АРУ. Прошу совета в схемотехнике

[electrotehnik]

Доброго всем времени суток

У меня дифференциальный сигнал и его требуется привести к общей земле, затем мне необходимо реализовать автоматическую регулировку уровня (АРУ) звука перед тем, как отправить сигнал в усилитель (наушники).

Реализацию АРУ я взял из схемы магнитофона Агидель-302С, но в этом магнитофоне АРУ работает уже с сигналами, у которых земля общая. В моем случае получается целых два операционных усилителя (достаточно быстрых и точных - дорогих) и требуется достаточно много пленочных конденсаторов (тоже дорогих).

С целью сокращения операционных усилителей и пленочных конденсаторов без существенного потери качества работы подскажите, пожалуйста, как можно упростить представленную ниже схему?

[Alex]

Схема что, от однополярного питания питается?

пожалуйста, как можно упростить представленную ниже схему?

Для начала бы ее не упростить, а сделать чтобы она работала. В таком виде - сомневаюсь, что будет работать все, кроме первого каскада.

[Гоша]

А выпрямляется выходное напряжение, прежде чем попасть на затворы полевиков, чем? Вот этими ВС847?
А встроенный в 7002 защитный диод не испортит всю малину?
Самое главное в АРУ - правильно выпрямиться и сгладить управляющий сигнал.
Вообще-то стандартное решение -так называемые transconductance amplifiers, например LM13700.
Сам сейчас приблизительно таким занят, только мне еще и быстродействие надо получить.

[mAxSpace]

Может где пропустил.... А почему питание однополярное и всего 5 вольт ?

[fakel]

Усиливай дифференциальный сигнал дифференциальным усилителем на биполярах, ток которого меняй. Это и будет АРУ. У биполяров крутизна передачи линейно зависит от тока. См. внутренности К174ПС1

---------- Сообщение добавлено 19:10 ---------- Предыдущее сообщение было 19:08 ----------

еще тут посмотри как реализовано АРУ по НЧ
http://www.cqham.ru/trx85_64.htm
еще можно полевик в режиме управляемого сопротивления включить в цепь ООС ОУ с инв входа на землю

[straus]

Приёмник с балансной линии - SSM2141.
Детектор с VCA - THAT 4301.

[zoog]

Offтопик:
Как вариант - АРУ на фоторезисторе, дешевле и искажений меньше.

[electrotehnik]

Alex, да, питание однополярное. Учитывая приложение, в котором она будет работать, этого будет достаточно.
Гоша, выпрямляется линейным стабилизатором LM1117, а затем LC-фильтром (см. схему выпрямителя во вложении). На счет порчи малины паразитным диодом 2N7002: прототип АРУ, взятый из схемы магнитофона Агидель-302С, использует в этом месте тоже полевики, только сборочку в одном корпусе КР504НТ1Б. Согласно теории, все полевики имеют паразитный диод, вроде как. Результат работы схемы Агидель 302С по отзывам - годный.
Transconductance amplifiers (LM13700) - решение очень любопытное, но существуют ли они на однополярное питание (в целях сокращения корпусов на плате)?
mAxSpace, крайнем случае можно и двуполярное, но амплитуда желательна не более 5В, хотел бы ограничиться питанием этого устройства, чтобы в случае необходимости, можно было бы запитать устройство от USB. Так как усилитель будет реализован на другом устройстве, от этого устройства требуется лишь точное формирование выходного сигнала с регулировкой уровня.

straus, SSM2141+THAT 4301 - тоже требуют двуполярного питания с большой амплитудой.

[Гоша]

выпрямляется линейным стабилизатором LM1117, а затем LC-фильтром

Я не спрашивал, как организовано питание. Это к АРУ отношения не имеет.
Я спрашивал про то, как выпрямляется и и сглаживается выходной сигнал, прежде чем попасть на вход регулирующего элемента АРУ.

использует в этом месте тоже полевики, только сборочку в одном корпусе КР504НТ1Б. Согласно теории, все полевики имеют паразитный диод, вроде как.

Полевики в 504НТ1 с pn переходом, никаких защитных диодов там нет.
А 2n7002 - МОП транзистор, совсем другая технология и принцип работы. В него встроен защитный диод между стоком и истоком, катодом к стоку. При подаче между стоком и истоком отрицательного напряжения >0,5В он начинает открываться.
Короче, то, что нарисовано на твоей схеме, как АРУ неработоспособно.

