RIAA correctie (MM/MI): kanniekiezen

[Pjotr]

Die AD797 is zeker een mooie op-amp, niet goedkoop dat wel. Het is geen katje om zonder handschoenen aan te pakken. Voor je het weet heb je in no time een stevige HF oscillator.

Je hebt hiervoor echt wel een 100 MHz scoop nodig om dat af te checken. Gaatjesprint is meestal een goede manier om hier een ongewilde oscillator mee te maken. Kan goed gaan maar dat moet je wel afchecken.

[Mr Tube]

Over ruis gesproken:

OPA2604 = 10nV
LM4562 = 2,7nV
AD797 = 0,9nV


De AD 797 is wel een single maar ook de absolute winnaar.

[rho]

Dat die AD797 de winnaar is op gebied van ruis is duidelijk. Maar zoals Pjotr zegt is het betrekkelijk moeilijk om dat ding stabiel te krijgen,zeker op een gaatjesprint.

Ik heb gisteren nog eens de plaat gedraaid die ik als laatste had gedraaid met de OPA2604's in de phonotrap. (Johnny Cash: American IV) Op één of andere manier klonk het allemaal veel beter met de LM4562. Veel rustiger. Alles mooier afgetekend. Dat zou best wel eens aan de lagere ruis kunnen liggen. Minder rommel in de verre achtergrond. Ze doen iig hun werk zeer naar behoren.

[AatV]

De genoemde getallen betreffen spanningsruis, heel belangrijk bij lage bronimpedanties (MC elementen). De AD797 is voor een MM versterker met een bronimpedantie van 47K niet de juiste keus, omdat de stroomruis hoger is dan bijvoorbeeld een 5532 Opamp. Een erkende autoriteit als Douglas Self prefereert in sommige gevallen deze opamp boven de LM4562.

(just my 2 cents..)

groet,
AatV

[Pjotr]

Klopt Aat, een weerstand van 47K ruist uit zich zelf al 27 nV/√Hz. Daarbovenop komt dan de stroomruis x de weerstandswaarde. Die ruis t.g.v. stroomruis is soms groter. Punt is wel dat die 47K de aanbevolen afsluit impedantie is en de weerstand van het element zelf ergens rond de 1K zit. Daarmee ruist dat element dan 4nV/√Hz. Dus ja dan maakt het toch wel uit welke op-amp je er in zet en is de geconstateerde verbetering van Rho echt niet fictief.

Een low output MC met een weerstand van zeg 10 ohm ruist slechts 0,4 nV/√Hz van zichzelf. Zelfs een step-up trafo verstiert die lage ruis door zijn eigen inwendige weerstand vaak nog behoorlijk.

[AatV]

@Pjotr, je hebt hier inderdaad een punt.
Om het echter nog wat moeilijker te maken :
De generatorweerstand van een element bestaat niet alleen uit een weerstand maar ook een inductie, die ik bij een MM element op ca. 450 mH stel. Ik neem vervolgens een elementweerstand aan van ca. 600 Ohm. Deze staan in serie en vormen Z, parallel daaraan staat de 47k weerstand. Als ik nu alles netjes uitreken kom ik bij een frequentie van 10.000 Hz. tot een bronimpedantie van ca. 17.650 Ohm.
Als ik vervolgens uitga van jouw 4nV/√Hz. bij 1000 Ohm levert dit bij 17.560 Ohm ca. 71nV/√Hz. op. (als de berekening ergens fout gaat hoor ik het graag)

De vraag welke opamp dan gekozen moet worden is dan ineens een stuk minder belangrijk !
Heb hier zo snel geen gegevens van, maar ik denk dat de plaatruis hoger is.

groet,
Aat

[Pjotr]

Hmm, Rho constateerde anders

Nee dat ga ik niet narekenen Aat. Ik heb geen idee wat je nu allemaal als uitgangspunt neemt en hoe je berekening er uit ziet. Een spoel ruist niet van zichzelf. Wel veroorzaakt de stroomruis een ruispanning over de spoel, dat klopt en die spanning loopt met 6 dB/oct. op. Dat oplopen wordt trouwens weer gecompenseerd door de RIAA correctie.

