Projekt wzmacniacza słuchawkowego z TPA6120 i MCP4251 - czy założenia są poprawne?

Dzień dobry,

Jestem w fazie projektowania wzmacniacza słuchawkowego, docelowo opartego o układ TPA6120. W przedwzmacniaczu opartym na układach NE5532 chciałbym zaimplementować potencjometr cyfrowy. W moim przypadku wybór padł na MCP4251. Ma on jednak ograniczenie w postaci minimalnego napięcia wynoszącego -0,3V. Wstępnie zaprojektowałem takie rozwiązanie układowe.
VOL_L_IN oraz VOL_R_IN to "wejścia" do potencjometru z napięciem obniżonym od ok 0,3V (-11,3dBu) dla standardów -10dBV, 0dBu oraz +4dBu. Dodatkowo moje założenia projektowe wymagają oddzielenia "masy" cyfrowej (GNDD) od tej analogowej (GNDA). Czy taki układ ma prawo działać poprawnie a jeżeli tak to czy moje założenia mają sens? Czy MCP4251 jest w ogóle dobry do zastosowań w audio?

Pozdrawiam,
Oskar

Skoro układ wymaga nie przekraczania zakresu GND VDD o więcej niż 0,3V (jak większość scalaków) to znaczy że musiał byś użyć sztucznej masy na poziomie VDD/2. Podejrzewam że prościej będzie użyć potencjometru cyfrowego który ma zasilanie symetryczne, bo zapewne i tak zasilasz takim NE i TPA.

Niestety nie znalazłem żadnego potencjometru cyfrowego o zakresie napięć "wejściowych" większych niż od -0,3V. Szukałem w TME i w miarę przystępnych cenach. Użycie sztucznej masy jak rozumiem wiąże się z dodaniem offsetu do sygnału audio. Niestety wiąże się to z użyciem kondensatorów w torze audio (raczej chciałem tego uniknąć). Dodatkowo wiązałoby się to z połączeniem masy cyfrowej i analogowej. W swoim projekcie zakładam zupełnie osobny zasilacz +/-12V do toru analogowego audio oraz osobny +3V3 do części cyfrowej i nie chciałbym ich łączyć.

Dodano po 4 [minuty]:

Moje główne pytanie to czy koncepcja obniżenia standardu napięć wejściowych do tych -11,3dBu w celu regulacji poziomu sygnału dokładnie tym potencjometrem jest prawidłowa. Czy układ ten nie bedzei generował dodatkowych zakłóceń lub zniekształceń. Zależy mi też na "separacji" zasilania +/- 12V i +3V3.

Mi gogle na zapytanie audio digital potentiometer znalazł DS1882.

Nie możesz całkowicie rozdzielić mas, jeśli je rozdzielisz to jak zapewnisz żeby napięcia mieściły się w katalogowych zakresach?

W TME prawie nic nie ma. Same pustki w magazynie. Z tanich potencjometrów z symetrycznym zasilaniem masz MCP41HVxx

jarek_lnx napisał:

Nie możesz całkowicie rozdzielić mas, jeśli je rozdzielisz to jak zapewnisz żeby napięcia mieściły się w katalogowych zakresach?

To jest dobre spostrzeżenie i faktycznie nie wiem dlaczego ale o tym nie pomyślałem. :>

MCP41HV51 na pierwszy rzut oka wydaje się bardziej optymalną opcją niż aktualna.

Czyli podsumowując, nie uzyskam separacji między masą analogową i cyfrową używając potencjometru np MCP41HV51?

deejayeq napisał:

Czyli podsumowując, nie uzyskam separacji między masą analogową i cyfrową używając potencjometru np MCP41HV51?

Nie. Wyjścia niezależnych zasilaczy morą mieć jakieś napięcie względem siebie i to napięcie może przekraczać dopuszczalne granice

Czyli, jak rozumiem, najlepiej jest po prostu połączyc masę zasilacza +/-12V i masę zasilacza +3V3.

