เหตุใดแอมป์เสียงจึงจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเช่นนี้

นี่อาจเป็นคำถามที่งี่เง่า แต่ฉันยังไม่สามารถค้นหาได้ที่ใดก็ได้บนอินเทอร์เน็ตโดยตรง ฉันยังมีคำถามที่เกี่ยวข้องจำนวนหนึ่งในบรรทัดซึ่งฉันหวังว่าจะไม่หลงทางที่ไกลเกินไป

สำหรับอุปกรณ์มืออาชีพสัญญาณเสียงระดับ Line นั้นมีระดับสูงสุดประมาณ ~ 3.5V ถึงสูงสุดดังนั้นทำไมวงจรเสียงจึงต้องการหรือแนะนำแรงดันไฟฟ้าทางรถไฟเป็น +/- 12v หรือสูงกว่า?

นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างหมดจดหรือไม่? หรือไม่เชิงเส้นในแอมป์สหกรณ์ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของอุปทาน?

หรือเพื่อสนับสนุนส่วนประกอบที่ถูกกว่า? เมื่อดูที่แผ่นข้อมูลของ TL072 แรงดันไฟฟ้าขาออกสูงสุดอาจต่ำถึง 2/3 ของรางถ้าค่าความต้านทานโหลดต่ำ (2k โอห์ม) แต่โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ 90% ของรางสำหรับโหลด 10k โอห์ม แต่คุณสามารถใช้ op-amp ที่สูงกว่าของรถไฟไปสู่รถไฟได้หรือไม่

สิ่งสำคัญที่ทำให้คำถามนี้คือการดูแผ่นข้อมูลสำหรับCirrus CS4272และแผนงาน / ข้อมูลบนกระดานประเมินผล ในกรณีดังกล่าวแม้ว่า ADC จะทำงานจาก 0v ถึง 5v แต่ก็ยังคงเลือกที่จะใช้แหล่งจ่ายไบโพลาร์ +/- 18V สำหรับบัฟเฟอร์อินพุต ในตัวอย่างนั้นพวกเขากำลังใช้ NE5532D8 ซึ่งมีการส่งออกเคสที่แย่ที่สุดที่ 80% ของรางรถไฟและรองรับรางที่ต่ำที่สุดที่ +/- 3v

ดังนั้นทำไมพวกเขาจะใช้อุปกรณ์ +/- 18V หาก ADC รองรับเฉพาะเสียง 0-5v (อาจจะลำเอียงประมาณ 2.5v) และการใช้แหล่งจ่าย +/- 3v จะยังคงรองรับช่วงสูงสุดถึง 3.5V ได้อย่างง่ายดาย

ตามแผ่นข้อมูลยังไม่มีการปรับขนาด (รับหรือลดทอน) ที่เกิดขึ้นในวงจรนี้:

ตัวเชื่อมต่อ XLR จัดหาอินพุตแบบอะนาล็อก CS4272 ผ่านเกนแบบแยกวงจร AC-coupled สัญญาณดิฟเฟอเรนเชียล 2 Vrms จะขับอินพุต CS4272 ให้เต็มสเกล

ดังนั้นสัญญาณใด ๆ ที่อยู่เหนือระดับเส้นจะปิดท้ายโดยการตัด ADC อย่างไรก็ตาม มันจะดีกว่าถ้ามีการตัดใน ADC กับ op amp หรือไม่? หรือจำเป็นต้องใช้รางที่สูงกว่าสำหรับสเตจเอาท์พุทแม้ว่ามันจะยังคงให้สัญญาณเอาท์พุตระดับบรรทัดสูงสุด ~ ถึง 3.5v เท่านั้น?

ในบริบทของการขับ ADC แบบ single-supply 5 โวลต์อะไรคือสาเหตุที่การใช้ขั้นตอนอินพุทที่สูงขึ้นอุปกรณ์ไบโพลาร์ดีกว่าการใช้ LT1215 แบบเดี่ยวใน 5 โวลต์? (ฉันไม่สามารถโพสต์ลิงก์ได้เพราะฉันไม่มีชื่อเสียง 10 อันดับในสแต็ก Exchange นี้โดยเฉพาะ ... มันง่ายพอที่จะ google)

ขอบคุณ!

