Hjälp med försteg...

[EmuMannen]

Jag tragglar på med mitt slutsteg och under tiden skissar jag på ett passande försteg. Jag har tittat på en hel del olika design och försökt bestämma mig för vilka funktioner jag vill att mitt försteg skall ha. Jag gillar enkelhet men inte dagens minimalistiska trend med endast en volymkontroll. Tonkontroll känns tryggt men jag använder dem sällan. dessutom är de flesta tonkontroller rätt värdelösa men jag skulle kunna tänka mig något i stil med Quads Tilt eller PEQ. Problemet med dem är att det genast blir rätt komplext med risk för att de inte används. Något som jag däremot använder är den variabla loudness-kontrollen på min Yamaha CA-600. Så jag har skissat på något i den här stilen (tack HenrikE för att du pekade mig i riktning mot Tina-Ti):

Utkast till försteg i Tina-Ti

Preamp1.jpeg (454.57 KiB) Visad 3262 gånger

Det som tilltalar mig är att det endast är tre centrala reglage (när man väl valt källa). Balans [P3] (används inte så ofta men rätt viktig de få gånger den väl behövs), volym [P4/P5] (används hela tiden) och variabel loudness [P1/P2] (används tillsammans med volymkontrollen). Jag litar inte riktigt på automatisk loudness och att ha loudness och volym frikopplade från varandra har sina poänger. Det mesta jag eventuellt skulle ha kompenserat med tonkontroller kan jag åstadkomma med denna variabla loudness i kombination med volymkontrollen (notera att den även kan vara användbar för exempelvis baffelstegskompensation).

Kretsen ovan är en variant av Rod Elliotts Project 02 där jag lobotomerat bort tonkontrollerna och ersatt dem med en loudness-krets som flutit runt i lite olika varianter på olika forum och webbsidor (men då i passivt utförande). Om jag simulerar denna krets (i detta fall med Tina-Tis ideala op-ampar) så ser det ut såhär (vänster kanal, med balansen i mitten, full volym och ett control object som reglerar den variabla loudnessen [P1 för vänster kanal] i fem steg från 0% till 100%):

AC Transfer Characteristic, amplitud och fas

Preamp2.jpeg (142.29 KiB) Visad 3262 gånger

Loudness-kurvan ser ut som jag förväntat mig. Ingen perfekt Fletcher–Munson men tillräckligt nära. Nu till mina frågor:

1. Faskurvan, är det bra eller dåligt?

2. R14/R16: 1MEG varför så mycket?

3. C6/C7: kan någon förklara varför de behövs?

4. Rod har lagt huvuddelen av förstärkningen i den sista opan, vad är fördelen med det (jag trodde det var bäst att lägga mest förstärkning i den första opan)?

5. FInns det eller går det att skapa dual-gang potentiometrar i Tina-Ti?

Tacksam för synpunkter och svar

[EmuMannen]

Här är en annan variant på samma tema. En kombination av volymkontroll [P1/P2], balans [P3] och variabel loudness [P4/P5]. Kretsen är i dess enklaste form men borde vara enkel att anpassa som eller komplettera med input och gain buffers etc...

Annat alternativ

Preamp3.jpeg (307.04 KiB) Visad 3211 gånger

Jag vet tyvärr inte hur jag simulerar en logaritmisk potentiometer i Tina-Ti. Om jag simulerar med potentiometern som finns under "basic" så ser det ut som om det skall vara en logaritmisk potentiometer. Min lösning var att sätta sveptypen till logaritmisk för det control object som styr P4 men jag tror att det är något av ett hack.

Kurvor

Preamp4.jpeg (127.87 KiB) Visad 3211 gånger

I denna krets går det att koppla i och ur loudness [SW1/SW2], något jag inte tror är nödvändigt men ändå. Jag har ingen dokumentation över den här kretsen så det är svårt att veta hur den står sig jämfört med den första. Att kunna simulera log-pottar i Tina-Ti skulle hjälpa framförallt för att utvärdera volym- och balans-kontrollerna. Någon som vet hur man gör (jag gissar att man kan lägga till något script som komplement till potentiometerns modell)?

