Усилитель для наушников R250

[Дмитрий Косачев]

К рассмотрению предлагается простой параллельный композитный усилитель с балансным входом на базе статьи «High Precision Composite OP Amps» John D. Yewen, Electronics & Wireless World, Feb 1987 и бюллетеня по применению AB-051, Burr-Brown Corporation, Mar 1993.

За основу был взят Усилитель мощности ZD-50, а также выходной каскад усилителя для наушников USB ЦАП RME ADI-2 DAC. Защита от постоянного напряжения на выходе позаимствована у телефонного усилителя Омикрон.

Технически усилитель представляет из себя: входной буфер (U1, U2), дифференциальный усилитель/фильтр (U3) с Ку=-1, композитный усилитель (U4, U5-U10) с Ку=-2.

Источник вторичного питания – импульсный SEPIC на конвертере TPS61175, с рабочей частотой 1МГц. Стабилизаторы питания ОУ, кроме OPA1688, построены на LDO-регуляторах TPS7A47 и TPS7A33.

[Meta|_]

Я не понимаю такого усложнения схем телефонных усилителей. Не верю, что можно услышать разницу между -120 и -180дБ THD. А для -120 достаточно куда более простого композита, например, как у Корсакова на 6012.
С УМ всё не так однозначно (с), как минимум, вследствие габаритов.
ЗЫ: Регулировка громкости предполагается в ЦАП?

[EDDiE]

К рассмотрению предлагается простой параллельный композитный усилитель с балансным входом на базе статьи «High Precision Composite OP Amps» John D. Yewen, Electronics & Wireless World, Feb 1987 и бюллетеня по применению AB-051, Burr-Brown Corporation, Mar 1993.

За основу был взят Усилитель мощности ZD-50, а также выходной каскад усилителя для наушников USB ЦАП RME ADI-2 DAC. Защита от постоянного напряжения на выходе позаимствована у телефонного усилителя Омикрон.

Технически усилитель представляет из себя: входной буфер (U1, U2), дифференциальный усилитель/фильтр (U3) с Ку=-1, композитный усилитель (U4, U5-U10) с Ку=-2.

Источник вторичного питания – импульсный SEPIC на конвертере TPS61175, с рабочей частотой 1МГц. Стабилизаторы питания ОУ OPA1612 построены на LDO-регуляторах TPS7A47 и TPS7A33.

Вложение 461996

Спасибо за схему.

Ваша схема, напомнила мне схему Крокодил (The Crocodile) Сергея из Аделаиды (Shaq888) на diyaudio.com, также, с импульсным питанием, и выходным каскадом на запараллеленных ОУ https://www.diyaudio.com/community/t...codile.270294/

Схема
https://www.diyaudio.com/community/a...ps-pdf.468036/

Искажения Крокодила замеренные в "железе"
https://www.diyaudio.com/community/t....270294/page-7

Полная тема по ушнику Крокодил
http://www.audio-perfection.com/foru...41135#pid41135


Конечно, некорректно оценивать свои усилители, но, все же спрошу: как ваш ушник звучит в сравнении с другими ушниками которые вы слышали?

[Дмитрий Косачев]

Я не понимаю такого усложнения схем телефонных усилителей. Не верю, что можно услышать разницу между -120 и -180дБ THD. А для -120 достаточно куда более простого композита, например, как у Корсакова на 6012.
С УМ всё не так однозначно (с), как минимум, вследствие габаритов.
ЗЫ: Регулировка громкости предполагается в ЦАП?

На самом деле в моём усилителе нет ничего сложного. То что вместо одного THS6012, как это было реализовано в Современном любительском усилителе для головных телефонов, используется три OPA1688 его усложняет лишь незначительно, а места на печатной плате занимает примерно столько же. А при использовании в корпусах QFN получается очень элегантная симметричная трассировка. Для примера реализация выходного каскада от RME:

Разница между -120 и -180дБ THD действительно не слышна (в рамках одного схемотипа), тем более что ни о каких -180дБ и речи идти не может, ориентировочное значение THD будет в пределах -120..-130дБ.
Также замечу, что корреляция между THD и качеством звука хоть и есть, но не является определяющей. Суть этого композита в другом - в минимальных фазовых искажениях.

Регулировка громкости реализована в ЦАП, всё верно.

Ваша схема, напомнила мне схему Крокодил (The Crocodile) Сергея из Аделаиды (Shaq888) на diyaudio.com, также, с импульсным питанием, и выходным каскадом на запараллеленных ОУ https://www.diyaudio.com/community/t...codile.270294/

Конечно, некорректно оценивать свои усилители, но, все же спрошу: как ваш ушник звучит в сравнении с другими ушниками которые вы слышали?

Тему с реализацией The Crocodile я видел, у него иначе построен выходной каскад и реализована более глубокая ООС за счет введения конденсатора в делитель композита, что с одной стороны благо, а с другой добавляет проблемы с выходом усилителя из клипа. Поэтому я решил отказаться от такого решения в пользу упрощения.