[Alex]

Alex, да, питание однополярное. Учитывая приложение, в котором она будет работать, этого будет достаточно.

ЗАчем тогда:

два операционных усилителя (достаточно быстрых и точных - дорогих) и требуется достаточно много пленочных конденсаторов (тоже дорогих).

?

Я уже молчу о том, что вместо каждой пары 49721 лучше поставить один 49720, или еще дешевле - 49723 или 5532, тут их болеее чем достаточно.
И пленочные конденсаторы выкинуть нахрен.

выпрямляется линейным стабилизатором LM1117, а затем LC-фильтром (см. схему выпрямителя во вложении).

По первых, это стабилизатор а не выпрямитель, в случае питания от сети, выпрямитель должен стоять до него, но судя по картинке - это питается постоянкой в автомобиле, так что, никакого выпрямителя по питанию тут нет.
Во вторых - Гоша говорил про выпрямление сигнала управления АРУ а не питания.

На счет порчи малины паразитным диодом 2N7002: прототип АРУ, взятый из схемы магнитофона Агидель-302С, использует в этом месте тоже полевики, только сборочку в одном корпусе КР504НТ1Б.

Так то mosfet а то jfet.

Согласно теории, все полевики имеют паразитный диод, вроде как.

Нет конечно.

(LM13700) - решение очень любопытное, но существуют ли они на однополярное питание

LM13700 согласно даташиту, работает от однополяного напряжения 9.5в.

(где-то с десяток валяется лет 15, остались с одного проекта, но с тех пор так и не пригодились никуда).

[zoog]

Нет никакого ТЗ, но ёжикам это, по-видимому, не впервой.

[Гоша]

Кстати о питании.
Имея 14В почему бы не сделать из них 10В и питать аналоговую часть, тем самым сильно облегчит выбор элементной базы и режимы работы ОУ?

---------- Сообщение добавлено 11:05 ---------- Предыдущее сообщение было 11:02 ----------

Усиливай дифференциальный сигнал дифференциальным усилителем на биполярах, ток которого меняй. Это и будет АРУ. У биполяров крутизна передачи линейно зависит от тока.?

Так это и есть принцип работы транскондуктансного усилителя.

---------- Сообщение добавлено 11:16 ---------- Предыдущее сообщение было 11:05 ----------

zoog,
В результате формулировки ТЗ вполне может выясниться, что никакое АРУ там не нужно динамику сигнала корежить

[electrotehnik]

Спасибо всем за комментарии моей схемы, в особенности:
Гоша, fakel, Alex.
Вовремя выявили грубые ошибки, которые отняли бы достаточно ощутимое время на отладке!

Больше всего заинтересовал вариант транскондуктансного усилителя (transconductance amplifiers).
Если встречались какие-либо application notes на LM13700 или аналогичных микросхемах, не могли бы поделиться ссылкой?
В частности, в примере хотелось бы увидеть подключение дифференциального сигнала, как именно осуществляется настройка целевого уровня АРУ, необходимо ли организовывать сторонними элементами балансный вывод сигнала после транскондуктансного усилителя или это уже реализовано у него внутри?

Если не трудно, не могли бы прокомментировать выпрямление и сглаживание сигнала на входе регулирующего элемента АРУ в примере по ссылке:
http://www.cqham.ru/trx85_64.htm

Кстати о питании.
Имея 14В почему бы не сделать из них 10В и питать аналоговую часть, тем самым сильно облегчит выбор элементной базы и режимы работы ОУ?

Изначально устройство проектируется с некоторой долей универсальности: возможность питания от USB или питания от автомобильной бортовой сети.
Но ваше замечание я приму в качестве весомого аргумента при пересмотре принятой концепции универсальности.

[mAxSpace]

Изначально устройство проектируется с некоторой долей универсальности

что хоть за устройство ? в чём его практический смысл ?

[Alex]

Если не трудно, не могли бы прокомментировать выпрямление и сглаживание сигнала на входе регулирующего элемента АРУ в примере по ссылке:

VD1, VD2 - выпрямляют (после С41), С42 - сглаживает.

