Переделка активного дибокса

[equinoxpda]

Всем доброго времени суток.
История такова: есть у меня дибокс Behringer DI-20. Тот кто сталкивался - сейчас заплюют, и первый совет будет - выбросить его. Я к этому впринципе готов, но...

Возникла у меня идея переделать его, сделать менее шумным.

Зашунтировал керамикой стабилитрон - практически ничего не поменялось. Может на 1 дб шума стало меньше, то есть считай не помогло.

Решил я поменять оу, и вместо родных TL064 поставил LM837.
И все бы ничего, шума таки стало меньше, но вот возникла проблема: при выборе оу я не учел потребляемый этими оу ток, и понял это уже только когда поставил.

TL064 тянет 200 мкА на усилок, то есть 0,8 мА на ОУ. 1,6 мА на всю схему.
LM837 тянет 10 мА на ОУ, то есть 20 мА на всю схему.
Фантомное питание по спецификации отдает до 7 мА (в некоторых случаях до 10).

Ясное дело что я его перегружаю.

И вот вопрос: посоветуйте четырехканальный ОУ с потреблением не более 3,5 мА и уровнем шума хотя бы не более  15nV/√Hz.

Схему дибокса прикладываю.

 

[ДмитрийЗл]

В этой схеме радикально уменьшить шум заменой оу не получится.  На входе схемотехнически висят сoтни килоом, которые шумят больше, чем сам оу.
Если есть возможность - лучше переделать саму схему.

В эту схему нужен оу с низким токовым шумом. На шум напряжения сильно не смотрите.
Из счетверённых малопотребляющих есть opa1654. Два мА на оу

[ZAQ]

МС33079 / МС33179, ОР470, как вариант?

[equinoxpda]

Спасибо, посмотрю все варианты.

opa1654 в Украине нет, поэтому пока буду смотреть другие.
МС33079 / МС33179, ОР470 посмотрел - тоже нет...

Пока еще для себя отрыл вариант TL084:
Equivalent input noise current: 0.01 pA/√Hz

Но сравнить этот параметр с оригинальным TL064 не могу, так как в даташите он не указан впринципе.

Что касается Equivalent input noise voltage: 18nV/√Hz у TL084 против 42nV/√Hz у TL064.

Но опять нюанс: 1.4 мА ток потребления на усилок. То есть 5.6 мА на ОУ, 11.2 мА на всю схему.
Но это все же меньше чем вариант с LM837, который просит 20 мА на весь прибор.
 
Кстати, у LM837 Equivalent input noise current = 0.7 pA/√Hz

Вариант переделывать схему буду рассматривать после экспериментов с ОУ. Но это скорее будет совсем другой прибор.

Сначала хочется попробовать победить уровень шума более простыми методами. Хотя бы привести уровень шума к более стандартным (для данного класса устройств) уровням.  

[equinoxpda]

Для сравнения приведу схему активного дибокса Samson S-Direct Plus. Тут вроде и номиналы аналогичные, но шумит она меньше. Не могу привести точные цифры, так как нет его под рукой. Будет - обязательно проведу тест.  

[equinoxpda]

Взял на тест два дибокса: Carlsbro DBOX801 и Behringer DI100. Мой переделанный оказалось шумит значительно меньше. В дальнейшем закажу еще по парочке разных оу, сделаю тесты с ними. Может удастся добиться при малом шуме еще и небольшого тока потребления.  

[ДмитрийЗл]

По поводу тока потребления.
Простая арифметика.
Фантом = 48Вольт через два парал. 6,8кОм сопротивления.

Стабилитроны питания по схеме 27В + один переход Vbe, где-то 28В.

Получается, что вся схема может тянуть не больше (48-28) Вольт / 3400 Ом = 5,88 мА
Из них 1,4мА пойдут на делитель питания (R16,R20), ещё на светодиод немного итд.

короче, на ОУ остаётся совсем не много. Их 8, значит надо искать что-то с потреблением <0.5мА

TL084 не пойдёт скорей всего.

