การตั้งค่าความต้านทานเอาต์พุตเสียงสำหรับการป้องกันเอาต์พุต

ฉันสร้างโมดูลสำหรับการสังเคราะห์แบบแยกส่วนที่เป็นไปตามมาตรฐาน Eurorack ดังนั้นนี่คือโมดูลที่ตั้งใจจะเชื่อมต่อกับโมดูลอื่นผ่านสายแพทช์

ในขณะที่ด้านบนหน้ามาตรฐานไม่ได้ระบุความต้านทานเอาท์พุทเอาท์พุทสำหรับโมดูลที่ดูเหมือนว่าโดยทั่วไปนี้อยู่ในภูมิภาค Ω ข้อมูลสมรรถภาพระบุเป็น100 k Ω เนื่องจากสเตจเอาต์พุตสุดท้ายของฉันคือแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้ opamp ฉันจึงต้องวางอิมพิแดนซ์ลงโดยเฉพาะเนื่องจากแอมป์ตัวเองจะให้ความต้านทานเอาต์พุตต่ำมาก นอกจากนี้เนื่องจากผู้ใช้สามารถเชื่อมต่อเอาท์พุทและอินพุตใด ๆ ได้ฉันควรคาดหวังว่าเอาต์พุตอาจลัดวงจรกับแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ในช่วงตั้งแต่- 12 Vถึง+ 12 $100\Omega - 1k\Omega$$100\mathrm{k}\Omega$$-12\mathrm{V}$$+12\mathrm{V}$(รางไฟระบบ) โดยผู้ใช้; ตัวอย่างเช่นเป็นไปได้สำหรับผู้ใช้ในการเชื่อมต่อสองเอาต์พุตด้วยกันและในขณะที่ไม่มีความหมายใด ๆ โมดูลจะไม่เสียหาย

ออนไลน์ฉันสามารถค้นหาวิธีที่ต่างกันสองวิธี วงจร op-amp ชัดเจนตามด้วยตัวต้านทาน:

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

หรือใส่ตัวต้านทานในห่วงข้อเสนอแนะ:

^{จำลองวงจรนี้}

ในทั้งสองกรณีจะตั้งค่าอิมพีแดนซ์ของเอาต์พุต$R3$

เหตุผลสำหรับหลังคือตั้งแต่ข้อเสนอแนะจะนำมาจากโหนดผลผลิตที่เกิดขึ้นจริงที่ส่งออกได้อย่างมีประสิทธิภาพความต้านทานที่ต่ำมากภายใต้สภาวะปกติ แต่ต้านทานกระนั้นปกป้องปัจจุบันมากเกินไปจากการถูกวาด: ถ้ารางไฟมี , จากนั้นมากที่สุด24 V / R 3 = 24 m A (สำหรับR 3 = 1 k Ω ) สามารถวาดได้ก่อนที่ op-amp saturates (แม้ว่าในทางปฏิบัติ TL07x จะอิ่มตัวก่อนหน้านี้เนื่องจากมันไม่สามารถส่งออกกระแสได้มากนัก )$\pm 12 \mathrm{V}$$24\mathrm{V}/R3\ = 24\mathrm{mA}$$R3 = 1\mathrm{k}\Omega$

มีคำถามที่เกี่ยวข้องสองข้ออยู่ที่นี่

1. เป็นวิธีหลังที่แนะนำจริง ๆ และปลอดภัยสำหรับโมดูลของฉันและโมดูลอื่น ๆ (ออกแบบอย่างสมเหตุสมผล) ที่อาจเชื่อมต่อได้หรือไม่ เหตุผลที่ฉันสงสัยคือการดูโมดูลในป่าวิธีแรกดูเหมือนจะเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นดังนั้นฉันคิดว่ามีข้อเสียบางอย่างที่ฉันไม่ได้ตระหนักถึง ในทางตรงกันข้ามเพียงแค่การส่งออกโดยตรงจาก op-amp ดูเหมือนว่าจะค่อนข้างบ่อยเกินไป ...
2. ในกรณีหลังทำหน้าที่เป็นตัว จำกัด กระแสไฟฟ้าจริง ๆ ดังนั้นฉันจึงอยากจะใช้แนวต้านที่ใหญ่กว่าพูดประมาณ10 k Ωเพื่อให้กระแสสูงสุดถูกตั้งค่าโดยตัวต้านทานไม่ใช่ความสามารถเอาต์พุต op-amp . นี่เป็นสิ่งที่สมเหตุสมผลที่ต้องทำหรือไม่?$R3$$10\mathrm{k}\Omega$

