Spojrzenie na czwartą edycję „Small Signal Audio Design” Douglasa Selfa


Niezależnie od tego, czy są to wzmacniacze mocy, przedwzmacniacze do odtwarzania płyt winylowych, aktywne filtry zwrotnicowe, czy też, jak w tym przypadku, obwody małosygnałowe do bardzo szerokiego zakresu zastosowań, Douglas Self jest jednym z tych autorów, którzy konsekwentnie tworzą prace referencyjne na temat dźwięku technicznego. Można by pomyśleć, że czwarte wydanie byłoby po prostu udoskonaleniem trzech poprzednich wydań, ale Self zawsze dodaje nowy materiał i nowe spostrzeżenia, dzięki którym warto sięgnąć po tę nową książkę.

Small Signal Audio Design, wydanie 4
Douglas Self, Taylor i Francis, 2024
Wersja Amazon w miękkiej oprawie/e-booku 60 USD, wersja w twardej oprawie 100 USD
Liczba stron: 816
ISBN 10: 1032366257

Douglas Self jest jednym z nielicznych autorów piszących o technicznym audio, niezależnie od tego, czy chodzi o wzmacniacze mocy, przedwzmacniacze odtwarzające płyty winylowe, aktywne filtry zwrotnicy czy, jak w tym przypadku, obwody małosygnałowe do bardzo szerokiego zakresu zastosowań.

Self zdecydowanie należy do obozu obiektywnego i technicznie solidnego (bez zamierzonego) projektu. Czytałem kiedyś powiedzenie „Muzyka to sztuka, dźwięk to inżynieria” i podejrzewam, że Self w pełni się z tym zgodzi. Miał pod tym względem świetny kontakt z legendarnym Peterem Baxandallem, z którym często komunikował się na temat projektowania audio [1].

Ta książka dotyczy projektowania małych sygnałów audio: wzmacniania, modyfikacji i kontroli dźwięku w domenie analogowej, gdzie przetwarzanie odbywa się za pomocą wzmacniaczy operacyjnych lub dyskretnych tranzystorów lub tranzystorów polowych (FET), zwykle pracujących przy nominalnej wartości poziom sygnału w woltach lub niższy.

Książka zawiera 27 rozdziałów oraz bardzo szczegółowy Indeks, pozwalający na szybkie odnalezienie odpowiedniego działu. Nie będę wymieniał wszystkich rozdziałów, podrozdziałów i podrozdziałów; możesz łatwo sprawdzić te szczegóły.

Ale pozwólcie, że najpierw przedstawię wam wyobrażenie o perspektywie Jaźni. Jak wyjaśnia autor we wstępie, nawet w tym wysoce zdigitalizowanym świecie nadal istnieje zapotrzebowanie na wysokowydajne obwody analogowe. Weźmy na przykład podłączenie sygnału mikrofonu do cyfrowej stacji roboczej audio (DAW). Nie ma możliwości doprowadzenia sygnału mikrofonowego bezpośrednio do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) — należy zmostkować co najmniej 60 lub 80 dB wzmocnienia analogowego. W rzeczywistości, ze względu na bardzo wysoką wydajność współczesnych systemów cyfrowych i DSP, wymagania dotyczące wydajności części analogowej jedynie rosną.

Reklama

Hałas i minimalizacja hałasu to stały temat całej książki. Self preferuje konstrukcje o niskiej impedancji, ponieważ ułatwiają one minimalizację szumów. To kolejny ważny wymóg, właśnie ze względu na obecne, wysokowydajne systemy A/D i D/A. (Jest cały rozdział poświęcony łączeniu sygnałów analogowych ze światem cyfrowym). Konstrukcja o niskiej impedancji redukuje wpływ szumu Johnsona lub prądu bez negatywnego wpływu na szum napięcia. Czasami wymaga wzmacniaczy operacyjnych o zwiększonych możliwościach napędu, więc można albo połączyć równolegle kilka tanich wzmacniaczy operacyjnych, albo skorzystać z jednego z nowszych typów dysków o dużej mocy wyjściowej.

Self zajmuje się także tym, co nazywa „szumem numerycznym”, przez co rozumie odchylenia od obliczonych wartości komponentów spowodowane ograniczoną dostępnością. Zakres dostępnych wartości rezystancji nominalnej sięga zakresu E192, gdzie wartości różnią się tylko o około procent, ale mogą być bardzo trudne do uzyskania. Zakresy wartości kondensatorów są znacznie bardziej szczegółowe, a tolerancje części większe niż 5% są często dostępne tylko dla wybranych wartości i/lub po wyższych cenach. Self tworzy określone wartości za pomocą kilku kombinacji równoległych lub szeregowych, aby uzyskać dokładną wartość. Jest to świetny sposób na uzyskanie precyzyjnej wydajności, na przykład w sieciach kształtujących RIAA i aktywnych zwrotnicach. Jego podejście do przybliżania tych dokładnych wartości jest dość cenne.

