请朋友们帮瞧瞧【OPA1612四倍放大+缓冲输出】的电路哪里有问题，应该怎么改？谢谢了

zergxia · 发表于 2019-3-21 12:23

本帖最后由 zergxia 于 2019-3-21 12:28 编辑

之前在弄LME49830电路和板子，缺一个前级：（自己画的LME49830推两并管2SK1530/2SJ201功放PCB）
那块板子输入阻抗很低，只有6.8K，跟音源匹配不是很好，同时我也想把音量电位器放在前后级之间，要实现这个目的就需要找一个带缓冲输出的前级电路，一级放大加一级缓冲就好，不用太复杂
我本来不想折腾，直接去淘宝选成品前级板子多好啊，奈何找了一圈就没找到合适的~没办法只有自己折腾。

去TI找了一圈运放，发现OPA1612的指标非常漂亮，而且也不算太贵，20块不到的样子，两个声道用两个成本可以接受，于是我就尝试着画了一个电路图
OPA1612官方PDF

电路结构基本都是参考网上各类运放前级图纸，然后翻阅PDF和一些百度资料再根据自己的理解画出来的，我基础差了些，一些谬误还请朋友们海涵

第一级4.1倍放大，输入的落地电阻R1取33K，考虑到现在没必要用太高的输入阻抗，增加噪音，就没给太大；输入串联R2电阻1K，配合150PF输入落地电容C1，对高频进行滤除（算出来截止频率好像是1Mhz左右，如果音源带1K内阻则为500Khz左右），同时1K串联电阻也给输入端限流，避免高输入电压时发生意外（OPA1612官方PDF里提到芯片带内部钳位二极管，输入端必须限流小于10mA）;负反馈电阻R3/R4分别取值6.8K和2.2K，考虑到反馈电阻阻值过大会加大噪音就没取太大，不知道这个取值会不会过小？；C4超前补偿电容，按我的理解可以消震、提升稳定性，减少方波上冲，取值未知，对此我没有经验，也不知道按经验取多少合适，或许只能用笨办法到时候用示波器挨个试，方波没有明显上冲为止？

第一级的输出我没串电阻，直接连接中间20K的音量电位器，虽然走线不算远，但板子上的分布电容还是有的，不确定有没有问题；电位器取值20K，也不算大，没有经验不确定是否合适。

第二级电压跟随器缓冲输出，输入串1K电阻R7限流，没有接落地电容，大概估了一下，这里如果接电容那电位器位置变动的时候低通滤波的频率会一直变化，感觉不是太好，但是我又不确定这里不要落地电容缓冲级会不会自激？输入100K落地电阻R6，避免电位器接触不良的时候输入端悬空，取值较大，对20K的电位器分压影响较小；R8取值1K，跟R7一样，限流，据PDF资料防止波形畸变；输出串接100欧电阻R9，对容性负载进行补偿，避免自激，同时也减轻方波过冲；最后接100K负载电阻R10，避免输出悬空。
我看有些电路缓冲级R8上并联有小电容，类似C4，但有一些也没有，不知道这里是否有必要？

请大佬们帮瞧瞧电路图和我的理解有基础、结构上的错误么，那些电容、电阻的取值符合一般经验么，哪些地方可以改进？谢谢了！

感谢各位热心烧友，感谢之前对我提问耐心解答的各位大佬，谢谢大家！

照着电路图暂时画了个板子，尽量一点接地，左右声道不是对称的，丑了点……
预览.JPG

防压缩，补一个原图：

OPA1612.rar (98.33 KB, 下载次数: 524)

xmlhifi · 发表于 2019-3-21 12:39

本帖最后由 xmlhifi 于 2019-3-21 12:42 编辑

这样设计不妥的，输入2Vrms不加衰减直接放大4倍，第一级输出很容易削波失真了，增益余量太小。

zergxia · 发表于 2019-3-21 12:49

xmlhifi 发表于 2019-3-21 12:39
这样设计不妥的，输入2Vrms不加衰减直接放大4倍，第一级输出很容易削波失真了，增益余量太小。

我只考虑了极限2.5Vrms输入放大4倍输出摆幅不超过电源电压，然后必要时前面用档位电阻对输入信号进行衰减，尽量让压放级工作在较大信号下。轨到轨运放在±15V供电时能输出多大低失真摆幅呢？
感谢指点！

ss0009671 · 发表于 2019-3-21 12:55

电路不是问题.
不自激不过载噪音小就够了.
关键问题在电源电位器和接插件上...

jacksl528 · 发表于 2019-3-21 12:59

本帖最后由 jacksl528 于 2019-3-21 13:37 编辑

那就要看你对这个 “低失真幅值”的具体要求了，比如：你用的这枚OPA1612 做典型应用时，2K负载条件，1 kHz时为0.000015%，能提供600 mV范围内的轨对轨摆动能力。

Vout = 3Vrms 0.000015%的失真度范围，是这枚运放总谐波失真的典型输出电平值。。

下面这张图，也许是你想要的这个问题的答案

zergxia · 发表于 2019-3-21 13:39

本帖最后由 zergxia 于 2019-3-21 13:42 编辑

jacksl528 发表于 2019-3-21 12:59
那就要看你对这个 “低失真幅值”的具体要求了，比如：你用的这枚OPA1612 做典型应用时，2K负载条 ...

