Frågor om förförstärkare

Hur funkar tekniken bakom bra hifi?

Moderator: Redaktörer

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-02 14:05

Hej, jag planerar att bygga en förförstärkare och sitter med några frågor som jag hoppas ni kan svara på. Det jag skulle vilja få ut av min förförstärkare förutom val av källa och volymkontroll är integrerat RIAA-slutsteg och hörlursuttag. Slutsteget som förförstärkaren skall kopplas emot har en känslighet av 1.5V rms, 20K impedans och x15 förstärkning (cirka 23.5 dB). Första frågan handlar om styrka på insignaler. De källor jag använder idag är skivspelare och DAC men jag funderar på att koppla in en CD-spelare någon gång i framtiden. RIAA-slutsteget jag planerar att bygga ger 40dB vid 1kHz så en 5mV pickup borde ge en utsignal på runt 500mV. Min DAC kan leverera 2V och vad jag förstår så är 2V "standard" även för CD-spelare. Så hur hanterar man skillnaden mellan RIAA-slutsteget och de andra källorna? Jag gissar att en lösning skulle vara att dämpa alla andra källor till 500mV för att matcha RIAA-slutsteget men finns det några nackdelar med det? Min DAC kan jag ställa förstärkningen på men finns det CD-spelare som man också kan ställa förstärkningen på?

Själva förförstärkaren kommer ha en förstärkning på runt 15 dB (cirka x5.6). Innebär det att jag kommer få 2.8V ut om jag matar den med 500mV och 11.2V ut om jag matar den med 2V? För i så fall är det bra mycket mer än slutstegets känslighet på 1.5V, eller har jag missförstått något?

Sen har vi det här med hörlursuttag på en förförstärkare. Mina hörlurar är 32 ohm / 200mW. Det borde motsvara cirka 2.5V max. Någon extra förstärkning borde i så fall inte behövas, snarare tvärt om. Men även om spänningen inte behöver förstärkas så gissar jag att jag behöver mer ström, eller? Så en hörlursförstärkare som inte förstärker spänningen men som levererar mer ström är det vad behöver? Jag tar i så fall tacksamt emot förslag på sådana kretsar. En som jag hittade på nätet och som verkar göra just det är DIY Class-A Mosfet Headphone Amplifier. Men jag vet inget om denna förstärkare...

Tack på förhand för svar...
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
AndersP
 
Inlägg: 2246
Blev medlem: 2004-07-14
Ort: Gävle

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav AndersP » 2018-06-02 15:00

Jag har alltid funderat på en hörlursförstärkare baserat på LM3886. 20 V matning, små krav på kylning, bevisad potential, få komponenter.
Kan bli lite väl enkel att bygga dock.
Linkwitz Orion, Ino Audio a2 och piM

"I see you've got the blues in your alligator shoes"

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-02 15:45

AndersP skrev:Jag har alltid funderat på en hörlursförstärkare baserat på LM3886.

Det finns en tråd om LM3886 som hörlursförstärkare på diyAudio. Det är nog inte vad jag behöver...
Förutom kretsen jag länkade till tidigare så är verka O2 intressant, väl dokumenterad och många alternativ (lite väl många kanske). En annan är Rod Elliotts projekt 24 och Rods egen variant projekt 113. Båda skall gå att konfigurera med typ x1 eller x2 gain men jag skulle även vilja ha crossfeed. Kanske får lägga till det separat...
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
RogerGustavsson
 
Inlägg: 22665
Blev medlem: 2004-05-02
Ort: Huskvarna

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav RogerGustavsson » 2018-06-02 19:51

EmuMannen skrev: RIAA-slutsteget jag planerar att bygga ger 40dB vid 1kHz så en 5mV pickup borde ge en utsignal på runt 500mV. Min DAC kan leverera 2V och vad jag förstår så är 2V "standard" även för CD-spelare. Så hur hanterar man skillnaden mellan RIAA-slutsteget och de andra källorna? Jag gissar att en lösning skulle vara att dämpa alla andra källor till 500mV för att matcha RIAA-slutsteget men finns det några nackdelar med det?