[EmuMannen]

Nu har jag simulerat alla variabla loudness-kretsar jag hittat (inklusive T Giesberts med flera). De som jag tycker är bäst är de två jag redovisat ovan. Därför var jag tvungen att plugga in den andra på samma sätt som den första för att kunna jämföra dem åt.

Alternativ loudness

Preamp5.jpeg (566.4 KiB) Visad 3191 gånger

Om jag simulerar en graf precis som med det första alternativet blir det något i stil med detta (linjär potentiometer med ett linjärt svep i fem steg från ett control object på P1):

Linjär pot fem steg

Preamp6.jpeg (125.94 KiB) Visad 3191 gånger

Vid en första anblick så är det inte så imponerande. Det ser mycket mer subtilt ut men det jag gillar är att den lämnar mellanregistret mer orört (mer i linje med Fletcher–Munson) och så går det även enkelt att koppla ur kretsen för den som så önskar.

Om vi i stället för ett linjärt svep använder ett logaritmiskt svep i 10 steg så ser det lite annorlunda ut:

Log pot tio steg

Preamp7.jpeg (109.25 KiB) Visad 3191 gånger

Jag tror det skulle kunna samverka bra med volymkontrollen. Det skall även jämföras med motsvarande graf för den första varianten:

Log pot tio steg första varianten

Preamp8.jpeg (101.77 KiB) Visad 3191 gånger

Den stora skillnaden är hur mellanregistret påverkas men även hur linjärt det andra alternativet faller av mellan 20Hz och 100Hz. Den påverkar dock diskanten betydligt mindre än det första alternativet men båda skall jämföras med Fletcher–Munsons originalkurvor (blå) och de från ISO 226:2003 (röd). Jag börjar luta åt det andra alternativet men skulle vilja veta om det kan gå att kröka upp diskanten lite tidigare och lite mer...

Fletcher–Munson

Fletcher–Munson.png (57.76 KiB) Visad 3191 gånger

Ps. Responskurvan för det första alternativet är i princip identisk den som återfinns i "high end" HiFi-produkter som The Delicious One.

The Signature Edition is hand-built with point-to-point wiring and each comes with its own test result report (including its performance chart) that looks like this:

The Signature Edition is hand-built with point-to-point wiring and each comes with its own test result report (including its performance chart) that looks The Delicious One performance chart

The Delicious One.jpg (94.85 KiB) Visad 3191 gånger

Den stora frågan är vilket av dessa två alternativ som låter bäst?

[RogerGustavsson]

Det är ju skillnaden mellan två av kurvorna man vill kompensera för. I diskanten är det i princip ingen nämnvärd skillnad mellan två kurvor. Ta t.ex. skillnaden mellan de röda kurvorna för 100 och 60 phon. De blå är framtagna på 30-talet och förmodligen inte helt aktuella.

[darkg]

IÖ:s tonkontroll är också värd att titta på, finns här nånstans.

[i]

IÖ:s tonkontroll är också värd att titta på, finns här nånstans.

Är det "Noolom" du tänker på?

[EmuMannen]

IÖ:s tonkontroll är också värd att titta på, finns här nånstans.

Om du har en referens så skulle jag vara tacksam. Jag försökte söka i forumet men vet inte riktigt vad jag letar efter...

[Nattlorden]

IÖ:s tonkontroll är också värd att titta på, finns här nånstans.

Om du har en referens så skulle jag vara tacksam. Jag försökte söka i forumet men vet inte riktigt vad jag letar efter...

http://user.faktiskt.io/phon/Noolom.pdf

[darkg]

Tack för namn och länk! Påverkan var inte precis som jag mindes, ändå kanske lite intressant.

[EmuMannen]

Tack Nattlorden, riktigt elegant. Inte riktigt ett alternativ till variabel loudness men användbart på ett lite annat sätt...

Jag sitter och räknar lite på mitt försteg och undrar om jag tänker rätt? Mitt slutsteg kommer ha "input sensitivity for full power: 1.5V rms". Den svagaste källan (om vi bortser från extremfallen) torde motsvara "Consumer audio line level, dvs. −10 dBV / 0.316V rms. För att förstärka det till 1.5V rms krävs ~4.75 voltage gain / ~13.5 dB förstärkning. Den starkaste källan (om vi bortser från extremfallen) torde motsvara "Professional audio line level, dvs +4 dBu / 1.228V rms. För att förstärka det till 1.5V rms krävs ~1.22 voltage gain / ~1.7 dB förstärkning.

