RIAA correctie (MM/MI): kanniekiezen

[Pjotr]

Dus ik vraag om wat uitleg, niet om een of andere verwijzing.

Die uitleg en motivatie voor bepaalde keuzen is uitgebreid gegeven in dit topic Bart, ga ik i.i.g. niet nog eens speciaal voor jou over doen.

[Mr Tube]

Nou dat heb ik gedaan Peter.
Maar ik zie uit de datasheet weinig bijzondere verschillen tussen een AD8671 en een LME49720
Dus ik vraag om wat uitleg, niet om een of andere verwijzing.
De mindere ruis is niet echt te vinden namelijk.

Het gaat om de current noise density, daar zit wel een groot verschil in.

[Mr Tube]

Ik stel voor om voor de laatste trap een koppel C te plaatsen om zo de offset van de voorgaande trappen te eliminieren, de laatste trap kan dan netjes afgeregeld worden. Een regelbaar spanningkje van +/- 0,6V en een 4,7M weerstand naar de inverterende ingang zou de offsetcompensatie moeten doen, gewoon lekker simpel houden.

De koppel C zou eventueel nog mee kunnen werken in het subsonic filter zodat deze 2e orde wordt. Het zou een mooie Mundorf kunnen zijn maar misschien dat de genoemde Panasonic types met een slimme parallel schakeling ook nog iets is, ik heb ook veel gewerkt met zilver mica condensatoren welke ook uitstekende HF eigenschappen hebben.

[b_force]

Kijk je bent de eerste die in dit topic deze term noemt.
Ik had er namelijk wel op gezocht.
Dus zo duidelijk is het helemaal niet Peter.
(beetje uitleggen is geloof ik tegenwoordig ook teveel gevraagd)

Maar goed, die is idd wat lager.

Overigens vraag ik me af in hoeverre het allemaal merkbaar is.

[rho]

Hey Rik,

Kijk eens hier.

Groeten,
Mischa

Oei, te laat. Dat was een nette prijs!
Nou, goed voor jou dat ie zo vlug verkocht is.

Ik ben eigenlijk wel blij dat ik er niet over hoef na te denken. Mr Tube en Pjotr zijn mooi bezig mij een nette opleiding "phono-trapjes ontwerpen met opamps" te geven. En iedereen kan lekker mee volgen.

[Pjotr]

Ik zal het meenemen Tube, is wel een goed idee

B.t.w. zilver mica heeft wel hele goede HF eigenschappen maar voor audio zijn het technisch eigenlijk de belabberdste die je kunt kiezen. Eigenlijk meer geschikt voor "kleuren" naar wens in buizen amps. Styroflex is beter op zijn plaats hier maar de moderne PP doen er kwalitatief niet meer voor onder.

[John P]

Voor MC kom je dan op een low noise discrete fet trap aan de ingang met daar achter een op-amp.

Is dit al verworpen ten gunste van een opamp?

[Pjotr]

Voor MC kom je dan op een low noise discrete fet trap aan de ingang met daar achter een op-amp.

Is dit al verworpen ten gunste van een opamp?

W.m.b. niet i.i.g. 1 ding tegelijk

[Mr Tube]

Ik had er namelijk wel op gezocht.
Dus zo duidelijk is het helemaal niet Peter.

Ik vond het wel duidelijk, lees vooral pagina 2 en de met name de post van AatV en de daaropvolgende discussie.
Daar wordt over stroomruis gepraat en de eigenschappen van elementen en allemaal mooie grafieken.

[Mr Tube]

Voor MC kom je dan op een low noise discrete fet trap aan de ingang met daar achter een op-amp.

Is dit al verworpen ten gunste van een opamp?

W.m.b. niet i.i.g. 1 ding tegelijk

Ik heb in het verleden hele goede resultaten behaald met de OP270FZ waarbij twee opamps parallel stonden aan de MC ingang. De LT1028 zou nog eens een factor 3 lager komen in ruis, al snel 10dB verschil. Ik heb daarom zelf de neiging om voor deze optie te kiezen maar als het nog beter kan....... waarom niet!

[AatV]

B.t.w. zilver mica heeft wel hele goede HF eigenschappen maar voor audio zijn het technisch eigenlijk de belabberdste die je kunt kiezen. Eigenlijk meer geschikt voor "kleuren" naar wens in buizen amps. Styroflex is beter op zijn plaats hier maar de moderne PP doen er kwalitatief niet meer voor onder.