Maar voor de orde: Een Grado Gold MI-element heeft een DC weerstand van 475 ohm en een zelfinductie van 45 mH. Een Orthofon MC10 MI-element ligt i.d.d. beduidend hoger met 470 mH en 1K. Beide zijn elementen met een nominale output van 5 mV bij 1 KHz.

[Pjotr]

Omdat het mij wel intrigeerde heb ik voor twee elementen het ruismodel eens in PSpice gezet. Het valt helemaal niet zo te generaliseren als Self doet. Voor de sims is zowel de E_noise als de I_noise van de op-ampsmeegenomen.

De elementen zijn:

1/ Grado Silver/Gold Ri = 475 ohm, L=45 mH en afgesloten met 47 Kohm en 100 pF
2/ Ortofon OM10-40 Ri = 1 Kohm, L = 470 mH en afgesloten met 47 Kohm en 470 pF

Beide zijn populaire elementen met vergelijkbare output waarbij de OM10 een instappertje is en de Grado Gold een fraaie bovengemiddelde middenklasser is.

Voor de ruis is het gehoor in het frequentiegebied tussen de 300 Hz en 10 KHz het meest gevoelig. De twee elementen geven een nogal verschillend plaatje. De OPA2604 is duidelijk niet de aangewezen op-amp voor beide elementen. Voor de Grado is de NE5532 eigenlijk ook niet optimaal en de overigen ontlopen elkaar niet zoveel.

Voor de OM10 (en 20 - 40, die hebben alleen een andere naald) ziet het er heel anders uit. Dit element ruist van zich zelf al meer. De OPA2604 blijft niet de aangewezen op-amp. Hier lijkt de NE5532 en de OP270 over het geheel genomen beter te presteren, al is dit erg discutabel. Het is wel duidelijk dat bij dit element de stroomruis een grote rol gaat spelen zoals Aat terecht opmerkte.

Maar goed dit is maar een deel aspect. Open loop gain en GBWP zijn ook belangrijke zaken voor een op-amp die voor een hoge spanningsversterking ingesteld wordt.

[ray5150]

Heb hier zo snel geen gegevens van, maar ik denk dat de plaatruis hoger is.

Die, naar ik aanneem, ook weer afhankelijk is van de kwaliteit van de persing en de mate van slijtage?
Ofte wel: geen 2 LP's zijn hetzelfde?

[Pjotr]

Ho Ray,

De plaatruis van de plaat zelf (van het mechanisch aftasten dus) is redelijk laagfrequent. De hogere ruis die je hoort is meestal tape ruis van de mastertape, zeker van oudere platen. Pas in de jaren '80 kwam Dbx meer in gebruik voor het onderdrukken van tape ruis. Je hebt zeker een punt, het kan nogal variëren. Soms ligt die plaat ruis hoger dan die van de phono versterker en soms ook niet.

[AatV]

@Pjotr,

Bedankt voor je moeite, mooie grafieken. Laten toch zien dat het allemaal niet zo simpel is. Ik denk eerlijk gezegd dat vooral de weergave van de OM10 bepalend is, omdat meerdere MM elementen een inductie van 300 mH of meer hebben.

groet,
Aat

[Pjotr]

Eigenlijk zijn deze plaatjes ook maar betrekkelijk. Voor een gehoormatige correlatie zou je daar de RIAA correctie en een A-weging overheen moeten leggen.

Al met al doet die OP270 het zo slecht niet. Blijft wel een ding wat je niet veel kunt laten versterken en eigenlijk het meest op zijn plaats is met het RIAA correctie netwerk in de feedback.

Wat wel opvalt is dat het oplopen van de ruis van het element alleen, veroorzaakt wordt door de zelfinductie samen met de ruis van de afsluitweerstand. De versterker is dan nog niet eens in beeld. Pleit dus wel voor elementen met een lage eigen zelfinductie.

Zelf hou ik het maar op een discrete fet ingang, heb je van die extra stroomruis i.i.g geen last.

[Mr Tube]

Bedankt voor de grafieken! dit laat duidelijk zien wat er gebeurt en je ziet duidelijk dat de OPA2604 een Fetopamp is (minder ruis bij 10KHz).