Om jag skulle välja 13.5 dB förstärkning så skulle full volym för 1.228V rms motsvara runt 65% eller nästan klockan 2. Med 10 dB förstärkning så kan jag bara driva en 0.316V rms källa till knappa 1V rms dvs. 2/3 av vad slutsteget kan leverera. Så ponera att jag låter försteget förstärka 13.5 dB, med full volym så dämpar alternativ 1 (med loudness på 100%) mellanregistret ned till -9 dB medan alternativ 2 dämpar ned till knappa -20 dB. Vad innebär det i SPL? Om vi räknar med en källa på 1V rms så motsvarar det 0.022V rms (alternativ 2) när den dämpats -33 dB. 0.022V rms motsvarar 0.062V pp och det borde ge runt 40 dB 5 meter från högtalaren (om jag räknar på mina element för mellanregister med 90 dB känslighet). Att jämföra med 0.075V rms (alternativ 1) vid 22.5 dB dämpning. Det motsvar 0.212V pp vilket skulle ge runt 50 dB på samma avstånd.

Så alternativ 1 dämpar signalen betydligt mindre än alternativ 2. Den boostar även basen betydligt mer medan alternativ 2 boostar diskanten dubbelt så mycket vid 100%. Min slutsats är att alternativ 2 passar bättre om man vill använda variabel loudness på samma sätt som på Yamahas förstärkare, dvs i stället för volymkontroll. Alternativ 1 är nog bättre om man vill använda den mer som ett alternativ till tonkontroller eller för baffelstegskorrektion. Jag kan inte riktigt bestämma mig för vilken jag tror skulle vara bäst...

Ps. Men det är klart, om man vill ha något i stil med The Signature Edition of The Delicious One - The Delicious One makes your high-end system sound delicious (i.e., smooth, rich, warm, relaxing) even at lower volumes or when playing harsh or thin-sounding recordings. The Delicious One, priced at $695. Svårt att motstå... Det lutar åt alternativ 1...

[EmuMannen]

De blå är framtagna på 30-talet och förmodligen inte helt aktuella.

Somliga hävdar att de "blå" är mer korrekta om vi bara utgår från hur vi uppfattar ljud rent generellt. Jag vet inte varför de senare reviderades till de "röda"...

[HenrikE]

1. Faskurvan, är det bra eller dåligt?

2. R14/R16: 1MEG varför så mycket?

3. C6/C7: kan någon förklara varför de behövs?

4. Rod har lagt huvuddelen av förstärkningen i den sista opan, vad är fördelen med det (jag trodde det var bäst att lägga mest förstärkning i den första opan)?

5. FInns det eller går det att skapa dual-gang potentiometrar i Tina-Ti?

1. Faskurvan och amplitudkurvan hänger ihop. Med amplitudkurvorna du har valt blir helt enkelt faskurvorna som de blir. Inte mycket att göra åt det, men å andra sidan är det knappast ett problem

2. Kretsen borde funka likadant utan R14/R16. Jag gissar att de sitter där mest för att se till att signalen på opamparnas positiva ingång alltid har en dc-koppling till jord. Om potentiometern glappar lite eller så.

3. C6/C7 sänker förstärkningen för op:n vid låga frekvenser. Kopplingen är ett vanligt knep för att sänka DC-offset på utgången.

4. Vet ej varför han gjort så. Men antagligen är kretsen så lågbrusig att det inte spelar nån roll i praktiken.

5. Man får göra det med två vanliga pottar och skapa ett control object för varje (med samma inställningar). Sen under "analysis mode" väljer man "parameter stepping" och "parallel stepping" så stegas de två tillsammans.

Jag vet tyvärr inte hur jag simulerar en logaritmisk potentiometer i Tina-Ti. Om jag simulerar med potentiometern som finns under "basic" så ser det ut som om det skall vara en logaritmisk potentiometer. Min lösning var att sätta sveptypen till logaritmisk för det control object som styr P4 men jag tror att det är något av ett hack.

