Klippningsindikator för förstärkare

av **ollenorell** » 2012-01-01 17:48

Jag funderar lite över om jag har förstärkare med tillräcklig effekt för mitt musiklyssnande.
Har kopplat upp skåpet, men vet i sjutton om man hinner se en kortvarig klippning på detta vis...

Så därför tänkte jag bygga en klippningsindikator som tänder en lysdiod vid klippning.

Har funnit två intressanta projekt på nätet:

:arrow:

Rod Elliots Clipping indicator

Fördelar:
-Detekterar spännigsklippning med enligt författaren mycket god noggrannhet.
-Enkel installation som ej kräver oscilloskop eller liknande instrument. Möjligtvis en multimeter.
-Konstruktionen är okänslig för variationer i nätspänningen. (Som i sin tur orsakar en varierande matningsspänning hos alla konventionella förstärkare med oreglerad nätdel)
-Kretsen tar sin matningsspänning från förstärkarens nätdel och behöver ingen egen.

Nackdelar:
-Kretsen kanske inte kan detektera alla sorters klippning?

:arrow:

Rod Elliots Sound Impairment Monitor

Fördelar:
-Kretsen skall enligt författarenkunna detektera: clipping, overload protection or slew rate limiting.
Den kan alltså lite mer, än projektet ovan, frågan är om det kommer till nytta?

Nackdelar:
-Kräver oscilloskop vid installation (Vilket jag iofs har

)
-Det åtgår en extra op. (Vilken förmodligen inte är speciellt dyr så det är nog ett ickeproblem)
-Kräver dubbel matningsspänning, alltså +/- 15VDC. Kretsen behöver således kompletteras med en egen liten nätdel.

Eftersom det är lite kul att cadda så ritade jag båda:
Klippningsindikatorn:
Bild

Sound impariment monitor:
Bild

Notera att nätdelen saknas än så länge.

Vilket projekt skulle ni satsat på?
Finns det andra bra lösningar än dessa?

av **celef** » 2012-01-01 19:02

jag vet inget om sånt här men hur ställer man in känsligheten på klippdetektorn, ska den varna strax innan klipp eller ska den förmedla mängden klipp i signalen?

av **ollenorell** » 2012-01-01 19:18

Den ska jämföra insignalen med utsignalen och när de inte matchar så skall en lysdiod tändas för att indikera klippning.
För att ögat skall hinna med att uppfatta en mycket kort klippning finns även en liten fördröjning inbyggd.

av **Jocke** » 2012-01-01 19:51

Vore det inte bättre att satsa tid och pengar på en förstärkare som är så kraftig att man kan sova lugnt? Fast sådana kanske inte finns...? ;-)

av **PerStromgren** » 2012-01-01 20:18

Jocke skrev:Vore det inte bättre att satsa tid och pengar på en förstärkare som är så kraftig att man kan sova lugnt? Fast sådana kanske inte finns...?

Klippindikator är nog billigare! Dessutom kanske inte slutstegen klipper när allt kommer till kritan, och då är det ju bortkastade pengar på att köpa mer effekt.

av **ollenorell** » 2012-01-01 20:19

Jocke skrev:Vore det inte bättre att satsa tid och pengar på en förstärkare som är så kraftig att man kan sova lugnt? Fast sådana kanske inte finns...?

O&G:s steg är väl rätt stort, och har väl ändå klippindikator

av **darkg** » 2012-01-01 20:30

Bygg båda och få unikt mycket information genom kreativt inkopplad rgb-lysdiod :-)

(dvs om ena, andra eller båda kretsarna indikerar).

av **Jocke** » 2012-01-01 20:42

PerStromgren skrev:
Jocke skrev:Vore det inte bättre att satsa tid och pengar på en förstärkare som är så kraftig att man kan sova lugnt? Fast sådana kanske inte finns...?

Klippindikator är nog billigare! Dessutom kanske inte slutstegen klipper när allt kommer till kritan, och då är det ju bortkastade pengar på att köpa mer effekt.

Även klippindikatorn är ju bortkastat i så fall...^^ "Just pulling your leg!" ;-)

av **hassez** » 2012-01-01 20:44

Ja bygg båda. Det finns ju dc/dc-omvandlare, då kan du åtminstone få -12V
det borde räcka bra. Du får ta ner förstärkarens spänningen till något lämpligt på kortet och cada in en dc/dc.

av **Svante** » 2012-01-01 21:02

Jag skulle vara lite skraj för den andra varianten, att ge sig in i återkopplingsslingan på det sättet bör ju göra att "garantin inte gäller". Antagligen går det bra, men man riskerar självsvängning och annat elände.

av **ollenorell** » 2012-01-01 21:18

Intressant synpunkt!
Såhär skriver författaren i texten om Sound Impairment Monitor:

Rod Elliott skrev:Make sure that all wiring is as short as possible, and the wires should be tightly twisted and preferably shielded as well. This will prevent noise from being picked up by the SIM or the amp. The 10k resistors at the amplifier are to ensure that the stability of the amplifier is not compromised by the capacitance of the cable, and to provide a buffer against noise pickup. These must not be omitted.

När det gäller den rena klippningsindikatorn har den inte det problemet då den kopplas på förstärkarens utgång istället.
Som jag förstått det.
Dessutom tycker jag den designen blev finare att se på

av **Flint** » 2012-01-01 21:32

Hur pass snabb är indikeringen. Är den med i precis nutid? Ligger indikeringen kvar ett tag och inte bara visar ett litet flimmer vid ett kort klipp?

av **ollenorell** » 2012-01-01 21:46

Indikeringen verkar väl ske i realtid som jag förstår det?

Vid Sound Impairment Monitor-projektet skriver han såhär om tiden lysdioden hålls tänd:

Rod Elliott skrev:Figure 2 shows the detector, which is a simple full wave rectifier. The 1458 opamp specified is quite adequate for this, as the two sections function only as buffers, and accuracy is not important. When the error signal exceeds the detection threshold (about 1.2 Volts), the LED will light, and remain on for long enough to see, even with very short duration signals. The use of a full wave rectifier ensures that an error signal of either polarity will activate the LED.

Och såhär skriver han på klippningsindikator-projektet:

Rod Elliott skrev:U1A operates as a dual comparator - if either transistor stops conducting, the output goes from around 0V to almost the full supply (12V - regulated with a simple zener). This voltage is applied to the inverting input of U1B, and the capacitor is used to "stretch" the pulse so that even momentary clipping will be seen. This opamp drives the clipping LED directly.

Alltså kanske man kan öka värdet på kondensatorn om man skulle önska att den lyser längre tid.

av **Flint** » 2012-01-01 21:58

Tidskontanten för kondensatorns uppladdning bestäms som det ser ut av IC:ns utgångsimpedans och den bör väl ligga nånstans 100ohm så det borde ju bli ganska snabb uppladning.

av **ollenorell** » 2012-01-01 22:07

Du menar att det verkar vara lugnt? Att kondensatorn förmodligen hinner laddas upp trots 100ohms utgångsimpedans?
Har verkligen en op runt 100R förresten? De är ju så hårt återkopplade tänker jag.

Man kan ju kanske eliminera utgångsimpedansen genom att lägga till en liten trissa och använda den som switch?

av **Flint** » 2012-01-01 22:29

ollebolle skrev:Du menar att det verkar vara lugnt? Att kondensatorn förmodligen hinner laddas upp trots 100ohms utgångsimpedans?
Har verkligen en op runt 100R förresten? De är ju så hårt återkopplade tänker jag.

Man kan ju kanske eliminera utgångsimpedansen genom att lägga till en liten trissa och använda den som switch?

Kondingen på 1u i första versionen borde väl bli fylld rättså fort i alla fall men jag tänkte kanske lite högt och snabbt. Runt 100ohm verkar nog rätt vanligt som utgimp även som motkopplat. Kanske till och med ligger ett motstånd i serie som strömbegränsare men det är bara en gissning. Jag mätte en gång på mitt försteg och hamnade där (med en lös 100 ohm förbikopplad). Kanske får bli lite simulering här med. Jag är själv nyfiken på hur snabb en klippindikering är. Om det räcker med enligt schemat är det ju ok, annars kanske en trissa i form av en emitterföljare skulle funka som draghjälp som du är inne på.

av **ollenorell** » 2012-01-02 08:54

Efter en snabbkoll verkar det som att utgångsimpedansen hos vanligt förekommande OP varierar mellan 100ohm ner till tiondels ohm.
Valet av OP kan nog säkert påverka resultatet!

Har slagit upp tillverkarens data på den föreslagna LM1458 men hittar inte uppgift om utgångsimpedans

Vissa tillverkare bjuder liksom på graf över hur Zut varierar över frekvens vilket vore intressant.

av **Flint** » 2012-01-02 11:00

Kopplade upp RC4558. Har inte LM1458 men båda är ju en typ av general purpose så jag tog RC4558 som ett exempel. Kollade ut.imp vid 1, 2 och 10ggr förstärkning. Även om utimpedanse är låg vid 1ggr förstärkning sätter IC:ns strömbegränsning gränsen för vad den kan driva som last.

Grön=1ggr=varierar med frekvens enligt bilden
Blå= 2ggr=53ohm
Röd=10ggr=534ohm

Skalan till vänster visar ohm.

Bild

av **ollenorell** » 2012-01-02 17:14

Frågan är vilken förstärkning det blir i den aktuella kretsen? Det sitter ju en lysdiod i återkopplingkedjan, och hur sjutton räknar man ut gain då?

Säg att man använder en normal röd lysdiod som indikator och att den drar 20mA. Tror det är normalt värde.
Fast denna OP kanske bör kunna lämna mer än 20mA då den förutom att driva en 20mA-led även skall ladda upp kondingen lite snabbt?

av **Flint** » 2012-01-02 17:59

Jag tror att ett större problem med krets 1 som känner av nätdelens urladdning är att förklaringen/beskrivningen inte tar upp nätdelens uppladdade energi i den egna lytbanken. Tippar att klippet kan bli relativt långt innan railspänningen sjunker och kretsen varnar även om avkänningskretsen är snabb i sig. Med stor bank tar det alltså längre tid. Kretsen ser mer ut att varna för långvarig överbelastning än för korta klipp.

Bäst att tillägga att jag inte letar fel för letandets skull. Tanken bara slog mig när jag läste förklaringen. Men jag kanske har missat något.

//

av **ollenorell** » 2012-01-03 02:34

Flint skrev:Bäst att tillägga att jag inte letar fel för letandets skull. Tanken bara slog mig när jag läste förklaringen. Men jag kanske har missat något

För att uppnå bra resultat måste man nog ha ett lite kritiskt förhållningssätt!
Antingen bygger jag en bra klippningsindikator som indikerar just klippning, annars får det vara

Jag ska imorgon läsa texten igen och fundera över det där med energin i lytbanken!

av **Flint** » 2012-01-03 08:02

En sak som jag inte har fattat med den kretsen är hur den kan behålla sin referens av den obelastade nätdelens spänning vid belastning/klipp när den tar sin egen matningsspänning från samma nätdel.

av **aisopos** » 2012-01-03 08:16

Flint skrev:Kopplade upp RC4558.
...
Skalan till vänster visar ohm.

Trasig bild för mig. :cry:

av **Flint** » 2012-01-03 08:21

aisopos skrev:
Flint skrev:Kopplade upp RC4558.
...
Skalan till vänster visar ohm.

Trasig bild för mig.

