Чому для аудіосигналів потрібні такі високі напруги на рейках?

Це може бути нерозумним питанням, але я досі не зміг знайти його безпосередньо в Інтернеті. У мене також є декілька споріднених питань в режимі он-лайн, які, я сподіваюся, не залишаються занадто далеко поза темою.

У професійній передачі аудіосигнали рівня на рівні приблизно ~ 3,5 В пік-пік , тому чому аудіосхеми звичайно вимагають або рекомендують напруги на рейках +/- 12 В або вище?

Це суто заголовка? Або залежать від нелінійностей в підсилювачах напруги живлення?

Або підтримувати дешевші компоненти? Дивлячись на таблицю TL072, максимальна вихідна напруга може бути як низька 2/3 рейки, якщо опір навантаження стає низьким (2 к Ом), але, як правило, становить 90% рейки при навантаженні 10 к Ом. Але ви також можете використовувати підсилювач більш високого класу, який є залізничним до залізничного?

Головне, що спонукає до цього питання, - це дивитись на таблицю даних для Cirrus CS4272 та схеми / дані на дошці оцінювання. У цьому випадку, навіть незважаючи на те, що АЦП працює від 0В до 5В, вони все одно вирішили використовувати біполярне джерело живлення +/- 18В для вхідного буфера. У цьому конкретному прикладі вони використовують NE5532D8, який має найгірший випадок виходу на 80% рейки та підтримує рейки на рівні від +/- 3v.

Отже, навіщо вони використовувати +/- 18V джерела, якщо АЦП підтримує лише 0-5В аудіо (імовірно, упереджене близько 2,5 В), а використання джерела +/- 3 В все ще легко вмістить діапазон 3,5-пікового піку до піку?

Відповідно до аркуша, в цьому ланцюзі також не відбувається масштабування (посилення або ослаблення):

XLR-роз'єми подають аналогові входи CS4272 через коефіцієнт посилення одиниці, диференційні схеми, пов'язані з змінами. Диференціальний сигнал 2 Vrms призведе до повного масштабу входів CS4272.

Таким чином, будь-який сигнал, що перебуває за рівнем лінії, в будь-якому разі закінчуватиметься перемиканням АЦП. Чи краще мати відсікання в АЦП проти операційного підсилювача? Або потрібна більш висока рейка для вихідної стадії, хоча вона все ще надаватиме лише вихідний сигнал на рівні 3,5-пітчастого виходу?

У контексті керування АЦП 5В з одним джерелом харчування, що є причиною того, що використання вхідної стадії з більш високими, біполярними витратами краще, ніж використання чогось типу LT1215 для однопостачання на 5 В? (Я не можу розміщувати посилання, оскільки у мене ще немає репутації на цій конкретній біржі стеків ... Досить просто в Google)

Дякую!

1. Сьогоднішня аудіоапаратура високої чіткості, яка працює з 24-бітовим аудіо, наприклад, мікшерами, використовує диференціальний вхід та внутрішні шини 600 Ом (поки сигнал не оцифровується), що потребують перепаду напруги +/- 10 вольт для управління динамічним діапазоном 120 дБ аудіозаписів SACD / DVDV / Blu-Ray. ІК-розвідник часто є SSM2142, який має рейки подачі +/- 18 вольт (у змішувачах).
2. Так, частина цієї додаткової напруги полягає в тому, щоб компенсувати Vdrop для віддалених навантажень 600 Ом, тому при навантаженні доступний розпал +/- 10 вольт. Ця більш висока напруга приводу почалася з компакт-дисків (на початку 1980-х), які мають приблизно 90 дБ динамічного діапазону, і вони перевантажили вхід багатьох старих стереосистемів, тому звук був дуже спотворений.
3. Виправленням було встановлення фоно-штепсельних адаптерів -6dB, щоб рівень був знижений до того, до чого звикли старі стерео. Я не можу пояснити, чому дизайнер використовував би високовольтний підсилювач для керування АЦП низької напруги, якщо вхід не є стандартом SACD +/- 10 вольт, а потім розділити його перед АЦП.
4. Сьогоднішні виходи CD / SACD / DVD / Blu-Ray мають максимум +/- 10 вольт як максимальний вихід, тому тільки ІС аналогового виходу повинен мати рельси високої напруги. Перед цим ІС сигнал все ще знаходиться в цифровому форматі. MP3-програвачі можуть працювати зі значно меншими напругами, оскільки динамічний діапазон становить близько 60 дБ.
5. Програвач більш високої якості, який може відтворювати файли компакт-дисків, може мати 90 дБ динамічного діапазону, підвищуючи напругу лише для ІС-драйвера для навушників / навушників.
6. Якщо ви не працюєте з 24-бітовим аудіо- або надточним вимірюванням постійного струму, 5-вольтові одномісні джерела живлення і надто тихі 5-вольтові та 3,3-вольтові АЦП та ЦАП достатньо хороші для компакт-дисків, MP3 та звичайного аудіо. Так звані «подрібнювальні» підсилювачі також можуть проводити точні вимірювання постійного струму з напругою 5 вольт, хоча швидкість вибірки обмежена, можливо, 100 с / с; це зросте з часом. Підсилювачі потужності використовують +/- 15-вольтові рейки (або вище) для операційних підсилювачів для обробки сьогоднішнього звуку високої чіткості майже без спотворень.
7. Якщо дизайнер встановлює +/- 12 вольт-підсилювачі в 5-вольтових АЦП-ланцюгах, це може бути для простоти конструкції, можливо, керуючи навантаженнями нижчого опору та / або уникати покупки "спеціальних" низьковольтних підсилювачів, які можуть просто додати до інвентаризації вартості.
8. Якщо ви шукаєте SACD, це 24-бітний формат запису студії, який змішується з аудіозаписами DVD / Blu-Ray, а музичні концерти також мають змішаний формат до 16 біт для компакт-дисків. +/- 10 Вольт - максимальний рівень лінії для навантажень 600 Ом або вище, але сьогоднішня домашня аудіо очікує цього рівня від цих пристроїв.
9. Стандартні "Tape In" і ​​"Tape-Out" та MP3 та касетні входи все ще працюють на своїх початкових рівнях сигналу, приблизно +/- 1 вольт. Старі стандарти рівня досі існують, але поряд із звуком високої чіткості (24 біт).
10. П'ять вольт і 3,3 вольт АЦП здатні набагато динамічніший діапазон (дуже низький рівень шуму), ніж у минулому. Я не маю на увазі, що 5 або 3,3 вольт АЦП не може обробляти звук високої чіткості, якщо це призначено для цієї задачі. Їх вартість спочатку була дуже високою, але падає з року в рік.
11. Так звані "високовольтні" підсилювачі використовуються з багатьох причин, включаючи звукові та ультразвукові звуки. Рейки подачі +/- 12 вольт насправді на низькій стороні, оскільки LTC6090 має рейки живлення +/- 70 вольт для управління ультразвуком і регулюванням руху.
12. Деякі підсилювачі потужності аудіо, такі як у серії Cerwin-Vega Metron, мають рейки живлення +/- 130 вольт для виходу 1500 Вт, тому ступінь підсилювача з рельсами +/- 15 вольт здається низькою напругою.
13. У цьому випадку та інших потрібні більш високі напруги, оскільки для наступного етапу або цільового пристрою потрібен такий широкий діапазон напруги, щоб справно працювати. Навантаження, можливо, дільник напруги, призначений для навантаження з низьким імпедансом з низьким рівнем шуму або простого узгодження імпедансу.
14. До речі, "xxdB" посилається на шум підлоги схеми чи запису, таким чином, що найвищий шум на рівні підлоги є занадто низьким, щоб виявити або помітний, порівняно з "повною гучністю". Крім того, він не вказує на напругу, на яке живиться ІМС, але наскільки тихий ІС без поданого сигналу, порівняно з рівнем звуку повного рівня гучності.
15. Рейки подачі +/- 12 вольт і вище зменшуються до тих пристроїв, які їм фактично потрібні, наприклад, підсилювачі живлення, джерела живлення, випробувальне обладнання тощо.
    
    EDIT: Завдяки постійним поліпшенням рівня шуму постійного струму та аудіосистеми його Варто зазначити, що в якийсь момент старий "стандартний" +/- 10 вольт на 600 Ом буде замінено нижчими напругами на 600 Ом. Стандарт 600 Ом походить від днів пробігу 200 футів 32-канальних екранованих витких пар (STP) кабелів від концертної сцени до звукової вежі за 200 футів, і в той час було зручно для аналогових мікшерів з входами XLR 600 Ом .
    
    Усі ці дорогі кроки були необхідні для запобігання шуму від мікрофону та інструментальних кабелів, наприклад, світлових ліхтарів, стробофонів, лазерів, раціонів, якими користувався естрадний екіпаж і т. Д. При
    
    цьому, зрозуміло, що з часом іде Більше джерел звуку оцифровується біля джерела, уникаючи необхідності 200-футової змії. У якийсь момент у майбутньому всі джерела одразу оцифруються і можуть не стати аналоговими знову, поки сигнал не надійде до навушників та динаміків, що зробить мою поточну відповідь застарілою з точки зору сигналів, але не за потужністю.

У старі часи підсилювачам потрібна велика межа між діапазоном вихідної напруги та напругою живлення. У старих opamps часто було 3В падіння напруги на рейку.

Більше того, наявність вихідного сигналу далі від цієї межі гарантувало кращий коефіцієнт відхилення подачі (старі конструкції часто використовували погано регульовані джерела, використовуючи лише регулятор + NPN як регулятор). А ці opamps, як правило, мали кращі характеристики (PSRR, CMR, THD + N, ...), коли напруги живлення були вищими. Як приклад, див. Технічні характеристики THD + N OPA134 (який з'явився в середині 90-х), популярний операційний підсилювач, що використовується в аудіо високого класу:

Ви чітко бачите, що THD + N краще з більшими напругами живлення. Навіть не кажучи вже про те, що ці старші підсилювачі зазвичай ніколи не були повністю вказані при +/- 5V.

Тому всі використовували досить високі напруги живлення. Це було просто природно.

Сьогодні я не впевнений, чи це все-таки виправдано. Нові випускні підсилювачі від залізниці до залізниці мають хороші технічні характеристики, і якщо ваші поставки досить стабільні, відмова від постачання не є проблемою. Але часто люди, які проектують "висококласні засоби передачі hifi", не дуже легко починають використовувати новіші речі, тому, мабуть, у них є така звичка.

Тепер, якщо ви хочете використовувати LT1215 з одним джерелом живлення 5В, і якщо специфікації LT1215 досить хороші для вас, це все в порядку. Його характеристики не смішні. Просто переконайтеся, що діапазон вхідної напруги / коливання вихідної напруги є відповідними для вашої програми. Якщо АЦП має вхідний діапазон 0-5В, то LT1215 з обмеженим максимумом виходу ~ 4,4 В скоротить трохи динамічний діапазон, але це може бути прийнятним. До вас.

Я думаю, що з блокуванням блоку постійного струму на вході та іншим блокуванням блоку постійного струму на виході, будь-яка біполярна схема підсилювача може бути знову зафіксована для роботи з одним джерелом живлення.

і я думав, що вони зробили деякі підсилювачі в сучасний час, які працюють до рівня живлення 3,3 В. ось приклад, який я просто просто розмірковую в Інтернеті: