Bagaimana mungkin membuat amp audio yang buruk?

Setelah menemukan betapa hebatnya op amp, dan beberapa yang sangat bagus - terutama pada level daya rendah - tersedia dengan harga yang wajar, saya bertanya-tanya mengapa semua amplifier audio, besar atau kecil, tidak mencapai kinerja luar biasa hanya dengan menggabungkan op amp sinyal kecil yang bagus dengan tingkat keluaran sederhana.

Maksud saya, dengan opamp tidak perlu khawatir tentang semua tegangan bias & stabilitas suhu ini, tetap saja opamp dan transistor darlington yang tak tertandingi, dan Anda baik-baik saja.

Ada jebakan?

Penggunaan opamp pada amplifier dapat secara drastis menyederhanakan desainnya, tetapi opamps tidak sempurna. Jika mereka memiliki amplifikasi tak terbatas pada bandwidth penuh mereka, mereka akan cenderung terombang - ambing , sehingga mereka mendapat kompensasi internal, yang membatasi bandwidth mereka. Bandwidth terbatas membuat penguat rentan terhadap Transient Intermodulation Distortion (TIM), sejenis distorsi yang jauh lebih menyebalkan daripada harmonic distortion (HD).

Alasan hanya HD yang dipublikasikan, dan TIM tidak pernah, adalah bahwa jauh lebih mudah untuk mendapatkan figur HD yang cantik. Siapa yang tidak akan terkesan oleh angka seperti distorsi harmonik 0,01%? Sebagian besar pelanggan tidak menyadari bahwa angka ini sama sekali tidak relevan karena distorsi total sistem sebagian besar ditentukan oleh speaker, yang dengan mudah menambah distorsi beberapa persen.

Panggung kekuatan juga bukan tanpa masalah. Amplifier kelas A jarang digunakan karena efisiensinya yang rendah. Amplifier Kelas B atau AB memiliki distorsi crossover di mana satu transistor mengambil alih dari yang lain. Ini adalah distorsi non-linear yang tidak dapat dikompensasi oleh umpan balik . Mungkin tidak benar. Jika seseorang dapat mencerahkan di sini saya ingin mendengarnya. .

Kutipan terakhir tentang opamps:

"Tidak ada op amp yang stabil tanpa syarat kecuali ada di atas meja dengan daya terputus" [ 1 ]

Bacaan lebih lanjut
[1] Intersil appnote AN9415: Umpan Balik, Op Amps dan Kompensasi

Pertanyaan yang menarik - jawabannya (well my answer) adalah Anda dapat membuat audio amp yang hebat dengan cara ini. Anda masih harus memperhatikan tahap output, dan desain keseluruhan, tetapi penggunaan opamps bukanlah masalah (dan sangat umum saat ini untuk amplifier dasar yang murah dengan kinerja yang baik).
Meskipun opamps adalah alat yang mudah digunakan dan ada beberapa modern yang sangat baik. yang tersedia, tentu masih banyak cara Anda dapat menggunakannya untuk mencapai hasil yang buruk jika Anda tidak memperhatikan detailnya.

Ini tidak berarti orang-orang akan membelinya, dan desainer tahu ini, jadi Anda masih mendapatkan amp "Hi-Fi" berbasis katup high end dengan biaya> £ 2000 dengan THD 2%. Anda mungkin bisa mengatakan niatnya adalah untuk membuat amplifier "buruk" di sini karena (ironisnya) itu akan menghasilkan lebih banyak uang - sayangnya "hebat" berarti banyak hal yang berbeda untuk banyak orang yang berbeda.
Anda memiliki beberapa di kamp subjektivis yang pada dasarnya memutuskan telinga manusia lebih akurat daripada alat ukur apa pun, dan dapat mendengar hal-hal yang tidak dapat dilihat oleh mereka. Jadi mereka selalu dapat mengatakan "Ya, THD + n Anda memang <0,001% dari 20Hz-20kHz tetapi Anda tidak memungkinkan untuk efek x yang tidak terukur dengan desain Anda, dan inilah mengapa tidak terdengar baik di telinga"

Jika keinginan untuk kesempurnaan teknis adalah yang terpenting maka hal-hal seperti kabel bebas oksigen seharga ratusan tidak akan pernah sampai ke pasar :-)

Saya pikir Anda mungkin ingin membaca Douglas Small's "Small Signal Audio Design" dan "Audio Power Amplifier Design Handbook"
Saya telah menemukan dia cukup memiliki otoritas dalam hal-hal seperti itu. Buku-bukunya membahas penggunaan opamps dan transistor diskrit. Ia menimbang kekuatan / kelemahan yang mencakup banyak data uji kehidupan nyata, dan memberikan contoh di mana Anda dapat memperoleh kinerja yang lebih baik dengan transistor diskrit.