Mówiąc o sieciach RIAA, Self bada cztery sposoby łączenia rezystorów i kondensatorów w celu uzyskania wymaganej krzywej, z których każdy oferuje podobną wydajność. Następnie wybiera rozwiązanie, które wymaga najniższej wartości, a tym samym najniższego nakładu na kondensatory precyzyjne. Jest to powracający temat i pokazuje jego doświadczenie w projektowaniu komercyjnym w opracowywaniu obwodów o wysokiej wydajności, które nie kosztują fortuny. Jak mówi, często lepiej jest poświęcić więcej czasu na przemyślenie problemu, niż wydać więcej pieniędzy.

Ułatwienie projektowania obwodów
Self nie od razu zajmuje się projektowaniem obwodów, ale rozsądnie zaczyna od podstawowego rozdziału na takie tematy, jak klasy wzmacniaczy, ujemne sprzężenie zwrotne (bez którego obwody wzmacniaczy operacyjnych po prostu by nie istniały), struktury wzmocnienia, percepcja fazy (ważne, aby przez las opinii na temat tego, czy faza jest słyszalna, czy nie) oraz kilka rozbudowanych sekcji poświęconych źródłom hałasu i ich minimalizacji. Następny jest rozdział poświęcony komponentom, ich właściwościom i niedoskonałościom. Ładny.

Dopiero po tych wstępach przechodzimy do dyskretnych obwodów tranzystorowych, wzmacniaczy operacyjnych i ich właściwości, oddzielnym rozdziałem poświęconym wzmacniaczom operacyjnym dla niskich napięć, stosowanych w układach zasilania +5V i +3,3V. Zbadano kilka konkretnych typów wzmacniaczy operacyjnych, aby ustalić ich przydatność do określonych wymagań, np. który wzmacniacz operacyjny byłby najlepszy, gdy chcesz wzmocnić sygnał ze źródła o wysokiej impedancji. Wszystko szczegółowo udokumentowane przy użyciu sprzętu Audio Precision i innych rodzajów pomiarów. To właśnie w tej sekcji chciałbym zobaczyć dyskusję na temat najnowszej serii wysokowydajnych wzmacniaczy operacyjnych CMOS i FET, takich jak serie OPA1656 i OPA164x firmy Texas Instruments (ADI ma podobną ofertę). Chociaż Self wykonuje świetną robotę, przekonując czytelnika, że ​​istnieje zaskakująco niewiele aplikacji, które wymagałyby wzmacniacza operacyjnego 20 lub 50 razy droższego niż seria NE5534/NE5532!

Sprawdzanie niektórych rozdziałów
Po rozdziale poświęconym filtrom zdefiniowano główne elementy składowe, a następnie projekt systemu zawiera rozdział poświęcony architekturze przedwzmacniacza i stopniom o zmiennym wzmocnieniu. Następnie kilka rozdziałów poświęconych konkretnym zastosowaniom, takim jak przedwzmacniacze z ruchomym magnesem i ruchomą cewką, odtwarzanie taśmy (byłbyś zaskoczony, jak popularne są w studiach nagraniowych magnetofony z otwartą szpulą) i przedwzmacniacze gitarowe. Następnie przejdź do regulacji głośności i balansu, regulacji barwy dźwięku i korektorów, przedwzmacniaczy mikrofonowych, wejść i wyjść liniowych oraz wzmacniaczy słuchawkowych.

Gdzieś pomiędzy znajduje się rozdział poświęcony architekturze mikserów, który wydał mi się dziwnie umieszczony, ale musi być w tym jakaś logika. Następnie Self przechodzi do bardziej profesjonalnych zastosowań, takich jak przełączanie sygnałów, podsystemy mikserów, wskazanie i pomiar poziomu oraz elementy kontroli wzmocnienia. Jest to inne spojrzenie na kontrolę wzmocnienia niż poprzedni rozdział o regulacji głośności i skupia się bardziej na konkretnych elementach, które są bardziej powszechne w stołach mikserskich niż w zestawach stereo w salonie, takich jak wzmacniacze z regulacją napięcia, ograniczniki, bramki szumów i tym podobne.

Książka kończy się rozdziałami dotyczącymi zasilaczy (bardzo ważne!), łączenia się z domeną cyfrową oraz projektowania i eksperymentowania. Ten ostatni temat nie jest często poruszany, ale jest niezwykle ważny, aby za pierwszym razem poprawnie zaprojektować i wdrożyć obwód. Wszyscy znaleźliśmy się w sytuacji, w której w pośpiechu przenieśliśmy coś, co uważaliśmy za świetny projekt, na płytkę drukowaną, ale okazało się, że przeoczyliśmy jakiś ważny aspekt i musieliśmy zaczynać od nowa. W tym rozdziale poświęconym projektowaniu i wdrażaniu przedstawiono logiczne i uporządkowane podejście do procesu projektowania, znacznie zwiększające szanse na udane wykonanie projektu za pierwszym razem.

Ogólna opinia
Jeśli śledziłeś dotychczas, być może zauważyłeś, że książka dotyczy zarówno projektowania obwodów dla konsumenckiego sprzętu audio, jak i zastosowań profesjonalnych/studio. I miałbyś rację. Mogę sobie wyobrazić, że jako projektant, powiedzmy, przedwzmacniaczy z ruchomym magnesem, architektura miksera nie byłaby Twoim pierwszym priorytetem. Ale to może zmienić się jutro, a jeśli szukasz inteligentnego sposobu łączenia wejść i wyjść we wzmacniaczu wielokanałowym, prawdopodobnie znajdziesz pomysły w dyskusjach na temat routingu mikserów.

Jeśli posiadasz inne podobne książki autorstwa Douglasa SelfaJak na przykład Elektronika do winylu Lub Własny dźwięk Lub Projekt aktywnych zwrotnic, istnieje pewne nieuniknione nakładanie się. Osobiście nie przeszkadza mi to; na przykład oba Projekt aktywnych zwrotnic a niniejsza książka omawia obwody filtrów wzmacniaczy operacyjnych, ale z nieco innego punktu widzenia, co zwiększyło moje zrozumienie.

Można by pomyśleć, że czwarte wydanie będzie po prostu udoskonaleniem trzech poprzednich wydań. Ale mimo że w tej książce jest wiele tematów poruszanych także w poprzednich wydaniach, Self zawsze dodaje nowy materiał i nowe spostrzeżenia, więc nawet jeśli posiadasz którekolwiek z poprzednich wydań, nadal warto zaopatrzyć się w tę nową książkę. Jeśli nie masz żadnej z poprzednich wersji, pamiętaj, że nakład jest wyczerpany, a ich ceny często stanowią wielokrotność nowej wersji. Dobrze napisane i dobrze wykonane książki zawierające wnikliwą treść, takie jak ta, nigdy nie są tanie, a mimo to ludzie czasami wydają więcej na kondensator sprzęgający, a są to pieniądze, które mogliby wydać gdzie indziej, z większym skutkiem, gdyby tylko przeczytali książki Selfa!

Jak zauważył Francis Bacon: Scientia potentia est (wiedza to potęga). Najnowsza praca Douglasa Selfa zapewni wgląd i zrozumienie potrzebne do skutecznego tworzenia wysokowydajnej małosygnałowej analogowej elektroniki audio. Zalecana. topór

Link do routingu: www.routledge.com/Small-Signal-Audio-Design/Self/p/book/9781032366258

Bibliografia

[1] Baxandall i Self on Audio Power, Linear Audio Classic, artykuły zebrane, ISBN 978-9490929039

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w audioXpress w marcu 2024 r



Source link

Advertisment

Więcej

Advertisment

Podobne

Advertisment

Najnowsze

NASA potrzebuje tańszego i szybszego sposobu na sprowadzenie brudu z Marsa z powrotem na Ziemię

Ograniczenia budżetowe skłoniły NASA do poszukiwania szybszej i tańszej metody sprowadzenia próbek z powierzchni Marsa z powrotem na Ziemię. W Konferencja telefoniczna...

W aplikacji Threads w końcu udostępniono niektórym użytkownikom wyniki wyszukiwania w czasie rzeczywistym

Threads, platforma mikroblogowa Meta, przeszła długą drogę od czasu jej uruchomienia prawie rok temu. Jednak w Threads nadal brakuje kilku ważnych funkcji...

Rozwiązanie problemu blokowania reklam w YouTube obejmuje teraz aplikacje innych firm

YouTube przenosi swoją walkę z blokowaniem reklam na urządzenia mobilne. W aktualizacja w poniedziałekYouTube podaje, że użytkownicy uzyskujący dostęp do filmów za...
Advertisment