Resultater 1 til 16 av 16
Abonnér på denne tråden
  1. #1
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Et nytt evighetsprosjekt ....

    Jeg tengte jeg skulle starte en tråd med noen fabuleringer omkring design av en DIY hodetelefonforsterker. Tråden er litt inspiert av «HodeFon» tråden og nyervervelsen av en iPod.

    Designelemneter jeg grubler på kan oppramses som følger (ikke uttømmende):

    1) inngang med valgfri volumkontroll/justering av forsterking
    2) crossfeed - bør kunne slås av, egentlig burde dette være en del av EQ-funksjonaliteten i iPoden men ...
    3) enkel kontroll for «tonal balanse». Imho. så gir lytting på hodetelefoner tilsynelatende en økt følsomhet for variasjoner i tonal balanse; jeg tror dette har mye med at den fysiske (kropslige) opplevelsen av lyd spesielt fra nedre mellomtone og ned i bassområdet, uteblit med hodetelefoner. En volumavhengig ludness-EQ hadde antagelig vært det beste men litt for vanskelig å få til ift. enkle analoge kretse. Loudness-EQ burde med andre ord også være knyttet til volumkontrollen i iPoden, og til «ReplayGain» funksjonen.
    4) valgfri drift mellom batterier og nettadapter, med automatisk veksling til nettadapter.
    5) mht batteridrift er det en fordel om utgangsspenningen kan svinge så tett på forsyningspenningen som mulig (så man slipper å slepe på to stk 12V blybatterier)
    6) valgfri justering av utgangsimpedans fra ~0 ohm til samme impedans som hodetelefonene - dvs. i praksis omkring 30 ohm, 50 ohm 60 ohm, 100 ohm, 300 ohm og 600 ohm - for litt saftigere mellombass og litt mer sting i diskanten.


    De siste dagene har jeg lekt litt med SPICE-simulering av et design av utgangstrinn som ivaretar pkt. 5 - jf. vedlagte skjema - jeg håper det er oversiktelig tegnet og «forståelig», og ikke minst at nedenstående kretsbeskrivelse er «forståelig» ... Kretsen kan selvfølgelig brukes på selvstendig grunnlag som «effekttrinn» til en hodetelefon, eller som generell linjedriver.

    Kretsen består av en integrert OPAMP i invertert kobling, med en diskret «buffer with a twist» på utgangen som er i tilbakekoblingssløyfa. For å ikke overdrive kravet om spenningssving på inngangen (V3) er forsterkingen på -3. Invertert kobling sammen med «lastavhengig spenningsforsterking» i «bufferen», gjør at utgangen kan kjøre tilnærmet «rail to rail» uten at OPAMPEN eller inngangstrinnet på bufferen «ser» en signalspenning på høyst noen få millivolt i «normale» last impedanser. Designet er først og fremst rettet mot hodetelefonimpedanser på 30-60 ohm og høyere. Iht foreløpige simuleringer er maksimal utgangsspenning med +/- 5V i forsyningsspenning omkring +/-4,5V i 60 ohm (dvs et spenningsfall fra hver forsyningsspenning på 0,5V), og ca +/- 4,4V i 30 ohm. Dvs. maks utgangsspenning nås med hhv. +/- 1,5V og +/- 1,45V.

    Som nevnt er den diskrete «bufferen» ikke noen buffer som sådan, men en «høyimpedant» strømkilde med open-loop «forsterking» hvor spenningsforsterkingen er avhenig av lastimpedansen og øker med impedansen, i ca 1,4 ohm er forsterkingen 1 (0 dB), i 30 ohm er forsterkingen ca 26 dB og i 60 ohm er forsterkingen ca 32 dB (nesten perfekt økning med 6 dB men ikke helt ...). Siden «bufferen» har forsterking og er i tilbakekoblingssløyfa, gjør dette at spenningssvinget ut av OPAMPEN er redusert tilsvarende forsterkingen, og utgangsimpedansen med tilbakekoblingen er avhening av den samlede forsterkingen fra inngang til utgang. «Kjernen» i bufferen - transistorene Q1-Q12 og tilhørende motstander (beklager litt rotete komponentnummerering), er en «vanlig» buffer med forholdsvis høy inngangsimpedans og «lav» utgangsimpedans med tilnærmet 1 i forsterking (uten belastning), denne delen av designet er basert på et patent fra en gang på 80-tallet (1984?). Hovedmålet med patentet var en buffer med ~1 i forsterking (uten belastning) og veldig lav og stabil offsettspenning (DC) på utgangen. Utgangen på «patenbufferen», Q2, R2, R3 og Q3, er «omkapslet» av et strømspeil, Q13-Q18, R6, R7 og R13-R16, med ca. 62X strømforsterking. Dvs at strømen i Q2 og Q3 til jord via R2 og R3, forsterkes med 62X. Båndbredden (-3dB) i «bufferen» er litt lastavhengig fra ca 6 MHz ved 1,4 ohm til ca 5 MHz ved 60 ohm , og med en ukompensert peak på 4 dB mellom 2 og 4 MHz.

    Foreløpige simulerte specs for «effekttrinnet» ...

    Strømforbruk: Tomgangsstømen ligger på ca 12 mA for selve «buffertrinnet», og ca 2mA for OPA134 fra hver forsyningslinje - med AA NIMH batterier (2x4)på 2600 mA tilsier det en standby tid på inntill 92 timer for stereo - trekk fra noen timer til for ca 2-4 OPA134 (ca 2 mA pr stk) til pr kanal for crossfeed og tonekontroll, og standby tiden ramler ned til omkring 60 timer

    Forsterking: 3x i laster over 30 ohm (også lavere men det har jeg ikke sjekket særlig ift SOA)

    Maks in/ut-spenning (peak): inn +/- 1,5V, ut +/- 4,5V i 60 ohm, ved +/- 5V forsyningsspenning.

    DC-ut ved tomgang -offset spenning: ca 20 µV - helt avhengig av valg av OPAMP og valgte OPAMPs reelle ytelse, dvs 20 µV +/-3X0,5 mV for OPA134 - dvs i praksis varierer den mellom +/- 1,5 mV.

    Båndbredde: Med OPA134 som OPAMP -3X forsterking, dvs hele «effekttrinnet», varierer ukompensert båndbredde fra ca 8M3 Hz ved 30 ohm til ca 11M1 Hz ved 600 ohm. I praksis bør båndbreden begrenses til ca 500 KHz (eller lavere) med en kondensator over tilbakekoblingsmotstanden R18 på ca 10 pF (-3dB ved ca 530 KHz).

    Støy: Støynivået på utgangen innenfor audiobåndet er estimert til ca 7,9 µV - dvs. uvektet SN på ca. 102 dB for 1V ut med 20 KHz BW, støygulvet ligger i underkant av -120 dBV

    Forvregning: THD (ex. støy) 3,1 VRMS (4,5V peak) i 60 ohm @ 1 KHz < 0,0001

    Simulerte og reelle spec. er selvfølgelig helt avhengig av valg av OPAMP faktiske transistorer mm. OPAMPEN bør være en med FET innput, med forholdsvis lavt nivå av strømstøy, og OK offset spec.

    Forbedringsområder - jeg har ikke fått et særlig godt grep om hvordan SPICE (SiMetrix) håndterer klipping - og stabiliteten i kretsen ved simulert klipping er ikke god! EDIT: det gjenstår også noe tweaking og valg mht komponentverdier tomgangsstrøm mv.

    Innspill, synspunkter, forslag etc. mottas med takk - kanskje dette kan bli noe reelt (!), og ikke bare løsluppen høyttenking som befester min «posisjon» som «hvitfrakk» ...

    mvh
    KJ

    EDIT: NB Jeg har gjør (har gjort) oppmerksom på at det kan eksistere patentbeskyttelse av hele eller deler av kretsen, så evt. «kommersiell» anvendelse skjer for vedkommendes egen regning og risiko. Flere «EDITs» følger når/om jeg finner patentreferansen.
    Vedlagte bilder Vedlagte bilder  
    You can get away with anything if you give it a good tune

  2. #2
    Overivrig entusiast slarssen's Avatar
    Ble medlem
    Mar 2003
    Innlegg
    679
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Artig med flere som bygger hodetelefon forsterker!

    Intressan liste med spesifiaksjoner der, legger spesielt merke til ønske om Crossfeed og justeringsmulighet for utg. impedans. Har du noe skjema over implementasjonen av disse tingene?

    Ellers så har jeg ikke så veldig stålperiling på Opamper og sånne konstruksjoner, men simulerte dataene ser jo meget lovende ut, og fullstendig DC kobling er jo en stor fordel vil jeg tro.

    Blir spennende å følge dette
    HTPC - WaveIO USB - RAKK-DAC MKIV m/passive LL1674 - Nottingham Horizon m/RB250 - Dynavector DV10X5 - DIY JFET SE RIAA - DIY Effekt med KT66/6550 PP-CFB - Coincident Triumph Signature Extreme

  3. #3
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Nov 2006
    Innlegg
    2,466
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Har litt sansen for national jeg da. http://www.national.com/pf/LM/LME49600.html
    Gi den en god opamp-makker.

    Litt feedback over en motstand på utgangen, og du har justerbar utgangsimpedans.