[Tuvalu]

OTA - это компромисс шум/искажения. Посмотрите график "Distortion vs. Differential Input Voltage" в даташите того же 13700. Хотите меньше искажений - делите сигнал на входе. А это чревато ухудшением С/Ш. И наоборот, т.е. получается своеобразные качели. Непонятно, каковы ваши требования по качеству, но если выше среднего, то я вообще не рекомендую связываться с ОТА.
Если не жалко денег, то THAT4311 - лучшее из всего возможного. Питание 5 В. Всё необходимое на борту (супер VCA, RMS детектор, три ОУ).
Неплохой вариант - это SE/NE571. Там хороший VCA, детектор и (такой себе) ОУ. Питание от 6 В. Дёшево и доступно, в AN8159, 8160 есть схемы ALC - т.е. АРУ.

[zoog]

Если не трудно, не могли бы прокомментировать

Свои пожелания или цели. По ссылке просто 2пп выпрямление среднего значения, постоянная отпусания 5с.

питания от USB или питания от автомобильной бортовой сети.

При питании от USB 5В нормальных у Вас никогда не будет. Либо питать ненормальными (просадки + шум), либо стабилизировать.

Непонятно, каковы ваши требования по качеству, но если выше среднего, то я вообще не рекомендую связываться с ОТА.

Видел их в мощных усилителях, думаю с шумами и искажениями там всё в порядке.

[Гоша]

выпрямление и сглаживание сигнала на входе регулирующего элемента АРУ в примере по ссылке

А что там комментировать?
Все написано в описании конструкции.
Порог срабатывания определяется напряжением отпирания диода плюс напряжение отсечки полевика. Не регулируется, и сделать регулировку сложно.
Постоянная времени фильтра на отпускание - 5с!!!
И вообще, применение mosfet в качестве регулирующего - очень сомнительно.
Даже если ограничить глубину подавления АРУ до 4 (12 дБ), то искажения достигают 10 и более % в начале диапазона регулирования. Правда, с ростом входного напряжения в 4 раза все приходит в норму.
А если не ограничивать глубину АРУ, то искажения вообще неприличные - 25%, и с ростом входного напряжения катастрофически увеличиваются. Проще ограничить сигнал диодным ограничителем.
Может, для связного приемника это и приемлемо, но для звука - категорически нет ИМХО.
Все это по результатам моделирования, конечно. Я бы такое паять даже не подумал.

[Tuvalu]

Видел их в мощных усилителях, думаю с шумами и искажениями там всё в порядке.

Во-первых, смотрите даташит - 1% НИ при 35 мВ, 10% - при 100 мВ, притом, не rms, а p-t-p. Если это "в порядке", то... кому и кобыла невеста.
Во-вторых, обычно в усилителях ОТА включается в ООС ОУ, и в нормальном режиме через него сигнал не проходит. Пока нет перегрузки, нет и искажений, т.к. проводимость ОТА минимальна. А выше порога, когда вступает в работу ОТА, уже и пофиг, сколько там НИ - 0.1, 1 или 10%, лишь бы не жёсткое ограничение по питанию. Иначе говоря, там это не АРУ, а пик-лимитер. А в обычных (даже гитарных) компрессорах не от хорошей жизни на входе включён делитель на 100 или около того. Т.е. сначала поделим сигнал, затем его усилим. Вот, и оцените потенциально достижимое С/Ш, учитывая, что входные транзисторы в 13600/13700 далеко не самые малошумящие. Кстати, эти компрессоры (Dynacomp, Ross и их клоны) справедливо считаются самыми шумными в индустрии.

[Гоша]

Неплохой вариант - это SE/NE571. Там хороший VCA

VCA там тоже ОТА. Думаю, что и в THAT4311 тоже ОТА, просто припудренный маркетологами словами логарифм/антилогарифм.
Есть, кстати, простая микросхема TDA1013, там тоже есть логарифмический VCA.

---------- Сообщение добавлено 22:52 ---------- Предыдущее сообщение было 22:34 ----------

1% НИ при 35 мВ, 10% - при 100 мВ

Это если не подключать линеаризующие диоды. С диодами все сильно лучше.
Ну и чего хотеть от устройства с токовым входом полупроводника, чтобы ток от напряжения линейно зависел? Так не бывает.