Jag tycker nog att det är ett enkelt och bra sätt att lösa det. Men log-pottar är bara sådär lite ungefär logaritmiska, så vill du göra det bättre kan du plocka ut värden ur databladet för din pott och stoppa in som en lista.

Blir det förresten ingen fjärrkontroll för volymen?

[EmuMannen]

OMG, Tina-Ti frenzy... Alternativ 1 är tänkt för en linjär pot men jag tycker nog att det ser mer användbart ut med en logaritmisk, eller vad säger ni andra?

Edit: jag ändrar mig, linjär är nog mer användbart än log...

Linjär potentiometer:

Alternativ 1 lin pot

Preamp9.jpeg (131.19 KiB) Visad 3077 gånger

Logaritmisk potentiometer

Alternativ 1 log pot

Preamp10.jpeg (131.73 KiB) Visad 3077 gånger

Sen tycker jag att alternativ 1 påverkar mellanregistret lite väl mycket. Tungdpunkten tycks ligga runt 3-4 kHz. Att jämföra med The Signature Edition of The Delicious One där den verkar ligga mer runt 2 kHz. Om man däremot byter C1 från 470nF till 1uF så får man följande resultat:

C1 = 1uF

Preamp11.jpeg (131.75 KiB) Visad 3077 gånger

Och med 2.2uF kan man givetvis dra ut kurvan ytterligare osv... Man kanske skulle göra C1 valbar?

C1 = 2.2uF

Preamp12.jpeg (131.97 KiB) Visad 3077 gånger

[EmuMannen]

1. Faskurvan och amplitudkurvan hänger ihop. Med amplitudkurvorna du har valt blir helt enkelt faskurvorna som de blir. Inte mycket att göra åt det, men å andra sidan är det knappast ett problem

Nice, jag gissade att det inte var något stort problem men ville veta från någon mer kunnig.

2. Kretsen borde funka likadant utan R14/R16. Jag gissar att de sitter där mest för att se till att signalen på opamparnas positiva ingång alltid har en dc-koppling till jord. Om potentiometern glappar lite eller så.

Då får de sitta kvar (och så var jag nyfiken på varför)...

3. C6/C7 sänker förstärkningen för op:n vid låga frekvenser. Kopplingen är ett vanligt knep för att sänka DC-offset på utgången.

Jag gissade det men var osäker på om de behövs mellan varje op-amp eller om det räcker med den sista (jag gissar att det beror lite på hur mycket offset man drar på sig)...

4. Vet ej varför han gjort så. Men antagligen är kretsen så lågbrusig att det inte spelar nån roll i praktiken.

Jag lägger nog huvuddelen av förstärkningen i den första och runt 1-2x i de andra.

5. Man får göra det med två vanliga pottar och skapa ett control object för varje (med samma inställningar). Sen under "analysis mode" väljer man "parameter stepping" och "parallel stepping" så stegas de två tillsammans.

Nice! Precis vad jag behövde veta (lite surt med en massa permutationer när man har flera control objects)...

Jag tycker nog att det är ett enkelt och bra sätt att lösa det. Men log-pottar är bara sådär lite ungefär logaritmiska, så vill du göra det bättre kan du plocka ut värden ur databladet för din pott och stoppa in som en lista.

Då kör jag nog vidare så och så har man alltid "listan" att falla tillbaka på, bra att hålla i minnet.

Blir det förresten ingen fjärrkontroll för volymen?

Jodu, nog har jag tänkt tanken men när man levt så länge som jag med vintage-förstärkare så har man vant sig vid att resa sig ur soffan. Sanningen är väl snarare att jag har fjärr på DAC:en så det är endast skivspelaren jag verkligen behöver resa mig för (och den är helmanuell och vänder inte sida av sig själv). Det är dock förhållandevis lätt att lägga till fjärr, till exempel med hjälp av Rod Elliots Project 110 (den mannen verkar ha projekt för allt!)...