    Hippies, prepare to be punished!

  4. #4
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2003
    Innlegg
    2,311
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Hadde fått noia om jeg måtte lodde sammen alle de knøttsmå dingsene i skjemaet der. Regner med det skal opp på et dedikert kretskort.
    AppleTV, Squeezebox, RAKK dac, Clearaudio Champion, AudioTechnica EV33, DIY jfet riaa, The Heretical preamp, DIY F5, Allen Wright kt88 klone, H6 klone.

  5. #5
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra Slarssen
    Artig med flere som bygger hodetelefon forsterker!

    Intressan liste med spesifiaksjoner der, legger spesielt merke til ønske om Crossfeed og justeringsmulighet for utg. impedans. Har du noe skjema over implementasjonen av disse tingene?
    ...
    Utgangsimpedansen har jeg foreløpig kun tenkt justert med noen dipswitcher og faste motstander. Jeg har ikke bestemt meg for kretsløp for krossfeed enda, det er mange crossfeednettverk på nettet så det er nok å stjele fra

    ...
    Ellers så har jeg ikke så veldig stålperiling på Opamper og sånne konstruksjoner, men simulerte dataene ser jo meget lovende ut, og fullstendig DC kobling er jo en stor fordel vil jeg tro.
    ...
    Jeg må innrømme at OPAMPER ikke er min «sterke» side. Simulert ytelse er i høyeste grad lovende, men det gjennstår en litt tweaking før jeg lager en prototype ... DC kobling mener jeg forøvrig er gansk underordnet

    ...
    Blir spennende å følge dette
    Takk for feedback, men ikke hold pusten ... evighetsprosjektene mine har et forhold til evigheten som er litt langtekkelig

    mvh
    KJ
    You can get away with anything if you give it a good tune

  6. #6
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra Rhesus
    Har litt sansen for national jeg da. http://www.national.com/pf/LM/LME49600.html
    Gi den en god opamp-makker.
    ...
    De «diamond» bufferene har det med å ha litt mye spenningsfall fra forsyningsspenningen til maks spenningssving -ved 100 mA VCC –2.0V og VEE +3.1V. Takk for forslaget men inntil vider leker jeg videre med «min egen» buffer.

    ...
    Litt feedback over en motstand på utgangen, og du har justerbar utgangsimpedans.
    ...
    Tenker du negativ impedans? Jeg planlegger først og fremst posistiv utgangsimpedans.

    mvh
    KJ
    You can get away with anything if you give it a good tune

  7. #7
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra Andreas
    Hadde fått noia om jeg måtte lodde sammen alle de knøttsmå dingsene i skjemaet der. Regner med det skal opp på et dedikert kretskort.
    Prototypen tegner jeg opp i Eagle og skriver ut på et ark som legges over et vanlig prototypkort med loddeøyer i 2,54 mm raster. Blir det bra, så kan det hende jeg fortsetter med et dedikert kretsutlegg.

    mvh
    KJ
    You can get away with anything if you give it a good tune

  8. #8
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Nov 2006
    Innlegg
    2,466
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra KJ

    ...
    Litt feedback over en motstand på utgangen, og du har justerbar utgangsimpedans.
    ...
    Tenker du negativ impedans? Jeg planlegger først og fremst posistiv utgangsimpedans.

    mvh
    KJ
    Hvis du vil ha seriemotstand på utgangen, kan du bruke positiv feedback, så får du positiv utgangsimpedans.
    Slik:



    Utgangsimpedans

    Vedlagte bilder Vedlagte bilder   
    Hippies, prepare to be punished!

  9. #9
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2003
    Innlegg
    2,311
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra KJ
    Prototypen tegner jeg opp i Eagle og skriver ut på et ark som legges over et vanlig prototypkort med loddeøyer i 2,54 mm raster. Blir det bra, så kan det hende jeg fortsetter med et dedikert kretsutlegg.

    mvh
    KJ
    Litt OT: Hvor får man tak "prototypkort". ClasO har noen slike gule kort jeg har brukt men øyene står i serie tre og tre eller flere, samt at kvaliteten er no herk. Beste printene jeg har vært borti fikk jeg med ett mc stepup kit fra Kandkaudio nå nettopp. Hullene hadde metall gjennomgående slik at man kunne lodde på begge sider av printet.
    AppleTV, Squeezebox, RAKK dac, Clearaudio Champion, AudioTechnica EV33, DIY jfet riaa, The Heretical preamp, DIY F5, Allen Wright kt88 klone, H6 klone.