Pada kenyataannya, dalam elektronik konsumen, adalah umum untuk amplifier audio berdaya rendah hingga sedang sepenuhnya pada chip, dijuluki "chip amp".

Salah satu masalah adalah sebagian besar op-amp murah yang Anda singgung tidak memiliki ayunan tegangan yang cukup lebar untuk menggerakkan tingkat keluaran yang dengan sendirinya tidak memiliki penguatan tegangan. Jika op-amp beroperasi pada +/- 15V maks, dan kami menempatkan power stage setelah itu, ayunan keluaran masih terbatas pada +/- 15V. Ada op-amp yang beroperasi pada tegangan yang jauh lebih tinggi, tetapi harganya mahal.

Menambahkan lebih banyak penguatan voltase setelah op-amp, sehingga gain dimasukkan dalam loop umpan balik global, berisiko dan meniadakan beberapa ruang dan manfaat penghematan biaya sejak saat itu terdapat lebih banyak kompleksitas yang diekspresikan dalam komponen diskrit daripada hanya tahap output.

Meskipun demikian ini sebenarnya kadang dilakukan. Misalnya, lihat amplifier gitar 800m rackmount Marshall . Op-amp menggerakkan tahap amplifikasi tegangan tambahan diikuti oleh tahap keluaran. VAS menarik: menggunakan sepasang transistor komplementer dalam basis yang sama, dengan basis yang masing-masing diikatkan pada +/- 15V rails. Umpan balik diambil langsung dari tahap output sehingga keuntungan tambahan termasuk dalam loop umpan balik. Meskipun op-amp dikompensasi secara internal, VAS yang dibaut ini memiliki kompensasi sendiri dalam bentuk C15 dan C17. Gain loop terbuka penuh dari op-amp tidak digunakan, karena ia memiliki umpan balik lokal melalui R3, dan R45 juga tampaknya memainkan peran dalam menyediakan jalur umpan balik lokal yang lebih dalam jalur global.

Ringkasnya, jika ayunan tegangan output berada dalam kisaran op-amp yang khas (atau bahkan lebih), tidak ada keuntungan menggunakan op-amp, karena Anda dapat menggunakan chip amp seperti LM3886. Namun, menggunakan op-amp sebagai titik penjumlahan umpan balik, dengan tahap keluaran terpisah, tidak pernah terdengar.

Ada persyaratan drive dari tahap output yang perlu diingat juga. Sebuah penguat yang diberi nilai untuk daya output rata-rata 100 watt ke dalam beban 8 ohm, menggunakan tingkat keluaran emitor-pengikut standar, akan membutuhkan ayunan sekitar +/- 40 volt puncak ke puncak dari tahap pengemudi. Opamp yang dapat menghasilkan tegangan 'tinggi' ini secara signifikan lebih mahal daripada op amp audio biasa. Selain itu, masih ada masalah biasing output dengan benar dan memastikan biasing stabil suhu; menggunakan opamp karena driver tidak secara ajaib menyelesaikan masalah ini.

Ada beberapa cara untuk menggunakan transistor diskrit pada tahap driver dan output, bersama dengan sirkuit biasing terkait, dan menggunakan opamp sebagai driver, seperti aplikasi yang dicatat di sini. Namun, rangkaian ini tampaknya terutama untuk aplikasi berkecepatan tinggi, dan keuntungan apa yang mungkin mereka miliki untuk audio hi-fi (di mana tujuan yang ditetapkan biasanya memiliki sesedikit mungkin tahapan kenaikan, dan menjadikan masing-masing linier sejajar mungkin sebelum untuk umpan balik yang diterapkan) tidak jelas.