为什么音频运算放大器需要如此高的电源电压？

这可能是一个愚蠢的问题，但是我还无法在互联网上的任何地方直接找到它。我还在线回答了一些相关问题，希望不要偏离主题太多。

在专业齿轮中，线路电平音频信号的峰峰值约为3.5V，为什么音频电路通常需要或建议+/- 12v或更高的电源电压？

这纯粹是净空的事情吗？还是运算放大器的非线性取决于电源电压？

还是支持更便宜的组件？查看TL072的数据表，如果负载电阻变小（2k Ohm），则最大输出电压可低至电源轨的2/3，但对于10k Ohm负载，最大输出电压通常为电源轨的90％。但是，您还可以使用轨到轨的高端运算放大器吗？

提示此问题的主要内容是查看Cirrus CS4272的数据表以及评估板上的原理图/数据。在这种情况下，即使ADC在0v至5v的电压范围内工作，他们仍选择为输入缓冲器使用双极性+/- 18V电源。在该特定示例中，他们使用NE5532D8，其最坏情况下的输出摆幅为电源轨的80％，并支持低至+/- 3v的电源轨。

因此，如果ADC仅支持0-5v音频（大概偏置在2.5v左右），为什么他们会使用+/- 18V的电源，而使用+/- 3v的电源仍然可以轻松适应3.5V峰峰值范围？

根据数据手册，该电路也没有发生缩放（增益或衰减）：

XLR连接器通过单位增益，交流耦合的差分电路为CS4272模拟输入供电。2 Vrms差分信号将驱动CS4272输入达到满量程。

因此，任何超出线路电平的信号都会被ADC削波。相对于运算放大器，最好在ADC中进行削波？或者，即使它仍仅提供约3.5v峰峰值线路电平输出信号，还是输出级需要更高的电源轨？

在驱动5v单电源ADC的情况下，为什么在5v单电源上使用具有更高双极性电源的输入级比在LT1215之类的器件更好的原因是什么？（我无法发布链接，因为在这个特定的Stack Exchange上我还没有10个声誉...对Google来说很容易）

谢谢！

1. 当今可与24位音频配合使用的高清音频设备（例如混音器）使用600欧姆差分输入和内部总线连接（直到信号被数字化），需要+/- 10伏的电压摆幅来处理120dB的动态范围SACD / DVDV / Blu-Ray音轨。差异驱动器IC通常是SSM2142，其供电轨为+/- 18伏（在混频器中）。
2. 是的，这种额外的电压中的一部分是为了弥补遥远的600欧姆负载上的Vdrop，因此负载上可提供+/- 10伏的摆幅。更高的驱动电压始于CD（1980年代初期），其动态范围约为90dB，并且它们使许多较早的立体声输入过载，因此声音非常失真。
3. 解决方法是安装-6dB唱机插头适配器，以便将音量降低到以前的立体声音响水平。我无法解释为什么设计人员会使用高压运算放大器来驱动低压ADC，除非输入为SACD标准+/- 10伏，然后在ADC之前将其分压。
4. 如今，CD / SACD / DVD /蓝光输出的最大输出摆幅为+/- 10伏，因此仅模拟输出IC必须具有高压电源轨。在此IC之前，信号仍为数字格式。MP3播放器可以在低得多的电压下工作，因为动态范围约为60dB。
5. 通过提高耳机/耳塞驱动器IC的电压，可以播放CD文件的更高质量的播放器可能具有90dB的动态范围。
6. 除非您处理24位音频或超精密直流测量，否则5伏单端电源以及5伏和3.3伏超静音ADC和DAC足以满足CD，MP3和常规音频的需求。所谓的“斩波”放大器也可以在5伏电源下执行精确的DC测量，尽管采样率可能限制为100 sps；随着时间的推移，采样率会增加。功率放大器对运放使用+/- 15伏特轨（或更高电压），以处理几乎没有失真的当今高清音频。
7. 如果设计人员在5伏ADC电路中安装+/- 12伏运算放大器，则可能是为了简化设计，驱动较低阻抗负载和/或避免购买可能只是增加了“特殊”低压运算放大器而设计的。库存成本。
8. 如果您查找SACD，则它是演播室级的24位记录格式，可以混合成DVD / Blu-Ray音轨，而音乐会音乐会也可以混合成CD的16位格式。+/- 10伏是600欧姆或更高负载下的最大线路电平，但是今天的家庭音频期望这些设备具有这些电平。
9. 标准的“ Tape In”和“ Tape-Out”以及MP3和卡带输入仍在其原始信号电平（约+/- 1伏）下工作。旧的级别标准仍然存在，但与高清晰度音频（24位）一起存在。
10. 五伏和3.3伏ADC具有比过去更大的动态范围（极低的本底噪声）。我并不是要暗示5伏或3.3伏ADC不能处理高清音频，只要它是专门为该任务而构建的即可。他们的成本起初非常高，但是逐年下降。
11. 之所以使用所谓的“高压”运算放大器有很多原因，包括音频和超声波。LTC6090具有+/- 70伏的供电轨，用于超音速和运动控制，实际上+/- 12伏的供电轨实际上位于低压侧。
12. 一些音频功率放大器，例如Cerwin-Vega Metron系列中的那些，具有+/- 130伏的电源轨，输出功率为1,500瓦，因此具有+/- 15伏电轨的前置放大器级看起来像是低压。
13. 在这种情况下以及其他情况下，需要更高的电压，因为下一级或目标设备需要较大的电压范围才能正常工作。负载可以是为低阻抗，低噪声负载或简单的阻抗匹配而设计的分压器。
14. 顺便说一句，“ xxdB”是指电路或录音的本底噪声，因此与“全音量”相比，本底噪声的最高噪声太低而无法检测或察觉。同样，它并不表示IC的供电电压，而是与全音量声音水平相比，没有施加信号时IC的安静程度。
15. +/- 12伏及更高电压的电源轨已减少为实际需要它们的那些设备，例如功率放大器，电源，测试设备等。
    
