Úprava LP filtra v module 2.1 s TPA3116

[Pegass]

Ahojte, nedávno som kúpil modul zosilňovača 2.1 s TPA3116 (čína). Modul má niekoľko nezmyslov a trpel šumom, ale to nie je téma. Jedná sa mi o filter pre subwoofer. Je typu Sallen Key (12dB/oktáva), po zmene kondenzátoru momentálne nastavený na fc=79Hz.
Chcem tam dať ešte jeden, aby som dosiahol strmosť 24db/oktávu. Problém je, že keď ho zapojím pred existujúci filter, nič nehrá. Na výstupe z filtra nie je žiadny signál. Podarilo sa mi skresliť schému podľa toho ako je to na doske (dole dodatočne urobený filter):



Niekoľko faktov:
- modul má dva TPA čipy (1x pre satelity, 1x v pre subwoofer - zapojenie v mostíku)
- modul je napájaný nesymetrickým notebookovym 90W zdrojom (19V)
- zem pre NE5532 je vyrobená umelo odporovým deličom
- na výstupe z filtra je nejaký konvertor z unbalanced na balanced signál, teda druhé TPA využíva balanced vstup.
- keď som vytiahol/zasunul NE5532 z dodatočného filtra do pätice (doska pod napätím, konce odpojené) a zapol to, tak zrazu hralo, ale utlmene a po pár minútach prestal filter opäť pracovať (postupne sa samovolne stišovala hlasitosť).

Budem rád za každú užitočnú radu. Ďakujem.

[kaed]

ten tvůj OZ potřebuje na + vstup to stejný předpětí jako má ten na desce, takže z toho umělýho středu třeba přes 100k k prvnímu odporu filtru. A pak ti chybí výstupní kondenzátor za přidaným OZ - ostatně podívej se znovu na schéma filtru co už tam je, jeden odpor ti tam chybí, když už kopíruješ, tak pořádně...(je to skutečně 10k?)
P.S. pokud chceš, aby ten modul dával i nějakej výkon, tak to chce 24V min.4A adaptér, a baterii kondenzátorů na napájení, min. 10G.

[Pegass]

dik za info. Nejak som to prehliadol. To bude asi preto, že som moc pozeral na schémy, kde ten rezistor nie je, ale zas tie zapojenia mali symetrické napájanie. Vyskúšam, dám vedieť.
Odpor je skutočne 10k (SMD 103).

[Pegass]

Ok. Takže to ide, ale nastáva tam značný útlm. Je to spôsobené tým filtrom?

[zuki]

Těch 10k (z +In IO na umělý střed -> ten paralelně k 220nF) ti s dvěma předchozími 10k odpory dělí signál 3x, takže dva filtry za sebou 9x... Ale na konci se to zase 2x zvedne ( v součtu obou výstupů). Je to zde nevhodná hodnota a měla by se zvětšit, třeba na 22k. Pak by byl přenos "konce" cca 1x.

Takže u nově vřazeného IO dej předpětí 10k - 22k hned na začátek (tj. před ty dva 10k odpory => hned za kond 10uF). Pak nebude mít ten R takový vliv na "přenos" filtru.

Ps: A také není důvod vázat kondy filtru na umělou zem, když je signál (vstup, potáky...) vztažený k zemi (GND)... Obecně by celé zařízení by mělo mít jen jednu signálovou zem. Buď GND nebo umělou gnd (střed). Případné předpětí pro IO může většinou být jen jako DC (složka).

[Pegass]

A čo tak spraviť zosilnenie priamo na tých filtroch? Vypočítal som si to v exceli, že by som vedel dať zosilenenie 3x pri zachovaní Q=0,7071 aby to nemalo hrb na fc. (s použitím súčastok čo mám doma):


Tie kondy na filtri prehodím na GND.

[kaed]

kde jsou takový pěkný online výpočty pro filtry?

[zuki]

Pegass: a proč tam cpát další odpory do -IN, když jediné co je třeba, je dodat správné předpětí do +IN. A zbytečně při tom nedělit 3x signál...