Можно ещё порекомендовать ADA4077-4, АD8684

Там можно просто закоротить пару деталей, пару выпаять - и будет гораздо меньше шуметь

[equinoxpda]

ОУ там два счетверенных. В одних даташитах пишут потребление на весь оу, в других на усилок. Поэтому надо учитывать еще этот фактор. Падение напряжения при повышенной нагрузке не столь критично(для меня). Если схема работает в двух режимах : 27 в от фантома и 9 в от батареи, значит можно просаживать незначительно и от фантома. Просто сейчас у меня просело до 4 вольт. Работает, уровень собственного шума ничтожен, но меня не устраивает факт такого низкого напряжения питания, и такого потребления.

А операционники далеко не все найдешь.


Спасибо за подсказку, поищу то что вы посоветовали. И заодно закажу 074/084, потестить с ними. Вдруг пойдет.  

[NovaPA]

Тема Ди-бокса лично мне очень интересна
Если кто-то раньше меня сделает рабочий прототип и поделится наработками - запущу в мелкую серию, разошлю платы участвовавшим в разработке.

[ДмитрийЗл]

Падение напряжения при повышенной нагрузке не столь критично(для меня). Если схема работает в двух режимах : 27 в от фантома

Напряжение должно быть выше чем 28В, иначе стабилитрон не "стабилизирует".
Получается, что напряжение питание будет сильно плавать в зависимости от уровня сигнала.

Чтобы выжать ещё пару милиАмпер, можно поставить стабилитрон на те же 9 Вольт.  

[Юрий Сергеевич]

equinoxpda
А просветите, какие функции оно должно выполнять? Примерно представляю, что это такое, а вот конкретизировать бы -  что есть дибокс и с чем его едят. А то  от гитарных тем я давно отошел, а вокруг все играют, родственники/знакомые; вот думаю, может чего получится полезного)).

[equinoxpda]

equinoxpda
А просветите, какие функции оно должно выполнять? Примерно представляю, что это такое, а вот конкретизировать бы -  что есть дибокс и с чем его едят. А то  от гитарных тем я давно отошел, а вокруг все играют, родственники/знакомые; вот думаю, может чего получится полезного)).

http://forum.guitarplayer.ru/index.php?topic=101960.0
 

[equinoxpda]

Тема Ди-бокса лично мне очень интересна
Если кто-то раньше меня сделает рабочий прототип и поделится наработками - запущу в мелкую серию, разошлю платы участвовавшим в разработке.

Так схем полно. Делать можно любую понравившуюся. Я например хочу содрать Samson S-Direct Plus. Но сейчас первым делом модификация Behringer DI-20. Тут как раз задача не самая простая - подобрать счетверенный оу с низким уровнем собственного шума, и низким током потребления, дабы оно пахало от фантома безпроблемно.  

[ДмитрийЗл]

У берингера не "стандартная" схема, там вход сделан балансом. Это абсолютно не нужно для "гитарного" дела... кстати и шумов добавляет сильно.
Переделать, как я показал выше, и шуметь будет в разы меньше, даже с этими ОУ. (это даст на много больший эффект, чем замена ОУ)

У самсона хуже с Vref/2, там оно не забуферизировано, что желательно (kak IC1D у di20)

По идее нужно 3 ОУ,
Вход, инвертор для второй "фазы" баланса и буффер для половины питания.
т.е. один сдвоенный + одиночный ОУ (Для стерео  - один счтверённый + сдвоенный.) Если делать самому - лучше делать моно, для стерео на нормальных ОУ тока фантома не хватит.

Причём буффер для питания может быть простым медленным (типа TL062). А вот на вход лучше что-то пошустрей, типа OPA1652.  (это типа современный TL072, TL082)
Или opa1642 (получше)

P.S. Для  гитар и басов лучше не опускать питание ОУ ниже 18Вольт.
Девять вольт наверное хватит в 99% случаев, но бывают звучки бешенные - лучше иметь запас

[Tuvalu]

Очень хороши OPA1642/OPA1644 - 1,8 мА на каждый ОУ.
А в схеме Самсон мега-косяк - R28 аж 180 кОм! Шумы упадут в разы, если поставить 3-5 кОм. Также, слишком большие R24,25 - это тоже лишний шум на второй фазе. Поставьте по 10-22 кОм.
R27 лучше 2-3 МОм.

У самсона хуже с Vref/2, там оно не забуферизировано, что желательно

Лишнее это. Этот Bias предназначен для очень высокоомных цепей - неинверт. входы ОУ. А по переменному току его можно сделать сколь угодно низкоомным, выбрав соответствующий конденсатор. ОУ-шная средняя точка (Bias) в данной схеме - это лишнее потребление и лишние детали.

