Very low distortion OP amplifier

[senicz]

Swieta swietami ale zainteresowanie problemem nie maleje. Niedawno veteran podal info o super ic LM4562. Ciekawe czy sa scalaki o jeszcze mniejszych thd i noise? bo takie AD797 to chyba duzo gorsze?

[darkul]

>Senicz

OPA1632, jest prawdopodobnie najlepszym op-amp'em.

Jego walory w postaci przezroczystości sonicznej , szerokości BW , I out jak i SR są wielce zadowalające.

Niestety aby go docenić trzeba mieć warunki , czyli bardzo dobry system.

To co jest często pomijane a słychać to to że większość niby doskonałych op-amp'ów ma spore THD przy niskich sygnałach , rzędu 100...300 mV. Czyli w zakresie gdzie słychać najwięcej smaczków.

Np. LM4562 w porównaniu do OPA604 czy OPA627,637 [pomijajac opa1632] jest słabszy pod wieloma względami.

Natomiast jest w miare szybki i co istaotne jest łatwy w aplikacji. OPA1632 jest pod tym względem upiedliwy.

[PiotrSz]

Jak kogoś interesują nowe wynalazki TI (OPA211/OPA2211 i OPA827/OPA2827) to polecam:

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

A jak kogoś interesuje nowy Analog Devices (AD8599) to:

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[senicz]

ja bym dodal opa365 a ten TI to jakis ukrywany nie ma pdf? ciekawe czy dzwiekowo lepsze od damfaczkow?

[grzenio74]

Właśnie też poszukuje jakiegoś op-ampa o ultra niskich zniekształceniach i szumach. Muszę zbudować przedwzmaniacz pomiarowy o wzmocnieniu 100 V/V. Patrząc na noty to nie odrzucałbym tego AD797. Podają, że ma THD na poziomie -120dB (0,0001%) ale dla 20kHz. OPA627 czy OPA1632 mają owszem mniejsze zniekształcenia dla 1kHz i wzmocnienia 1 V/V ale dla 20kHz OPA1632 też ma 0,0001% a OPA627 aż 0,0005%.

 

Przy wzmocnieniu 10 V/V AD797 ma THD na poziomie około 0,00025% dla 10kHz, OPA627 - 0,0003% dla 1kHz a dla 10kHz ponad 0,002%. Dla OPA1632 niestety nie podają jakie ma zniekształcenia przy wzmocnieniu 10 V/V.

 

Dodatkowo według pdf-a AD797 posiada możliwość dalszego zmniejszenia zniekształceń poprzez podłączenie kondensatorów kompensujących do pinu nr 8. Według rys. 45 (z pdf-a) można uzyskać THD poniżej -120dB dla 10kHz przy wzmocnieniu 10 V/V i to przy obciążeniu 600ohm. Do tego AD797 ma najniższe ze wszystkich szumy napięciowe 0,9nV/rtHz. No nie wiem już co o tym myśleć ale jak na razie będzie to chyba mój faworyt.

[grzenio74]

Acha zapomniałem :-)

 

WESOŁYCH ŚWIĄT !!!

[darkul]

W notach aplikacyjnych op-ampów tzw. tysięczne zniekształceń nie zawsze maja dużo wspólnego z faktycznym stanem tego co się dzieje.

[darkul]

>grzenio

Bardzo duże znaczenie i dużo mówiące nam jest podawany parametr Iout danego scalaka przy danym RLC !

Trzeba to sobie uważnie przeanalizować.

Zwrócic tez trzeba uwage na to co nie bez podstaw napisał BB o OPA1632... po raz pierwszy zresztą.