@Pjotr, heb altijd begrepen dat zilver/mica het "nec plus ultra" was. Heb je gegevens waaruit blijkt dat dit in het audiobereik niet zo is? (ik weet het, lichtjes off topic, maar buitengewoon interessant, voor mij althans!)

groet,
Aat

[Pjotr]

De resultaten van pagina 2 heb ik nog eens samengevat in een tabel maar nu uitgedrukt in signaal-ruis verhouding (SNR) t.o.v. 0 dB (U_nom = 5 mV bij 1 KHz). Hiertoe is de totale ruis genomen over 20Hz - 20 KHz A-gewogen. De laatste twee kolommetjes geven de verslechtering aan t.o.v. een volledig ruisvrije versterker.

Het Ortofon OM10 element is een element met een hoge zelfinductie en redelijk representatief voor de meeste MM elementen qua impedantie. De Grado is een beetje buitenbeentje met een erg lage zelfinductie. Duidelijk is wel dat voor elementen met een hoge zelfinductie de stroomruis van de op-amp domineert en voor elementen met een lage zelfinductie de spanningsruis.

Die AD8671 is eigenlijk de enige die het voor beide smaken erg goed doet. Opvallend ook dat de Grado het als element op zich een stuk beter doet dan de OM qua ruis. Al is een totale SNR van rond 80 dB helemaal niet slecht. De plaatruis is meestal een stuk hoger.

[Edit]

@ AatV

O.a.:
http://www.keith-snook.info/capacitor-soakage.html
http://www.national.com/rap/Application ... 28,00.html

[Mr Tube]

Geweldig! dit is een mooi overzicht!
Ik hou wel van tabellen om de verschillen eens goed te bekijken.
best mooie resultaten van die AD8671, zo goed zijn vele commerciele ontwerpen niet kwa ruis

ben ook benieuwd naar de MC eigeneschappen.

[rho]

Dat de Grado andere eigenschappen heeft is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat het geen MM maar een MI is. De motor van een MI zal wel wat verschillen van die van een MM.

Ik ben het er mee eens dat die tabel erg interessant is. Het laat duidelijk zien welke prestaties desbetreffende opamps in combinatie met de 2 elementen kunnen leveren. Ook de keuze om 2 redelijk ver uit elkaar liggende elementen te gebruiken voor een vergelijking is ook leerrijk.

Ik ben wel blij dat we ondertussen weer bij een RIAA correctie in 2 trappen zijn terecht gekomen. (toch?) Ik lees overal dat dit veel voordelen heeft, zoals hier ook al aangehaald is.

[Pjotr]

De NE5534 doet het ook niet slecht met ruis. En dat is toch al een ouwetje. De AD8671 heeft wel een veel lagere vervorming.

ben ook benieuwd naar de MC eigeneschappen.

Zoals we al geconstateerd hadden is daarmee de spaningsruis het belangrijkste. Daar kom je dan op een AD797 of de LT1028 uit. Ik ben toch bang dat we daarmee deze mooie getallen niet gaan halen. Niet dat een MC uit zichzelf nu veel ruist maar er is geen op-amp die er bij in de buurt komt en een fet ook niet. Al zet je er 10 parallel. Je zit daar echt op de grens wat technisch haalbaar is met de beste componenten. Dat vereist toch een ietwat andere opzet. Ik heb er wel wat ideeën over maar laten we nu eerst even de MM netjes af maken.

Dat de Grado andere eigenschappen heeft is waarschijnlijk te wijten aan het feit dat het geen MM maar een MI is. De motor van een MI zal wel wat verschillen van die van een MM.

De Ortofon is ook een MI, dat is het niet. Al is de constructie van de Grado wel behoorlijk anders. Het is hier echt de zelfinductie die voor de ruis het verschil maakt. De grote ruiser bij de Ortofon is de afsluitweerstand van 47K en de versterker even buiten beschouwing laat. Die wordt bij de Grado min of meer kortgesloten omdat zijn zelfinductie erg laag is. Vergelijk nog eens even de ruisplotjes op pagina 2.

[Mr Tube]

Als je lager vervorming wil dan is de verdeling over twee trappen onvermijdelijk, daarvoor is het verschil in Gain gewoon veel te groot tussen 20Hz en 20KHz. Ik heb ondertussen ook even de 2e trap bekeken en was even bang dat het alleen passief kon maar gelukkig kon ik nog de gain boven de de 20x houden waardoor het toch actief kan. Het hoge kantelpunt dat in het begin van het topic is genoemd bij 50KHz lijkt nu wel een verplichte te worden want dat is het punt waar de gain 1x wordt en lager kom je niet bij een niet inverterende versterker. Hij is dus tot 2KHz constant en daalt dan met 6dB/oct tot het punt is bereikt van 0dB versterking. De vervorming blijft dan theoretisch beneden de 0,0007% maar laten we voor de zekerheid maar even 0,001% aanhouden voor het gemak. Pjotr heeft denk ik al rekening gehouden dat de tweede trap zo'n kleine 30dB moet versterken en heeft daarmee de derde trap op slechts 10dB gehouden bij 1KHz. Bij 50Hz is de versterking van de laatste trap ook zo'n 30dB dus gewoon een prachtige verdeling, volgende schema laat zien hoe het eruit gaat zien waarbij de servo is vervangen door een afregelpunt. Met een temperatuurstabiliteit van 0,1nA/gr C valt volgens mij prima te leven.

