Actidamp Mk II - úprava zpětné vazby a zisku

[Osmdesat]

Actidamp II. Potřebuji cca o 3 - 6 dB zvýšit výstupní napětí.

Ve zpětné vazbě koncového OZ je odporový dělič R11 a R12, zemněný přes kondenzátor 50u. V uzlu tohoto děliče je připojen invertní vstup tohoto OZ. Autor předzesilovače si nejspíš představuje změnu zisku změnou poměru odporů tohoto děliče. (V původním zapojení je tříodporový dělič a přepínač MM/MC vložka, který připojuje invertní vstup buď na uzel bližší nebo vzdálenější od země).

Zvýšit výstupní napětí tímto způsobem se mi sice daří, ale reprodukce basů se stává jaksi "prezentnější" - jako by přibylo vyšších basů a těch nižších ubylo. Autor předzesilovače se sice zapřísahá, že se kmitočtová charakteristika při změně zisku prakticky nemění, ale pro mě je změna patrná, takže tam jistě nebude skok v kmitočtovém průběhu o pouhých 0,5 dB při zvýšení zisku o 20 dB, jak píše. Simulace potvrzuje, že při zvýšení zisku nejsou kmitočty dolního pásma ve stejném poměru - při zvýšení zisku je 100 Hz méně a 500 Hz více, než při původních hodnotách R11 a R12.
Zisk jsem zvýšil změnou R11 na 1K3 a R12 na 3K9, součet R11 a R12 je tedy v každém případě vždy 5k2!
Jak tedy zvýšit zisk beze změny kmitočtové charakteristiky?

I když o kmitočtově závislých zpětných vazbách mnoho nevím, domnívám se, že C9 × R13 = 3196 us (3180 us), C9 × R11 + R12 = 353 us (tj. pokus o 318 us).
Z charakteru změny usuzuji, že autorem doporučovanou změnou zisku se nějakým způsobem zkracuje časová konstanta C9 × R13? Jenže jak?

[lesana87]

Intuitivně bych při té změně R11/R12 na 1k3/3k9 zkusila C8 zvětšit na 100u, R13 na 100k a C9 zmenšit na 33n. Ale třeba je to blbost.

[sinclair]

6dB je dvojnásobek. Proč to?

[Hill]

Nebo jinak: proč nerozdělit R11 na dva kousky po 1k5 a invertující vstup OZ krmit z této odbočky? Pak se charakteristika nehne.

[Osmdesat]

To jsem, Hille, v podstatě udělal. Jaký je v tom rozdíl?
Charakteristika by se tedy změnit neměla? Nevzniká náhodou tím, že se - vstup OZ připojuje do jiného bodu děliče, jiná podmínka?

[Hill]

Tam je důleřitý celkový sériový odpor R11+R12: paralelní kombinace (R11+R12)*R13/(R11+R12+R13), ta s C9 určuje horní časovou konstantu členu (vychází téměř přesně 318 µs). Kombinace R13*C9 určuje dolní časovou konstantu, ta vychází malinko pod 3,2 ms. Tedy za předpokladu, že máš vybírané součástky na minimální toleranci.
Prostě součet R11+R12 musí zůstat konstantní, i když některý z těch odporů rozdělíš kvůli odbočce na děliči.
Dolní mezní kmitočet přenášený stupněm je dán vazebním odporem, v tomto případě 1k5, což s kapacitou 50 µ dá 75 ms, to udělá -3 dB na kmitočtu 2 Hz, tedy je zbytečné zvyšovat C8, ani dokud neposuneš na tom tříkilovém odporu odbočku ař někam na 300 Ω id C8. To by ale odpovídalo MC přenosce. Jestli tam počítáš jen s MM přenoskou, klidně C8 zmenši na 10 µ, pořád se nic nestane.
Ten operák má obrovskou rezervu zesílení naprázdno, tedy ani omezení konečným zesílením toho operáku se na charakteristice neprojeví.

[Kremik]

Předpokládám, že operák má souměrné napájení. Pak je otázkou, jestli C8 má pořád dostatečnou kapacitu, když zřejmě kdovíjak dlouho běží v režimu bez stejnosměrné polarizace.

[Hill]

V zapojení se nastavuje na výstupu OZ co nejnižší napětí proti zemi, ideálně nula. C8 tedy nemá polarizační napětí. Teoreticky by se dal V8 nahradit propojkou, protože v režimu MM stejně má C8 při 20 Hz sotva měřitelný vliv na zesílení, stupeň má zesílení těsně nad 17. V případě úpravy, o níž se bavíme, t.j. o "rozpůlení" R11 na dva rezistory po 1k5 a přepojení inv. vstupu oz na tuto novou odbočku, se zvýší zesílení o 6 dB, t.j. na 34. Každý posuv stejnosměrného pracovního bodu (a vlastně i kročejové hluky nebo dosednutí hrotu na desku) se tedy na výstupu projeví dvojnásobně.
Proto jsem se zmiňoval i o tom, zda se někdy počítá s MC přenoskou. Jestli ne, pak v původnm zapojení (R11=3k0) vyhoví kapacita C8>3µ3 pro pokles o 3 dB na 16 Hz.
V úpravě Osmdesat MM+6 dB (R11a=1k5, R11b=1k5) pochopitelně pro stejný pokles velmi nízkých frekvencí bude potřeba kapacita C8>6,6 µ. S kapacitou 5µ, o které píšu výše, by nastal pokles zesílení o 3 dB na kmitočtu 21 Hz.
Nicméně tyto kapacity jsou dostupné v bipolárním provedení, jak v THT, tak v SMD provedení.