[senicz]

>grzenio to fakt thd dla 20k czasami rosna gwaltownie az do poziomu gwaltu!! a jak jest 100X to juz klapa. Byc moze dwa stopnie po 10X kazdy bedzie rozwiazaniem np. na wejsciu AD797 apotem jakis opa? i wszystko zalezy od uwyjsciowego. wiele scalakow kuca dla U wyj. ponad 2-3v kiedys pisal o starym OP hp. Bil na glowe wszystkie nowoczesne op pod wzgledem thd dla 6v i to wielokrotnie!!! niektore z tych najnowszych daly ciala tak strasznie ze wstyd. Nie 0.0002% a 0.02% a dla wysokich f czyli np. 100k to wychodzila pila. Tak wiec z tymi parametrami trzeb auwazac a ze op sa drogie to i wydatek moze byc zmarnowany. Dlatego ja w odpowiedzialnych miejscach - w torze audio - robie tylko na tranach. Taki uladizk kiedys podpatrzylem i teraz jestem krol!!! no zartuje wymyslile sam. he he

[PiotrSz]

Tak się zastanawiam. Najlepsze kopułki wysokotonowe mają 2-gą harmoniczną na poziomie -60dB (0.1%). Jaki sens ma tutaj ten parametr dla wzmacniacza operacyjnego ?

 

A co BB napisał takiego ciekawego o OPA1632 bo nie chce mi się dokładnie czytać dokumentacji ?

[darkul]

>Piotr_Sz

Tu jest właśnie problemik " Nie chce mi się " ..... to mi ma się chcieć ?

[senicz]

Panie Piotrze, czy moze Pan rozwinac swoja mysl o kopulkach?

[bartsx]

chyba chodzi o to ze OPA1632 jako pierwszy zostal okreslony przez BB mianem jako hi-end....

[senicz]

hiend - czytaj koniec jakosci?

[bartsx]

kazdy widzi i czyta jak chce i co chce....

[PiotrSz]

Cyt. "Panie Piotrze, czy moze Pan rozwinac swoja mysl o kopulkach?"

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Ponawiam pytanie. Co takiego odkrywczego BB napisał o OPA1632 ? Ja tam nic nie widzę.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[darkul]

>Piotr Sz

Hm, szkoda.

[grzenio74]

darkul>

Iout owszem jest ważny ale niestety producenci rzadko podają coś konkretnego, najczęściej jest podawany

tylko prąd zwarciowy. Poza tym AD797, OPA627 czy OPA1632 mają bardzo zbliżoną wartość tego prądu.

Można jeszcze ewentualnie wyczytać coś z charakterystyki maksymalnej amplitudy napięcia wyjściowego w

funkcji rezystancji obciążenia ale nie wiadomo przy jakich zniekształceniach jest ta maksymalna amplituda

uzyskiwana. Niemniej jednak AD797 trzyma maksymalną amplitudę prawie do 200ohm obciążenia a OPA1632

zaczyna już wymiękać przy 1kohm.

 

senicz>

Masz rację, że wszystko zależy od U wyjściowego. Jednak to właśnie dla 2-6 voltów na wyjściu, wzmacniacze

te mają najmniejsze zniekształcenia. Tak przynajmniej wynika z ich pdf-ów. Dla 100kHz to oczywiście

ograniczeniem jest Slew Rate i dla takich amplitud z siunusa robi się trójkąt ale to inna bajka.

Masz rację, że 2 stopnie o wzm. 10 rzeczywiście mogłyby dać lepszy wynik niż jeden stopień o wzm. 100.

Obawiam się tylko, że dla małych amplitud THD jest dużo gorsze niż te stu czy dziesięciotysięczne części

procenta, którymi chwalą się producenci i drugi stopień może tylko dodatkowo wzmacniać dość duże

zniekształcenia produkowane przez pierwszy stopień. Jak wynika z wykresów to THD rośnie liniowo wraz ze

zmniejszaniem amplitudy wyjściowej. OPA1632 ma te 0,000022%, którym się chwali w pdf-ie, dla napięcia

wyjściowego około 5-6V. Dla 100mV jest już 0,0005% a dla 10mV - 0,005%. Dla 1mV to będzie już pewnie

znacznie ponad 0,05% bo tego to już nie pokazali na wykresie ;-). W zasadzie wychodzi, że przy 10 razy