[Pjotr]

A................Pjotr heeft denk ik al rekening gehouden dat de tweede trap zo'n kleine 30dB moet versterken en heeft daarmee de derde trap op slechts 10dB gehouden bij 1KHz. Bij 50Hz is de versterking van de laatste trap ook zo'n 30dB dus gewoon een prachtige verdeling, volgende schema laat zien hoe het eruit gaat zien waarbij de servo is vervangen door een afregelpunt. Met een temperatuurstabiliteit van 0,1nA/gr C valt volgens mij prima te leven.

Phonopre4.GIF

Klopt. Ik zou de off-set afregeling niet op de inverterende ingang van de op-amp aansluiten maar op de 2 uF condensator. Dan werkt die nog eens extra mee om evt. ruis/storing hiervan te onderdrukken. Die 50 KHz compensatie is alleen maar een voordeel. Alhoewel niet in de RIAA gespecificeerd, compenseert dat voor de snijcurve die meestal tussen de 50 KHZ en 100 KHz op houdt met stijgen.

Ik denk zelf aan een iets andere opzet: De 1e en 2e trap door 1 op-amp te laten verzorgen (AD8671) i.p.v. 2 en het totaal 40 dB te laten versterken op 1 KHz. Je komt dan op 0,5V uitgangsspanning wat iedere VV aan moet kunnen. Dit is ook de uitgangsspanning van de meeste tape decks.

Voor MC dan een andere 1e trap die daarvoor geoptimaliseerd is en ze samen te laten komen bij de nu laatste trap. Zelf zou ik dit schakelbaar maken dan.

[Mr Tube]

Goed idee! dat ik daar zelf niet aan gedacht heb..........

het voorstel om de eerste 40dB met een enkele opamp te doen ben ik minder enthousiast over, de vervorming schiet dan naar de 0,06% en worstcase wellicht naar de 0,1% en dat vind ik teveel.

Kun je iets zeggen over de SR verhouding bij kortgesloten input?
sommige fabrikanten geven dat namelijk ook zo op en dat zou voor het vergelijk wel handig zijn, vind persoonlijk met element wel veel eerlijker en nuttiger.

ter inspiratie kan de C27 van Accuphase een keer bekeken worden, in de product folder staat veel info over de gebruikte techniek en ze halen bijna 100dB SR verhouding met shorted input.

[Pjotr]

Nog een opmerking over het huidige schema. Je telt nu de MC en MM passief bij elkaar op. Daarmee gooi je 6 dB versterking weg, op zich niet zo'n groot probleem. Wat je wel krijgt is dat de MC voortrap veel meer ruist dan de MM voortrap. Daarmee verknoei je nodeloos de mooie ruiscijfers van de MM voortrap.

Bovendien moet je nu de MC ingang kortsluiten bij gebruik van een MM anders sta je enorm de ruis van de 1K MC afsluitweerstand te versterken. Normaliter wordt die kortgesloten door het element.

[Mr Tube]

Nog een opmerking over het huidige schema. Je telt nu de MC en MM passief bij elkaar op. Daarmee gooi je 6 dB versterking weg, op zich niet zo'n groot probleem. Wat je wel krijgt is dat de MC voortrap veel meer ruist dan de MM voortrap. Daarmee verknoei je nodeloos de mooie ruiscijfers van de MM voortrap.

Bovendien moet je nu de MC ingang kortsluiten bij gebruik van een MM anders sta je enorm de ruis van de 1K MC afsluitweerstand te versterken. Normaliter wordt die kortgesloten door het element.

Dat is niet helemaal waar, in het schema staan voor de 680 ohm weerstanden van die rondjes, dat zijn shunt brugjes die je kan verwijderen. Je plaatst of de twee voor de MC of die ene van de MM, dat mag natuurlijk ook een schakelaartje zijn of een van achteren bereikbare dip schakelaar. Wellicht zijn reedrelais een idee om te gebruiken, hoeft ook geen super grote demping te hebben.

[Pjotr]

Ok, dat was niet zo duidelijk.

