Preamplificatore Disturbi Audio

[MaxPCB]

Salve a tutti!
Sono nuovo in questo forum e volevo sottoporvi un quesito che probabilmete molti neofiti del mondo Audio fai da te avranno sperimentato agli inizi.
In ogni caso già vi ringrazio anche solo per la lettura del mio topic.

Volevo realizzare un piccolo sistema amplificatore 2.1 non molto potente per pilotare le casse sulla mia scrivania. Era meglio se lo acquistavo già fatto
Cmq ho un pò di esperienza nel mondo dell'elettronica ( ma sono completamente a digiuno nell'ambito audio).

Per questo lo schema che ho usato è uno schema di riferimeto di un Application torvato sul sito della Analog... putropo lo schema era solo ad immagini (che allego)
lo schema prevede anche gli amplificatori Classe-D, io al momento ho relizzato solo la parte con lo stadio di ingresso e i vari filtri. Gli amplficatori li avevo già a parte.

Quindi ho realizzato un piccolo preamplificatore audio per ricavare i due canali L e R piu un Canale Subwoofer ottenuto dalla somma di L e R.
Come dicevo sopra le uscite andranno collegate a due Amplificatore Class D che rispettivamente piloteranno uno due speaker mid range e il secondo in configurazione mono piloterà un Subwoofer.

Ad ogni modo il sistema fa il suo mestire, anche se non è sicurmante un sistema Top..
Come sorgente di ingresso al momento utilizzo un segnale Line Out del PC.

Veniamo al problema, quando collego e accendo il tutto senza fare play sento un bel po di disturbi tipo ronzio/crepitio, ho notato che quando muovo il cursore del mouse i disturbi variano.
E quando faccio play a volume alto non si percepiscono molto però ci sono e credo anche per l'amante dell'audio meno esignete non sia accettabile.

L'alimentatore che alimenta a 12V il preamplificatore e Amplificatore è lo stesso e la 220V la prende dalla stessa presa dove è collegato il PC.
Nota importante, collegando direttamente il Line out del PC agli amplificatori i disturbi spariscono, quindi li introduco sicuramente con il preamplificatore.

Credo che il problema risieda nello stadio di ingresso perchè è fatto per accettare un segnale differenziale per poi convertirlo in Single Ended, però il Line out del PC non è differenziale quindi io al pin negativo di L e R collego il negativo del segnale line out. Probabilmete è qui che nasce il problema.

Spero di riuscire ad eliminare o quanto meno ridurre questo difetto grazie al vostro aiuto.

Grazie e Buone feste

[UnixMan]

Forse ti sei quasi risposto da solo.

Per collegare un segnale sbilanciato (come il line-out del PC) ad un ingresso bilanciato ci sono due opzioni.

La prima è quella che consiste nel realizzare un vero collegamento bilanciato, convertendo il segnale da sbilanciato a bilanciato impiegando un trasformatore di linea o un apposito circuito "bilanciatore" attivo. Ma, nel tuo caso, dato che non hai bisogno di collegamenti particolarmente lunghi e neanche di trattare segnali di livello particolarmente basso, usare una vera connessione bilanciata è overkill; aggiunge costi e complessità che nel tuo caso sono superflue.

L'opzione più semplice è quindi quella di utilizzare il segnale sbilanciato così com'è, collegandolo ad UNO SOLO dei due rami (fasi) dell'ingresso bilanciato e mettendo l'altro ingresso a massa (insieme alla massa del segnale di ingresso), così come correttamente indicato nello schema 1 che hai allegato (in alto a sinistra).

Se invece, come mi pare di capire da ciò che hai scritto, hai collegato segnale e massa ai due ingressi bilanciati senza collegare alla massa del circuito l'altro ingresso, quella potrebbe essere l'origine dei tuoi problemi.

Se effettivamente è così, correggere l'errore potrebbe risolvere il problema... ma non necessariamente, perché ci sono molti modi possibili in cui i disturbi provenienti dal PC possono insinuarsi dove non vorresti. Purtroppo in tal caso (che è il tuo caso qualora il collegamento che hai adottato corrisponde effettivamente a quello nello schema 1) individuare l'origine del problema per poi poterlo risolvere non sarà affatto facile.

[MaxPCB]

Grazie mille Paolo e Auguri di buon Natale

Si in effetti la prima opzione è da escludere...

Ho provato a riportare il segnale solo ad una fase dell'operazionale, e mettere a massa l'altra e chiramente collegare le gnd assieme, in effetti cè una discreta attenuazione del disturbo ma non scompare.
Cmq son contento perchè chiaramente il problema sta li attorno.

Farò un pò di prove e speriamo di riuscirci.

Grazie

[drpaolo]

Secondo me il disturbo entra da VREF ; l'operazionale che stai usando per dare il riferimento centrale di tensione (U100A) ha una banda passante esageratamente elevata per quel tipo di lavoro e il disturbo a banda larga entra probabilmente da lì.

Prova a vedere con l'oscilloscopio il segnale sul VREF di un opamp qualsiasi (meglio quelli del preamplificatore) e verifica se è vero quanto ti ho detto.