[Osmdesat]

Během včerejší nespavosti jsem došel také k závěru, že bod připojení - vstupu OZ v rámci odporového děliče R11 + R12 by na charakteristiku neměl mít vliv.
Ledaže... ledaže by se tam uplatnila vstupní impedance toho OZ. Jenže ta je oproti hodnotám R11 a R12 několikařádově vyšší, tudíž zanedbatelně vysoká.
C8 zkusím proklemovat, uvidím, co se změní.

Vzpomněl jsem si, že jsem ten zisk už před lety zkoušel nastavit a ty basy mi tam vadily. Na to jsem ale už dávno zapomněl. Včera jsem ten zisk zvýšil znova a aniž bych cokoliv předjímal, ty duté basy mě opět udeřily do ucha. Na základě toho jsem si vzpomněl, že už kdysi jsem s tím měl problém. Tak nevím. Asi to budu muset podrobit měření.

[Hill]

To proklemování ale zruší omezení zesílení subsonických signálů, asi bych to nechal takto

[lesana87]

No já nevím, ale zesílení je dané poměrem impedancí ve zpětné vazbě a té na zem, když změníš jen jednu (reálnou) část těch impedancí, musí se ten poměr taky změnit a tím změnit i přenos. Zkusil jsi, co jsem ti radila na začátku?

[ZdenekHQ]

Kvůli problémům s (ne)polarizací elytů jsem viděl zapojení, kde ty elyty byly plusama k sobě a přes odpor tam bylo zavedený předpětí. To jen jako OT.

[Osmdesat]

Lesano, nezkusil. Celkový odpor R11 + R12 totiž zůstává shodný, mění se jen místo odběru zpětné vazby. Podle mě signál v různých částech toho odporového děliče bude kmitočtově stejný, jen se bude lišit celkovou intenzitou. Tedy obecně v sériovém RC článku, ten signál v různých částech rezistoru bude dle mne kmitočtově stejný, jen jinak silný.

Zkusil jsem to nasimulovat: http://tinyurl.com/wh72olf
Když hýbeš jezdcem potenciometru, mění se jen celkové výstupní napětí, poměr 100 Hz a 300 Hz zůstává stejný. To je ale situace, pokud tam tedy není ten C8.
Když jsem tam dal C8 o malé kapacitě (1u), při odběru zp. vazby blíže zemi začalo přibývat vyšších kmitočtů. Můj problém tedy nejspíš bude ve vyflusaném C8, jinak si to neumím vysvětlit...

[Hill]

To souhlasí, C8 bez polarizačního napětí může být v háji. Ale jeho kapacita by měla být adekvátní k sériovému odporu (v původním zapojení je 50 µF proto, že pro MV přenosku má v sérii jen 300 Ω odpor. Ty tam máš odpor 1k5, tak pro stejné hloubky ti stačí C8 jednoduchým přepočtem 10 µF.
Pro ilustraci, použiješ-li C8=5 µF, pak ale už na 50 Hz (τ=3,18 ms, dané součinem C9*R13) se příčný člen R11C8 skuzečně má neza nrdbatelnou kapacitní složku, i když je poměrně malá. Použití kapacity 5 µF způsobí na 50 Hz pokles zesílení proti žádané charakteristice už o asi 0,7 dB. Samozřejmě ti nic nebrání použít kapacitu C8 větší, jaksi "pro jistotu". Ale 50 µF je už opravdu zbytečně moc.
Kvůli lepšímu odstupu hluku pohonného mechanismu volí někteří výrobci ještě větší potlačení frekvence 50 Hz, ať už zkrácením dolní časové konstanty pod 3 ms, nebo omezením zesílení v jiné části předzesilovače. A teprve pak si pomáhají ostře odřezávajícími zádržemi.
To řešení se dvěma elektrolyty plusem proti sobě se zavedeným polarizačním napětím není špatný nápad, konečně v řadě zapojení to funguje a zvyšuje spolehlivost hlavně tam, kde amplituda přenášeného signálu překračuje častěji velikost klidového polarizačního napětí.

[Bernard]

Co zůstává stejné v tom zpětnovazebním děliči při různé poloze odbočky je proud Izv. Na invertující vstup se potom dostává napětí U- = Izv*(R11b+1/jωC8 ) = Izv*R11b*(1+1/jωτ). Takže se mění frekvenční charakteristika navzdory tomu, že součet R11a+R11b zůstává konstantní. Zase má Lesana pravdu.