[Mr Tube]

Nog iets over de uitgangspanning.

het klopt dat tapdecks zo'n 0,5V afgeven maar wie heeft nog zo'n ding aangesloten? (Ik trouwens wel af en toe)
vaker hebben we met CD/DVD/Muziekserver of DAC te maken met 2V rms uit. Nu is dat bij digitale techniek zo dat 2Vrms het plafond is en bij analoge techniek schieten we nog wel eens door het 0dB punt heen, daarom vind ik een nominale uitgangspanning van 1V wel prettig zodat je niet teveel nivo verschil heb tussen de verschillende bronnen.
Het is natuurlijk wat je wil en hoe je het gebruikt, niet zo belangrijk maar meer om aan te geven waarom ik tot nu toe van1V ben uitgegaan.

[Pjotr]

Hier het opzetje wat ik gisteravond gemaakt heb voor een MM met 2 op-amps totaal:

Hierbij ben ik dus uitgegaan van 40 dB bij 1 KHz. Voor een gain van 46 dB zal het voor de ruis weinig uitmaken. Ik ben er ook vanuit gegaan dat de componenten waarden standaard zijn en/of simpel samen te stellen uit standaardwaarden.

De tijdconstante rond de 50 KHz komt nu op 2,33 us en daarmee op een frequentie van 68 KHz. In de praktijk wordt de snij curve ergens begrensd tussen de 50 KHz en 100 KHz, dat ligt niet vast. 68 KHz is prima waarde dus

De responsie wordt dan dit:

Omdat het rumble filter nu 2e orde is heb ik C4 3 uF gemaakt, zodat de -3 dB frequentie gelijk komt met C3/R8. Het totale -3 dB punt komt nu op 13,5 Hz uit.

Het bovenste grafiekje loopt van 0,1 Hz zodat goed het rumble filter te zien is. De RIAA is verder boven de 100 Hz met deze componenten waarden ver beneden de 0,1 dB nauwkeurig (< 0,02 dB). Met 1% componenten wordt dat max 0,1 dB slechter. Wil je zo nauwkeurig mogelijk blijven dan verdient het aanbeveling om 1% condensatoren te gebruiken en 0,1% weerstanden. Vind je een max. afwijking van 0,5 dB ook nog toelaatbaar dan zijn 1% weerstanden ook prima.

De totale SNR van de hele versterker komt nu uit op:

Grado: 84,5 dB
Ortofon OM10: 78,3 dB

Het feedback netwerkje rond de AD8671 hoeft niet zo laagohmig te zijn als in het schema van Tube. Ik heb de ruis nog eens bekeken met R3 = 220 ohm, R4 = 15,82 K en C2 = 11 nF. De SNR wordt dan:

Grado: 85,5 dB
Ortofon: 78,6 dB

Dat schiet voor de Ortofon maar 0,3 dB op en voor de Grado 1 dB. Gezien de toch al respectabele SNR niet iets wat je gaat horen denk ik. De waarden van C3 en R8 voor de koppeling zijn al prima gekozen door Tube, met C3 = 1uF en R8 = 18K wordt de totale SNR niet beter. Enige is dat onder de 100 Hz de ruis met 0,5 dB afneemt, dat gaan we dus ook niet horen.

[Mr Tube]

Ik zie dat je de voor de eerste opamp de gain op 30x hebt, ik dacht dat je alleen de eerste opamp al op 40dB had staan.
Nu kom je op een vervorming uit van 0,018% welke boven de 2KHz iets zal afnemen. Het is zeer acceptabel maar zou voor het mooie de vervorming graag lager zien (onder de 0,01%). Daarvoor zou je de gain terug moeten schroeven naar pakweg 20dB, daarmee zul je een probleem krijgen met de filtering dat wellicht passief opgevangen kan worden. De LM4562 kan met meer gemak een hogere versterking aan en blijft ook met 20dB@1KHz ruim onder de 0,01% (40dB @50Hz)

[Pjotr]

Dat is wel een punt.

Het vervorming plotje in de datasheet geeft de vervorming + ruis en wel bij 2,5V ingangsspanning en in 600 ohm. Dat is dus heel conservatief. De ruis is dan de limiterende factor om vervorming te meten. Je ziet dat heel mooi terug in de plotjes van de LM4562. Denk dat de vervorming zelf een stuk lage ligt.

Met 600 ohm blijft de op-amp bij 2,5V niet meer in klasse-A, met onze signaal niveau's en belasting wel. Het is een indicatie om vanuit te gaan maar wat het in werkelijkheid wordt kun je alleen nameten. De PSpice modellen zijn helaas alleen bedoeld voor ruis en frequentie optimalisatie. Voor vervorming simulatie zijn ze veel te simpel dus dat gaat helaas niet.