ปรับปรุง:

เพื่อตอบสเป็คที่หายไปของ Olin: ผู้ใช้จะไม่คิดว่าการผสมแบบพาสซีฟโดยการลัดวงจรเอาต์พุตจะทำงานได้ (และแน่นอนความต้านทานเอาต์พุตของโมดูลอื่นแตกต่างกันไปดังนั้นจึงไม่น่าเชื่อถือ) ดังนั้นโดยทั่วไปพฤติกรรมที่ไม่เกิดความเสียหายต่อโมดูลนั้นเป็นที่ยอมรับ

ในทางกลับกันเนื่องจากเอาต์พุตของโมดูลนี้ไม่สามารถใช้เป็นแรงดันไฟฟ้าควบคุมได้ (เนื่องจากลักษณะของโมดูล) การสูญเสียเล็กน้อยเนื่องจากตัวต้านทานภายนอกวงไม่สำคัญมากนัก สำหรับเสียงที่ลดลงเพียงเล็กน้อย

ในที่สุดการอ่านเธรดนี้ฉันสังเกตว่าปัญหาหนึ่งที่อาจเกิดขึ้นกับตัวเลือกหลังคือแอมป์ต้องการขับความจุเอาต์พุตโดยตรง โดยทั่วไปแล้วสายแพตช์โมดูลาร์นั้นค่อนข้างสั้น แต่ก็มีมอดุลาร์ขนาดเท่าผนังซึ่งอาจใช้สายแพตช์ที่ยาวกว่า

ในที่สุดฉันคิดว่าฉันเอนตัวไปที่ตัวเลือกแรกเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาใด ๆ เกี่ยวกับความจุของสายเคเบิลและเนื่องจากข้อเสีย (การสูญเสียสัญญาณขนาดเล็ก) ไม่สำคัญจริงๆ แต่ความคิดหรือข้อมูลเชิงลึกยังคงยินดีต้อนรับ!

อัปเดต 2:

บันทึกการประยุกต์ใช้การเชื่อมโยงโดย JRE ล้างสิ่งขึ้นต่อเมื่อมันมาถึงการโหลด capacitive: วงจรที่สองในคำถามนี้เป็นเช่นเดียวกับคนสุดท้ายในหมายเหตุ app ที่ยกเว้นเก็บประจุในวง หมายเหตุแอปบอกเราว่าการกำหนดค่านี้เป็นสิ่งที่ดีสำหรับการขับรถโหลด capacitive แต่เฉพาะในกรณีที่โหลดความจุC Lเป็นที่รู้จักกัน$C_f$$C_L$

ดังนั้นข้อสรุปของการอัพเดทก่อนหน้านี้ยังคงมีอยู่วงจรแรกเป็นทางออกที่ดีกว่าเมื่อเราไม่ทราบว่าโหลด

วงจรที่คุณต้องการขึ้นอยู่กับข้อกำหนดที่คุณไม่ได้บอกเรา คำถามสำคัญคือสิ่งที่ควรเกิดขึ้นจริง ๆ เมื่อผู้ใช้เชื่อมต่อผลลัพธ์ของสองสิ่งนี้เข้าด้วยกัน

หากพวกเขาไม่ได้ตั้งใจจะเชื่อมต่อเข้าด้วยกันจริงๆแล้วตัวต้านทานมีไว้เพื่อการป้องกัน ในกรณีนั้นวงจรที่สองของคุณดีกว่า คุณตั้งค่าตัวต้านทานให้ไม่เกินขีดความสามารถกระแสไฟขาออกของ opamp ภายใต้เงื่อนไขกรณีที่เลวร้ายที่สุด