mniejszej amplitudzie na wyjściu stopnia pierwszego, THD tego stopnia będzie 10 razy większe niż stopnia

drugiego i to właśnie ono będzie decydować o całkowitych zniekształceniach. Przy zastosowaniu pojedynczego

wzmacniacza o wzm. 100 razy, THD również jest 10 razy większe niż dla wzm. 10 i w sumie wychodzi chyba na

jedno i to samo. Zyskiem z zastosowania 2 stopni może być jednak szersze pasmo. No nie wiem, muszę to

sprawdzić w praktyce. Może zastosowanie sprzężenia zwrotnego obejmującego dwa stopnie o bardzo dużym

wzmocnieniu da lepszy rezultat. Tylko trzeba będzie uważać na stabilność takiego układu.

 

W zasadzie to niskie THD są uzyskiwane przez głębokie ujemne sprzężenie zwrotne więc raczej trzeba się

chyba patrzeć na to jakie nasz wzmacniacz ma wzmocnienie w otwartej pętli dla danej częstotliwości. Jak

wiadomo zdecydowana większość wzmacniaczy operacyjnych ma ograniczane pasmo wzmocnienia poprzez wewnętrzną kompensację częstotliwości aby zapewnić stabilną pracę w aplikacjach o małym wzmocnieniu. I tak np. OPA627 dla 10kHz w otwartej pętli ma coś koło 65dB a AD797 już 80dB. Do tego, jak podają w nocie, AD797 ma możliwość zastosowania zewnętrznej dekompensacji i w rezultacie można otrzymać jeszcze szersze pasmo

wzmocnienia (BW sięgające 110MHz przy G=1000). No nie wiem już co wybrać. Najlepiej zrobić i pomierzyć co

wyjdzie :-)

 

No i tu bym chciał się zapytać szanownych kolegów konstruktorów czy macie jakieś domowe metody na pomiar

THD na tak małych poziomach? Ja właśnie chcę zbudować sobie takie małe laboratorium pomiarowe i w tym celu

potrzebuję wzmacniacza o ultra niskich szumach i zniekształceniach przy wzmocnieniu rzędu 40dB. Pomysł

jest taki:

 

1. Sygnał sinusoidalny z generatora puszczam na filtr środkowoprzepustowy o dużej dobroci coby stłumić

ewentualne harmoniczne i uzyskać jak najczystszego sinusa.

 

2. Po przejściu sinusa przez badany wzmacniacz, sygnał wyjściowy podaję na wejście jakiejś dobrej karty

muzycznej (np. ESI Juli@), zapuszczam analizator widma (SpectraRTA) i mierzę amplitudę tonu podstawowego

1kHz (w zasadzie to ustawiam tak czułość karty aby otrzymać poziom około -1dB).

 

3. Następnie odłączam kartę a sygnał wyjściowy puszczam na filtr środkowo zaporowy o dużej dobroci w celu

jak największego stłumienia tonu podstawowego przy znikomym tłumieniu harmonicznych.

 

4. Potem wzmacniam całość o 40dB i podaję na wejście karty muzycznej, zapuszczam analizator widma i mierzę

amplitudy poszczególnych harmonicznych.

 

5. Na koniec zostaje już tylko wziąć kalkulator albo Excela i obliczyć THD :-)

 

Poprzez wytłumienie tonu podstawowego mogę ustawić większą czułość karty oraz zmniejszyć poziom

harmonicznych wprowadzanych przez samą kartę. Dodatkowo zewnętrznym wzmacniaczem podnoszę o 40dB poziom interesujących mnie harmonicznych wyprodukowanych przez badany wzmacniacz przez co zwiększę dokładność pomiaru i zminimalizuję wpływ nieliniowości karty muzycznej. Nie wiem do jakiego progu pomiarowego THD uda się dojść ale myślę, że do pomiarów wzmacniaczy mocy raczej powinno wystarczyć. Kluczwą rolę będą odgrywały filtry. Jeśli uda się stłumić ton podstawowy do poziomu harmonicznych to nawet przedwzmacniacz pomiarowy jak i karta nie muszą mieć ultra niskich zniekształceń. Wystarczy tylko żeby przedwzmacniacz miał ultra niskie szumy i dość duże (i dokładnie znane) wzmocnienie.

