Signalförstärkare för höjning av linjenivå (audio)

[mr.olle.norell]

En bekant till mig bygger nu ett PA-system med 18" baselement och det verkar kul förstås
Är inte så insatt, men han säger att han har problem att styra ut slutstegen fullt från sin signalkälla.
Därför önskar han att jag tar fram en design för en liten signalförstärkare som höjer signalnivån till sådana nivåer som slutsteget kräver för full utstyrning.

Vidare önskemål är också en vippa på apparatens front för att skifta mellan två olika förstärkningar. (typ +10dB och +20dB).

Den enklaste lösningen jag kom på:

dämpning.png

Tanken är att sätta R3 och R4 så att förstärkningen blir +20dB.
Vidare väljer man spänningsdelarens R1 och R2 så att de dämpar signalen -10dB.
Med vippan väljer man sedan att:
-Läge 1: Kortsluta R1 och låta odämpad signal förstärkas +20dB av OP-förstärkaren = +20dB utsignal.
-Läge 2: Vippan står öppen, signalen dämpas -10dB av spänningsdelaren (R1 & R2) och förstärks sedan +20dB av OP-förstärkaren = +10dB utsignal.

Dock är det väl inte riktigt brusoptimalt att först dämpa 10dB för att sedan förstärka 20db?
Borde man inte istället låta vippan styra över OP-förstärkarens förstärkning istället, så att så lite förstärkning som möjligt nyttjas?

gainswitch.png

Med vippan aktiverad ligger R5 över R9 och sänker således dess förstärkning.
Med denna koppling slipper man alltså att förstärka i onödan vilket bör vara mer brusoptimalt

Är det den tekniskt bästa lösningen?

Man skulle ju också kunna styra förstärkningen genom att seriekoppla en resistor med R7 och genom denna resistanshöjning sänka förstärkningen...
Vad är egentligen bäst?

[rikkitikkitavi]

Första alternativet har flera problem . Du dämpar för att sedan förstärka, du har en ganska hög serieresistans på ingången som ger brus, och common mode distortion hos OPA2134.

Vidare jobbar du alltid med 20 dB gain och det ger lägre motkoppling såklart och därmed lite mer dist.

/rickard

[mr.olle.norell]

Då är vi synnerligen överens
Frågan är dock vilket som är bästa tänkbara lösningen?

[PeterH]

Finns det någon fördel att låta vippan kortsluta resistorn i återkopplingen? Kan man inte lika gärna låta vippan välja det ena eller andra av två värden? Vidare tänker jag att de två värdena som återkopplar istället består av två trimpottar så kan man ställa respektive förstärkning steglöst och efter önskemål (räcker med trimpottar på kortet, behöver inte vara ställbara från fronten).

Vad gäller brus så är ju PA sällan någon lösning för ljuvlig HiFi utan mest råstyrka, även om man också där vill ha så lågt brus som möjligt

[Icecap]

Jag skulle rekommendera att låta R4 vara dels ett fast motstånd för 10dB förstärkning och sedan kunde växla in ytterligare ett motstånd parallellt över för 20dB.

Detta ger ett par fördelar:
* Brytaren kan vara mellan GND och signal, det ger mindre störningar.
* Ingångssignalen minskas inte vilket gör att det blir bättre S/N-förhållande.

Om ledningen mellan omkopplaren och elektroniken är av "signifikant längd" kan den samla upp störningar, alltså bör det gälla skärmad kabel. Detta ger dock en kapacitans så det kan vara önskvärd att kanske ha en "lokal brytare" (relä eller transistor eller analog gate) som styrs av brytaren.

[slft]

angrip problemet från "rätt" ände

varför ger hans signalkälla inte tillräckligt med signal?
steget (om det är för pa-bruk) är säkert balancerat på ingången
har han kopplat det rätt ?

om inte steg och mixer(som jag antar är signalkälla) inte når upp till de specifikationer som är ställda för denna typ av utrustning
kommer resultatet inte att bli bra

har jobbat med pa i 20 år och de mixerbord som inte gett tillräckligt med signal har varit av kalle anka kvalite och således skrotats

//Ola

[mr.olle.norell]

Finns det någon fördel att låta vippan kortsluta resistorn i återkopplingen? Kan man inte lika gärna låta vippan välja det ena eller andra av två värden?

Jag tänkte göra så först faktiskt men ångrade mig.
Tänkte att i ögonblicket vippan slår om uppstår förmodligen en kort stunds avbrott innan det andra motståndet kopplas in.
I det korta ögonblicket saknas alltså återkopplingsmotstånd och OP-förstärkarens förstärkning går mot oändligheten, vilket bör leda till att utsignalen kanske når ungefär nära max matningsspänning rätt fort

Detta borde kunna hända om man rycker i vippan när apparaten är igång.
Genom parallellkopplingslösningen bör det inte uppstå några sådana smällar tänkte jag.


