Table of Contents

Signal bütünlüğü yüksek sadakatli ses üremesinin temelidir. Kaynak ve yük arasındaki herhangi bir bozulma - bir mikrofon, önyükleme veya güçlendiricisi veya güçlendiricisi - gürültüyü, bozulmayı ve frekans yanıt anomalileri, dinleme deneyimini tehlikeye atarak, hassas gerilim takip eden ve devrederek sinyal doğruluğunu koruyan kritik bir bina bloğudur.

Gereçmiş Devrelerin Temelleri

Bir gerilim takipçisi negatif geri bildirim yükselticisinin en basit biçimidir. Çıkış doğrudan girişe bağlıdır, FET-input amplitüdünün çıktısını ayarlamaya çalışır (daha iyi bir giriş sağlar).Bu yapılandırma, tam olarak bir (0 dB) ve aşırı derecede yüksek bir giriş yaparken (yaklaşık on iki tane de) bir sabit olmayan bir şekilde sabitsiz sinyalin bozulması veya düşük gecikme olmadan çalışır.

İdeal vs. Gerçek Op Amp Davranış

İdeal bir op amp sonsuz açık-loop kazanmaktadır, sonsuz giriş engellenme, sıfır çıktı dürtü ve mükemmel doğrusallık. Gerçek af ampleri her kategoride kısa düşer, ancak modern ses-grad parçaları ses bant genişliği içinde ideal performansa sahiptir.

  • [FONT:0]Finite open-loop kazanı:[Dönetici: 0,8|Dış: 0,0) Açık-loop kazanı:[D)[Dışlamalar DC'de genellikle 100 dB veya daha fazla, ancak frekansla yuvarlanır.
  • [FONT=0]Input önyargı akım ve denge: Bipolar op ampsülünün nanoamp-döndüşüm mevcutları vardır; FET girişleri fotooamps vardır. Yüksek önyargı akımları DC dengeleme gerilimine kaynak kesintilerine neden olur ve gürültüyü ortaya çıkarabilir.
  • [FONT=0)Input gerilim gürültüsü: [Dönetici: [Döntgen: 0,0]Input gerilim gürültüsü: [Düzücük: [Dönem: 0,4] Ses için, 5 nV / UTCHz altındaki değerler tercih edilir.
  • [FONT:0]Distortion:[DDD N) yüksek sadakat tasarımları için% 0,01'den daha az olmalıdır. Distortion mekanizmaları doğrusal olmayan giriş aşaması transkondüktör ve ezilen bozulma.
  • [FONT=0]Slew oranı:[Dönetici: [Dönderin geriliminin maksimum değişimi.Slew oranı:[0]Slew oranı:[Dönetici:[Dönetici:0)))) 20 kHz'de tam olarak çıkış için yeterli, ancak daha yüksek oranlar intermodülasyonun bozulmasında azalmaktadır.

Ses Hassasiyeti için Anahtar Para Para Para Parametreleri

Temel spektrallerin ötesinde, birkaç parametre doğrudan sinyal sadakatini korumak için gerilim takip yeteneğini etkiler:

  • [FONT=0]Common-Mode Rejeksiyon Oranı (CMRR): [CMRR: [Dönetici], gerilim takip eden kişi, herhangi bir ortak nokta gerilimi varyasyonu (enerji akışı veya zemin gürültülerinden dolayı) reddedilmelidir.
  • [FONT=0)Power Supply Rejection Oranı (PSR): [Dönetici: 0,3) Sinyal yolundaki boruların PSR tarafından kısaltıldığı tedarik raylarında gürültü genellikle tek başına parçalardan daha iyi PSR'ye sahiptir.
  • [FONT:0]Output engellenme ve sürücü yeteneği: Doğrudan geri bildirimle bile, kapalı devre çıktısı boşluk kazanılır. ağır yükler (örneğin 32 ohm kulaklık), yüksek çıktı ve düşük açık çıkışlı bir amplifiğe sahip bir amplifiğe sahip bir amplifiğe sahip bir amplif. Bazı tasarımları bir sınıf-A çıkış aşaması ekleyin.
  • [FONT:0)Band genişlik:[[Dönetici:[Dönetici:0) A GBW en az 10 MHz, ses bandında düşük aşama değişimi sağlar. Aşırı bant genişliği doğru bir şekilde telafi edilmezse stabilite sorunlarına neden olabilir.