[senicz]

ale facet krecisz jak kon pod gore! zrob lepeij zewnetrzne adc i adc i podlacz swiatlowodami do karty. Niech ona i program oblicza thd i juz. Wspolczesne dace maja super male thd i nie zorbisz gen zew o tak malych thd. No chyba ze uzyjesz specjalnego ukladu od LT. Dosc skomplikowany i tylko na 10k. Taki zesatw przetwornikow latwo jest zrobic. A jakie ty chcesz thd mierzyc na jakim poziomie w dB? na -140dB? ja ma miernik mierzacy na -136db czy to wystarczy? ja wiem ze to malo bo wspolczesne OP maja juz thd na poziomie -140dB no ale trudno. PO nowym roku zaczne robic poprawki w nalesniku to mi sie ten nowy miernik przyda.

[grzenio74]

senicz>

Moje pytanie właśnie brzmiało jakimi metodami mierzycie THD? Jeśli masz jakiś miernik mierzący na poziomie -136dB to proszę zdradź tajemnicę jakiej to marki i ile kosztował?

 

Pisząc, że puszczam sygnał z generatora na filtr nie mówiłem przecież, że to będzie generator z mostkiem Wiena czy coś w tym stylu. Akurat zamierzam generować sygnał z DACa AD1955 ale niestety mimo, że to jeden z najlepszych przetworników, to i tak ma THD+N na poziomie -110dB.

W karcie ESI Juli@ jako ADC siedzi nie byle jaki AK5385A o dynamice na poziomie 114dB. Nie wiem czy opłaca się robić zewnętrzny ADC. Lepszy jest oczywiście AK5394A o dynamice 123dB ale to chyba dalej za mało. No na pewne tych Twoich 136dB nie osiągnę w ten sposób a bardzo chciałbym mieć taki miernik.

[senicz]

taka dynamike maja voltomierze selektywne. I to wlasciwie kazdy o dosc waskiej filtracji np. 100Hz Ciekaw do czego ci takie male thd? trzeba pamietac ze te niskie thd sa podawane bez szumow i dla duzych amplitud. Nastepnie musisz odizolowac system pomiarowy od PC bo ten spowoduje duze zaklocenia w ukladzie przez samo polaczenie nawet masa. Dace maja dosc duze thd dlatego potrzebne sa generatory wzorcowe zrobione na OP. I od takiego gen. zacznij. Wydaje sie ze dynamika 120db to i tak rekord swiata w pomiarach amatorskich. Zrobienie ukladu na poziomie 0.0001% jest prawie niemozliwe w warunkach amatorskich. Ja przynajmniej nie slyszalem o takich ukladach.

[grzenio74]

Ale pisałeś wcześniej, że z generatora na OP nie uda się wyciągnąć niskich THD i lepiej użyć DACa. To od czego lepiej zacząć? Ja planowałem wykorzystać jako przetwornik DACa, który siedzi w odtwarzaczu Harman/Kardon HD970 i dodatkowo przepuścić sygnał przez filtr wąskopasmowy. Połączenie światłowodowe do DACa oczywiście będzie mile widziane.

 

Jeśli zaś chodzi o pomiar poziomu poszczególnych harmonicznych to rzeczywiście woltomierze selektywne są najlepsze. Ale zrobić dobre filtry przestrajane to też nie jest łatwa rzecz a niestety nie dysponuję takim gotowym woltomierzem. Dlatego proponowałem pośrednie rozwiązanie, które też nie jako opiera się na woltomierzu selektywnym z tym, że nie wycinam jednej interesującej mnie częstotliwości w celu zmierzenia jej amplitudy ale wytłumiam ton podstawowy aby można było zwiększyć czułość woltomierza (przetwornika ADC) bez przesterowania jego wejścia. Samą pętlą DAC-ADC nie osiągnę 120dB a w ten sposób mam nadzieję, że tak. Proponowane rozwiązanie chyba nie jest aż tak skomplikowane.