    编辑：由于DC和音频IC的本底噪声不断提高，因此值得一提的是，在某个时间点，原来的“标准” +/- 10伏特到600欧姆的规格将被较低的电压到600欧姆代替。600欧姆的标准来自于将200英尺的32通道屏蔽双绞线（STP）电缆从音乐会舞台连接到200英尺之外的音塔的时代，那时对于600欧姆XLR输入的模拟混音器来说很方便。
    
    所有这些昂贵的步骤都是必需的，以将噪声排除在麦克风和乐器电缆之外，例如头顶灯，频闪灯，激光，舞台工作人员使用的对讲机等。话
    
    虽如此，很显然，随着时间的流逝越来越多的声源被数字化，避免了200英尺“蛇”的需要。将来的某个时候，所有信号源都将立即被数字化，并且直到信号到达耳机和扬声器之前可能不会再次变为模拟信号，这使我当前的回答在信号方面变得过时了，但功率却没有了。

在较早的日子里，放大器需要在输出电压范围和电源电压之间有足够的余量。较旧的运算放大器通常每个电源轨具有3V的压降。

此外，使信号输出进一步远离此限制可保证更好的电源抑制比（较旧的设计通常使用稳压不良的电源，仅使用齐纳二极管+ NPN作为稳压器）。当电源电压较高时，这些运算放大器通常具有更好的总体规格（PSRR，CMR，THD + N等）。例如，请参阅OPA134的THD + N规格（出现在90年代中期），这是高端音频中流行的运算放大器：

您清楚地看到，在较高的电源电压下，THD + N更好。甚至没有提及那些较旧的运算放大器通常从未完全指定为+/- 5V。

因此，每个人都使用相当高的电源电压。这是很自然的事情。

如今，我不确定这是否仍然合理。较新的轨到轨输出运算放大器具有良好的规格，并且如果您的电源足够稳定，则电源抑制将不是问题。但是，通常，设计“高端高保真音响设备”的人并不容易开始使用更新的产品，所以我想他们仍然有这种习惯。

现在，如果您想使用具有5V单电源的LT1215，并且LT1215的规格对您来说足够好，那就可以了。它的规格并不荒谬。只需检查输入电压范围/输出电压摆幅是否适合您的应用即可。如果ADC的输入范围为0-5V，则将LT1215的输出最大值限制为约4.4V，这将削减一点动态范围，但这是可以接受的。由你决定。

我认为，只要在输入端有一个隔直流电容，在输出端有另一个隔直流电容，任何双极性供电的运算放大器电路都可以重新调整以使用单个电源工作。

我以为他们使现代的某些运算放大器一直工作到3.3 V电源。这是我在网上简单地发现的一个例子：