eliminare rumori di rete dall'alimentazione di un ampli

[xenom]

Allora ultimamente mi sto dedicando all'auto costruzione di piccoli ampli e preampli per capire il loro funzionamento e realizzare qualcosa di carino.

ma non pensavo fosse così complicato fare una cosa di buona qualità.

Il mio problema principale è che sento sull'altoparlante il rumore dei 50 Hz, anche se leggero, più vari disturbi e fischi casuali sempre provenienti immagino dalla rete (li sento anche se non ho collegato niente al circuito).

il circuito è un banalissimo op amp con guadagno di circa 10 db; l'uscita è collegata ad un mini amplificatore con TDA2616. quest'ultimo non risente particolarmente del rumore; solo abbinandolo al circuito di preamplificazione.. probabilmente perché dato l'elevato guadagno (20 dell'ampli * 10 del preampli, 200 db) il rumore di rete anche se minimo si sente.

l'alimentazione al momento è un trasformatore 12-0-12 con ponte diodi e condensatori a bassa ESR di valore opportuno (sovradimensionati).

qualche suggerimento?

[ozzy]

Potrebbe essere un ground loop, leggi qui: http://www.bsproj.it/index.php/audio...ome-eliminarli

[Yaro86]

se gli ingressi sono lasciati flottanti può capitare di sentire fischi o disturbi... prova a metterli a massa quando fai le prove senza segnale.
se il ronzio sulle casse è a 100Hz può essere per via di una scarsa attenuazione del ripple in alimentazione, un carente PSRR della sezione PRE o un loop di masse; se invece è proprio il 50Hz che senti nelle casse è un disturbo indotto dalla tensione di rete per prossimità del cablaggio della 230V o qualche punto critico che funge da antenna.

[xenom]

ground loop lo escludo perchè l'unica massa che ho al momento è quella dell'alimentatore;

il ronzio, non avendo un oscilloscopio, sto cercando di capire a occhio se è 50 o 100 Hz...

lo schema di base attuale è circa questo:




l'uscita è collegata al mini amplificatore.

anche mettendo l'input a massa sento il fastidioso ronzio.

comunque mi viene da pensare che sia proprio perchè il circuito è su breadboard, con collegamenti lunghi ecc.

tra l'altro sto usando dei coccodrilli per l'alimentazione

ora costruisco un circuito di alimentazione su millefori e vediamo come va

[hibone]

Se la configurazione è quella dello schema ti ritrovi il ripple sull'ingresso dell'op-amp.

Potresti usare un paio di LM317. Il primo per stabilizzare la tensione di alimentazione dell'op-amp. Il secondo, in cascata al primo, da utilizzare come riferimento di tensione per l'ingresso all'op-amp.

Sul web tempo fa trovai diverse risorse circa il rumore in uscita dagli lm317 in ambito audio.

Dovresti poter aggiungere un secondo trim-pot per tarare l'op-amp in modo da ridurre la tensione di offset all'ingresso.

In ultimo, ma non sono un esperto di audio, potresti valutare di disaccoppiare la componente continua in ingresso.

Per quanto riguarda la massa, vedi tu.
Utilizzando un banale tester, misurando la tensione tra l'uscita del ponte a diodi e la messa a terra, si può facilmente identificare una componente alternata pari al valore efficace della tensione. Questa è dovuta all'accoppiamento capacitivo all'interno del trafo di alimentazione e al fatto che l'uscita è flottante.

Mettendo a terra la massa rimuovi tale componente ma potresti incappare in altri problemi, tipo accoppiamenti capacitivi. Visto che vuoi fare esperienza potresti fare delle verifiche per vedere se a frequenze audio incontri disturbi strani.

Se ti interessa un oscilloscopio puoi valutare i Rigol.

[Yaro86]

Originariamente inviato da xenom

ground loop lo escludo perchè l'unica massa che ho al momento è quella dell'alimentatore;

E' importante anche la distribuzione delle masse dall'alimentatore stesso alla parte di segnale e quella di potenza. Tutte le masse del sezione di segnale devono convogliare in un centro stella locale come per la parte di potenza e unirsi in un centro stella globale di massa che sarà quella dell'alimentatore.

Originariamente inviato da xenom

il ronzio, non avendo un oscilloscopio, sto cercando di capire a occhio se è 50 o 100 Hz...

Puoi usare arta e una scheda audio cmq vedendo lo schema suppongo sia il ripple. Concordo con Hibone, l'ingresso non invertente così collegato credo sia un punto piuttosto critico.
Aumentando la retroazione il ronzio diminuisce?