1. อุปกรณ์เสียงความละเอียดสูงในปัจจุบันที่ใช้งานกับเสียง 24 บิตเช่นมิกเซอร์ใช้อินพุตที่แตกต่างกัน 600 โอห์มและการเชื่อมต่อ buss ภายใน (จนกว่าสัญญาณจะถูกแปลงเป็นดิจิทัล) ที่ต้องการแรงดันไฟฟ้าแกว่ง +/- 10 โวลต์เพื่อจัดการช่วงไดนามิก 120dB ของแทร็กเสียง SACD / DVDV / Blu-Ray diff driver IC มักจะเป็น SSM2142 ซึ่งมีรางจ่าย +/- 18 โวลต์ (เป็นมิกเซอร์)
2. ใช่แรงดันไฟฟ้าพิเศษบางส่วนนี้จะทำขึ้นสำหรับ Vdrop ผ่านโหลดไกล 600 โอห์มดังนั้นจึงมีแรงแกว่ง +/- 10 โวลต์ที่โหลด แรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์ที่สูงกว่านี้เริ่มต้นด้วยซีดี (ต้นปี 1980) ซึ่งมีช่วงไดนามิกประมาณ 90dB และพวกมันโอเวอร์โหลดอินพุตของสเตอริโอรุ่นเก่าจำนวนมากดังนั้นเสียงจึงบิดเบี้ยวมาก
3. การแก้ไขคือการติดตั้งอะแดปเตอร์ปลั๊กโฟโน -6dB ดังนั้นระดับจึงลดลงไปเป็นสเตอริโอแบบเก่าที่เคยใช้ ฉันไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมนักออกแบบจึงใช้ hi-voltage op-amp เพื่อขับ ADC แรงดันต่ำเว้นแต่อินพุตจะเป็นมาตรฐาน SACD +/- 10 โวลต์จากนั้นแบ่งลงก่อน ADC
4. เอาต์พุต CD / SACD / DVD / Blu-Ray ในปัจจุบันมีการแกว่ง +/- 10 โวลต์เป็นเอาต์พุตสูงสุดดังนั้นเพียงแค่เอาท์พุทแบบอะนาล็อก IC จะต้องมีรางแรงดันสูง ก่อนหน้านี้ IC สัญญาณยังอยู่ในรูปแบบดิจิตอล ผู้เล่น MP3 สามารถทำงานกับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่ามากเนื่องจากช่วงไดนามิกมีค่าประมาณ 60dB
5. ผู้เล่นที่มีคุณภาพสูงกว่าที่สามารถเล่นไฟล์ CD ได้อาจมีช่วงไดนามิก 90dB โดยการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสำหรับ IC ไดรเวอร์หูฟัง / เอียร์บัดเท่านั้น
6. เว้นแต่ว่าคุณจะจัดการกับการวัด DC 24 บิตหรือความแม่นยำสูงเป็นพิเศษอุปกรณ์สิ้นเปลือง 5 โวลต์เดียวและ 5 โวลต์ที่เงียบและพิเศษ ADC และ 3.3 โวลต์ ADC และ DAC 3.3 โวลต์นั้นดีพอสำหรับซีดี MP3 และเสียงทั่วไป แอมพลิฟายเออร์ 'chopper' ที่เรียกว่าสามารถทำการวัดกระแสตรงที่แม่นยำด้วยการจ่ายไฟ 5 โวลต์แม้ว่าอัตราตัวอย่างจะถูก จำกัด ไว้ที่ 100 sps ซึ่งจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป เพาเวอร์แอมป์ใช้ +/- 15 โวลต์ราง (หรือสูงกว่า) สำหรับ op-amps เพื่อจัดการเสียงความละเอียดสูงในปัจจุบันโดยแทบไม่มีการบิดเบือน
7. หากผู้ออกแบบติดตั้ง +/- 12 โวลต์ op-amps ในวงจรโวลต์ ADC 5 โวลต์มันอาจจะเป็นเรื่องง่ายในการออกแบบบางทีการขับโหลดอิมพีแดนซ์ที่ลดลงและ / หรือเพื่อหลีกเลี่ยงการซื้อแอมป์แรงดันต่ำพิเศษ ต้นทุนสินค้าคงคลัง