Схему я нарисовал только вчера и в железе она пока не собиралась, возможно, будут некоторые правки.
Если хотите сравнить звучание выходного каскада по типу The Crocodile и моим - это сделать достаточно просто. Возьмите RME Babyface Pro FS и RME ADI-2 DAC FS, в первом выход построен с простым запараллеливанием выходных ОУ, во втором - на основе AB-051.

Крайне неудачный выбор ОРА1612, ну есть же 1656, умеющий работать с дифференциальным сигналом.

Я, конечно же, рассматривал OPA1656 на роль U3, но при этом смещение на выходе вырастает аж на порядок.
Поэтому в итоговой реализации оставил OPA1612. Если звук не понравится, то перепаяю на OPA1656 или вообще на OPA2891.

[V_V_V]

А в RME разве не полностью балансный усилитель (L+,L-) & (R+,R-) ?

[Дмитрий Косачев]

А в RME разве не полностью балансный усилитель (L+,L-) & (R+,R-) ?

У них есть и полностью балансная модель - ADI-2 Pro FS R.

[V_V_V]

adi-2/4 pro se тоже полностью балансная и в нем 4 ОРА1688 на балансный канал или это не так?

[Дмитрий Косачев]

adi-2/4 pro se тоже полностью балансная и в нем 4 ОРА1688 на балансный канал или это не так?

Всё правильно, эта модель тоже полностью балансная. Только в ней уже пошли по пути упрощения выходного каскада - по два OPA1688 (присмотрелся повнимательнее, OPA1622) на плечо, вместо трех OPA1688 в PRO-версиях.

[V_V_V]

по два OPA1688 на плечо,

Может и Вам пойти по этому пути. Все же , как не крути, балансный усилитель для наушников лучше, если источник действительно балансный.

[Дмитрий Косачев]

балансный усилитель для наушников лучше, если источник действительно балансный

Для этого нужны наушники с балансным подключением, а у меня - обычные.
И они у меня, на самом деле, для понимания того что слышит заказчик, т.к. моё основное поле деятельности - это микрофоны. Поэтому переделывать их на баланс смысла нет.

[V_V_V]

для понимания того что слышит заказчик

Тогда этот усилитель Вам точно чересчур

[Дмитрий Косачев]

Тогда этот усилитель Вам точно чересчур

А это просто то, что я сам давно хотел послушать, но руки всё не доходили сделать.
Т.е. мне было интересно, как будет звучать выходной каскад RME, если его обернуть в композит.

[Alex]

Балансный вход - это всегда хорошо, балансное подключение наушников - тоже хорошо (из-за проводов), но делать для этого балансный (мостовой) усилитель - совершенно не к чему, если это не портатив с батарейкой.

[Дмитрий Косачев]

делать для этого балансный (мостовой) усилитель - совершенно не к чему, если это не портатив с батарейкой.

Резон делать полностью балансный усилитель есть, если стремимся к максимально высокому качеству звука.
Безусловно кардинальных изменений не будет, но, как минимум, по собственным шумам будет выигрыш. А также суммирование на нагрузке, несомненно, окажет положительное влияние (хотя бы отсутствием окраса звука ОУ вычитателя в небалансном решении).
Идея V_V_V абсолютно здравая - если бы у меня были высокоомные наушники с балансным подключением, то я бы последовал этому совету.

[dortonyan]

Я, конечно же, рассматривал OPA1656 на роль U3, но при этом смещение на выходе вырастает аж на порядок.

Что-то странное. Меряли по факту, или ориентируетесь по ДШ? У 1656 входное смещение должно быть не на много больше.
2891 будет еще хуже (точнее ему нужна гораздо более низкоомная обвеска). Его бы (а еще лучше 892) вместо 1688, тогда и параллелить ничего не надо.
И на схеме касяк: 5 и 7 коннекторы входных разъемов не включены на землю. Если на плате так же, то входы ОУ при отключенном входном разъеме получается "висят" в воздухе.

Может и Вам пойти по этому пути. Все же , как не крути, балансный усилитель для наушников лучше, если источник действительно балансный.

"Балансность" схемы выхода не имеет никакого отношения к "балансности" источника (т.е. к балансному входу).
На входе это нужно для отвязки сигнала от земли.
А на выходе - исключительно для увеличения выходного размаха напряжения, когда напряжение питания не позволяет. Например в портативе, как отметил Alex.

Тогда этот усилитель Вам точно чересчур

Улучшения звука балансный выход усилителя не дает, он не для этого (см. выше).

[Дмитрий Косачев]

Что-то странное. Меряли по факту, или ориентируетесь по ДШ? У 1656 входное смещение должно быть не на много больше.