电路不是问题.
不自激不过载噪音小就够了.
关键问题在电源电位器和接插件上...

需要注意的地方确实很多，电源有成品LM317/337稳压板，电位器准备用淘宝上贴片电阻DIY的步进电位器，信号线用屏蔽线
只是音源左右声道共地，前级也是左右声道共地，连起来的时候怎么减少环地干扰还得再想想

这样设计不妥的，输入2Vrms不加衰减直接放大4倍，第一级输出很容易削波失真了，增益余量太小。

那就要看你对这个 “低失真幅值”的具体要求了，比如：你用的这枚OPA1612 做典型应用时，2K负载条件，1 kHz时为0.000015%，能提供600 mV范围内的轨对轨摆动能力。

Vout = 3Vrms 0.000015%的失真度范围，是这枚运放总谐波失真的典型输出电平值。。

我又去看了一遍PDF，输出电压摆幅和失真之间的关系，发现失真的转折点在9Vrms，超过9Vrms就崩了，安全点可以取到8Vrms，那么前级增益可以取小一点，3倍放大，输入2.7Vrms以下时不削波失真，家用一般音源大多也在这个电平之下，必要时增加输入衰减
以0.8Vrms弱信号计算，前级放大3倍，后级28倍，电位器不开完取0.85倍，最终输出摆幅完全能达到后级供电极限，一般家用也不会遇到比这个还弱的信号源。
4倍增益确实取大了，缩减为3倍，增加增益余量
谢谢

jacksl528 · 发表于 2019-3-21 13:43

zergxia 发表于 2019-3-21 13:39
需要注意的地方确实很多，电源有成品LM317/337稳压板，电位器准备用淘宝上贴片电阻DIY的步进电位器 ...

你是一位层面比较高级的DIY玩家

zergxia · 发表于 2019-3-21 13:50

jacksl528 发表于 2019-3-21 13:43
你是一位层面比较高级的DIY玩家

我只是菜鸟哟
还是非科班出生的弱基础萌新
只是对电子感兴趣，像看八卦新闻样，喜欢看，大部分零碎的知识都来源于网络
所以很多东西一到用时就得找大佬们求助

jacksl528 · 发表于 2019-3-21 13:55

zergxia 发表于 2019-3-21 13:50
我只是菜鸟哟
还是非科班出生的弱基础萌新
只是对电子感兴趣，像看八卦新闻样，喜欢看，大部分零碎的知 ...

在你的热议帖子中，我详细的了解了 LME49830这枚IC ，对你现在在做的 LME49830很感兴趣。
期待你早点做出来分享到论坛，。

我说你是一位“层面比较高级”的DIY玩家，这个高级，并不是仅仅指技术层面。而是看待事物的方式和对细节的把握，关注问题的焦点。。这些都不是初级水平的人做的事情

zergxia · 发表于 2019-3-21 19:36

自己顶一个~~

ACDC2017 · 发表于 2019-3-21 20:04

C4取值可以大一些，10-40PF 都可以，反馈电阻阻值只有6.8K，故这个电容也可以省略。
他的作用就是补偿一下分布参数。

电容专业户 · 发表于 2019-3-21 21:19

我是一只小小小菜鸟，总是想要变老鸟

zergxia · 发表于 2019-3-21 22:24

ACDC2017 发表于 2019-3-21 20:04
C4取值可以大一些，10-40PF 都可以，反馈电阻阻值只有6.8K，故这个电容也可以省略。
他的作用就是补偿一下 ...

好的，感谢指点，谢谢

jacksl528 · 发表于 2019-3-21 22:32

这枚R8 直接短接，不用。这枚R8的接入对于你这个电路来说没有任何作用。

zergxia · 发表于 2019-3-21 22:47

为了折腾这个成本真不低啊
最近淘的一些仪器到了
晶体管测试仪，用来大致判断晶体管、电容、电感的数值和好坏很方便，82元
17块钱的信号发生器，太简陋了，方波和正弦波都带直流分量的，没法用来测放大器，还的重新买，不过一分钱一分货，17块钱不能要求更多