[EmuMannen]

Jag har hittat en formell referens till alternativ 2. Kretsen finns i Application Note: Audio Circuits Using the NE5532/4 (ON Semiconductor: AND8177/D, tidigare Philips Semiconductors: AN142). Kretsen återfinns som "Balance Amplifier with Loudness Control" (Figure 21. i dokumentet jag länkar till). Där finns en hel del andra kretsar och annat matnyttigt att läsa om NE5532/4.

Frågor jag ställer mig efter att ha läst detta papper är; kretsen i figur 21 saknar buffer före volymkontrollen och jag har sett det i flera andra kretsar också. Motsvarar inte det en variabel ingångsimpedans och hur påverkar det i så fall källorna? Eller är det tänkt att det skall sitta en buffer framför som hanterar detta problem?

Sen undrar jag om det spelar roll var exempelvis tonkontroller ligger i förhållande till volymkontroll och balans? Det verkar vanligt att lägga dem före. Jag undrar också om det spelar roll var de ligger i förhållande till gain-stage? Vissa kretsar verkar lägga gain efter medan andra lägger det före. Tonkontroller och volym är dämpande kretsar så jag gissar att det rent teoretiskt borde skilja mellan att först förstärka och sedan dämpa jämfört med att först dämpa och sedan förstärka. Men det kanske inte spelar någon roll?

[EmuMannen]

jag har snickrat vidare på mitt försteg (med alternativ 1) och försöker välja lämplig gain för de olika stegen. Som det ser ut nu just nu har jag valt:

• Steg 1: x 4.6 / ~13.255 dB
• Steg 2: x 1.1 / ~0.828 dB
• Steg 3: x 1.3 / ~2.279 dB

Balanskontrollen dämpar 2.3 dB och med P3 = 50% så simulerar detta en total gain: ~13.35 dB (jag siktar på max 13.5 dB). Det jag är lite osäker på är hur mycket gain jag kan lägga i första steget? Gain = x 4.6 motsvarar 9.2 Vrms med en 2 Vrms källa (exempelvis CD-spelare). Det i sin tur motsvarar 26.025 Vpp. Jag kommer driva försteget med +/-15V och NE5532 har "output drive capability" = 10 Vrms / 600 Ohm. Borde jag sänka gain i steg 1 och höja det motsvarande i steg 2?

Jag har dock fortfarande några frågor kring denna krets rent generellt. Tack vare HenrikE förstår jag C6/C7 men jag förstår inte varför de bara finns på andra steget och inte första och tredje?
Sen har vi R20/R21. Jag förstår varför R5/R11 är satta till 100k. Jag tror jag förstår varför R14/R16 är satta till 1MEG (tack igen HenrikE). Men i så fall förstår jag inte varför R20/R21 är satta till endast 15k?

Sen har vi Rods egen kommentar (tone buffer upptas nu av variabel loudness):

Note that all op-amps (except the tone buffer) operate with DC gain. To eliminate this would have required the use of electrolytic caps in the signal path, something I wanted to avoid. This will cause slight DC offsets to appear at the op-amp outputs, but these will be in the order of a few millivolts only.

Nya värden för gain

Preamp14.jpeg (459.81 KiB) Visad 3008 gånger

[HenrikE]

jag har snickrat vidare på mitt försteg (med alternativ 1) och försöker välja lämplig gain för de olika stegen. Som det ser ut nu just nu har jag valt:
Balanskontrollen dämpar 2.3 dB och med P3 = 50% så simulerar detta en total gain: ~13.35 dB (jag siktar på max 13.5 dB). Det jag är lite osäker på är hur mycket gain jag kan lägga i första steget? Gain = x 4.6 motsvarar 9.2 Vrms med en 2 Vrms källa (exempelvis CD-spelare). Det i sin tur motsvarar 26.025 Vpp. Jag kommer driva försteget med +/-15V och NE5532 har "output drive capability" = 10 Vrms / 600 Ohm. Borde jag sänka gain i steg 1 och höja det motsvarande i steg 2?

Jag hade flyttat lite gain från första till sista steget för att få lite mer marginal. Jag tror knappast att du behöver vara orolig för brus så du behöver inte tokmaxa signalen igenom.

Jag har dock fortfarande några frågor kring denna krets rent generellt. Tack vare HenrikE förstår jag C6/C7 men jag förstår inte varför de bara finns på andra steget och inte första och tredje?