Jeszcze taka rzecz. Przejrzałem kotę katalogową układu MCP41HV51 i natknąłem się tam na obwód:
Jego zadaniem jest podawanie stanu wysokiego przy górnej połówce sinusoidy a niskiego przy dolnej? Komparator U2 będzie praktycznie zawsze miał wyjście w stanie wysokim. Więc zmiana stanu będzie następowała przy przejściu sygnału przez punkt ok. 1,25V czyli w punkcie 0. Nie bardzo rozumiem sens tego układu i jego zastosowanie.

deejayeq napisał:

Czyli, jak rozumiem, najlepiej jest po prostu połączyc masę zasilacza +/-12V i masę zasilacza +3V3.

Tak, byle w jednym miejscu.

deejayeq napisał:

Nie bardzo rozumiem sens tego układu i jego zastosowanie.

Opóźnienie zmiany nastawy do czasu przejścia przez zero.
Jeśli sygnał ma wartość różną od zera i zmienisz nastawę wystąpi trzask, ten układ to eliminuje

No ale, wydaje mi się, to miałoby sens jakby na pinie WLAT był stan niski w momencie przechodzenia przez 0 sygnału wejściowego Vin. A analizując ten układ dla górnej połówki jest stan wysoki dla niskiej stan niski. Chyba że tak to po prostu ma działać? Nie bardzo rozumiem definicję "trzasku" przy potencjometrach cyfrowych.

deejayeq napisał:

Nie bardzo rozumiem definicję "trzasku" przy potencjometrach cyfrowych.

Jeśli wystąpi nagła zmiana napięcia to może być słychać trzask.

deejayeq napisał:

No ale, wydaje mi się, to miałoby sens jakby na pinie WLAT był stan niski w momencie przechodzenia przez 0 sygnału wejściowego Vin.

Też uważam że jest odwrotnie niż być powinno, poza tym R4 ma złą wartosć w stosunku do napięć jakie podali (5mV)

Cześć. Jak chcesz mieć cyfrową regulację to zastosuj drabinke rezystorową a nie potencjometr cyfrowy. Zespujesz cały projekt na Tpa....

Czemu potencjometrem cyfrowym miałbym zepsuć cały projekt? Jak mam użyć drabinki rezystorowej jak w pewnym sensie potencjometr to taka drabinka?

W przypadku TPA6120 producent bardzo się postarał żeby uczynić ten układ liniowym i uzyskać bardzo małe zniekształcenia. Duże znaczenie mają też zewnętrzne rezystory, ustalające wzmocnienie, które mogą być bardzo dobrej jakości. Trudniej jest wykonać dobrej jakości rezystor na/w krzemie, niż zrobić go jako element SMD czy THT.

Potencjometry cyfrowe mają różne nieliniowości, o ile sam dzielnik może być z rezystorów niezłej jakości, o czym świadczy niski współczynnik temperaturowy MCP41HV51 (to jest jedyny parametr "jakościowy" który możemy oceniać, innych jak współczynnik napięciowy rezystancji czy THD nie podano) to już rezystancja klucza elektronicznego jest nieliniowa (nie podano i ile się zmienia). Wpływ tej rezystancji będzie zależny od obciążenia potencjometru, ale należy się spodziewać że będzie ona zniekształcać bardziej niż sam TPA6120.

Przy założeniu, że potencjometr ten steruje tylko i wyłącznie sygnałem analogowym audio w stopniu sterowania, nie końcowym, obciążenie samego potencjometru będzie znikome.

Znikome to znaczy ile?

Jeśli rezystancja klucza będzie się zmieniać o kilkadziesiat omów, a nie jest to nieprawdopodobny scenariusz, to nawet dziesiatki kΩ to będzie spore obciążenie z punktu widzenia nieliniowości w porównaniu do TPA.

Jeżeli potencjometr znajduje się między stopniem wejściowym po wzmacniaczu operacyjnym załóżmy napięcie amplitudy 0,7V to przy potencjometrze 10kOhm więc popłynął by prąd o wartosci około 70uA. Sygnał z potencjometru podajemy na wejście układu TPA, który z założenia ma dużą impedancję wejściową.

deejayeq napisał:

Sygnał z potencjometru podajemy na wejście układu TPA, który z założenia ma dużą impedancję wejściową.

O ile podłączymy go jako nieodwrcający.

Ja w swoim projekcie zakładam, że TPA ma działać w układzie nieodwracalnym, rezystory że sprzężenia mają być osobnymi rezystorami z możliwie mała tolerancją.