Hai notato che il GND generale degli ingressi è preso dal capo "freddo" del partitore resistivo che genera VREF? Hai preso il GND generale degli ingressi da lì ?
Il rumore in ingresso e il rumore del riferimento in un opamp devono viaggiare accoppiati, in modo che avvenga la loro cancellazione (è una delle cose che insegno ai miei alunni di quinta quando gli spiego un po' di circuiti "strani" con gli operazionali).

Potresti poi provare a parallelare al C321 esistente un condensatore da 10 uF e aumentare il valore di C322 fino a a 150/220 pF (ceramico), verificando che l'opamp non autooscilli.
C322 va collegato proprio sugli ingressi dell'opamp.

[drpaolo]

Se noti, i riferimenti del segnale sono tutti a VREF (come dovrebbero essere); solo la massa dell'ingresso è a GND, che è la massa dell'alimentazione sul lato freddo del partitore resistivo che genera VREF

[drpaolo]

A titolo esemplificativo allego alcune immagini dal simulatore, che sta simulando il circuito di ingresso dell'apparato che hai realizzato.
Il circuito ha una fonte di rumore (V2) sulla massa del riferimento VREF (V1).

Circuito 11.JPG

Comune degli ingressi (=massa) su VREF (nodo "3) e massa di uscita su GND (nodo "2); di seguito la schermata sull'oscilloscopio:

Oscillo 1.JPG

Come potete vedere c'è molto rumore in uscita.

[drpaolo]

In questo secondo esempio il circuito è stato modificato secondo le raccomandazioni dello schema elettrico:

Circuito 2.JPG

Comune degli ingressi su GND (nodo "2") e massa di uscita su VREF (nodo "3"); l'oscilloscopio mostra questo:

Oscillo 2.JPG

Come potete vedere il rumore è sparito.

[drpaolo]

I condensatori C102, C103 e C104 non sono stati inseriti perchè il disturbo è a 100 Hz e non a larga banda: il disturbo a larga banda si vede molto male in simulazione sull'oscilloscopio.

Il potenziometro di volume è inserito come da schema: con il collegamento "sbagliato" una variazione del volume può quasi annullare il disturbo, ma solo in un ristretto intorno della corsa del potenziometro.

[drpaolo]

Se realizzi il circuito come da schema, metti poi in collegamento diretto le masse del jack di uscita del PC e quella dell'alimentatore, eliminando l'eventuale loop di massa che si avrebbe tramite i condensatori di filtro sulla rete elettrica.
Il rumore che ti porti dietro dagli alimentatori (generatore V2 sul mio schema in simulazione) sarebbe eliminato dal circuito, come dimostrato (almeno, spero ).

[MaxPCB]

Grazie dell risposta drpaolo,

allora, andando con ordine
- Sicuramente ho sbagliato a prendere il riferimento della GND per la VREF, non ho preso la GND di R130 e R230 dal lato freddo del partitore, mia svista... Eventualmente potrei provare facendo un collegamento volante
sperando che non crei ulteriori problemi. Tra l'altro ho anche le immaggini dei vari layer del PCB, anche se non sono proprio ad alta risoluzione in effetti si vede che hanno collegato la GND tra le Resistenze R130 e R230 e
la GND del lato freddo del partitore con una pista separata dal resto della GND "generale"
- Appena riesco verificherò VREF con l'oscilloscopio
- Inoltre proverò anche ad inserire i condesatori che suggerisci al partitore della VREF

Vi aggiorno presto
Grazie

[MaxPCB]

Se realizzi il circuito come da schema, metti poi in collegamento diretto le masse del jack di uscita del PC e quella dell'alimentatore, eliminando l'eventuale loop di massa che si avrebbe tramite i condensatori di filtro sulla rete elettrica.
Il rumore che ti porti dietro dagli alimentatori (generatore V2 sul mio schema in simulazione) sarebbe eliminato dal circuito, come dimostrato (almeno, spero ).

Non so se ho capito bene, utilizzando il segnale del PC avrò a disposizione Left, Right e GND.
Quindi ragionando per semplicita solo con un canale, dovro riportare in il segnale Left a R131 e GND a R132 e connettere poi la GND PC alla GND dell'alimentatore?
o ho fatto confusione?

Grazie

[drpaolo]

Si, dovrebbe essere così.

Collega la massa comune del jack (GND PC) alle estremità di sinistra di R132 e di R232, poi -tramite il resistore da 100 Ohm- collega il tutto a GND dell'alimentatore.

Il riferimento di uscita (la "massa" dell'uscita) la prendi poi da VREF; in questo modo non dovresti avere offset in uscita (fai comunque la verifica col multimetro).
Il nodo del VREF da cui prendi il riferimento in uscita deve essere quello che è collegato direttamente ai due resistori di controreazione.

Se aggiungi il condensatore da 10uF sul partitore, potresti forse avere un gradino di tensione all'accensione, che ti potrebbe creare un leggero 'bump'; nel caso riduci il valore di questo condensatore (o eliminalo).