Вместо стабилитрона можно включить последовательно два TL431 - будет вам и стабилизация, и "железный" Bias (в этом случае R14,16 не нужны), и меньше потребление. И самое главное, можно будет точно отрегулировать макс. напряжение для конкретного ОУ, пока хватает тока фантома.
Стабилизация наступает при 0,3-0,5 мА через 431 - это меньше мин. паспортных, но в данной схеме будет прекрасно работать. Хотя, всё же, лучше задать ток с запасом, т.к. фантом не всегда бывает ровно 48В. Но это делайте только после того, как выберете конкретный тип и экземпляр ОУ.
А питание от батарейки сделайте с резистивным делителем, но подключайте их отдельно. Стабилитроны при этом работать не будут. Иначе говоря, у вас будут отдельные Bias'ы. Резисторы, кстати, поставьте 100-200 кОм. Переключатель придётся поставить с бОльшим кол-вом групп, но это не проблема.

ПС. Ещё лучше так: один TL431 вместо стабилитрона и постоянно включённый (и для фантома, и для батарейки - как на схеме) резистивный делитель 100 кОм+100 кОм+10...100 мкФ+плёнка.

[Beermonza]

Можно попробовать решить проблему с другой стороны - переделать блок питания, а ОУ поставить такие, которые устраивают по шумам. Недостаток тока фантома исправить импульсным step-down конвертером 48V -> 12V. Выходной ток для +12В можно получить больше 10 мА.

[ZAQ]

Тоже хотел предложить такой вариант, но смутился на счёт КПД и значения полного питающего напряжения, но если +12В достаточно, и можно получить 10мА, то полностью совет поддерживаю, стоило бы над этим подумать. ))

[Beermonza]

Тоже хотел предложить такой вариант, но смутился на счёт КПД и значения полного питающего напряжения, но если +12В достаточно, и можно получить 10мА, то полностью совет поддерживаю, стоило бы над этим подумать. ))

Это уже устоявшееся решение. Вся начинка компактного оборудования, с более менее профессиональными чертами, напичкана DC/DC конверторами как Step-Up так и Step-Down, особенно если это касается USB питания. Т.е. от +5В теми же конверторами вытаскивается +{сколько надо} и инвертируется на противоположное плечо. Частота преобразования довольно высокая, для малых токов порядка 100 мА - 0,5-1 МГц, для больших токов (0,5А +) - 150-250 кГц. Для понижения питания - те же решения в обратную сторону. Это эффективнее, чем просаживать драгоценную мощность фантома.

Для питания нагрузки с токами не более 50 мА есть монолитные чипы без дросселей, как регулируемые так и дискретные на конкретное напряжение.

[Tuvalu]

Та ну, не хватало ещё DC/DC! Лучше подобрать подходящие ОУ, вместо того, чтобы на микрофонный вход (не забываем, куда подключается Di-Box) подавать импульсный мусор. Учитывая, что это делается "для себя и друга", то издержки по выбору/добыванию подходящего чипа конвертера, макетированию схемы, минимизации помех и т.п. превысят все разумные пределы.

Ещё одна идея. R21 можно разбить на два по 340 Ом (1%) и оттуда снимать напряжение питания. Получим 7 мА/21 В - шикарно! Можно делать даже на доступных TL072, 4558 и т.д. Или стерео-вариант на менее потребляющих. Кус сохраняется прежним, R31,32 не нужны.

Есть неплохие малопотребляющие ОУ MC33178/179 ток 1,4/2,4 мА на 2/4 усилителя. Их любят Dunlop, MXR и др.

[Beermonza]

Та ну, не хватало ещё DC/DC! Лучше подобрать подходящие ОУ, вместо того, чтобы на микрофонный вход (не забываем, куда подключается Di-Box).

Если подумать от куда взялся фантом +48В на микрофонном входе у какой-нибудь звуковой катры с питанием +5В, то про остальное можно забыть. Значение имеет частота преобразования, а она более 500 кГц, плюс фильтры, ...оно уже построено по такой схеме. Исключение составляет "труЪ" оборудование со своим трансформатором, полностью 50 Гц питание.

Моё дело - предложить.