.
Jak wspomniałem, nie jestem elektronikiem ale chciał bym sobie wykonać przedwzmacniacz dla posiadanych mikrofonów elektretowych, stąd moje szczegółowe pytania odnośnie tego tematu.
Nadal aktualne są pytania z mojego poprzedniego postu odnośnie sposób montażu kondensatora 100nF oraz sposobu uzyskania napięcia symetrycznego z baterii.

Kondensator odsprzęgający jak najbliżej scalaka po prostu.
Ten kondensator blokujący połowę zasilania musi mieć parę uF, nie może mieć 0,1uF, bo wtedy nie będzie to żadna sztuczna masa dla najniższych częstotliwości.

R5//R6 po 100kΩ i C4=0,1uF tworzą filtr od 30Hz. Kontrabas gra od 42Hz wzwyż.
Przy C4=22uF czas ustalania sie potencjału ne wejściu wzmacniacza operacyjnego będzie kilka sekund.

Rzuuf napisał:

R5//R6 po 100kΩ i C4=0,1uF tworzą filtr od 30Hz. Kontrabas gra od 42Hz wzwyż.
Przy C4=22uF czas ustalania sie potencjału ne wejściu wzmacniacza operacyjnego będzie kilka sekund.

Tylko to nie jest filtr wejściowy - kondensatorów w filtrze zasilacza tak się nie liczy, prawda ? A co szkodzi, że układ się będzie uruchamiał kilka sekund? I tak jest z fantoma zasilany, więc od razu nie ruszy.
To jest sztuczna masa i ma mieć dla przebiegów zmiennych jak najmniejszą impedancję do masy prawdziwej, więc kondensator musi być duży, to nie ma nic wspólnego z pasmem przenoszenia.

A kwestia uzyskania z baterii zasilania symetrycznego ? Czy w tym celu wystarczy połączyć 2 oddzielne ogniwa tak jak to jest uwidocznione na schemacie powyżej ?
I jeszcze jedna kwestia, natknąłem się na poniższy schemat i opis. Co sądzicie o takim rozwiązaniu ? Ten sumator zaciekawił mnie ponieważ wejścia wzmacniacza tworzą dwa oddzielne "tory" umożliwiające podłączenie dwóch "zespołów" mikrofonów (na schemacie 3+2). Jeśli była by możliwość wstawienia przed wejściami wzmacniacza potencjometrów to można by uzyskać możliwość regulacji wzmocnienia oddzielnie dla obu wejść.
Jakie są zalety a jakie wady takiego rozwiązania ?

Dolce napisał:

A kwestia uzyskania z baterii zasilania symetrycznego ? Czy w tym celu wystarczy połączyć 2 oddzielne ogniwa tak jak to jest uwidocznione na schemacie powyżej ?

Oczywiście dwa niezależne ogniwa stanowią zasilanie symetryczne i to o potencjalnie bardzo dobrych parametrach (brak przydźwięku, zakłóceń). Wada jest oczywista - konieczność wykorzystania dwóch ogniw o parametrach wystarczających dla zasilanego układu.

Dolce napisał:

I jeszcze jedna kwestia, natknąłem się na poniższy schemat i opis. Co sądzicie o takim rozwiązaniu ? Ten sumator zaciekawił mnie ponieważ wejścia wzmacniacza tworzą dwa oddzielne "tory" umożliwiające podłączenie dwóch "zespołów" mikrofonów (na schemacie 3+2). Jeśli była by możliwość wstawienia przed wejściami wzmacniacza potencjometrów to można by uzyskać możliwość regulacji wzmocnienia oddzielnie dla obu wejść.
Jakie są zalety a jakie wady takiego rozwiązania ?

Przyznam, że nie rozumiem co chciał uzyskać autor tego układu. Piszę układu, ale nazwałbym to raczej szkicem koncepcji.

Spróbuj spojrzeć na całą tą rodzinę układów w ten sposób, że napięcie podane na zacisk "+" stanowi referencję a układ w granicach swoich możliwości zrobi co się da, żeby na zacisku "-" uzyskać ten sam potencjał. Oczywiście to idealizacja a prawdziwy układ musi spełnić jeszcze inne warunki, np. trzeba zapewnić utrzymanie wejść w dopuszczalnym zakresie napięć.

Jeżeli tak do tego podejdziesz, to widzisz, że sygnały podłączane na wejścia z grupy drugiej (v1, v2, v3) nie są wzmacniane a przenoszone wprost (wzmocnienie = 1) o ile podawane są niezależnie. Przy podłączeniu więcej niż jednego tworzy się dzielnik, napięcie na zacisku "+" jest wypadkową wszystkich napięć. Trzeba tu podkreślić zależność od impedancji wyjściowej źródeł sygnału. W efekcie daje to efekt wzmocnienia <1 + dużą zależność wzajemną. Innymi słowy podłączenie drugiego sygnału powoduje gwałtowny spadek sygnału z pierwszego źródła. Nie widzę w tym sensu.

Natomiast źródła podłączane do pierwszej grupy wejść (V1, V2) są wzajemnie odseparowane, a przy założeniu braku napięć na wejściach z drugiej grupy mają też stałą impedancję wejściową. Oczywiście zmianą impedancji wejściowej można w tym układzie zmieniać wzmocnienie danego kanału.

Podkreślam że wzmocnienie należy zmieniać zmieniając wartość impedancji wejściowej raczej niż dodając potencjometr przed wejście (o ile sygnał nie jest zbyt silny), ponieważ generalnie na wysokoczułych wejściach zawsze należy minimalizować szum a więc nie dawać maksymalnego wzmocnienia i tłumić sygnał (jeszcze słaby) przed wejściem tylko dobierać wzmocnienie albo sygnał tłumic po wzmocnieniu.

Oczywiście po wzmocnieniu będzie się tłumić wszystkie sygnały jednocześnie, podobnie jak w przypadku regulacji wzmocnienia wartością rezystora sprzężenia zwrotnego.

Jeszcze na koniec uwaga - gdyby traktować to jako praktyczny układ, to w przypadku pozostawienia wejść z drugiej grupy bez podłączenia sygnału ze źródeł (przynajmniej jednego) o dostatecznie małej impedancji dla DC wejście układu nie będzie prawidłowo spolaryzowane, co doprowadzi do wyjścia napięcia poza dopuszczalny zakres i układ przestanie działać.

Ten układ jest opisany tutaj :
Link
Link
Autor podparł ten układ teorią ale nie jestem w stanie tego zweryfikować, nie jestem fachowcem od elektroniki.

To jest teoretyczne studium problemowe, nie ujmujące większości problemów

Czyli nie warto się pochylać nad takim rozwiązaniem.