I Rods krets drivs opampens (U2) positiva ingång av en ganska hög impedans (via tonkontroller etc) och det ger offset pga opampens biasström på ingångarna. Han har säkert stoppat in C6/C7 för att minska den offseten lite. Du har väldigt lite förstärkning i den op:n och då gör kondensatorn nästan ingen skillnad. Jag hade plockat bort den!

Sen har vi R20/R21. Jag förstår varför R5/R11 är satta till 100k. Jag tror jag förstår varför R14/R16 är satta till 1MEG (tack igen HenrikE). Men i så fall förstår jag inte varför R20/R21 är satta till endast 15k?

Det är för att kunna använda en linjär pott till volymen. Se http://sound.whsites.net/project01.htm

[EmuMannen]

Än en gång, tusen tack HenrikE för att du tar dig tid och så generöst delar med dig av din kunskap. Det är det som gör den här typen av forum värdefulla. Jag tror jag nu förstår vad jag behöver för att gå vidare till att designa ett PCB. Jag har städat upp schemat och försökt namnge komponenterna lite mera logiskt, vänt potentiometrar rätt etc. Baserat på HenrikEs kommentarer och en del annan research så har jag gjort följande ändringar (rätta mig om jag har fel):

Kondensatorerna C6/C7 i tidigare schema har jag tagit bort.
Motstånden på 1MEG (tidigare R14/R16 nu R11/R12) har jag ersatt med 100k. Om jag förstår dem rätt så är de främst för att förhindra spikar från föregående potentiometrarna och jag gissar att 100k borde räcka.
Motstånden i serie med ingångarna (R3/R4) har jag bytt från 1k till 6k8. Om jag förstår dem rätt så är det kompensation för R5+R7/R6+R8 och med den nya förstärkningen så är det närmaste värdet motsvarande den parallella resistansen 6k8.

Förstärkningen är nu totalt dryga 12 dB (IOP1 = 10 dB, IOP2 & IOP3 = 2.5 dB, 3 dB går förlorat i balanskontrollen). Tanken bakom det är att det krävs 11.79 dB för att förstärka 0.316 Vrms (consumer line level) till 1.228 Vrms (professional line level) och det känns som en bra kompromiss.

Jag har fortsatt simulera denna krets med ett antal olika konfigurationer för variabel loudness. Jag redovisar resultatet av det i en annan tråd eftersom denna har blivit rätt kladdig på grund av alla mina frågor och trevande försök att förstå varje enskild detalj.

Uppdaterat schema

Preamp15.jpeg (437.1 KiB) Visad 2876 gånger

[RogerGustavsson]

De blå är framtagna på 30-talet och förmodligen inte helt aktuella.

Somliga hävdar att de "blå" är mer korrekta om vi bara utgår från hur vi uppfattar ljud rent generellt. Jag vet inte varför de senare reviderades till de "röda"...

Vill minnas att det skiljer en del på hur man fått fram kurvorna. De blå med hörlurar och de röda med högtalare. Själv har jag kvar en Yamaha-förstärkare med variabel loudness men jag har inte använt den på 35 år. Hade även en fetare Yamaha-receiver (CR2020) med variable loudness. Tyckte inte den variabla loudnessfunktionen var bra i någon av dem. Den följer heller inte de fysiologiska kurvorna, varken den blå eller röda. Det låter i mina öron helt enkelt "loudness" när den är inkopplad, för mycket övre bas och diskanthöjt. Har inte använt loudness sedan väldigt länge men däremot tonkontroller om jag har haft sådana.

[HenrikE]

Än en gång, tusen tack HenrikE för att du tar dig tid och så generöst delar med dig av din kunskap. Det är det som gör den här typen av forum värdefulla.

Ingen orsak, bara kul att kunna hjälpa till

Kom på en grej till nu, det är klokt att ha ett lågpassfilter på ingången så att den inte blir känslig för högfrekventa störningar. Tex från en mobiltelefon som ligger i närheten. Du behöver bara lägga till en kondensator, kolla Morellos peq: https://www.faktiskt.io/phpBB3/viewtopic.php?f=3&t=4344
Rod har inte med den i sitt schema av någon anledning men den bör verkligen finnas.