Icecap: Du skulle välja att flytta själva omställningen av gain till R4 alltså!
(Motståndet mellan jord och OP:ns minus-ingång)
Det var jag själv inne på i förstainlägget, men kunde inte riktigt motivera bara.
Mer än att det känns inte bra att koppla en massa grejer i en återkopplingskedja...

[Icecap]

Vid att ha brytaren mellan GND och det extra motstånd har man minska insamlingan av störningar med hälften. Din lösning är att ha brytaren på två aktiva ledare och det är inte så himla bra i mitt tycke.

[rikkitikkitavi]

Det ären brapoäng. Tänk tio år framåt, oxiderade kontakter mm. En DCblock konding skyddar inte mot pulsen som kommer när OPnsutgång drar iväg mot endera matningen, och förmodligen överlever högtalaren men varför chansa?

[svanted]

efterssom switchen ligger på ingången till ett slutsteg som inte kan skruvas ner innan omkoppling måste man har exakt koll på dc nivåerna, annars kommer det att smälla i högtalarna...

jag hade byggt två förststärkare en med var förstärkning och med avkopplingskondingar på utgångarna som tar bort likspänningar och sen satt switchen att växla mellan utgångarna,
just för att få exakt kontroll på DC nivåerna.
och även avkoppling ut från switchen som tar e.v. dc på ingången från slutsteget.

då skyddar man även en oxiderande brytare då det bara ger tystnad.

[gkar]

Finns det någon fördel att låta vippan kortsluta resistorn i återkopplingen? Kan man inte lika gärna låta vippan välja det ena eller andra av två värden? Vidare tänker jag att de två värdena som återkopplar istället består av två trimpottar så kan man ställa respektive förstärkning steglöst och efter önskemål (räcker med trimpottar på kortet, behöver inte vara ställbara från fronten).

Vad gäller brus så är ju PA sällan någon lösning för ljuvlig HiFi utan mest råstyrka, även om man också där vill ha så lågt brus som möjligt

Lågt brus är ofta viktigare där än hemma. Detta då slutstegen alltid står på max och man reglerar uteffekten från mixerbordet.
Spelar du då på ett mindre ställe och tar ut 1% av vad du kan och publiken är nära, har du ofta ett relativt högt uppfattbart brus när det borde vara tyst eller spelas lågt i musiken.

[psynoise]

Samtidigt har jag uppfattningen att många större och dyrare PA vid t.ex stora konserter har bättre ljud än vanliga HIFI-anläggningar. Detta kanske tackvara all signalbehandling som används och inställning av systemet utfört av proffs.

Angående förstärkning har jag använt kopplingen i tråden "Enkelt ingångssteg med variabel förstärkning" upp mot 40 dB utan några hörbara problem.

• http://elektronikforumet.com/forum/view ... =3&t=55718

Jag kan även tycka det är en fördel med potentiometer istället för brytare då fininställning kan göras tills precis under slutsteget eller någon annan utrustning klipper.

[chille]

Jag är lite inne på samma spår som slft, altså att det är något annat som är fel. Vad har han för slutsteg och signalkälla? Om man skickar in en obalanserad signal i en balanserad ingång så tappar man ju 6dB. Det enda rätta vore då att bygga en liten burk som konverterar från obalanserat till balanserat.

[mr.olle.norell]

Jag måste höra med honom om hans utrustning.

Chille: Som du säger brukar ju studio/pa-utrustning nyttja differentiella signalöverföringar och då jobba med lite högre signalspänning.
Min bekant matar steget med vanlig single ended signal vad jag förstått så du har helt klart en poäng!

Dock är jag inte helt säker på att jag vill skapa en "balanserad" signal av den single-ended-segnalen han har.

Själva finessen med differentiell signalöverföring är ju effektiv undertryckning av likfasiga störningar/brum/brus.
Utsläckningen av dessa likfasiga störningar sker ju i mottagaränden.
Man kan alltså med fullgott resultat mata en differentiell ingång med single-ended-signal efter vad jag förstått.
Har faktiskt lött ihop sådana kablar som fungerat utan anmärkning.
Dock krävs att SE-utgången kan svinga tillräckligt med spänning bara så det räcker.

Här är en bild på min kabel:


psynoise: Fin tråd och finfin teori!

[mr.olle.norell]

Så här ser min PCB-design ut för den första mer enkla modellen med fast gain: