Jump to content

Tape Head Preamp


calle_jr

Recommended Posts

 

Jag har försökt fördela förstärkningen jämnare mellan OP-amparna.

Resistorn över första OP-ampen kan fungera som bass cut/boost, 1-10Mohm.

 

Treble cut vet jag inte än, för jag försöker implementera ett notchfilter för puckeln 4-8kHz.

Det fungerar att göra såhär (visar enbart notchfiltret för tydlighets skull);

 

image.png

 

image.png

 

 

5ohms resistorn är för att justera nivån på notchen.

 

Då borde jag dels kunna skippa "oscillatorn" Cx och Rx, dels kunna använda denna delkrets för treble cut.

 

Är detta ett bra eller dåligt sätt att lösa puckeln?

 

 

10 hours ago, tek said:

Nedan är ett förslag som du kan börja lajja med.

Tack!

Ska försöka smälta detta.

 

 

Link to comment
Share on other sites

On 2021-08-01 at 10:42, calle_jr said:

Är detta ett bra eller dåligt sätt att lösa puckeln?

 

Jag behöver nog se hela kretsen för att se kunna ge feedback. Jag har lyckats strula till de olika spåren i tråden för att hänga med till fullo. :blush: Kan du lägga upp hela kretsen som du tänker dig!?

 

On 2021-08-01 at 10:42, calle_jr said:

Jag har försökt fördela förstärkningen jämnare mellan OP-amparna.

Resistorn över första OP-ampen kan fungera som bass cut/boost, 1-10Mohm.

 

Generellt med lågnivåsignaler som från MC, MM eller tonhuvud vill du få upp signalen till arbetspänning, eller i varje fall nåt i närheten. Detta pga av att minska påverkan av brus. Det följer av Friis formel. Men det är också intuitivt rätt att lågnivåsignaler för högre inverkan av exempelvis bruset från en resistor, opamp eller dylikt jämfört om du har 1Vrms.

 

Men det är ju inte en binärt, så ditt eventuella straff beror ju på...

Link to comment
Share on other sites

On 2021-08-02 at 13:06, tek said:

Jag har lyckats strula till de olika spåren i tråden för att hänga med till fullo. :blush: Kan du lägga upp hela kretsen som du tänker dig!?

Det är fullt begripligt.

Jag blandar själv ihop det titt som tätt.

Såhär ser det ut just nu;

 

image.png

 

 

On 2021-08-02 at 13:06, tek said:

Generellt med lågnivåsignaler som från MC, MM eller tonhuvud vill du få upp signalen till arbetspänning, eller i varje fall nåt i närheten. Detta pga av att minska påverkan av brus. Det följer av Friis formel. Men det är också intuitivt rätt att lågnivåsignaler för högre inverkan av exempelvis bruset från en resistor, opamp eller dylikt jämfört om du har 1Vrms.

 

Men det är ju inte en binärt, så ditt eventuella straff beror ju på...

:thumbsup:

Hmm, så om man inte vet eller har räknat på det så bör man ta i mest i gain på första förstärkningen?

Friis;

image.png

 

 

On 2021-08-02 at 17:27, conan said:

Filter ger ju också fasvridning vilket kanske förvärrar slutresultatet även om frekvensgången blir spikrak.

Kan inte annat än instämma.

Men för tape är det ju emfas och postemfas inblandat, alltså som riaa. Dvs det man vrider till i inspelning+mastringen vrider man tillbaka i filtret.

Det är inte hela sanningen, men i grunden är det ju så. Om det inte vore för emfas och skanningsförluster så kunde kretsen gjorts superenkel;

 

image.png

 

 

Link to comment
Share on other sites

5 hours ago, calle_jr said:

Det är fullt begripligt.

Jag blandar själv ihop det titt som tätt.

Såhär ser det ut just nu;

 

image.png

 

 

 

Ok, tack! Ska kolla på detta och se om jag har några kommentarer.

 

Första opampen, någon anledning till att den är i open loop, eller ska det kanske simulera en buffer? Jag blir i såfall lurad att det står NE5534 ovanför. En sådan kopplad utan feedback, dvs open loop är väl ca 110dB DC-förstärkning eller så vilket jag antar att du inte vill ha.