หากมีหลายโมดูลที่ต้องการเชื่อมโยงเข้าด้วยกันและคุณควรจะได้ผลลัพธ์โดยเฉลี่ยคุณต้องใช้วงจรแรกของคุณ ยกตัวอย่างเช่นหากได้รับอนุญาตภายในข้อกำหนดเพื่อเชื่อมต่อช่องทางซ้ายและขวาเข้าด้วยกันเพื่อรับโมโน ในกรณีนั้นตัวต้านทานจะต้องเป็นสิ่งที่ความต้านทานเอาต์พุตที่ระบุของแต่ละโมดูลนั้นควรจะเป็น หากพวกเขาควรจะเฉลี่ยโดยการลัดวงจรแต่ละคนต้องมีความต้านทานที่กำหนดและควบคุม ความต้านทานนั้นจะต้องระบุตามมาตรฐาน

ตัวอย่างเช่นถ้าคุณเลือก 1 kΩและมีคนอื่นเลือก 10 kΩดังนั้นการเชื่อมต่อทั้งสองโมดูลจะไม่ได้ผลตามที่คาดหวังไว้ สัญญาณที่ได้จะเป็น 10/11 ส่วนจากโมดูลของคุณและ 1/11 ส่วนจากโมดูลอื่น สำหรับรูปแบบการหาค่าเฉลี่ยในการทำงานความต้านทานทั้งหมดจะต้องเท่ากันดังนั้นจึงตกลงกันล่วงหน้าก่อนเวลา

วงจรทั้งสองตอบสนองต่อโหลดภายนอกไปยัง GND แตกต่างกัน ใช้กรณีที่รุนแรงเพื่อสาธิตให้สมมติตัวต้านทาน 1 K เป็น GND เป็นโหลด ในวงจรแรกแรงดันพินของเอาต์พุต opamp ไม่เปลี่ยนแปลงกำไรจากวงจรจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่แรงดันภายนอกลดลง 50%

ในวงจรที่สองตอนนี้คุณมีตัวลดทอน 50% ภายในลูปข้อเสนอแนะ ก่อนหน้านี้ปลายด้านขวาของ R2 (68K) เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เป็นศูนย์โอห์ม ตอนนี้มันเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าเทียบเท่า Thevenin นั่นคือ 1/2 แรงดันเอาต์พุต opamp ผ่านตัวต้านทาน 500 โอห์มที่เทียบเท่ากัน

ดังนั้นค่าตัวต้านทานการตอบรับจะแตกต่างกันซึ่งเปลี่ยนวงจรได้รับและแรงดันไฟฟ้าตอบรับจะแตกต่างกันมากซึ่งจะเปลี่ยนกำไร แรงดันพินเอาต์พุตของ opamp จะเป็นสองเท่า (โดยประมาณ) เนื่องจากมันพยายามปิดลูป แรงดันเอาต์พุตภายนอกจะไม่ลดลงมากจนกระทั่ง opamp อิ่มตัว หรืออะไรทำนองนั้น

แอมป์สหกรณ์ส่วนใหญ่มี cct ระยะสั้นในตัว การป้องกันอยู่แล้วซึ่งเมื่อคุณใช้ความคิดเห็นเชิงลบเป็นวิธีที่ 2 นี่คือเหตุผลที่ OA มีขีด จำกัด กระแสไฟต่ำ

ข้อเสียคือโหลดเคเบิ้ล capacitive Ic = CdV / dt ต้องการให้คุณคำนวณแรงดันไฟฟ้าของอุปทานและ ที่นี่เพื่อ จำกัด การรับประกันการออกแบบหลีกเลี่ยงการจำกัดความอิ่มตัวหรืออัตราการฆ่า ดังนั้นจึงเป็นการไม่ฉลาดที่จะยกระดับไดรฟ์เหนือ Zo ของสายเคเบิล

ฉันจะทำอันแรกเพราะมันจะโหลดแอมป์สหกรณ์อย่างอิสระเมื่อมันถูกรวมเข้ากับเอฟเฟกต์ / เวทีอื่นเมื่อผู้อื่นเชื่อมต่อแบบขนาน ผลข้างเคียงที่เพิ่มเข้ามาจากการให้โหลดกับกางเกงขาสั้นขาออก (เนื่องจากการเสียบเอาต์พุตในจุดที่ไม่ได้แก้ไข) ก็ยินดีเช่นกัน ฉันไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับอิมพีแดนซ์เพราะมันจะกลับไปสู่อินพุตที่ไม่สมดุลของ hi-z ที่น้อยกว่า 3 เมตร