为什么“混音器很少使用单一电源电压”?


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我正在阅读“ 单电源运算放大器电路集 ”,在有关求和的段落(第9页)中,我读到“ 音频混频器很少使用单电源电压。设计人员经常将运算放大器推高,有时超出其建议的电压轨以增加动态范围 ”。

这仍然适用吗?当代的单电源运算放大器在混合应用中动态范围是否受到限制?如果是这种情况,那么求和信号的动态范围需要分配电源多少个运算放大器?


您必须谨慎使用带运算放大器的带宽一词。带宽是指频率范围,动态范围是指幅度范围。
jalalipop

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为什么这样投票?它似乎与电子设计有关,并且没有显示工作就不是作业问题。
BORT

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也许是因为没有单电源和双电源运算放大器,而只有单电源和双电源电路?
Finbarr

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@Finbarr有单电源和双电源运算放大器。当然,所有运算放大器都有两个电源轨,但是您可以优化运算放大器,使其从负电源向上(甚至低于负电源)工作,这通常被称为“单电源运算放大器”,因为它们的目标是通过允许设计仅使用一个需要调节的电压轨来简化电路。
Joren Vaes

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电路设计中的某些“错误”导致了流行的测深电路,并且听这些声音的人们不知道或不在乎是否超过了建议的电压或最大电压,因此,超过建议的运算放大器电源电压可能会导致一种特定的声音,对于许多音乐家和制作人等而言,被认为是令人愉悦的(或适当具有攻击性的东西)。不过,我无法引用特定的示例电路。
Todd Wilcox

Answers:


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为什么混音器很少使用单一电源电压”

因为在音频电路中,当使用对称电源电压(例如+/- 15V)时,电路变得更加简单。例如,如果要使用30 V单电源,则必须采取措施将运算放大器的输入直流偏置到“中间”某处的电压,而30 V电源应为+15V。

您还可以创建一个+15 V的“ AC接地”电源轨,以对所有输入的DC偏置,但这通常只是一小步,以使电源提供+/- 15 V的电压。然后,所有输入都可以DC偏置至0 V,“整洁”和“简单”。这样,信号也将以0 V(接地)为中心,而不是添加+15 V DC。

设计人员通常会将运算放大器推高至有时甚至超过其建议的电压轨,以增加动态范围

这仍然适用吗?

是的,原则上是这样。实际上,使用最大电源电压确实可以提供最大输出电压摆幅,这是达到最大动态范围所需要的。给+/- 5 V的运算放大器供电,即使最佳的运算放大器也限于10 Vpp输出电压摆幅。使用+/- 15 V,您将获得30 Vpp的输出电压摆幅。

但是,不使用推荐的电源电压(而是使用最大值)可能会导致问题,而这些问题可能不会在数据表中列出。但是通常除非您超过最大值,否则应该没有问题。

所有电路的动态范围都受到限制,取决于运算放大器,您获得的范围更大或更小。

您不能说通道数受动态范围限制。只要您注意总和信号(电流)低于电路可处理的信号(运算放大器的输出将不会削波),则通道数基本上没有限制。


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通道数量可以受动态范围限制。添加inputds不会增加允许的最大输入电平,但会增加系统的其他输入噪声。因此,每增加一倍的输入量,您的动态范围就会降低3dB。当然,这是基于放大器的噪声系数很小的假设进行的。
Joren Vaes '17

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@JorenVaes实际上,假设您一直使用相同值的输入(V至I)电阻对信号求和,这是正确的。但是随后,您还必须限制最大输入电压(求和之前),否则输出可能会削波。我认为,增加更多输入时,运算放大器本身不会限制动态范围。我认为更多的是系统本身决定噪声水平,从而决定动态范围。
Bimpelrekkie

确实,您需要限制信号,但是这又需要电阻,因此可能会再次增加噪声。就是说,我同意谈论系统本身更为有意义,因为有太多变量可以说这仅仅是运算放大器。
Joren Vaes

从-15 / + 15电压轨为电路供电,或从0 / + 30电压轨为同一电路供电,除了选择从何处测量电压之外,还有什么区别?当然,实际的组件甚至都不知道您是在相互调用电势吗?
hmakholm在莫妮卡(Monica)

@HenningMakholm实际上,除了选择接地点之外,没有其他区别。尤其是在0 / + 30V的情况下,如果使用+15 V的“信号接地”,则电路可以相同。仅当多个电路连接在一起时,才需要注意,而不是将0V作为通常的+15 V使用。这有点违反直觉,而不是我们习惯的。然后,使用+/- 15 V使事情变得更容易理解。
Bimpelrekkie

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因为单电源设计很烂。

在双电源上,您可以将信号偏置到地面附近。仍然可以使用耦合电容器,但它们只需要处理来自不完美运算放大器的小直流偏移,而不是大的故意直流偏移。

在单电源系统中,您必须将信号偏置到其他地方。这带来了两个问题。

  1. 偏置电压的任何波动都可能会成为信号中的噪声。
  2. 当耦合电容器充电至其稳态水平时,几乎肯定会在通电时产生“轰鸣”。除非格外小心,否则在调整增益控制时也可能会有类似的响声。

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音频信号仅是交流电。低于20 Hz的一切都是噪声,可以丢弃。因此,通常很方便地设计电路,使所有信号的静态电平为0。这意味着使用±电源。

将任何部件推到规定的电压范围之外是不负责任的设计。既然那里肯定还有不负责任的工程​​师,那么您可能会找到仍然可以做到的产品。

运算放大器的带宽与电源电压无关。一些音频电路的双极电源是为了方便处理对称于地面的信号。它与带宽无关。

不,我们不会用Google来获取本应在问题中的信息。这就是你的工作。


有些乐器可以产生8Hz的声音,而16Hz则相对常见。您的下限至少要高两个八度。
user207421

@EJP仅当扬声器或地板/座椅振动器可以复制它时。许多廉价的消费罐在自由空间中达到100Hz的过程中都表现出色。通用“专业”扬声器的广告通常在50Hz左右,而低音炮的扬声器(略)降低。同样,〜20Hz大约是听的下限;感觉不到任何东西,但是如果操作得当,设备支持它,并且建筑物不会脱离“地震”,它仍然会增加体验。:-)
AaronD

@EJP:20 Hz至20 kHz被视为“ HiFi”音频。这是一项基于人类听觉范围的行业惯例。即使是高端次低音扬声器,通常也不会一直下​​降到20 Hz。电子设备应该能够处理20 Hz至20 kHz ,因此它不是整个系统的限制因素。如果您想让人们感觉到(您听不到)低于20 Hz的频率,那么您就需要HiFi音频系统以外的东西。对于听不到的低频,这可能需要与扬声器相对应的“振动器”。
奥林·拉斯洛普
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