Audio Buffering için Doğru Op Ampi Seçin

Artırılmış af amp seçimi en önemli tasarım kararıdır. Audio-grad amplitüsleri düşük gürültü, düşük bozulma ve istikrarlı bir birlik-sonrası operasyonu için optimize edilmiştir. Aşağıdaki aileler profesyonel ve yüksek uç tüketici sesinde yaygın olarak kullanılır:

Düşük-Noise Bipolar Op Amps

Bipolar-input a amps a NE5532, LM4562 (LME49720) ve OPA2134 mükemmel gürültü performansı (tipik olarak 2-5 nV / √Hz) ve yüksek performanslı bir çıkış yolu ile NE5532, 8 nV / √Hz gürültü ve 9 V / μs kırıcı Texas oranı ile mükemmel bir ses performansı sunar.

FET-Input Op Amps for High Impedance Sources

Pastane, kontenjanlar, kondüktör mikrofonlar veya diğer yüksek hacimli kaynaklar için JFET veya CMOS a amplitüdleri tercih edilir. OPA1642 (FET girişi) şu anda 5 nV / UTCHz gürültü ve çok düşük giriş noktası (2 pA tipik). AD823 ve AD8620 Analog cihazlardan gelen en yüksek performans sunar.

Tek-Supply vs. Dual-Supply Thinkations

Çifte retorik işlem (±12 V to ±18 V pro ses için yaygındır) DC perdeleri çıkarmak ve yüksek sadakatli sesdeki hassas gerilim takipçileri için sinyalin (örneğin, +5 V veya +12 V) aksi takdirde uzay veya güç kısıtlamaları diktemesi için önerilir.

Devre Tasarımı ve Kompiyon Seçenekleri

Temel Unity Buffer Konfüyü Oluşturuyor

Klasik gerilim takip cihazı sinyal kaynağına giriş yapmaz, doğrudan girişe kadar çıktı ve yüksek frekanslı oscillation ile ilgili geri bildirimde bulunan geri bildirimde bulunan bir geri bildirimde bulunur? Aslında, gerçek bir gerilim takip cihazında, doğrudan bir kısadır.

Signal Source ─┬─┤+ Op Amp Input
 │ │
 │ └─ Output ─── Load
 │ │
 └──────┤- Input

Uygulamada, bir istikrar ağı (projektif giriş için çıkıştan gelen dayanıklılık ve kapasite) kullanılabilir, ancak çoğu modern af amplifikasyon için iç tazminat için doğrudan geri bildirimler dirençli yükler için stabildir.Her zaman veri tablosunun birliğinin istikrar kriterlerine danışın.

Giriş ve Çıkış Koruma

Ses girişleri, elektrostatik deşarja (ESD) veya kazak aşırı yüklemeye maruz kalabilir. Serisi, 1 kULL'nin 10 kULL'ye karşı koruma teklif ettiği asgari değeri kullanarak, mevcut olmayan giriş limitlerini aşması için, küçük bir hata serisine karşı direnç gösterir.

Dekoupling ve Power Supply Filtering

Her af amp, tedarik pimlerine yakın kapasitörler atlatmak gerektirir - genellikle 10 μF elektrolitik bir 0.1 μF seramik (veya 0.1 μF artı 1 μF daha iyi yüksek frekanslı reddedilme için).Pozitif filtreler, amplifikasyon tedarik malzemeleri için daha fazla azaltılmalıdır.

Geri bildirim Ağı

Bir birlik içinde bile, ses bandının üzerinde parasitik kapasiteler ortaya çıkabilir. Bu kapasitör C0G veya gümüş mica gibi düşük bir tip olmalıdır. Birçok ses tasarımcısı genellikle ampirik olarak bulunur; 22 pF ile başlayın ve en kötü yük altında gecikmeler artırmak için.