Mijn voorkeur blijft toch twee parallele OP270FZ en dan zo'n 30dB versterking max op de ingang.
Geen problemen gehad met oscillerende 797, had wel een nette print met groundplane en goede ontkoppeling op de voedingslijnen.

Zoals genoemd zou je de RIAA curve nog mee moeten nemen in de grafieken en dan zul je merken dat juist in het laag de ruis het grootste probleem is, de oploop in het hoog wordt voor een groot deel weggewerkt met de curve.

[Pjotr]

Zoals genoemd zou je de RIAA curve nog mee moeten nemen in de grafieken en dan zul je merken dat juist in het laag de ruis het grootste probleem is, de oploop in het hoog wordt voor een groot deel weggewerkt met de curve.

Ja, dan kantelt de curve 45 gr. rechtsom maar dan is nog steeds het laag niet het grootste probleem hoor. Dat bewijst ook de praktijk wel

Heb net even nog wat sims voor het eten zitten doen maar nu met RIAA correctie en ook een A-weging er over gelegd en dan krijg je dit:

De schaal is nu in dB en heb ik het genormaliseerd naar 0 dB op 1 KHz van de ruis van het element + afsluitweerstand/capaciteit

Een A-weging geeft een realistischer beeld zoals het oor het waarneemt. Voor ruis zou eigenlijk de ITU-R 468-4 weging geschikter zijn, die stelt het laag nog wat meer achter en geeft het hoog nog wat meer prioriteit. Maar dat werkt alleen met een piek detector en PSpice rekent met RMS waarden. Maar goed dat is een detail.

Wat nu wel duidelijker te zien is, is dat voor de OM10 de OP270 de duidelijke winnaar is v.w.b. ruis, op de hielen gezeten door de NE5532. De OPA2604 blijft de grote verliezer. Duidelijker wordt ook de superioriteit van de Grado t.o.v. de OM, de ruis ligt daarvan sowieso al 3 dB lager maar ook het verloop is een stuk gunstiger in het hoog.

[AatV]

@Pjotr,

Mooie grafieken, eigenlijk een perfecte demonstratie voor het verschil tussen elementen met een lage en een hoge inductie.
Ben eigenlijk nog benieuwd naar de prestaties van een halve 5532, de single 5534 met een spanningsruis van 3,5 nV/√Hz en een stroomruis van 0,4 pA/√Hz.

groet,
Aat

[Mr Tube]

Wat ruis betreft weten we nu welke Opamp het beste uitkomt maar nu de vervorming!
Bij de OP270 ligt deze behoorlijk hoog in vergelijking met de LM4562, ik zou liefst onder de 0,01% blijven en dat gaat de OP270 zeker niet redden als we ook nog een beetje versterking willen. Ik vind daarom een gain van 30dB eigenlijk al teveel want dan komt de vervorming bij 10KHz al over de 0,1%, zelf bij een gain van 1 de blijft het rond de 0,03% volgens de datasheet.
Bij de LM4562 zien veel betere vervormingscijfers die zelfs extreem laag zijn volgens de datasheet, die kun je ook rustig 40dB laten versterken.
De 797 komt ook op een prettige 0,003% uit bij 20KHz als je hem 30dB laat versterken, de LT1028 is ook nog een mooie.... volgens mij ook een serieuze kandidaat die nog niet genoemd is.

[Mr Tube]

Nu de OPA2604 ook maar eens bekeken en kwa vervorming zou ik deze opamp ook niet inzetten op plaatsen waar een hogere versterking vereist is dan pakweg 12 of hooguit 20dB, ook om die reden valt deze af in Phonotrappen. Dat het opwaarderen van een OPA2604 naar een LM4562 een hoorbare verbetering oplevert kan dus twee redenen hebben, lagere ruis en een veel lagere vervorming.

Ik heb de OPA2604 altijd met veel succes toegepast bij modificaties maar altijd op lijnnivo en lage gain.

Jammer genoeg kan ik geen vervormingsspecs vinden van de 5532/5534

de 5532 is trouwens geen dubbele 5534! daarvoor liggen de specs te ver uiteen!

[Pjotr]

Ja, die OP270 wordt beperkt door zijn voor deze toepassing lage GBWP van 5 MHz.

Wat je kunt overwegen is om de OP270 in te zetten als frontstage en deze in de feedback loop de 3180u en 318u tijdconstanten te laten doen. Deze dan zo min mogelijk laten versterken op < 20 Hz en/of laten teruglopen naar 0 dB op > 1 KHz. Je hebt dan voor de rest boven de 1 KHz de laagst haalbare vervorming en vangt deze op-amp de nukken van het element op. Daarachter zet je dan een LM4562 die je wel lekker kunt laten versterken op 1 KHz, 40 dB is dan genoeg. Die laat je dan gelijk mooi de 75u tijdconstante (pool) verzorgen en eventueel een tijdconstante op 1,59u (zero). Mijzelf bevalt een zero op 1,59 beter dan de gebruikelijke op 3,18u, maar je kunt deze ook gewoon weg laten. Over het nut van deze zero zijn de meningen verdeeld. Laat je OP270 nog 6 dB versterken boven de 1 KHz (tegen inleveren van vervorming) dan is de ruisbijdrage van de LM4562 verwaarloosbaar. B.t.w. kijk eens naar de opvolger van de OP270, de nieuwere AD8671, En = 2,8 nV/Hz, In = 0,3 pA/√Hz, GBW 10 MHz : http://www.analog.com/en/all-operationa ... oduct.html Volgens mij moet dat wel gaan lukken met bovenstaand voorstel. Kunnen we die NExxxx verder wel vergeten

Pasieve RIAA zou ik met op-amps niet doen, voor de passieve netwerkjes heb je 20 dB extra versterking nodig. Het mooie van RIAA correctie in de feedback is dat de lus versterking over het correctie gebied constant blijft en daarmee de vervorming ook min of meer even laag blijft.

P.s. Feedback weerstanden tellen ook mee in de ruis, hou die dus zo laag mogelijk zodat hun ruisbijdrage minimaal blijft.

[Mr Tube]

Ondertussen ben ik voor mezelf weer een hele nieuwe MM/MC phonotrap aan het bedenken.

Na het vergelijken van datasheets kom ik uiteindelijk uit op de LT1028 als frontstage, wellicht weer een parallel schakeling van 2 of 3 stuks zoals ik dat met de OP270 ook heb gedaan. Inderdaad zoals je aangeeft (en ik bij de vorige ook gedaan heb) de 3180 en de 318 correctie erin verwerken en de gain bij 1KHz stellen op 10dB voor MM en 30dB voor MC, kom ik uit op een uitgangsignaal van 15mV. De vervorming blijft dan ruim onder de 0,01% tot zelfs 40KHz, qua ruis voldoet deze opamp ook goed en kan door parallelschakeling nog verbeterd worden. De volgende trap zou dan de LM4562 worden of liever de LME49710, wellicht is een inverterende trap nog een voordeel op deze plaats.
De versterking van de tweede trap moet dan zo'n 30 a 40dB worden, 40dB geeft 1,5v nominaal op de uitgang.

Bij parallelschakeling bestaat er nog wel gevaar voor een iets te hoge offset..... en een kleine DC stroom door het element. Tenzij de diverse bias stromen elkaar opheffen voor een deel.

[Pjotr]

Ondertussen ben ik voor mezelf weer een hele nieuwe MM/MC phonotrap aan het bedenken.

Na het vergelijken van datasheets kom ik uiteindelijk uit op de LT1028 als frontstage, wellicht weer een parallel schakeling van 2 of 3 stuks zoals ik dat met de OP270 ook heb gedaan...........

Voor MC zeker een mooie (en dure, geld speelt geen rol } maar voor MM een te hoge I_noise, komt die AD8671 beter uit de bus. Parallel zetten heeft alleen nut voor low output MC's met een Ri < 50 ohm. Voor medium output met 0,5 mV op 1 KHz heeft het geen zin.

Hier nog even die AD8671 met een OM element:

Qua ruis een paar dB beter, niet echt veel beter dan die OP270 maar qua vervorming wel een heel stuk beter.

[Mr Tube]

Ondertussen ben ik voor mezelf weer een hele nieuwe MM/MC phonotrap aan het bedenken.