Усилитель в железе ещё не собран. Если смотреть даташиты, то у OPA1612 VOS=0.1mV, а у OPA1656 VOS=0.5mV. Модель показывает общее (на выходе усилителя) изменение смещения на порядок.

Его бы (а еще лучше 892) вместо 1688, тогда и параллелить ничего не надо.

Если скорректировать OPA892 под полосу в пару МГц, то, боюсь, лучше чем OPA1688 он не будет. OPA1688 выбран из соображений его доступности.

И на схеме касяк: 5 и 7 коннекторы входных разъемов не включены на землю. Если на плате так же, то входы ОУ при отключенном входном разъеме получается "висят" в воздухе.

Спасибо, исправлю.

[dortonyan]

Усилитель в железе ещё не собран. Если смотреть даташиты, то у OPA1612 VOS=0.1mV, а у OPA1656 VOS=0.5mV. Модель показывает общее (на выходе усилителя) изменение смещения на порядок.

Ну тогда это ни о чем.
У меня на двух корпусах OPA1652 по факту входные смещение в районе 0,1мВ и ниже (на грани измерения), не смотря на то что в ДШ типовое значение 0,5мВ. На 1656 не помню сколько было, но тоже немного.

Если скорректировать OPA892 под полосу в пару МГц, то, боюсь, лучше чем OPA1688 он не будет. OPA1688 выбран из соображений его доступности.

Если имеется ввиду частота единичного усиления, то ее можно сделать и повыше, это же не УМЗЧ.
Но в первую очередь я имел ввиду больший выходной ток 891/892, что позволяет обойтись всего одним корпусом на два канала.

Спасибо, исправлю.

Если схема не конечная, то могу еще накидать правок по входным цепям.
1. Общий пин входного коннектора (это вроде 2-ой) лучше включать на землю не напрямую, а через параллельную RC цепь 100 Ом +100 нФ.
2. Перед С1 С2 добавить небольшие сопротивления: 100..200 Ом. C1 С2 можно немного увеличить.
3. U1 заменить на FET ОУ: 1652 или 1656.
4. Включить 4,7..10к резистор между IN+ IN-. Или два последовательных резистора по 2,2..5,1к, а их среднюю точку в землю через мегаом. Тогда 5, 7 коннекторы использовать не обязательно.
Для примера - посмотрите как сделано у Бруно.

[Alex]

Резон делать полностью балансный усилитель есть, если стремимся к максимально высокому качеству звука.

К качеству звука это отношения не имеет.
От слова "совсем". Иначе и на АС все бы поголовно делали мостовые.
Но если их и делают, то практически по те-же причинам, что и для наушников.

Для исключения влияния общего для L и R провода к наушникам (а это второе, ради чего затевается банас), никто не мешает использовать балансные наушники с небалансным усилителем.

Усилитель в железе ещё не собран.

А я думал не только "собран", но еще и прослушан на наушниках разного типа и с разным импедансом.

[dortonyan]

Для исключения влияния общего для L и R провода к наушникам (а это второе, ради чего затевается банас), никто не мешает использовать балансные наушники с небалансным усилителем.

Для этого нужны наушники с балансным подключением, а у меня - обычные.

Кстати, если у наушников 3-х контактный джек, то это не значит, что у них общая земля в проводе. Земли могут быть и отдельные (как в балансном варианте) с объединением на джеке.

[Дмитрий Косачев]

Ну тогда это ни о чем.

В целом, я согласен, что это небольшое смещение и им можно пренебречь. Но, пока, оставлю минимально возможное, а по результату прослушивания уже решу стоит менять его или нет. Перепаять - дело пяти минут.

Если имеется ввиду частота единичного усиления, то ее можно сделать и повыше, это же не УМЗЧ.

Выше могут начаться проблемы с самовозбуждением. Коэффициент усиления очень мал.

Но в первую очередь я имел ввиду больший выходной ток 891/892, что позволяет обойтись всего одним корпусом на два канала.

Да, я понял, что вы имеете ввиду. Просто я хотел опробовать именно решение на базе AB-051.

1. Общий пин входного коннектора (это вроде 2-ой) лучше включать на землю не напрямую, а через параллельную RC цепь 100 Ом +100 нФ.

Ground-lift я делать не хочу намеренно.

2. Перед С1 С2 добавить небольшие сопротивления: 100..200 Ом.

Принято, спасибо!

3. U1 заменить на FET ОУ: 1652 или 1656.

А в чем вы видите преимущество FET-архитектуры в данном случае?

4. Включить 4,7..10к резистор между IN+ IN-. Или два последовательных резистора по 2,2..5,1к, а их среднюю точку в землю через мегаом.

С синфазными токами действительно есть такие большие проблемы, что это необходимо? Промоделировал в симуляторе, да, необходимо.

Земли могут быть и отдельные (как в балансном варианте) с объединением на джеке.

В моих земля общая.