Tror att pickupen lämnar mer utnivå än så. Dessvärre varierar nivån från olika vinyler rätt mycket. LTS-RIAA:at med Ortofon OM40 sägs ge en utnivå liknande CD-spelarnas och där är förstärkning strax under 40 dB.

Nu har jag ingen skivspelare inkopplad men vad jag minns räckte 40 dB rätt väl med en pickup som förmodligen lämnar lite mindre utnivå än Ortofon OM40. Mitt försteg har ingen förstärkning på linjeingången den var ansluten till.

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-02 22:43

Ok jag var tvungen att gräva lite på nätet om utnivåer på olika pickupper. Det verkar som om MC normal ligger mellan 1.0-1.5 mV men det finns tydligen några "high output" också. MM ligger normal mellan 3-6 mV. MC behöver normalt runt 60 dB förstärkning och MM runt 35-40 dB. Shure specificerar sina pickup i mV RMS så jag gissar att det är RMS som avses. Själv har jag en MM som enligt specifikation skall ge 3.5 mV vid 1 kHz mätt vid 5 cm/sekund. Sen ger olika skivor olika utnivå men nu har jag lite att gå på. Rent teoretiskt så borde jag klara mig med 40 dB eftersom jag kör med en MM, men 3.5 mV blir bara 350 mV efter 40 dB förstärkning. Det är ganska stor skillnad mellan 350 mV och 2 V men jag får väl räkna på det lägsta värdet och då ger 15 dB förstärkning från förförstärkaren en signal på nästan 2 V. För att nå slutstegets känslighet på 1.5 V krävs bara drygt 9 dB. det innebär att jag har 6 dB extra gain med skivspelaren vilket borde innebära att volymkontrollen kommer stå på cirka 80% med skivspelare. Med 2 V från en CD-spelare så krävs -2.5 dB för att nå slutstegets 1.5 V. Det innebär att jag endast kan använda cirka 20% av volymkontrollen med CD-spelaren (om den levererar full 2 V). Men om jag sänker förstärkningen i försteget från 15 till 9 dB så kan jag använda 100% (av volymkontrollen för skivspelaren och cirka 60% för något med 2 V insignal. Kan det stämma?

Ps. Ortofon OM 40 ger också 3.5 mV. För att förstärka upp det till 2V krävs 55 dB. Men om MC normalt kräver 60 dB så borde man uppnå dessa nivåer om man använder en MM pickup med ett MC-steg. Frågan är hur ljudkvaliteten påverkas?
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
RogerGustavsson
 
Inlägg: 22665
Blev medlem: 2004-05-02
Ort: Huskvarna

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav RogerGustavsson » 2018-06-03 10:00

Jag tror att du lägger för mycket vikt på den nominella utnivån, alltså den vid utstyrning till 5 cm/s. I verkligheten är nivån högre, ofta långt högre.

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-03 10:25

Ju mer jag läser om CD-spelare och DAC:ar ju mer grisigt blir det. En DAC kan leverera låga 1.74V (Audio Research DAC1) till något så högt som 7.2V (Theta DS Pro Basic)! CD-spelare variera också, normalt mellan 2.2V och 3.5V. Så vi har ett spann mellan 1.74 till 7.2 V rms.

MBKs svar i den här tråden är ganska intressant. En ide skulle vara att förse en eller flera av ingångarna med ett Linkwitz filter a la nummer 10. Alternativ B och C kräver in-impedans på 10 kOhm och A har låg ut-impedans. A skulle inte vara några problem att peta in mellan en input buffer och resten av förförstärkaren men jag skulle vilja ha något liknande mellan respektive källa och resten av förförstärkaren så att det går att justera samtliga källor till en gemensam nivå. Ett alternativet är givetvis att ha en separat input buffer per källa och köra med alternativ A direkt efter respektive buffer innan balans och volymkontroll etc. Frågan är om ett Linkwitz-filter kan petas in direkt mellan källan och en gemensam input buffer? Jag gissar att de flesta DAC och CD-spelare med line level out följer någon form av "impedance bridging principle", dvs låg impedans ut och hög impedans in. Alternativ A har låg impedans ut så det skulle fungera mot en gemensam inbuffer men frågan är om den skulle fungera kopplad direkt mot källan? Jag gissar att en DAC eller CD-spelare förväntar sig att driva en hög impedans frågan är bara hur hög eller låg den klarar av? En CD-spelare som Mk.I CAL Sigma har en ut-impedans på 2kOhm vid 20 kHz och kräver då en in-impedans av 15 kOhm för att inte klippa. Ett extremfall kanske men ändå. Digitala källor variera en hel del från 1 Ohm (Proceed PDP och PCD) till 8 kOhm (Sonic Frontiers SFD-2). Hur hanterar man ett sådant stort spann? Genom att byta förförstärkare gissar jag...

Det verkar som om in-impedansen bör vara minst 10 gånger ut-impedansen. Linkwitz filter nummer 10 är i princip identiskt med Rod Elliotts Active Volume Control #2. Nackdelen är att den har variabel impedans. I Rods exempel är lägsta impedans 1 kOhm i Linkwitz exempel dryga 5 kOhm. Det skulle innebära att en källa inte skall ha högre ut-impedans än 100-500 Ohm. Normala CD-spelare verkar ligga på runt 150 - 500 Ohm ut-impedans men jag har sett flera exempel på runt 1 kOhm också. Så Rods exempel med 1 kOhm är för lågt om den skall kopplas direkt mot en digital källa men vad händer om man till exempel ökar värdet på R1 i Rods krets? Påverkar det ljudet på något sätt eller gör det bara att källan ser en högre last?

Ps. Jag ser nu Rods kommentar om R1: "R1 can be increased to reduce the maximum gain. As shown it's 19dB, and if R1 is increased to 3.3k it falls to a more usable 8.8dB. The log response is not affected". Jag måste erkänna att jag inte riktigt förstår hur R1, R2 och VR1 hänger ihop och hur de påverkar gain (jag är inte intresserad av förstärkning av signalen, bara dämpning) och in-resistans...
Senast redigerad av EmuMannen 2018-06-03 10:55, redigerad totalt 1 gång.
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-03 10:26

RogerGustavsson skrev:I verkligheten är nivån högre, ofta långt högre.

Tack Roger, vet du hur mycket högre, typ?
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-03 12:10

När jag läser mitt eget inlägg om Linkwitz filter nummer 10 så känns det sjukt komplicerat. Problemet är att jag har för mycket spänning från källan borde det då inte räcka med en passiv dämpning? Jag läste denna mycket pedagogiska sida om Passive Attenuators. Borde det inte gå att använda en Pi-pad Attenuator designad för olika impedans mellan källan och förförstärkaren (scrolla ned till Pi-pad Attenuator Equations for Unequal Impedances). Låt säga att jag vill anpassa en av ingångarna med lite dämpning så att en signal på 2V dämpas till 500 mV (-12 dB). Låt oss vidare anta att jag vill att källan skall se 10 kOhm och förförstärkaren skall se 500 Ohm (Zs = 10kOhm, Zl = 500 Ohm). Då borde det (om jag räknat rätt) bli en K-faktor på 3.9811 och följande ohm-värden för resistorerna; R1 = 13072, R2 = 3557, R3 = 568. Är det inte svårare? Någon som kan se något fel eller någon nackdel med detta?

Ps. Jag måste ha räknat fel för det finns ett antal "online calculators" och om jag använder mina värden (Zs = 10kOhm, Zl = 500 Ohm) så begränsas jag till minst -19 dB. Med Zs = 5000 och Zl = 500 så kommer jag ned till 16 dB men R1 är grymt hög så det här var kanske inte rätt väg att gå...
Senast redigerad av EmuMannen 2018-06-03 13:46, redigerad totalt 1 gång.
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-03 13:11

Nej det här blev för komplext för ett fiktivt problem. Så när det gäller nivå på insignaler så bygger jag för mitt RIAA-steg. Sen vrider jag ned gain på min DAC så det passar med skivspelaren. Om jag ansluter en CD-spelare i framtiden så gör jag som det föreslås i den här tråden på DIYAudio (jag provar 3k i serie och 1k mot jord och funkar inte det får jag jobba mig uppåt, 5.6k/1.8k eller 10k/3.3k). Det går att bygga i en liten adapter så jag behöver inte ens anpassa förförstärkaren för det.

Då var det bara frågan om hörlursförstärkare kvar...
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
peterh
 
Inlägg: 3482
Blev medlem: 2016-04-15
Ort: Göteborg förstås !

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav peterh » 2018-06-03 16:40

EmuMannen skrev:Nej det här blev för komplext för ett fiktivt problem. Så när det gäller nivå på insignaler så bygger jag för mitt RIAA-steg. Sen vrider jag ned gain på min DAC så det passar med skivspelaren. Om jag ansluter en CD-spelare i framtiden så gör jag som det föreslås i den här tråden på DIYAudio (jag provar 3k i serie och 1k mot jord och funkar inte det får jag jobba mig uppåt, 5.6k/1.8k eller 10k/3.3k). Det går att bygga i en liten adapter så jag behöver inte ens anpassa förförstärkaren för det.

Då var det bara frågan om hörlursförstärkare kvar...

Sist jag byggde förförstärkare hade jag justerpotar internt på varje ingång.
Älskar musik, driver numera Tubular-well, välljud med garanti.

Användarvisningsbild
RogerGustavsson
 
Inlägg: 22665
Blev medlem: 2004-05-02
Ort: Huskvarna

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav RogerGustavsson » 2018-06-03 18:18

EmuMannen skrev:
RogerGustavsson skrev:I verkligheten är nivån högre, ofta långt högre.

Tack Roger, vet du hur mycket högre, typ?


Nja, körde en Beogram-spelare med intern och extern RIAA in i min ADC. Toppnivån hamnade rätt nära 0 dBFS = 2.45 V. Eftersom det verkar vara RMS i specarna för pickuper kan du nog lägga på ett crest om 15-25 dB.

Användarvisningsbild
Piotr
 
Inlägg: 12464
Blev medlem: 2005-02-06

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav Piotr » 2018-06-03 18:40

EmuMannen,

vet inte om det är värmen som gör mig seg och lat.. men om du tar en sak i taget så tror jag du får mer svar och hjälp att förstå. Det var så mycket text och frågor att jag inte orkade börja.. :)

Välkommen till forumet by the way!

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-03 19:49

Piotr skrev:EmuMannen,
vet inte om det är värmen som gör mig seg och lat.. men om du tar en sak i taget så tror jag du får mer svar och hjälp att förstå. Det var så mycket text och frågor att jag inte orkade börja.. :)

Tur att det bara är en fråga kvar då. Förslag på hörlursförstärkare som skall sitta integrerad i en förförstärkare.
Piotr skrev:Välkommen till forumet by the way!

Tack! :)
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
Piotr
 
Inlägg: 12464
Blev medlem: 2005-02-06

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav Piotr » 2018-06-03 20:03

Vad har du för lurar? Ofta klarar man sig utan gain om man har en typisk digital källa med 2Vrms ut.

Å andra sidan kanske man byter lurar och då vill man kanske ha lite gain.

Nu kommer du att ha gain i själva förförstärkaren (antar jag) så om du bara häktar på ett buffertsteg på den så är du hemma.

Vill du göra det enkelt för dig och ha låg strömförbrukning > välj en integrerad buffer.
Vill du ha mer skoj och kan ta lite mer värmeutveckling > kör diskret klass A.

Sen var det det där med cross-feed.. der är aktuellt fortfarande?

Ett alternativ beroende på hur du är funtad är att börja enkelt och sedan uppgradera när alla grundfunktioner lirar.

Lite sommardisiga funderingar. :-)

Användarvisningsbild
EmuMannen
 
Inlägg: 1209
Blev medlem: 2017-11-21
Ort: Stockholm

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav EmuMannen » 2018-06-03 21:58

Piotr skrev:Vad har du för lurar? Ofta klarar man sig utan gain om man har en typisk digital källa med 2Vrms ut.

AKG K550 Mk2 (32 ohm / 200mW).
Piotr skrev:Å andra sidan kanske man byter lurar och då vill man kanske ha lite gain.

Nu kommer du att ha gain i själva förförstärkaren (antar jag) så om du bara häktar på ett buffertsteg på den så är du hemma.

Vill du göra det enkelt för dig och ha låg strömförbrukning > välj en integrerad buffer.
Vill du ha mer skoj och kan ta lite mer värmeutveckling > kör diskret klass A.

Förförstärkarens gain är 15 dB men kan konfigureras för mer eller mindre. Om jag väljer 9 dB gain i förförstärkaren så blir det väl med 2 V in cirka 1W / 175 mA i 32 Ohms last. Så gain har jag så jag klarar mig frågan är väl snarare om jag har ström så jag klarar mig?
Frågan är också hur jag bäst integrerar själva hörlursförstärkaren med förförstärkaren och utgången till slutsteget? En smidig variant är den som används i Rod Elliotts Projekt 24 där det verkar vara jacket till hörlurarna som styr en hel del via reläer. Exakt hur den fungerar och hur den kan se ut har jag inte förstått än men själva principen är lockande.
Piotr skrev:Sen var det det där med cross-feed.. der är aktuellt fortfarande?

Det är väl inte ett absolut måste men det vore en trevlig funktion att ha om den går att koppla i och ur. Men det kan jag alltid hänga på efteråt som en separat krets gissar jag.
Piotr skrev:Ett alternativ beroende på hur du är funtad är att börja enkelt och sedan uppgradera när alla grundfunktioner lirar.

Bra råd, tack Piotr.
Senast redigerad av EmuMannen 2018-06-03 22:33, redigerad totalt 1 gång.
Valda DIY-projekt, tankar och idéer på EmuMannens blogg.

Användarvisningsbild
Piotr
 
Inlägg: 12464
Blev medlem: 2005-02-06

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav Piotr » 2018-06-03 22:15

EmuMannen skrev:Så gain har jag så jag klarar mig frågan är väl snarare om jag har ström så jag klarar mig?


Nej en "typisk" förförstärkare presterar inte bra i 32ohm så mer ström behövs förmodligen.

Frågan är också hur jag bäst integrerar själva hörlursförstärkaren med förförstärkaren och utgången till slutsteget? En smidig variant är den som används i Rod Elliotts Projekt 24 där det verkar vara jacket till hörlurarna som styr en hel del via reläer. Exakt hur den fungerar och hur den kan se ut har jag inte förstått än men själva principen är lockande.


Enklast är väl en vanlig manuell omkopplare av tryck- eller vrid-sort som antingen lägger signalen från "preampen" till slutsegets utgångar, eller så lägger den signalen till den krets som driver lurarna. 1pol in, 2pol ut i stereo.

Bra råd, tack Piotr.


Ja om man bara grundar med tillräckligt stor låda är det ju en smal sak att byta ut delar av konstruktionen senare. En enklast möjlig IC som driver lurarna kan ju i princip ful-lödas som ett skatbo utan PCB. Inte optimalt men det går att få till om man vet vad man gör med ledningsdragningar och avkopplingskondingar.

Användarvisningsbild
Piotr
 
Inlägg: 12464
Blev medlem: 2005-02-06

Re: Frågor om förförstärkare

Inläggav Piotr » 2018-06-03 22:22

AndersP skrev:Jag har alltid funderat på en hörlursförstärkare baserat på LM3886. 20 V matning, små krav på kylning, bevisad potential, få komponenter.
Kan bli lite väl enkel att bygga dock.


Ett alternativ om den vägen lockar är lillbrorsan LM1875. Enklare att koppla pga. färre ben (5 mot 11 eller vad nu LM3886 har).

Dock är ju dessa overkill med moderna lurar som ger rejäl utnivå med ca 1Vrms. Har man mer högimpediva varianter som ofta har lägre känslighet kan denna gain var önskvärd dock.


Återgå till Teknikforum


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 10 gäster