Çıktı Yük Araba Yetenekleri

Araba kapasitesi yükleri (uzun kablolar, filtre ağları) dikkatli bir tasarım gerektirir. Çoğu amfis, sabit bir operasyon için maksimum kapasiteye sahip bir yük. 100'den fazla pF için, bir dizi çıkış direnci (Riso) kapağı izole eder. A common practice is to add a 10-100 ULLAH, amplifikasyon ile seride, 30-50 mA, ancak yüksek bir aşama veya yüksek çözünürlükte kullanılabilir.

Gelişmiş Hassas Hassasiyet için Gelişmiş Teknikler

Z-Med DC Offset Nulling

Düşük başlangıçlı amfiler bile, 0.1-5 mV'nin gerilimlerini dengelemek zorundalar, bu da DC-düşük yollarda DC gerilimi düşürebilir (örneğin, bu denge seviyesi ile) için doğrudan bir bütünleme sağlar.

Yüksek Band genişliği ve Aşağı Distortion için Kompozit (Compound) Amplifiers for Higher Band Wide and Lower Distortion

Bir kompozit konfigürasyonda iki af ampsöpek, giriş aşaması olarak daha yüksek açık-loop kazanabiliyorsunuz ve tek bir cihazdan daha düşük bir bozulma.Bir ortak topoloji, bir FET-input OPA1642 ile yapılan bir amplifiğe sahip bir amplifiğe sahip, alt-tavatif amplifiğe ihtiyaç duyar ve aşırı derecede düşük maliyetliliğe ihtiyaç duyar.

JFET veya CMOS Op Amps'ı Ultra-High Giriş Impedance için kullanarak

Kaynak 100 kULL (örneğin, b) tipik giriş önyargısı ve 5.1 nV / √Hz gürültüyü aştığında, FET-input amp a input önyargı current in the OPA140 (CMOS) neredeyse tamamen ortadan kaldırılan ve keskin bir ses için uygun hale getirir.

Giriş Bias Current Effects'i Azalt

Bottrapping malzemeleri, çıktıdan gelen af amplifiğe güç verir, ortak nokta gerilimi yükselterek ve etkili bir şekilde giriş engelleyicisi için. AC sinyalleri için, bir bottrap devresi, sinyalin takibine yönelik etkili girdileri zorlayabilir. Bu özellikle yüksek hacimli mikrofon önampsiyon veya gitar toplayıcısı için değerli.

Gürültü ve Distortion Analysis

Gürültünün kaynakları

Gürültü birden fazla kaynaktan ortaya çıkıyor. Ayrıntılı gürültü (Rs) ek bir gerilim gürültü terimini oluşturur: × Rs. For düşük kaynak tabanlı uygulamalar ( 100 GU çıkış ile) doğrudan çıktıya transfer edilir; yüksek hacimli direnç kaynakları için, mevcut gürültü kritik hale gelir.

Flicker (1/f) gürültü 100 Hz. Op ampsiyonları düşük 1 /f gürültü ile genellikle 10 Hz. Bölümde OPA1612 gibi 1/f köşesi var, minimum rumble gürültü kullanın. daha fazla alan) 1/f.

Total Harmonic Distortion (THD) ve Intermodulation

Bir gerilim takipçisi, giriş aşamasındaki transkondükasyondan, çıkış aşamasının geçişine (klasik-AB) ve amplifiğe dönüşen bozulmalara karşı çıkıyor.For a equality (class-AB), ve sinyal frekansına afrika artış, THD düşük, THD yüksek frekanslılar elde ettiği yüksek frekanslılar tarafından yönetiliyor.

Güç Supply Rejeksiyon ve Ripple

Power Supply ripple (e.g., Toys Hz hum) çiftleri afrika amplitüdün sonlu PSRRR'nin ses frekanslarında, PSRR'nin tipik olarak 100 Hz'deki bir spektrumu iyi, ancak 20 kHz'de lineer olmayan amplifiğe göre daha fazla değişkenleri reddedebilir.