[darkul]

Mało Se-Nic słyszał.... no oprócz słomianego damping factor z jego nalesnika.

 

Urządzenia z rodzaju Audio Precision One lub Two czy Neutrik A2 też są jemu obce.

[grzenio74]

No właśnie, jak ten Neutrik czy Audio Precisiony działają? Czy mają jakieś super dokładne przetworniki ADC jakie seryjne nie są produkowane czy może są tam zastosowane jakieś sprytne metody na zwiększenie precyzji pomiaru? Widziałem niedawno na e-bayu Neutrika A2D za coś koło 3000$ ale niestety nie stać mnie :-(

[darkul]

>Grzenio74

3000$ to nie dużo , może był padnięty lub bez oprogramowania ?

Do AP One jak i Two nie zaglądałem.

Natomiast do Neutrika A2 tak , mam serwisówkę.

W A2 siedzi na cyfrze .... PCM63 selekcjonowany dla Neutrika.

[darkul]

Cała cyfra poczawszy od interfejsu az po stopnie wyjściowe jest naładowana precyzyjnymi stabilizatorami jak i zródłami napięć odniesienia.

[darkul]

Tam gdzie ważne było zachowanie stałości parametrów względem termiki otoczenia jak pól zakłuceniowych zastosowano dokładne SMD ..prawie 80% zabudowy. W zasilaczach jest pół na pół...przewlekane i smd.

[grzenio74]

Nie pamiętam dokładnie co pisało o tym Neutriku. I tak za drogo dla mnie. Teraz widzę, że jest Audio Precision System Two za niecałe 6000$. Są zdjęcia z wnętrza więc można popatrzeć:

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Niemniej jednak ciekawe czy te urządzenia działają w zwykłej pętli DAC-ADC coś ala program RightMark czy są jakieś specjalne ulepszenia metody pomiarowej? Może mają jakoś linearyzowane przetworniki? Jak to są drabinki R-2R to programowo można chyba skompensować pewne nieliniowości ch-ki przetwarzania.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[senicz]

Sa opublikowane sch super dokladnych gen. na OP ale sa dosc skomplikowane i nieprzestrajalne no najwyzej przelaczane f. Poszukaj w sieci na stronach LT i innych. Niektore maja najlepsza dynamike ze znanych ukladow cos ok. 127dB. Majac takie zrodlo mozesz pokusic sie o system pomiarowy. Ale nie zapominaj o szumach gdyz te nawet z tegi filtra co proponujesz zniszcza dynamike. Te uklady na OP sa dosc skomplikowane i scalaki trudne do zdobycia. Mnie sie udalo w pajaku uzyskac thd na poziomie nizszym od 0.0001% ale nie skonczylem go. Teraz gdy kupilem drukarke laserowa za 145zl 1200X1200dpi bede mogl skonczyc projekt gdy zrobie pcb przy pomocy drukarki. Mozna tez zrobic filtr aktywny typy twinT do wyciecia podstawowej i robienia dokladnych pomiarow. Ale tylko dla duzych amplitud gdyz szymy takich ukladow sa tak duze ze wyklucza to niskie napiecia wejscowe. Ale dynamike na poziomie 120dB mozna uzyskac. Ale to sa bardzo trudne uklady gdyz musimy dostrajac filtr do sygnalu mierzonego w celu pelnego wyfiltrowania sygnalu podstawowej. Mysle ze zezygnujesz z dalszych prac. a

[senicz]

neutrik nie jest taki super. Nie sa opublikowane thd samego urzadzenia w petli pomiarowej. I cos mi sie wydaje ze sa nienajlepsze. Co do AP to chyba dol pomiarowy jest dla 0.0005% i to dla System II. Tak naprawde to nigdy nie spotkasz sie zukladami o tak malych thd. Zwykle wzmacniacze maja duzo powyzej 0.0001%