 

 

5 hours ago, calle_jr said:

:thumbsup:

Hmm, så om man inte vet eller har räknat på det så bör man ta i mest i gain på första förstärkningen?

Friis;

image.png

 

Det stämmer, för att få bort påverkan från efterkommande steg så vill man få upp signalnivån. Så har man inte räknat på  det så är det en god idé att följa om man har möjlighet.

 

 

Link to comment
Share on other sites

17 hours ago, tek said:

Första opampen, någon anledning till att den är i open loop, eller ska det kanske simulera en buffer? Jag blir i såfall lurad att det står NE5534 ovanför. En sådan kopplad utan feedback, dvs open loop är väl ca 110dB DC-förstärkning eller så vilket jag antar att du inte vill ha.

 

Det är precis vad jag har önskat åstadkomma.
Open loop har ju konstant GBP (Gain Bandwidth Product), dvs den är inversen av output från tonhuvudet.
NE5534P har GBP=10MHz, vilket innebär följande frekvensgång i open loop;

 

image.png

 

 

Du vet såklart detta, men förtydligar för alla läsare.

 

När du skriver detta så inser jag två fördelar att modifiera första opampen. Det borde vara smart att göra en lågpasshylla med f1=15Hz och f2=5500Hz för att underlätta kommande steg :think:

 

image.png 

image.png

 

 

Link to comment
Share on other sites

4 hours ago, calle_jr said:

När du skriver detta så inser jag två fördelar att modifiera första opampen. Det borde vara smart att göra en lågpasshylla med f1=15Hz och f2=5500Hz för att underlätta kommande steg :think:

 

Bra, det är mindre lämpligt att köra opampar open loop generellt. Troligtvis kommer utspänningen ligga klistrad vid + eller - matningen ty opampar inte är perfekta. De har en liten DC- offsetspänning. Vos i databladet. Den har du inte kontroll på utan får bara oftast en typisk och maxvärde. Dvs DC ut utan återkoppling blir Vos*120dB = 1000000*Vos. Så även om Vos ligger "bara" på enstaka mV för en trotjänare som NE5532 så blir resultatet långt högre än matningen.

 

Om du använder feedback kommer du reglera ner detta felet och så att det ställer inte till så mycket problem för denna applikation.

Link to comment
Share on other sites

On 2021-08-03 at 15:18, tek said:

De har en liten DC- offsetspänning. Vos i databladet. 

 

Huva, ok.

Vos=0,5mV för NE5532

 

 

Såhär har jag gjort nu;

 

image.png

 

 

image.png

 

 

 

Det vore bra om jag kan använda några av de befintliga delkretsarna för kalibrering.

Kan även behöva nivåjustering, men kan jag inte sätta resistor på utgången 10, 20, 40, 80 och 160ohm? Det ger 4-6dB dämpning per steg, och 40ohm ger 1Vrms ut.

Jag skulle även vilja ha en hörlursutgång.

 

Link to comment
Share on other sites

Du menar i serie med lasten? Med konstant last kan det funka.

 

Enklast är nog ändå en buffert ut och volymratt för hörlursutgången innan bufferten.

 

En annan grej som kanske inte är livsviktig men som kan ha betydelse för CMRR bl a är att impedansen på ingångarna till vardera OP bör vara lika.

 

Link to comment
Share on other sites

49 minutes ago, conan said:

Enklast är nog ändå en buffert ut och volymratt för hörlursutgången innan bufferten.

Ok.

Sorry, men kan jag be dig rita alternativt länka till exempel? :blush:

 

50 minutes ago, conan said:

impedansen på ingångarna till vardera OP bör vara lika

Ok.

Hur är det möjligt att åstadkomma? 50ohm parallellt de tre följande opamparnas ingång?

 

Link to comment
Share on other sites

En buffert med volympot. Glöm inte att den ska vara en logaritmisk, annars blir det så olinjärt för örat om man använder en linjär pot.

 

image.png.3a2f5611b4e1ef48f15077ee0215f6b4.png

 

Lika impedanser på + och - kan man kolla genom att göra en analys där man antar AC, vilket i princip innebär att all DC kortsluts till jord och OP antas ideal för att förenkla lite. Ingångarna har oändlig impedans Utgången har 0 ohm. Pot-en är väl 10k kanske men ingångsimpedansen varierar med inställningen. Man kan förstås komma närmre genom att koppla in en stereopot i både Zin- och Zin+, men i det här fallet är det överkurs. Jag skulle säga att buffertar i enkla hifikopplingar behöver inte matcha Zin på -/+ .

 

image.png.1a8518cb1ee8b7e443c253d909773320.png

Link to comment
Share on other sites

En annan grej är också denna kurva - om du tänker förstärka mycket i första steget så blir man begränsad. I det här fallet vid 100dB förstärkning har man bara 10 Hz bandbredd. Vad jag förstår av NE5534 har den "unity gain bandwidth" 10MHz, vilket borde ge att man maximalt kan förstärka ca 500ggr för 20kHz bandbredd.

 

https://www.electronics-tutorials.ws/wp-content/uploads/2018/05/opamp-opamp2.gif

Link to comment
Share on other sites

16 hours ago, conan said:

En buffert med volympot.

Jag får inte det att fungera som volympot;

 

image.png

Det fungerar om poten är efter opampen.

:think:

 

Bass och Treble Cut fungerar bra med DIP switch och fasta resistorer.

 

 

 

15 hours ago, conan said:

En annan grej är också denna kurva

Jag ritade den för NE5534 sju inlägg upp :smile:

Som jag tolkar opampens funktion så kan den förstärka till förstärkningsbandbreddsprodukten i hela registret.

Så NE5534 kan förstärka en 10Hz-ton 120dB, 100Hz-ton 100dB, 1kHz-ton 80dB och en 20kHz-ton 54dB. 

Jag utnyttjar ju inte högre förstärkning än så. Om jag hade en koppling med konstant förstärkning i registret så hade 54dB varit max.

 

Link to comment
Share on other sites

Märkligt ... det är ju ganska standard att lägga pot före buffert. Sen är det nog bra att sätta ett litet seriemotstånd på utgången för kortslutningsskydd samt ev en konding ifall det ligger kvar en DC offset. Har du offsetjustering på OPn kan du ju även kalibrera bort offset och skippa kondingen.

Link to comment
Share on other sites

Glömde bandbreddsfrågan .. jag kan inte säga om det är vettigt att köra OPn i väggen så att säga. Det skulle kunna finnas skillnader mellan OP individer som gör förstärkningen vid olika frekvenser mer eller mindre begränsad.

 

Jag har alltid arbetat med förstärkningen på så sätt att OPn alltid jobbar på bandbreddsbegränsade signaler och aldrig når gränsen.

 

Link to comment
Share on other sites

 

2 hours ago, calle_jr said:

Det vore bra om jag kan använda några av de befintliga delkretsarna för kalibrering.

Kan även behöva nivåjustering, men kan jag inte sätta resistor på utgången 10, 20, 40, 80 och 160ohm? Det ger 4-6dB dämpning per steg.

Jag skulle även vilja ha en hörlursutgång.

 

Håller på att kolla notchfiltren och funderar på kalibrering men jag har några kommentarer.

 

Jag skulle implemterat volymkontrollen borde i steg 2 om det går. Då kan du få nån slags nivåkalibrering inbyggt. Annars skulle jag nog lagt det sist med en line driver efteråt.

 

Steg 1 och 2 har för låga resistans värden. Det följer av att...

 

För högre frekvenser ser opamp1 1 ohm last när 5uF är kortsluten. Lasten går från 4kOhm mot 1 ohm efter  gränsfrekvensen 1/(2pi 5uF 4kohm). Beroende på förväntad signalnivå bör du kunna hitta nåt vettigare värde. Hur mycket ström kan 5532 driva, 30mA?

Det bör isf vara en utgångspunkt att inte överskrida. 

 

Samma gäller för steg 2 även om det kanske är mer av ett gränsfall. Enklast är att göra en ac-simulering med förväntad insignal och titta på hur mycket ström som går ut från opamparna map frekvens. 

 

Ofta vill man ha låga resistansvärden i första steget för att minska termiska bruset från motstånd, så jag fattar grejen med valen du gjort, men ne5532 har väl en brus-spektraltäthet i runda slängar på 5nV/sqrt(Hz)?

så, du bör kunna öka 1 ohm, till ett par hundra ohm innan det till ingången speglade bruset från motståndet börjar spela roll då opampens brusspänning bör dominera kretsen. Även fast motståndets brusspänning nästan till fullo "syns" direkt på ingången.

 

Detta blev mer tekniskt än jag tänkt men enklast att beräkna SNR för kretsen är att beräkna signalen på ingången dividerat med alla komponenters brus transformerat/speglat till ingången. 

 

Vidare, 4k motståndet spänningsdelas mot 1 ohmsmotståndet för att speglas till ingången och kortsluts för övrigt av kondingen så den bruskällan, och då gränsfrekvensen (4k, 5uF) är låg kan den bortses ifrån, även om motståndet blir betydligt större i värde. Så att öka på detta motstånd får du litet eller troligtvis inget straff på att öka på rejält.

 

Alternativet är att hänga på en buf634 eller nån annan lösning för att öka möjligheterna att fjutta rejält med ström i feedbackloopen, men då kan du lika gärna byta n5534 till nåt bättre samtidigt.

 

Link to comment
Share on other sites

6 hours ago, conan said:

Märkligt ... det är ju ganska standard att lägga pot före buffert. Sen är det nog bra att sätta ett litet seriemotstånd på utgången för kortslutningsskydd samt ev en konding ifall det ligger kvar en DC offset. Har du offsetjustering på OPn kan du ju även kalibrera bort offset och skippa kondingen.

Kom på att det måste sitta en resistor mot jord också.

Det är en fråga om hur man modellerar en volympot;

 

image.png

 

 

 

6 hours ago, conan said:

Jag har alltid arbetat med förstärkningen på så sätt att OPn alltid jobbar på bandbreddsbegränsade signaler och aldrig når gränsen.

Jag förstår inte :blush:

OPn beter ju sig som den gör oavsett vad jag vill.

Eller menar du att man ska undvika koppla en OP i open loop?

 

Link to comment
Share on other sites

Man kan ju köra open loop men det är ju väldigt hög förstärkning. Jag har bara gjort det i helt andra kopplingar när man vill ha mer av komparatorbeteende.

 

Men egentligen borde du kunna köra med en ideal OP i en simulering och med NE5534 i en annan. Ifall resultaten från varje utgång ser lika ut har du nog inte slagit i taket på bandbreddsprodukten.

 

Ev har tek jobbat med OP i förstärkarkopplingar med open loop gain ?

 

Link to comment
Share on other sites

11 minutes ago, conan said:

Ev har tek jobbat med OP i förstärkarkopplingar med open loop gain ?

 

 

Jag har ingen erfarenhet av detta, men jag skrev lite längre upp varför jag tycker det är olämpligt. Man bör i vilket fall ha någon slags feedback för att kontrollera DC-punkten.  opampens offsetspänning varierar mellan individer, har ett värde och varierar med temperatur osv.  Detta kommer driva opampens utgång till någon av matningspänningarna.

Link to comment
Share on other sites

 

5 hours ago, tek said:

jag har några kommentarer

 

4 hours ago, conan said:

en dedikerad line driver är kortslutningssäker så du slipper seriemotstånd ut.

Jag har fixat det jag kan;

 

image.png

 

Återkommer med AC-simulering.

 

 

4 hours ago, tek said:

Man bör i vilket fall ha någon slags feedback för att kontrollera DC-punkten

Det har jag ju nu.

Men jag kanske ska välja tex LM4562 i stället?

 

Jag tackar för fantastiskt bra input @tek och @conan, men samtidigt börjar jag misstänka att ni vill att jag ska löda dessa små helvetesben :grin:

 

Link to comment
Share on other sites

 

2 hours ago, conan said:

Den ICn verkar bra.

Då kör jag på det!

De är en dual opamp och jag tänker bygga balanserat, så jag tänker att jag kan bygga med 5st LM4562 per kanal.

Eller skulle det vara fördel att para ihop steg 1-2 och 3-4 för + resp -, och sedan steg 5 gemensamt för + och -? 

 

 

2 hours ago, conan said:

Skulle du köra både line och headphone samtidigt?

Det behövs inte, tvärtom.

Jag lyssnar inte i hörlurar, men för tape behöver man hitta början på spår och då behövs lurar.

Tycker du att jag ska sätta en vipp?

Jag tänker mig anpassa resistorn för en lämplig volym för några enkla lurar.

 

Link to comment
Share on other sites

Ok, balanserat. Det blir ju en annan femma. Är det nödvändigt för hela konstruktionen? Kan ju vara bra för det första steget där man vill förstärka mycket och undertrycka störningar, men balanserade konstruktioner är inte snutna ur näsan. Principiellt är det enkelt men praktiskt svårt ibland. Det går mycket ut på symmetri för att undertrycka CM störningar.

 

Jo, hade jag gjort en headphone monitor så hade jag satt en vanlig pot (log) på 10k efter notchsteget och sist en line driver. Signalen ut från notchsteget hade jag dragit ut som line out, förutsatt att steget håller ganska låg förstärkning. Man vill ju inte påverka återkopplingar för mycket med att lägga på konstig last. Trots allt har även en OP utgångsimpedans som inte kan försummas helt.

Link to comment
Share on other sites

23 hours ago, conan said:

hade jag gjort en headphone monitor så hade jag satt en vanlig pot (log) på 10k efter notchsteget och sist en line driver. Signalen ut från notchsteget hade jag dragit ut som line ou

Du menar såhär?

 

image.png

 

23 hours ago, conan said:

Är det nödvändigt för hela konstruktionen?

Tonhuvudet är balanserat.

Som du nämner är det fördel med balanserat i första steget.

Det behövs långa signalkablar och normalt vill man kontaktera med XLR.

Så varför inte löpa hela linan ut?

 

(Originalelektroniken är single-end men det sitter en kopplingstrafo 1:2,5 på utgångarna för XLR.)

 

Link to comment
Share on other sites

Jo, nästan, men jag tänkte line out skulle gå från notchfiltrets op. Det borde inte ställa till så mycket och du gör monitorn oberoende av linjeutgången.

 

Balanserade konstruktioner är ju inte fel, men kräver mer av matchning mellan pos och neg sida. Det kan ge mer problem än man försöker lösa. Dessutom har man kanske inget störningsproblem inuti lådan.

 

Men jag kan förstå säljargumentet i high end. Best of the best kan löna sig även om man behöver lägga mycket tid på komponentmatchning och PCB layout.

 

Link to comment
Share on other sites

Kanske värt att kolla upp alternativet med en transformator som första steg?

 

Impedansnivåerna ser inte allt för svåra ut och med måttlig omsättning på transformatorn borde det gå att få till. Då fås galvanisk isolering och lågt brus med automatik.

 

Link to comment
Share on other sites

28 minutes ago, conan said:

Jo, nästan, men jag tänkte line out skulle gå från notchfiltrets op. Det borde inte ställa till så mycket och du gör monitorn oberoende av linjeutgången.

 

:think:

Jag måste ha volymkontroll även på line out.

Menar du såhär?

 

image.png

 

 

41 minutes ago, conan said:

Best of the best kan löna sig även om man behöver lägga mycket tid på komponentmatchning och PCB layout.

Detta blir hardwired, inte pcb.

Förutom nätdelen som jag tänkte använda samma som till mitt dipolfilter, design by tek.

 

 

29 minutes ago, MatsT said:

Kanske värt att kolla upp alternativet med en transformator som första steg?

Jag har inget emot det alls, men jag vet inte vad det är för fördelar utöver galvanisk avskiljning som jag väl egentligen inte behöver från ett tonhuvud.

 

Utmaningen med denna preamp är helt klart filterverkan och brus.

Jag inbillar mig att den balanserade krets som på enklaste sätt skapar rätt filterverkan och råförstärkning närmast tonhuvudet blir bäst rent tekniskt.

 

Sedan kommer det in hur det låter. Det är en annan femma :sunglasses:

Men man måste lära sig krypa innan man kan gå.

 

Link to comment
Share on other sites

18 hours ago, calle_jr said:

Det har jag ju nu.

Men jag kanske ska välja tex LM4562 i stället?

Precis, kopplingen jag refererade till gällde open loop. Så det senare ser jag inga övriga problem med än som jag redan kommenterat. NE5532 kommer funka bra.

 

Douglas self gillar väl 4562 som en prisvärd audio opamp. Har själv aldrig använt den. Finns i DIP-kapsel vilket jag antar du föredrar.

Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

×
×
  • Create New...