Por que “raramente uma única tensão de alimentação é usada para mixers de áudio”?

Estou lendo " Uma coleção de circuitos de amplificador operacional de fornecimento único " e no parágrafo sobre soma (página 9), li " uma única tensão de alimentação raramente é usada para mixers de áudio. Os designers geralmente pressionam um amplificador operacional até, e às vezes além dos trilhos de tensão recomendados para aumentar a faixa dinâmica ".

Isso ainda se aplica? Os amplificadores operacionais contemporâneos de fornecimento único têm um alcance dinâmico limitado para aplicações de mistura? Se esse for o caso de quantos canais a faixa dinâmica do sinal de soma precisa de amplificadores operacionais de fonte dividida?

circuit-design

— John Am
fonte

Você precisa ter cuidado ao falar usando a palavra largura de banda com amplificadores operacionais. Largura de banda refere-se à faixa de frequência, faixa dinâmica refere-se à faixa de amplitude.

— Jalalipop

Por que isso é prejudicado? Parece relevante para o design eletrônico e não é um problema de lição de casa sem o trabalho mostrado.

— Bort

Talvez porque não haja amplificadores operacionais de fonte única e dupla, apenas circuitos de fonte única e dupla?

— precisa saber é o seguinte

@ Finbarr Existem amplificadores operacionais simples e duplos. Certamente, todos os amplificadores operacionais terão dois trilhos de suprimento, mas você pode otimizar um opamp para trabalhar do suprimento negativo para cima (ou mesmo abaixo do suprimento negativo), que geralmente é chamado de "opamp de suprimento único" porque é destinado a simplificando os circuitos, permitindo que o projeto use apenas um trilho de tensão que precise ser regulado.

— Joren Vaes

Alguns "erros" no design de circuitos levaram a circuitos de som populares , e as pessoas que ouvem esses sons não sabem nem se importam se as tensões recomendadas ou máximas são excedidas; portanto, é possível que exceder a tensão de alimentação recomendada para um amplificador operacional um tipo específico de som que é considerado agradável (ou apropriadamente agressivo ou algo assim) para muitos músicos e produtores, etc. Mas não posso citar um exemplo de circuito específico.

— Todd Wilcox

Respostas:

Por que uma única tensão de alimentação raramente é usada para mixers de áudio ”

Como nos circuitos de áudio, os circuitos se tornam muito mais simples quando usados com uma tensão de alimentação simétrica (como +/- 15V). Se alguém usar uma única fonte de 30 V (por exemplo), será necessário tomar medidas para polarizar as entradas dos opamps para uma tensão em algum lugar "no meio", com uma fonte de 30 V que seria +15 V.

Você também pode criar um trilho de "terra AC" de +15 V para polarizar todas as entradas de DC, mas geralmente é apenas um pequeno passo para fazer a fonte de alimentação fornecer +/- 15 V. Em seguida, todas as entradas podem ser polarizadas para 0 V que é "limpo" e "fácil". Em seguida, os sinais também serão centralizados em torno de 0 V (terra) em vez de adicionar +15 V CC a eles.

Os projetistas geralmente pressionam um amplificador operacional até, e algumas vezes além dos trilhos de tensão recomendados, para aumentar a faixa dinâmica

Isso ainda se aplica?

Sim, em princípio. O uso da tensão máxima de alimentação realmente gera o balanço máximo da tensão de saída, que é o necessário para atingir a maior faixa dinâmica. Alimente um opamp com +/- 5 V e até o melhor opamp é limitado a um balanço de tensão de saída de 10 Vpp. Use +/- 15 V e você obterá um balanço de tensão de saída de 30 Vpp.

No entanto, não usar a tensão de alimentação recomendada (mas usar a máxima) pode resultar em problemas que podem não estar listados na folha de dados. Mas geralmente não deve haver problema, a menos que você exceda o máximo.

Todos os circuitos têm um alcance dinâmico limitado, dependendo do opamp você obtém mais alcance ou menos.

Você não pode dizer que o número de canais é limitado pela faixa dinâmica. Contanto que você cuide para que o sinal somado (corrente) esteja abaixo do que o circuito pode suportar (a saída do opamp não será cortada), basicamente não haverá limite no número de canais.

— Bimpelrekkie
fonte

A quantidade de canais pode ser limitada pela faixa dinâmica. A adição de entradas não aumenta o nível máximo permitido, mas adiciona ruído adicional ao sistema. Portanto, você reduz sua faixa dinâmica em 3dB toda vez que duplicar a quantidade de entradas. É claro que isso pressupõe que o fator de ruído do amplificador é muito pequeno.