Přece je nesmysl to 3x vydělit a pak to zas 3x násobit ... Přenos 1x by měl stačit...

Zesiluje se to asi dostatečně v předchozím (prvním) stupni.... Pokud bude moc zisku, může ti to někde limitovat...


Takže bych akorát změnil těch původních 10K na 22k v +IN (pokud chceš ještě víc signálu, tak třeba i na 47k - jen se trochu zvedne proudový offset - dle parametrů osazeného IO, takže někdy měně je více ). A u nově vřazeného IO stačí dát hned za kondík 10uF nějaký R 22k na gnd (10k-100k - dle IO, hodnota nemá vliv na přenos, jen na offsety) ) .

A po této úpravě dvou R (2x 22k), budeš mít na výstupu 1,5x větší signál než byl původně...

[Pegass]

@kaed: to som si nahádzal vzorce do excelu nech sa mi to jednoducho počíta, ale je aj online kalkulator: http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPseikiLowkeisan.htm

@zuki: dik za info. Ja som s OZ nikdy moc nelaboroval, vždy som len niečo postavil a hotovo. Učím sa. Teda tie dva (v červenom rámčeku) dať na 22k? Rozumiem tomu správne?

[zuki]

Ten nahoře napravo dát na 22k.

Ten dole přemístit hned za kond 10uF, tzn. posunout jeho horní konec o dva odpory dopředu.

[Pegass]

ok. Skusim.

[zuki]

Až budu mít trochu čas (asi až v pátek večer), tak zkontroluji frekvenční přenos filtrů.

EDIT: nakonec jsem to udělal cca hned. myslel jsem, že ten frekvenční posun filtru nebude až tak zásadní, ale dost se to v tom první (novém) šouplo dolů. Šel by zmenšit kondík v nově vřazeném stupni v +IN z 220nF na 100nF (ale je to pak trochu strmější)...

Přepočítal jsem to a pokud necháš sch tak jak si ho teď nakreslil (tj. oba stupně stejné), tak změn oba červeně orámované odpory na 33k a jejich paralelní kondy na 150nF a frekvenční přenos (strmost) zůstane cca zachován(a). -3dB je u obou na cca 100Hz. A celkový zisk s vřazeným stupněm bude 1,18x vyšší než původní.

Původně měl stupeň (filtr) napěťový zisk 0,33. Teď jsou dva stupně s 0,623 tj. 2x 0,623 je 0,39.

obr. pro jeden stupeň : (spodní je původní, nad ním je upravený stupeň).

http://zuki.hw.sweb.cz/schemata/Audio/Vy..._01-gr.png

[Pegass]

Ja som vyhádzal z dokumnetácie pre 24db filter, kde oba Sallen Key filtre musia byť rovnaké, aby to správne pracovalo. A ďalej som vychádzal z toho, ako sa to správa na deliacej frekvencii pri rôznych hodnotá Quality faktoru (Q). Q vysoké = hrb na deliacej f. Ideálne Q je tých 0,7071 a to je len ak C vo spätnej väzbe je 2x C voči zemi. (http://www.linkwitzlab.com/images/protos/LR4.gif)
Ak to teda zmením na 150n, a pridám 33k aké bude Q?

[zuki]

Ja som vyhádzal z dokumnetácie pre 24db filter, kde oba Sallen Key filtre musia byť rovnaké, ....je len ak C vo spätnej väzbe je 2x C voči zemi. (http://www.linkwitzlab.com/images/protos/LR4.gif)
Ak to teda zmením na 150n, a pridám 33k aké bude Q?

Máš tam obr. - tak si to z něj odečti
Nanormoval jsem ti to v jednom stupni (filtru) do původního zisku (útlumu). Takže červený je tvé původní sch, modře je mnou upravené sch s 150nF a 33kOhm a zeleně je správně udělaný S.K. Ten odpor pro předpětí to v tvém původním sch trochu "rozhodí", to mé je S.K. už dost podobné Aby to šlo udělat úplně jako S.K., tak bys musel ten předpěťový odpor dát na začátek filtru (tj. hned za kondík). Ale ty rozdíly po úpravě nejsou už moc veliké...

http://zuki.hw.sweb.cz/schemata/Audio/Vy...K_Z_AW.png

Takže:
Pokud to uděláš, jak jsem sdělil výše, tak bude stejný přenos jako byl původně (je to v jednom stupni o chlup strmější "koleno" než původně, ale skoro s 2x větším ziskem = menším útlumem, ale stále pod 1x). Za kolenem mají strmost cca stejnou (od cca 250Hz). A tím, že jsou dva za sebou, tak ve výsledku bude zisk celku cca stejný (resp. bude o 18% vyšší ).