Zemin Halkaları ve EMI

Zemin döngüleri birden çok zemin yolları, bir gerilim takip eden akışlarda, giriş zemini tek bir noktada - yükün zemininde ideal olarak kullanılan kablolar, yüksek frekanslı gürültüyü önlemek için zemin döngülerini kullanın.For PCB tasarımları için, katı bir zemin uçağının hassas girişlerden yüksek hızda geri dönüşleri standart uygulama. Ferriteads on Supply lines with high-frets in Supply lines can filter yüksek frekanslı gürültüyü önlemek için.

PCB Layout ve İnşaat En İyi Uygulamaları

Bitirme ve Routing

Geri bildirim yolu (Afır girişte) kısa ve doğrudan olmalıdır; burada hızdaki yüksek çözünürlük ve kapasiteyi azaltmak için yüzeysel bileşenler kullanın. Güç tedariki iki-3 mm içinde şarj cihazı tutun.

Yeraltı stratejileri

Star zemining, ses tamponları için tercih edilir. Giriş zemini, çıkış zemini, güç kaynağı ve yetersizlik gerekçeleri, tek bir fiziksel noktada (yıldız) karşı karşıya olmalıdır. Bu, bir bölümden diğerine geçiş yapmak için zemin akımlarını engeller, bir zemin uçağının kullanılması durumunda, gerekliyse bir yuva köprü ile analog ve dijital bölümlere bölünür ve analog düzlemde tüm analog sinyalleri ana akımları rotada rotalar.

Shielding and Isolation

Son derece hassas uygulamalar için (mikrophone önamps, phono aşamalar), aynı potansiyele bağlı bir metal muhafazada tampon devreyi depolayın. Yüksek hacimli giriş ve çıkış bağlantılarını kullanın (RCA, XLR). giriş izlerinin etrafında bir bekçi yüzüğü (aynı potansiyele bağlı olarak) sızıntı akımları ve parasitik kapasitance azaltır.

Termal Yönetim

Op ampsiyon bir gerilim takipçisinde minimum ısıyı bozar, ancak ağır yükler (örneğin, 32 DF kulaklıklar yüksek hacimde), çıkış aşaması ısınabilir ve gerekli bir bakır ped veya ısıtılırsa af amplitüdünü arayabilirsiniz.

Test ve Performansı Ölçme

Oscilloskop ve Spectrum Analiz

Bir kare dalga testi ile 1 kHz. İyi bir gerilim takip cihazı, 20 kHz'nin ötesindeki kare dalgasını yeniden üretmelidir (örneğin, yüksek frekanslı akış için yüksek frekanslı bir akışla kontrol etmek için bir spektrum analiz eder; kanallama işaretlerin maksimum olarak hesaplanması.

Ölçme Giriş Impedance ve Yükleniyor Effects

Bir sine dalga kaynağı ile seride bilinen bir dirençle bağlantı kurmak ve 1 MULL'ye 100 kULL'yi ölçmek için direnç azaltılmalıdır; FET-input buffers için, giriş engellenmeli, bipolar giriş için, 1 kHz. için 10 MULL olabilir.

Distortion Ölçümleri (THD +N)

Düşük devreli bir osilatör kullanın (THD < 0.0001%) ve THD+N'yi ölçmek için bir not filtre kullanın 1 scillator 1 V RMS'de ve oturma alanı için, THD+N'nin% 0.001'in altında olması gerekir.

Frekans Yanıtı ve Faz Margin

10 Hz'den 100 kHz'ye kadar küçük imzalı frekans yanıtını ölçül. 0.1 dB'nin üzerindeki herhangi bir zirve marjı gösterir - geri bildirim kapasitörünü artırmak (veya bir kapasitif yük sürmek durumunda) faz marjı kare dalga üzerindeki aşırıdan ertelenebilir:0.

Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

Oscillation ve Instability

Capacitive Yükler (muhtemelen, filtreler) bir gerilim takip eden en yaygın nedendir.Her zaman bir dizi çıkış direnci (Riso) eğer yük veri tablonun stabil aralığına kadar.Eğer osilasyonda bir artırılmış (geri yükleme) yükseltilmezse, geri bildirimde bulunur.

Offset Ger Drift

Sıcaklık değişiklikleri sürüklenme nedenidir.Eğer hassas DC performansı gereklidir, sıfır-drift (chopper) a amp veya bir servo uygular. AC-çiftli aşamalar için, bir darbeleyici blok DC dengelemesi, ancak yüksek frekanslı filtre frekansının (genellikle 1-10 Hz) farkında olun.

Capacitive Yükleniyor Issues

Uzun ara bağlantılar (örneğin, 10 ft RCA kabloları 100 pF per foot) 1000 pF kapasiteli bir yük oluşturur. Birçok a amplifler osil veya yüzüğü kullanır. Riso yöntemi kullanın: 50-100 TEL direnç.

Inadequate Power Supply Decoupling

Tek 0.1 μF kapasitelior per Supply pin, yüksek frekanslı izolasyonu sağlar, ancak gerekli DC akımında 10 μF elektrolitik + 0.1 μF seramik kullanın. 5 mm'de bunları kullanın.Kaynak izlerini kullanarak ferrite beadsler yüksek frekanslı izolasyonu sağlar, ancak bead gerekli DC akımında oturmuyor.

Gerçek Dünya Uygulama Örnekleri

Yüksek bitli etek Amplifier Buffer

Hassas bir gerilim 32-300 ohm kulaklıklar, giriş aşaması (düşük gürültü, düşük THD) tarafından mevcut kazanç sağlamak için geri bildirim döngüsünde bir BUF634 (daha yüksek çözünürlüklü) veya BUF634 (buffer IC) kullanılabilir. Tipik bir tasarım, OPA1612'nin hassaslığını sağlarken, oPA1612 sürüşü gerçekleştirir.

Microphone Preamp Giriş Aşama

Elektrikli bir kondüktör mikrofonu, yüksek hacimli bir sinyale sahip olan bir JFET'ye sahiptir. OPA1642 (FET giriş, düşük gürültü) gerekli yüksek girdiyi (> 1 GULL) ve düşük gürültü zeminini sağlar.Buffer bir aşamaya sahip olmalıdır.

Aktif Crossover Network Buffers

Aktif geçitler filtreleme için birden fazla artırılmış amp aşama kullanır. Her aşama, filtre etkileşimlerinin frekans yanıtlarının diğerlerinden ve giriş / LM4562 (LME49720) gibi bir pakette dört tampon sağlar. Filtre bölümleri arasında tamponlar, her filtrenin frekansının diğerlerinden ve giriş/trüphesizden bağımsız kalmasını sağlar.

Ampirasyon Cephe En İyileme

Ölçüm ses sistemleri (örneğin, akustik analiz), bir enstrümantasyon yükselticinin giriş aşaması genellikle diferansiyel girdilere bağlı olan bir çift hassas gerilim takipçisini kullanır. OPA2134 veya INA163 yüksek CMRR ve düşük gürültü sağlar. takipçileri, diferansiyel yükselteçliğe girmeden önce giriş sinyalleri bozar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Gürültü uygulamaları için hassas gerilim takipçileri tasarlamak, bütünsel bir yaklaşım gerektirir: Gürültü, bozulma ve yükle eşleşen bir af amplitübü seçmek; doğru dekoupling, zemining ve düzen uygulamak; ve ölçüm yoluyla performans doğrulamak. Görünüşe göre basit bir birlik-saygılayıcı, ses sadakati sınırlarına itildiğinde karmaşıklığını ortaya çıkarabilir.Bu makaledeki yönergeleri takip ederek - temel parametre seçimine doğru servo ve kompozit topolojilere - mühendisler, her türlü performansı elde eden tamponları oluşturabilirler.

[FONT=0]Dön Referanslar: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜSÜDÜSÜŞÜNÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜye Değerler: Görselliklerin İncelenmesi[DÜye Olmayanlar)