— Joren Vaes

@JorenVaes De fato, isso é verdade, supondo que você continue somando sinais usando os mesmos resistores de entrada de valor (V a I). Mas então você teria que limitar as tensões máximas de entrada (antes da soma), caso contrário a saída poderia diminuir. Na minha opinião, opamp em si não limita a faixa dinâmica ao adicionar mais entradas. Eu acho que é mais o próprio sistema que determina o nível de ruído e, portanto, a faixa dinâmica.

— Bimpelrekkie

Na verdade, você precisaria limitar os sinais, mas isso exigiria resistores novamente, para aumentar o ruído novamente. Dito isto, concordo que faz mais sentido falar sobre o próprio sistema, pois há muitas variáveis para dizer que é apenas o opamp.

— Joren Vaes

Qual é a diferença entre alimentar um circuito a partir de -15 / + 15 trilhos ou alimentar o mesmo circuito a partir de 0 / + 30 trilhos, exceto onde você escolhe medir as tensões? Certamente os componentes reais nem saberão se você está chamando os potenciais de um ou de outro?

— hmakholm deixou Monica em 30/08/17

@ HenningMakholm De fato, não há diferença, exceto pela escolha do ponto de referência. Especialmente se no caso de 0 / + 30V um "terra de sinal" a +15 V for usado, os circuitos podem ser idênticos. Somente quando vários circuitos são conectados juntos, é preciso prestar atenção, em vez de usar o 0V como um comum que +15 V deve ser usado. Isso é um pouco contra-intuitivo e não é com o que estamos acostumados. Então, usar +/- 15 V torna as coisas mais fáceis de entender.

— Bimpelrekkie 31/08/19

Porque os projetos de suprimentos únicos são péssimos.

Em um suprimento duplo, você pode influenciar seus sinais ao redor do solo. Os capacitores de acoplamento ainda podem ser usados, mas eles apenas precisam lidar com os pequenos desvios de corrente contínua provenientes de amp-amp imperfeitos, e não com grandes desvios deliberados de corrente contínua.

Em um único sistema de suprimento, você deve desviar seus sinais para outro lugar. Isso cria alguns problemas.

É provável que quaisquer flutuações na tensão de polarização se tornem ruído no sinal.
Quase certamente haverá um "baque" ao ligar os capacitores de acoplamento que carregam até seus níveis de estado estacionário. A menos que seja tomado muito cuidado, também pode haver batidas semelhantes quando os controles de ganho são ajustados.

— Peter Green
fonte

Os sinais de áudio são apenas CA. Tudo abaixo de 20 Hz é ruído e pode ser descartado. Portanto, muitas vezes é conveniente projetar o circuito para que o nível de repouso de todos os sinais seja 0. Isso significa usar uma fonte ±.

Empurrar qualquer peça além da faixa de tensão especificada é um projeto irresponsável. Como já houve e certamente ainda existem engenheiros irresponsáveis por aí, provavelmente você pode encontrar produtos onde isso ainda é feito.

A largura de banda do Opamp tem pouco a ver com a tensão de alimentação. O suprimento bipolar de alguns circuitos de áudio é para conveniência de lidar com sinais simetricamente sobre o terra. Não tem nada a ver com largura de banda.

Não, não vamos ao Google algo para obter informações que deveriam estar em questão. Esse é o seu trabalho.

— Olin Lathrop
fonte

Existem instrumentos musicais que podem produzir 8Hz, e 16Hz é relativamente comum. Seu limite inferior é pelo menos duas oitavas muito alto.

— usar o seguinte comando

@EJP Somente se os alto-falantes ou os agitadores de piso / assento puderem reproduzi-lo. Muitas latas de consumo baratas estão indo muito bem para atingir até 100Hz em espaço livre. Os alto-falantes "profissionais" de uso geral geralmente são anunciados em torno de 50Hz, com subwoofers (um pouco) mais baixos. Além disso, ~ 20Hz é aproximadamente o limite mais baixo para ouvir ; qualquer coisa menor é sentida, mas ainda aumenta a experiência se for bem-sucedida, o equipamento a suporta e o prédio não se desfaz do "terremoto". :-)

— AaronD 31/08/17

@EJP: 20 Hz a 20 kHz é considerado áudio "HiFi". Esta é uma convenção do setor, baseada no alcance da audição humana. Mesmo os subwoofers de ponta não costumam chegar até 20 Hz. 20 Hz a 20 kHz é o que a eletrônica deve ser capaz de manipular, de modo que não seja o fator limitante em um sistema geral. Se você quiser que as pessoas sintam (não as ouça) frequências abaixo de 20 Hz, precisará de algo além de um sistema de áudio HiFi. Isso provavelmente exigiria "shakers", ao contrário dos alto-falantes, para as baixas frequências inaudíveis.

— Olin Lathrop