[xenom]

Grazie per la risposta;

Ho dimenticato di dire che come op amp uso il NE5532A, è un doppio op amp a basso rumore.
ho quindi disponibile un altro op amp all'interno dell integrato stesso

non trovo schemi della configurazione da te suggerita comunque... intendi qualcosa tipo questo:



?

[xenom]

Originariamente inviato da Yaro86

E' importante anche la distribuzione delle masse dall'alimentatore stesso alla parte di segnale e quella di potenza. Tutte le masse del sezione di segnale devono convogliare in un centro stella locale come per la parte di potenza e unirsi in un centro stella globale di massa che sarà quella dell'alimentatore.



Puoi usare arta e una scheda audio cmq vedendo lo schema suppongo sia il ripple. Concordo con Hibone, l'ingresso non invertente così collegato credo sia un punto piuttosto critico.
Aumentando la retroazione il ronzio diminuisce?

ho provato a cambiare configurazione:



schema base, almeno non ho il ripple che entra negli input..
la situazione è parecchio migliorata anche se c'è ancora un po' di ronzio, ma c'è da dire comunque che sono su bread board...

ho un altro problema ora, pur avendo un guadagno di soli 3 db alzando il volume della sorgente il suono finale risulta distorto...

anche il filtro sallen key distorce, pur avendo un guadagno unitario...



edit: distorcono sulle basse frequenze per lo più... sembra che saturino.. soprattutto se tengo i condensatori di disaccoppiamento :|

[Yaro86]

Originariamente inviato da xenom

ho provato a cambiare configurazione:



schema base, almeno non ho il ripple che entra negli input..
la situazione è parecchio migliorata anche se c'è ancora un po' di ronzio, ma c'è da dire comunque che sono su bread board...

ho un altro problema ora, pur avendo un guadagno di soli 3 db alzando il volume della sorgente il suono finale risulta distorto...

Riesci a definirmi la distorsione che senti? stiamo parlando di distorsione da clipping, distorsione su determinate frequenze, riduzione banda audio...

[Yaro86]

controlla in uscita al finale mica che hai una tesione continua, idem in uscita all'opamp.
com'è il rapporto di impedenze e l'accoppiamento tra l'uscita dell'opamp e l'ingresso del finale?
senza uno schema d'insieme è un pò dura fare ipotesi mirate

[xenom]

Originariamente inviato da Yaro86

Riesci a definirmi la distorsione che senti? stiamo parlando di distorsione da clipping, distorsione su determinate frequenze, riduzione banda audio...

ok allora intanto descrivo bene quello che voglio fare:

ho costruito una piccola cassa subwoofer, sto cercando di farla diventare quanto sub possibile

ho già costruito il mini ampli che funziona abbastanza bene senza distorsioni anche a volumi molto elevati e segnali d'ingresso forti.

Il circuito di preamplificazione è quello che sto cercando di costruire e volevo farlo in questo modo:
1) conversione stereo-->mono (banalmente due resistenze che incrociano i canali, penso sia sufficiente)
2) stadio di preamplificazione, guadagno circa 10 db, anche meno se è sufficiente per il secondo stadio
3) filtro passa basso attivo di tipo butterworth, il sallen-key sembra ottimo allo scopo. due in cascata per avere una pendenza di 24 db/oct

Ora, premetto che smanettando un po' empiricamente il problema sembra stabilizzatosi mettendo una resistenza da qualche kohm tra alimentazione del primo stadio e massa.. ma è una risoluzione quasi a caso quindi meglio fare chiarezza.


la distorsione avviene sui colpi secchi di basso.. l'altoparlante fa una sorta di "scorreggia" ( ). sostanzialmente questo è il problema.

mettendo la resistenza tra +vcc e massa il problema si attenua, quasi sparisce... per ripresentarsi devo alzare parecchio il volume

ovviamente qualsiasi altro consiglio sulla realizzazione è benvenuto.

[xenom]

Originariamente inviato da Yaro86

controlla in uscita al finale mica che hai una tesione continua, idem in uscita all'opamp.
com'è il rapporto di impedenze e l'accoppiamento tra l'uscita dell'opamp e l'ingresso del finale?
senza uno schema d'insieme è un pò dura fare ipotesi mirate

domani se riesco faccio uno schema di insieme...

il rapporto impedenze... ehm... come lo determino? scusate purtroppo nella teoria ho delle lacune

i condensatori di accoppiamento li ho tenuti grossini per non limitare le basse frequenze... al momento sono 47 uF elettrolitici... troppo grossi?
comunque il problema si presentava anche senza accoppiamento o con condensatori piccoli in poliestere, sebbene con condensatori grossi ho notato un aumento della distorsione sui colpi intensi di basso e gran cassa..