8. หากคุณค้นหา SACD มันเป็นรูปแบบการบันทึกในระดับสตูดิโอ 24 บิตที่ผสมลงในแทร็กเสียง DVD / Blu-Ray พร้อมด้วยคอนเสิร์ตเพลงที่มีรูปแบบผสมลงไปเป็น 16 บิตสำหรับซีดี +/- 10 โวลต์เป็นระดับบรรทัดสูงสุดสำหรับการโหลด 600 โอห์มหรือสูงกว่า แต่เครื่องเสียงบ้านในปัจจุบันคาดว่าระดับเหล่านี้จากอุปกรณ์เหล่านี้
9. อินพุต 'Tape In' และ 'Tape-Out' และ MP3 และ Cassette มาตรฐานยังคงทำงานที่ระดับสัญญาณดั้งเดิมประมาณ +/- 1 โวลต์ มาตรฐานระดับเก่ายังคงมีอยู่ แต่อยู่ข้างเสียงความละเอียดสูง (24 บิต)
10. ห้าโวลต์และ 3.3 โวลต์ ADC นั้นมีความสามารถในช่วงไดนามิกมากขึ้น (พื้นเสียงต่ำมาก) ในอดีตที่ผ่านมา ฉันไม่ได้หมายความว่า ADC ของ 5 หรือ 3.3 โวลต์ไม่สามารถจัดการกับเสียงความละเอียดสูงตราบใดที่มันมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างงาน ราคาของพวกเขาสูงมากในตอนแรก แต่จะลดลงทุกปี
11. op-amps ที่เรียกว่า "high voltage" ถูกนำมาใช้ด้วยเหตุผลหลายประการรวมถึงเสียงและเสียงล้ำเสียง Supply rails ที่ระดับ +/- 12 โวลต์นั้นอยู่ในระดับต่ำเนื่องจาก LTC6090 มีรางจ่ายที่ +/- 70 โวลต์สำหรับการควบคุมเสียงและการเคลื่อนไหวที่พิเศษ
12. แอมพลิฟายเออร์พลังเสียงบางตัวเช่นซีรีย์ Cerwin-Vega Metron มีรางจ่าย +/- 130 โวลต์สำหรับเอาต์พุต 1,500 วัตต์ดังนั้นขั้นตอน preamp พร้อม +/- 15 โวลต์รางดูเหมือนแรงดันต่ำ
13. ในกรณีนี้และอื่น ๆ ต้องการแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเนื่องจากอุปกรณ์ขั้นต่อไปหรืออุปกรณ์เป้าหมายต้องการช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้างเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง โหลดอาจเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่ออกแบบมาสำหรับโหลดเสียงรบกวนต่ำความต้านทานต่ำหรือการจับคู่ความต้านทานแบบง่าย
14. โดยวิธีการ "xxdB" เป็นการอ้างอิงถึงสัญญาณรบกวนพื้นของวงจรหรือการบันทึกเช่นเสียงรบกวนสูงสุดในระดับพื้นต่ำเกินไปที่จะตรวจจับหรือสังเกตได้เมื่อเทียบกับ 'ระดับเสียงเต็ม' นอกจากนี้ยังไม่ได้บ่งชี้ถึงแรงดันไฟฟ้าที่ IC ขับเคลื่อน แต่ความเงียบของ IC นั้นไม่มีสัญญาณเมื่อเทียบกับระดับเสียงแบบเต็มเสียง
15. จัดหาราง +/- 12 โวลต์และสูงกว่าจะถูกลดลงไปยังอุปกรณ์ที่ต้องการจริงเช่นแอมป์ไฟอุปกรณ์ไฟฟ้าอุปกรณ์ทดสอบ ฯลฯ
    