Na het vergelijken van datasheets kom ik uiteindelijk uit op de LT1028 als frontstage, wellicht weer een parallel schakeling van 2 of 3 stuks zoals ik dat met de OP270 ook heb gedaan...........

Voor MC zeker een mooie (en dure, geld speelt geen rol } maar voor MM een te hoge I_noise, komt die AD8671 beter uit de bus.

Parallel zetten heeft alleen nut voor low output MC's met een Ri < 50 ohm. Voor medium output met 0,5 mV op 1 KHz heeft het geen zin.

2stuks = 30 euro/kanaal. Dat is een hoop geld voor zo'n 8pins geval maar staat in geen enkele verhouding tot de prijs van een goed MC element. De voeding kost ook al snel veel meer, een mooi element zoals de vd Hul Frog verdient wel een goed pre zonder concessies. Output is inderdaad rond de 0,5uV maar wellicht wil ik ook wel eens een low output MC aansluiten, wil ik graag dat de voorversterker dan ook voldoet.

Mijn element heeft een Ri van 16 Ohm (VdH Frog gold)

Langzaamaan krijg ik het gevoel dat ik beter voor MM en MC een aparte VV kan bouwen omdat je voor een universele altijd concessies moet doen, ik wil nu eenmaal geen schakelkontakten of dergelijke ellende in het signaalpad op die kleine signalen.

[Mr Tube]

Ben alweer aan het teken en overdenken, zoals het er nu uitziet worden het voor MM en MC twee aparte trappen.

De MC krijgt een drietal LT1028A in het front welke gevolgd worden door twee inverterende (LM4562) trappen van ieder 20dB
De MM inderdaad met de AD8671 plus een LM4562.
Verder overweeg ik op beide een DC servo op de laatste trap.

De AD8671 lijkt inderdaad het meest geschikt voor MM elementen maar minder voor MC, voor de hobbyist kan SMD een nadeel zijn. Ik ga hier wel een print voor maken via EC, eventueel kunnen mensen daarop meeliften.

[rho]

Jullie hijacken hier mijn topic op een wel heel leuke manier.

Het probleem is nu wel dat ik bijna besloten had om een discrete phono-trap te bouwen en nu sterk aan het overwegen ben om toch weer opamps te gebruiken ... en misschien gewoon Mr Tube zijn ontwerp ga kopiëren. (effe afwachten tot ie er mee klaar is/SMD is voor mij geen probleem trouwens )

Ga zo door zou ik zeggen.

Zal ik alvast een topic starten ivm de voeding voor zulke schakelingen?

[Pjotr]

Ha Rho, en je je wilde nog wel makkelijk klaar zijn Die voeding kan er hier dan toch ook nog wel bij? Lijkt mij een geïntegreerd onderdeel van de hele phono amp.

B.t.w. de topic titel geeft aan MM of MI. Welk element heb je eigenlijk op het oog? Zo'n Grado stelt eigenlijk andere eisen aan de op-amp dan een MM met een hoge zelfinductie. Alhoewel die AD8671 het daar ook prima doet.

[rho]

Tja, ik had eigenlijk een voeding willen ontwerpen (met jullie hulp uiteraard) die nogal universeel inzetbaar is. Dit omdat ik blijkbaar regelmatig wel eens een topic tegenkom met de vraag naar een net ontwerp voor een voeding maar daar komen weinig concrete resultaten uit. Als we dan iets goeds en universeel inzetbaar ontwerpen kunnen anderen daar later ook van genieten. Maar voor mij mag het ook gewoon hier bij dit topic komen als dat de voorkeur heeft.

Ik heb momenteel volgende elementen ... maar ik kan niet zeggen dat het daar bij gaat blijven :
- Shure M97xE
- Nagaoka MP-110
- Audio Technika AT-120E
- Pickering XV15/625e

Als ik vervangnaaldjes koop komen daar nog de volgende bij:
- Shure M75ED T2
- ADC XLM mkII improved

Misschien dat ik nog eens een nette MC ga aanschaffen. Maar daar twijfel ik nog over. Een phono-trap die die optie open laat is altijd wel leuk, maar de SUPA2.0 kan geconfigureerd worden voor de hogere gain die een MC nodig heeft. Toch lijkt mij Mr. Tube zijn idee zeker ook interessant.