Originariamente inviato da Antonio23

...un po' troppo elevato...

si probabile.. è corretto il calcolo? si moltiplicano i guadagni o si sommano? cxomunque il guadagno del preampli lo abbasserò in modo variabile da 0 a 5 db, andrò a spanne, finché il volume finale sia giusto


devo anche rifare l'ampli con un TDA più potente, avete qualche modello da consigliare che tenga almeno 25 W?
la configurazione ideale sarebbe mettere a ponte i due canali per ottenere potenza doppia in mono, con il TDA attuale non lo posso fare...

[xenom]

caricare immagini


si non sono molto bravo a disegnare

comunque il circuito è attuale è quello in schema; ho provato anche ad aggiungere un 7812 e un 7912 ma non cambia molto la situazione;

la resistenza (1.2 k) evidenziata con "*" è la parte incriminata: se la tolgo sparisce il rumore ma ho un artefatto audio strano... se alzo troppo il volume della sorgente, ho una strana distorsione che degrada progressivamente il suono rendendolo metallico WTF?

NB: l'ampli ha altri due condensatori da 1000 uF sull'alimentazione.

[hibone]

Originariamente inviato da xenom

si non sono molto bravo a disegnare

comunque il circuito è attuale è quello in schema; ho provato anche ad aggiungere un 7812 e un 7912 ma non cambia molto la situazione;

la resistenza (1.2 k) evidenziata con "*" è la parte incriminata: se la tolgo sparisce il rumore ma ho un artefatto audio strano... se alzo troppo il volume della sorgente, ho una strana distorsione che degrada progressivamente il suono rendendolo metallico WTF?

NB: l'ampli ha altri due condensatori da 1000 uF sull'alimentazione.

forse usare l'anteprima per l'immagine aiuterebbe...

la resistenza non so esattamente cosa faccia, nel senso che ci sono diversi fenomeni da considerare.

Da un lato aumenta il consumo al positivo, stabilizzando un pochettino.
Dall'altro potrebbe comportarsi da filtro interagendo con le capacità nei pressi (quella di all'alimentazione all'op-amp).

Non mi sono studiato il circuito, ma così a spanne, quando gli amplificatori erogano corrente, l'assorbimento non sarà simmetrico, quindi il ground dovrebbe tende a cambiare tensione, e con esso cambia anche il segnale in ingresso all'op-am.

Non so se manca qualcosa allo schema, ma così a spanne nei due amplificatori a valle parrebbe mancare il ramo di feedback. Che io sappia ciò generalmente è infausto se gli amplificatori sono "op amp". Se invece sono amplificatori da strumentazione o similari potrebbe andare bene.

Un'altra cosa che trovo anomala, ma non sono esperto del settore, è l'assenza delle reti di polarizzazione dei due amplificatori, con la tensione completamente flottante. I fenomeni parassiti, a bassa frequenza, dovrebbero essere trascurabili.

Fare affidamento su quelli per la polarizzazione degli amplificatori mi pare strano.

Probabilmente sono io che non capisco niente, sia chiaro, ma a grandi linee mi pare che un paio di resistori qua e la manchi.

[xenom]

Originariamente inviato da hibone

forse usare l'anteprima per l'immagine aiuterebbe...

la resistenza non so esattamente cosa faccia, nel senso che ci sono diversi fenomeni da considerare.

Da un lato aumenta il consumo al positivo, stabilizzando un pochettino.
Dall'altro potrebbe comportarsi da filtro interagendo con le capacità nei pressi (quella di all'alimentazione all'op-amp).

Non mi sono studiato il circuito, ma così a spanne, quando gli amplificatori erogano corrente, l'assorbimento non sarà simmetrico, quindi il ground dovrebbe tende a cambiare tensione, e con esso cambia anche il segnale in ingresso all'op-am.

Non so se manca qualcosa allo schema, ma così a spanne nei due amplificatori a valle parrebbe mancare il ramo di feedback. Che io sappia ciò generalmente è infausto se gli amplificatori sono "op amp". Se invece sono amplificatori da strumentazione o similari potrebbe andare bene.

Un'altra cosa che trovo anomala, ma non sono esperto del settore, è l'assenza delle reti di polarizzazione dei due amplificatori, con la tensione completamente flottante. I fenomeni parassiti, a bassa frequenza, dovrebbero essere trascurabili.

Fare affidamento su quelli per la polarizzazione degli amplificatori mi pare strano.

Probabilmente sono io che non capisco niente, sia chiaro, ma a grandi linee mi pare che un paio di resistori qua e la manchi.

si è probabile, ho cercato di studiarmi meglio gli op amp ma ho diverse lacune, non riesco a capirli in dettaglio.

il fatto è che esistono molteplici configurazioni, anche solo per la configurazione base non-invertente.

avevo provato anche lo schema postato per primo, con il partitore resistivo sull'ingresso + dell'op amp, ma causava un forte rumore perchè iniettava il ripple di alimentazione sull'ingresso dell'op amp.

comunque non riesco ancora a capire perché il ripple sia così "elevato", mi sembra assurdo.. condensatori grossi, uso di stabilizzatori, condensatori anche nelle immediate vicinanze degli IC.. rimane sempre un brusio di fondo

[hibone]

Originariamente inviato da xenom

si è probabile, ho cercato di studiarmi meglio gli op amp ma ho diverse lacune, non riesco a capirli in dettaglio.

il fatto è che esistono molteplici configurazioni, anche solo per la configurazione base non-invertente.

gli op amp sono bestie strane, principalmente per via del fatto che nascono per lavorare essenzialmente di retroazione. Se vuoi capirci qualcosa ti serve un bel libro, tipo il sedra smith, ma la versione italiana fa pena, specie se recente. Se prendi la versione inglese o la seconda edizione italiana dovresti andare tranquillo.

avevo provato anche lo schema postato per primo, con il partitore resistivo sull'ingresso + dell'op amp, ma causava un forte rumore perchè iniettava il ripple di alimentazione sull'ingresso dell'op amp.

A spanne, questo capita per via del fatto che l'impedenza in ingresso all'op-amp è molto alta, per cui se polarizzi l'ingresso con resistenze di valore particolarmente elevato, ( ovvero piccole correnti ) il nodo fa da antenna e capta i segnali limitrofi.

Visto che al ground c'è attaccato di tutto, potresti provare con dei resistori da 1k anzichè da 10k, meglio ancora sarebbe.


Ovviamente il condensatore di disaccoppiamento va comunque messo, esso non esclude i resistori di polarizzazione, ma li complementa.

Altra cosa da considerare è l'offsett dell'op-amp.

In ultimo, anche se mi sputerai virtualmente in un occhio, dovresti dimensionare condensatori e resistori, in modo che l'impedenza di ingresso e di uscita dei vari stadi siano adattate.

comunque non riesco ancora a capire perché il ripple sia così "elevato", mi sembra assurdo.. condensatori grossi, uso di stabilizzatori, condensatori anche nelle immediate vicinanze degli IC.. rimane sempre un brusio di fondo

Non è detto che sia "ripple"...
Potrebbe darsi che il tuo circuito consumi più di quanto pensi. In media magari no, ma istantaneamente può darsi. Può anche darsi che l'altoparlante si comporti in modo inatteso, magari genera dei "colpi d'ariete", se mi passi la similitudine con i circuiti idraulici.

Mi dicono dalla regia, che il tda2616 arriva ad erogare la bellezza di 4A...


Se non regoli le oscillazioni in uscita al preamp, antani per due come se fosse sovraccarico con saturazione, prematura, per esempio...

Altra cosa da non dimenticare: se ne hai, visto che lavori a frequenze audio, infilare quà e la (in uscita ed in ingresso), dei diodi, tanto per evitare tensioni random al di fuori del range di alimentazione, potrebbe essere cosa buona e giusta.

(Sul web trovi diverso materiale, magari evita i video truzzi di gente che usa il saldatore a pistola e mette delle musiche ad capocchiam, che poi finisci pazzo come Tesla )

[xenom]

non ho la minima idea di come dimensionare i componenti per adattarli all'impedenza

ma quello che trovo assurdo è questo: anche seguendo banali schemi "già pronti" come il seguente:



ottengo risultati improponibili. un rumore fisso a 100 Hz altissimo. per contro funziona meglio la soluzione di prima

di solito seguendo uno schema già pronto non ci dovrebbero essere problemi

[hibone]

Originariamente inviato da xenom

non ho la minima idea di come dimensionare i componenti per adattarli all'impedenza

un buon libro di elettrotecnica (Martinelli Salerno: Fondamenti di elettrotecnica), e uno sulle linee di trasmissione (Ramo Whinnery Van Duzer: Fields and Waves in Communication Electronics), potrebbero venirti in aiuto.

ma quello che trovo assurdo è questo: anche seguendo banali schemi "già pronti" come il seguente:



ottengo risultati improponibili. un rumore fisso a 100 Hz altissimo. per contro funziona meglio la soluzione di prima

di solito seguendo uno schema già pronto non ci dovrebbero essere problemi

Il problema è dato da due fatti:
- lo schema non ti dice nulla su carico, ingresso, e alimentazione per cui non è sufficiente avere lo schema in molti casi.
- non è detto che lo schema sia corretto.

Poi ovviamente dipende come usi lo schema, come lo implementi, etc.

Se per caso assieme a quel circuito inserisci il tda, può darsi che l'alimentazione sia insufficiente e il ripple emerge. L'idea è che ogni stadio andrebbe testato da solo, poi testato in connessione col resto. Non so se il circuito di cui hai riportato lo schema nel post precedente, lo hai testato con un auricolare o qualcos'altro.

Se parti da una cosa come quella sotto, probabilmente dovresti avere la vita più facile, visto che l'uscita è direttamente l'altoparlante, e l'ingresso è "probabilmente" il segnale che vuoi amplificare.

http://www.enide.net/webcms/?page=audio-amplifier

[frankytop]

1) La tensione di alimentazione va stabilizzata.
Non esiste proprio che si utilizzi un amplificatore, soprattutto se ad alto guadagno, che la tensione non sia stabilizzata in modo da compensare istantaneamente ogni fluttuazione sulla linea di alimentazione.

Devi mettere inoltre dei condensatori elettrolitici e in poliestere tra Vcc e la massa, per lo stesso discorso di impedire fluttuazione nella linea Vcc che inevitabilmente si fanno sentire negli ingressi dell'op.

2) il preamplificatore e il finale di potenza vanno disaccoppiati nella linea di alimentazione mettendo dei cond. elettrolitici un po' grandi nell' alimentazione o meglio ancora come soluzione ottimale, mettendo uno stabilizzatore di tensione tipo il già citato lm317 dedicato unicamente allo stadio di potenza ed uno al preamplificatore.
In caso contrario, causa forte assorbimento del finale di potenza nella linea Vcc, si hanno variazioni di tensione che finiscono nell'op generando un'autoscillazione del sistema.

[xenom]

Originariamente inviato da frankytop

1) La tensione di alimentazione va stabilizzata.
Non esiste proprio che si utilizzi un amplificatore, soprattutto se ad alto guadagno, che la tensione non sia stabilizzata in modo da compensare istantaneamente ogni fluttuazione sulla linea di alimentazione.

Devi mettere inoltre dei condensatori elettrolitici e in poliestere tra Vcc e la massa, per lo stesso discorso di impedire fluttuazione nella linea Vcc che inevitabilmente si fanno sentire negli ingressi dell'op.

2) il preamplificatore e il finale di potenza vanno disaccoppiati nella linea di alimentazione mettendo dei cond. elettrolitici un po' grandi nell' alimentazione o meglio ancora come soluzione ottimale, mettendo uno stabilizzatore di tensione tipo il già citato lm317 dedicato unicamente allo stadio di potenza ed uno al preamplificatore.
In caso contrario, causa forte assorbimento del finale di potenza nella linea Vcc, si hanno variazioni di tensione che finiscono nell'op generando un'autoscillazione del sistema.

Allora oggi ci ho lavorato un po' su e ho risolto diversi casini:
1) a volte mi stupisco di quanto sono distratto.. nel circuito di alimentazione avevo dimenticato di saldare il filo centrale del trasfo a massa (era saldato sulla millefori ma mancava la connessione elettrica ). questo era il problema principale
2) risolto il problema 1 e utilizzando il 78/7912 per il preampli/passa basso, c'era ancora un po' di rumore. Facendo varie prove, il problema era causato da un condensatore troppo grosso tra l'ingresso del 7812 e la massa.
Io ero convinto che più grossi sono i condensatori di filtraggio dell'alimentazione e meglio è, ma a quanto pare sto capendo che non è così giusto?
sostituendo tale condy con uno più piccolo da 1 uF il rumore è praticamente scomparso.

l'amplificatore non sembra avere questo problema comunque, mi sembra che vada più che egregiamente anche senza regolatori.. probabilmente il TDA è in grado di sopperire a questi disturbi