Mig med. Jag och nät-leverantören har en relationskris. En tioårskris. Vi delar inte samma uppfattning om ett visst utrymme på servern. Funderar på om vi ska söka hjälp av sån där familjerådsgivning men efterom båda drivs av kommunen är jag rädd att min roll och version kan bli väl så överkörd.

av **Neanderthal** » 2012-01-03 10:31

Flint skrev:En sak som jag inte har fattat med den kretsen är hur den kan behålla sin referens av den obelastade nätdelens spänning vid belastning/klipp när den tar sin egen matningsspänning från samma nätdel.

Det sitter en 12V zener som stabiliserar spänningen till själva kretsen.

Referensen är den varierande matningsspänningen. Klippning sker när utgångsspänningen tangerar den ostabiliserade matningsspänningen och det är dessa två spänningar som jämförs kontinuerligt.

Längden av blinket bestäms av tidskonstanten för urladdning, ej uppladdning, av kondensatorn. För längre blink, öka det parallellkopplade motståndets resistans. OP-ampens utgångsimpedans påverkar naturligtvis när lysdioden tänds, men den är i detta fall tillräckligt låg för att vara försumbar.

Tänk på att det är den inverterande ingången på komparatorn som kondensatorn är kopplad till. Så länge spänningen på denna är högre än på den ickeinverterande ingången är komparatorns utgång låg, vilket drar ström genom lysdioden.

Spänningsdelaren på den ickeinverterande ingången anger här referensspänningen. Kondensatorn behöver inte vara fulladdad för att omslaget ska ske och lysdioden tändas.

Så vitt jag kan se fungerar denna klippindikator perfekt.

av **Flint** » 2012-01-03 10:49

Men vad säger du om att det tar tid innan lytbanken har laddat ur sig så mycket vid ett klipp/överbelastning att railspänningen sjunker.

av **Neanderthal** » 2012-01-03 11:23

Det spelar ingen roll om och när spänningen på lytbanken sjunker eller stiger. Klippning sker när förstärkarens utspänning tangerar dess drivspänning oavsett på vilken nivå detta sker.

av **Flint** » 2012-01-03 11:30

Neanderthal skrev:Det spelar ingen roll om och när spänningen på lytbanken sjunker eller stiger. Klippning sker när förstärkarens utspänning tangerar dess drivspänning oavsett på vilken nivå detta sker.

Ah... Där var förklaringen. Förstod inte att stegets normala utspänning var med. Fick intrycket att avkännaren bara kände av railspänningen belastad och jämförde den mot samma railspänning obelastad. Tycker att beskrivningen på sidan var lite rörig. Vissa bl.a. att motstånd i schemat som har med anpassningen att göra hade en benämning men i förklaringen saknades samma benämning. Nåja, man lär sig.

av **Neanderthal** » 2012-01-03 13:26

Att säga att klippning sker när utspänningen tangerar matningsspänningen är naturligtvis att förenkla saken. Så innan protesterna börjar hagla...

Klippning sker i själva verket vid en något lägre utspänning. Artikeln utgår från en skillnad på 3 volt mellan maximal utspänning och matning och detta kompenserar man för enligt tabell 2. Man skapar referenser som ligger 3 volt under och över den positiva respektive den negativa matningsspänningen. Referenserna följer naturligtvis matningen. För förstärkare där skillnaden är större finns beräkningsgrundlaget beskrivet.

av **ollenorell** » 2012-01-03 18:44

Intressant att följa diskussionen!

Konstruktören har alltså antagit 3V som ett normalt värde för skillnaden mellan stegets drivspänning och maximal utspänning steget kan lämna.
Detta beror på att det faller 3V över stegets utgångstrissor antar jag?

Jag minns att jag mätte lite på min chipbaserade förstärkare med LM3886 (gainclone) och vill minnas att det rörde sig om ungefär 3V faktiskt!

Fast undrar om detta inte är lastberoende?
Alltså att det interna spänningsfallet ökar ju tyngre man lastar ner steget.
Detta beroende av steget inte är oändligt styvt utan har en viss utgånsimpedans (dämpfaktor).

Frågan är ju om det är ett verkligt problem, eller om det kan försummas?