普源DS1052E 50M双踪数字示波器，刚才用破解固件免费升级成100M的了，最开始只能显示5nS档，现在能显示2nS档位
480元的 100M双踪示波器，自我感觉真是超值

scjayyldiy · 发表于 2019-3-21 22:49

R2、R7偏大会影响声音通透度，一般100欧姆，R7后还是应该接一个100P左右的高频旁路电容，第一个运放输出直接到电位器可能会出问题，还是应该串一个100欧姆左右的电阻，如果你是通过屏蔽线接电位器这个100欧姆的缓冲电阻是必须的，屏蔽线相当于容行负责没有这个电阻可能会有上兆赫兹的震荡。那个C4尽量小不要超过10P，甚至不用。

zergxia · 发表于 2019-3-21 22:55

jacksl528 发表于 2019-3-21 22:32
这枚R8 直接短接，不用。这枚R8的接入对于你这个电路来说没有任何作用。

这枚R8据网上的资料所说，可有可无，影响并不大，有依据经验值用到10K的（5532运放），也有直接不用的
我加上它主要是看官方PDF里有提到输入端口需要限流，而且反馈端用反馈电阻限流可以改善大信号阶跃响应，本着可有可无加入也不会错的想法加上了1K的R8，跟R7保持一致
不知道我对PDF的理解有没有偏差

zergxia · 发表于 2019-3-21 23:06

scjayyldiy 发表于 2019-3-21 22:49
R2、R7偏大会影响声音通透度，一般100欧姆，R7后还是应该接一个100P左右的高频旁路电容，第一个运放输出直 ...

R2/R7取到1K主要是考虑的输入端限流
这个运放PDF提到输入必须要限流，特别是R7，缓冲级输入的电压已经是经过放大的，假设输入电压意外超过10V，没有1K电阻限流运放会失控

看来输出省略的100欧电阻还是得加上去，板子要重新画~

另外R7后接不接电容我之前主要是考虑低通滤波的频率变化大，如果电位器开度小，很小音量的时候，输入串联的电阻约等于电位器阻值20K+1K，配合100PF的电容，-6db截点好像只有75Khz，感觉太低了
但是不加那个电容确实怕缓冲级振荡
不知道我这么理解电位器等效于串联进去有没有问题？如果加上那个电容，可不可以取小点，50-75PF，至少把截止频率挪到100Khz以上呢？

感谢指点

scjayyldiy · 发表于 2019-3-21 23:10

zergxia 发表于 2019-3-21 23:06
R2/R7取到1K主要是考虑的输入端限流
这个运放PDF提到输入必须要限流，特别是R7，缓冲级输入的电压已经是 ...

限流或许多虑了，如果电位器是在pcb上也可以不用

jacksl528 · 发表于 2019-3-21 23:15

本帖最后由 jacksl528 于 2019-3-21 23:52 编辑

zergxia 发表于 2019-3-21 22:55
这枚R8据网上的资料所说，可有可无，影响并不大，有依据经验值用到10K的（5532运放），也有直接不用的
...

你的做电压跟随器，R7和R8 都是起到输入电流保护作用的，但是常规的保护方式就是R7这枚电阻来担任， OPA1612的输入电流如果大于10mA 可能引发IC损坏，但R7 和R8的同时加入会使得这枚IC的电压噪声密度指标下降。这个需要你权衡利弊一般来说用了R7 就没必要用R8

这枚IC 必须至少要用R7来做电流限制，因为我观察到，你电压放大级和压随器之间是全直流耦合，这是很危险的。
由于输入阻抗非常高的R7（1k）似乎也没啥作用，我建议在允许损失一定低低噪音指标的前提下，，把R7取值加大到4.7k-10k
（或者级间加入一枚耦合电容这两枚电阻都可以不用了。）这同样是一个取舍选择

加入耦合电容似乎是一个更好的选择方案，因为你这种两级直流耦合的方式，电位器也放这个位置，你要注意，你转动电位器其阻值的变化在没有隔离电容的情况下，会直接影响后面这一级运放的输入偏压，这个偏压的忽高忽低，可能会给你带一些意想不到的问题。

R8相比之下就没那么重要了，它的加入还会降低这一级的低噪音指标，你这枚运放又不是CFB型，所以 R8完全可以不用，

scjayyldiy说某些电阻的引入会影响声音的通透性，这个是出于电阻的品质问题，尽可能选择无感电阻吧，，对于你那么精益求精的人，这些问题都是细节的处理。好声音需要多琢磨琢磨

至于你说的 “反馈端用反馈电阻限流可以改善大信号阶跃响应” 这个是高频、高速电路应用范畴，电压跟随器应用中，输入>1V的高频脉冲信号时，R8用于在输入上升时间和下降时间输出平滑过渡。就是你的说的改善信号阶跃响应，

[IC前级] 请朋友们帮瞧瞧【OPA1612四倍放大+缓冲输出】的电路哪里有问题，应该怎么改？谢谢了

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