  10. #10
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra Rhesus
    ...
    Hvis du vil ha seriemotstand på utgangen, kan du bruke positiv feedback, så får du positiv utgangsimpedans.
    Slik:



    Utgangsimpedans

    Er det noen fordeler med den der, kontra bare å hekte på noen motstander etter alt av feedbackkretsløp?

    mvh
    KJ
    You can get away with anything if you give it a good tune

  11. #11
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra Andreas
    ...
    Litt OT: Hvor får man tak "prototypkort". ClasO har noen slike gule kort jeg har brukt men øyene står i serie tre og tre eller flere, samt at kvaliteten er no herk. Beste printene jeg har vært borti fikk jeg med ett mc stepup kit fra Kandkaudio nå nettopp. Hullene hadde metall gjennomgående slik at man kunne lodde på begge sider av printet.
    Jeg har ikke oversikt over utvalget hos «Kurtern». ELFA sorterer det under «Eksperimentkort» og har mang varianter å velge i, også kort med gjennomplettering, kort i hhv papp og glassfiber m.v.

    mvh
    KJ
    You can get away with anything if you give it a good tune

  12. #12
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Nov 2006
    Innlegg
    2,466
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra KJ

    Er det noen fordeler med den der, kontra bare å hekte på noen motstander etter alt av feedbackkretsløp?
    Du slipper å droppe så mye spenning over seriemotstanden. Og så er det enkelt å sette inn et pot.
    Hippies, prepare to be punished!

  13. #13
    Overivrig entusiast
    Ble medlem
    Jul 2006
    Innlegg
    844
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Vel vitende om at jeg er på tynn is:
    Er current feedback det optimale for HT (ht= enkelt element)?
    Radionette Kurer

  14. #14
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra Rhesus
    ...
    Du slipper å droppe så mye spenning over seriemotstanden. Og så er det enkelt å sette inn et pot.
    OK, jeg får leke litt med det og se hva jeg får til. Jeg kan se for meg at det er litt lett å få den til å gå i selvsving med positiv tilbakekobling? Vet du om noen «design guidelines» for å få meg på rett galei?

    mvh
    KJ
    You can get away with anything if you give it a good tune

  15. #15
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Nov 2006
    Innlegg
    2,466
    Tagget i
    0 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra KJ

    OK, jeg får leke litt med det og se hva jeg får til. Jeg kan se for meg at det er litt lett å få den til å gå i selvsving med positiv tilbakekobling? Vet du om noen «design guidelines» for å få meg på rett galei?
    Holder du forholdet mellom Rkm og Zout til maks sånn ca 5 er du ganske trygg. Ellers gjelder vanlige stabilitetskriterier for denne koblingen, så du kan jo simulere litt på det også.

    Variabel utgangsimpedans er morro å fikle med, men kanskje mer morro med høyttalere enn hodetelefoner. Hodetelefoner er ikke spesielt følsomme for utgangsimpedans, og fungerer i grunnen ganske bra med omtrent hva det skal være, er min erfaring.
    Hippies, prepare to be punished!

  16. #16
    Hifi Freak
    Ble medlem
    Oct 2004
    Innlegg
    9,378
    Tagget i
    3 Innlegg

    Skalla Kløyve - en DIY hodetelefonforsterker

    Sitat Sitat fra Rhesus
    ...
    Holder du forholdet mellom Rkm og Zout til maks sånn ca 5 er du ganske trygg. Ellers gjelder vanlige stabilitetskriterier for denne koblingen, så du kan jo simulere litt på det også.

    Variabel utgangsimpedans er morro å fikle med, men kanskje mer morro med høyttalere enn hodetelefoner. Hodetelefoner er ikke spesielt følsomme for utgangsimpedans, og fungerer i grunnen ganske bra med omtrent hva det skal være, er min erfaring.
    Takker.

    Mht utgangsimpedans og hodetelefoner så mener jeg å erindre at det en gang i tiden var en AES anbefaling i retning av utgangsimpedans lik last impedans, men det er lenge sia no ... jeg mener det skriver seg tilbake til den gang «ekte» hodetelefoner hadde en last på 600 ohm i likhet med mye annet. Det er uansett mest for eksperimentets skyld.

    mvh
    KJ
    You can get away with anything if you give it a good tune

Tags for denne Tråden

Skrive Tillatelser

  • Du kan ikke starte nye tråder
  • Du kan ikke svare på innlegg
  • Du kan ikke laste opp vedlegg
  • Du kan ikke redigere dine innlegg
  •  


 

Om Hifisentralen

    Hifisentralen er Norges største webside innen high-end hi-fi og musikk, og vi har vært på nett siden år 2001. Velkommen til en god hi-fi diskusjon eller kjøp og salg av utstyr.
   

Følg oss på sosiale medier:

Facebook Twitter RSS Feed