------------------
Nebo to uprav do správného tvaru sch dle SK. Tj. předpěťový odpor před odpory filtru, sniž zisk prvního stupně na cca 1/2 a druhé kondy ve filtru dej také 1/2 (tj 110nF - asi lépe 100nF neb dva filtry za sebou posunou přenos kousek níž než jeden). Stupeň filtru bude mít zisk 1x a je to úplně OK ( s FET IO, s bipolár. IO se trochu projeví proudový offset...).

Záleží jen na tobě, jak si s tím chceš pohrát... ale je to už trochu více úprav, než zopakovat lehce upravený stupeň...

[Pegass]

Takže hotovo. Šlape to bez útlmu ale...
...zrejme, teda nie zrejme, ale určite sa to fázovo posunulo. Sub znie inak...zrejme sa bije so satelitmi, lebo hrá akokeby potichšie. Skusil som na vstupe TPA prehodiť vstupy naopak, positive za negative, negative za positive, ale má to len minimálny efekt. Nejaký nápad?

[zuki]

Proto se celkem používá ještě stupeň na posuv fáze.

A taky se ti dvěmi stupni posunul "dělící" kmitočet z cca 100Hz na cca 70-80Hz. Takže logicky hraje "méně muziky"...
Můžeš zkusit zmenšit ty 150nF kondy v jednom nebo i v obou stupních na 120nF ( i na 100nF). Tím se ti posune dělící kmitočet zpět... a i fáze...

[joži]

vidno že to navrhoval čínan. nikdy ti to nepojde dobre, keď budu kondenzatory vo FILTROCH vztiahnuté k polovici napajania.... prečo asi? pretože signál je je predsa ku GND vztiahnutý. však rozmýšlaj. Ked to zapojíš k "umelemu stredu" nebude sa ti tak náhodou v prenosovej rovnici vystupovať aj RC filter tvorený kondikom a odporom z toho DC deliča umelej zeme??? 3x hádaj, myslím že uhadneš na prvý krat. Preto to sprav ako má byť a do obvodu fitra posun jednosmerne už vstupný signal a vetky kondíky vo filtroch vztiahni ku GND.. Qčko možno meniť pomerom odporov vo filtri. Výborná teoria je na Linkwitz labe.

[zuki]

To s tou zemí jsem už zmiňoval výše, hned v mém prvním příspěvku... Tyhle kejkle taky nechápu. Buď je zem k "umělé" gnd nebo k té spodní GND. Kombinace zavání nějakým problémem...

S R nebo C (nebo obojím ) - to je snad jasné, že vše má vliv na Q a frekvenční přenos ( zde horní propustnou frekvenci)...
Já bych to upravil na klasiku S.K. s jedničkovým přenosem (výše jsem sdělil jak) a pak si s tím může hrát jak chce, bez vlivu na celkový zisk.

V jeho případě může šahat jen do kondů, jinak mění i zisk stupňů... Jak už sdělil Joži - sch dělal asi nějaký číňan

[Pegass]

Kondy som dal voči GND. Ako si myslel toto:

do obvodu fitra posun jednosmerne už vstupný signal

Mohol by si mi to dať do schémy?

BTW: to keby ste videli iné nezmysli, čo boli na tej doske. Vyhodil som už z toho 4 odpory a jeden kondik a jeden poteciometer.

[Zelený]

Pegass: O jakém modulu je tady řeč? Jeden čínský modul 2.1 s TPA3116 mi zrovna leží na stole, tak kdyby to náhodou byl ten stejný, mohl bych tohle téma využít :-)