    แก้ไข:เนื่องจากการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในพื้นเสียงของ DC และ IC เสียงของมัน เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญว่าในบางช่วงเวลาเก่า 'มาตรฐาน' +/- 10 โวลต์เป็น 600 โอห์มสเปคจะถูกแทนที่ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าเป็น 600 โอห์ม มาตรฐาน 600 ohm มาจากวันที่ใช้สายเคเบิลป้องกันคู่บิดคู่ (STP) 200 ฟุตจาก 32 เวทีจากเวทีคอนเสิร์ตไปยังหอเสียง 200 ฟุตและในเวลานั้นสะดวกสำหรับเครื่องผสมสัญญาณอนาล็อกด้วยอินพุต XLR 600 โอห์ม .
    
    จำเป็นต้องใช้ขั้นตอนที่มีราคาแพงเหล่านี้เพื่อป้องกันเสียงรบกวนจากไมโครโฟนและสายเคเบิลเครื่องมือเช่นไฟเหนือศีรษะ, ไฟแฟลช, เลเซอร์, เครื่องส่งรับวิทยุที่ลูกเรือประจำเวทีใช้เป็นต้น
    
    ซึ่งเป็นที่ชัดเจนว่าเมื่อเวลาผ่านไป มีแหล่งเสียงมากขึ้นถูกแปลงเป็นดิจิทัลที่แหล่งหลีกเลี่ยงความต้องการ 200 ฟุตของ 'งู' ในบางจุดในอนาคตแหล่งข้อมูลทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นดิจิทัลในทันทีและอาจไม่กลับมาเป็นแบบอะนาล็อกอีกครั้งจนกว่าสัญญาณจะมาถึงหูฟังและลำโพง

ในวันเก่าแอมป์จำเป็นต้องมีระยะห่างที่ดีระหว่างช่วงแรงดันเอาต์พุตและแรงดันไฟฟ้าของอุปทาน opamps แบบเก่ามักจะมีแรงดันไฟฟ้าตก 3V ต่อราง

ยิ่งกว่านั้นการมีสัญญาณออกห่างจากขีด จำกัด นี้รับประกันอัตราส่วนการปฏิเสธการจัดหาที่ดีกว่า (การออกแบบแบบเก่ามักใช้วัสดุที่มีการควบคุมไม่ดีโดยใช้เพียงซีเนอร์ + NPN เป็นตัวควบคุม) และโดยทั่วไปแล้วโอเปร่าเหล่านั้นจะมีรายละเอียดโดยรวมที่ดีกว่า (PSRR, CMR, THD + N, ... ) เมื่อแรงดันไฟฟ้าของอุปทานสูงขึ้น ตัวอย่างดูรายละเอียด THD + N ของ OPA134 (ซึ่งปรากฏในช่วงกลางยุค 90) opamp ยอดนิยมที่ใช้ในเสียงระดับไฮเอนด์:

คุณเห็นได้อย่างชัดเจนว่า THD + N นั้นดีกว่าด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า แม้จะไม่ได้กล่าวถึงว่า opamps แบบเก่าเหล่านั้นมักจะไม่ได้ระบุอย่างเต็มที่ที่ +/- 5V

ดังนั้นทุกคนจึงใช้แรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างสูง มันเป็นเรื่องธรรมดาที่ต้องทำ

ทุกวันนี้ฉันไม่แน่ใจว่านี่ยังเป็นธรรมหรือไม่ รางส่งออกที่ใหม่กว่าแบบรางต่อรางมีสเปคที่ดีและหากอุปกรณ์ของคุณมีความเสถียรเพียงพอการปฏิเสธการจัดหาจะไม่เป็นปัญหา แต่บ่อยครั้งที่ผู้ออกแบบ "อุปกรณ์ไฮไฟระดับสูง" ไม่ได้เริ่มใช้สิ่งใหม่ ๆ ได้ง่ายขึ้นดังนั้นพวกเขาจึงยังคงมีนิสัยนี้อยู่

ตอนนี้ถ้าคุณต้องการใช้ LT1215 กับแหล่งจ่ายไฟ 5V เดียวและถ้ารายละเอียดของ LT1215 นั้นดีพอสำหรับคุณแล้วล่ะก็ รายละเอียดของมันไม่ไร้สาระ เพียงตรวจสอบว่าช่วงแรงดันไฟเข้า / แรงดันไฟสวิงเหมาะสมกับการใช้งานของคุณ หาก ADC มีช่วงอินพุต 0-5V การมี LT1215 ที่มีเอาต์พุตสูงสุด จำกัด ~ 4.4V จะตัดช่วงไดนามิกเล็กน้อย แต่อาจยอมรับได้ แล้วแต่คุณ.

ฉันคิดว่าด้วยฝา DC- บล็อกบนอินพุทและอีก DC- บล็อกปิดกั้นบนเอาท์พุท, วงจร op-amp ใด ๆ ที่ขับเคลื่อนด้วยไบโพลาร์สามารถถูก re-jiggered เพื่อทำงานกับแหล่งจ่ายไฟเดียว

และฉันคิดว่าพวกเขาทำแอมป์บางตัวในยุคปัจจุบันทำงานไปจนถึงแหล่งจ่ายไฟ 3.3 v นี่คือตัวอย่างที่ฉันเพิ่งค้นพบได้ง่ายบนเว็บ: