Audiorauschen mit 5532 Operationsverstärker

Ich verwende einen NE5532 als Spannungsfolger/Puffer in einer Audioschaltung und habe einige Rauschprobleme. Ich habe die Schaltung vereinfacht, um das Problem zu isolieren. Das Audioeingangssignal kommt über einen Audiotransformator zum +IN des Verstärkers. Der Verstärkerausgang geht derzeit zum Testen direkt in ein kommerzielles Mischpult.

Bei aufgedrehter Mischerverstärkung und -lautstärke und ohne Tonsignal erhalte ich anstelle von leisem weißem Rauschen/Hintergrundrauschen ein relativ lautes/schnelles Ticken/Flattern … klingt in etwa nach Kartenmischen, ist aber eher ein Ticken. Mit einem Eingangssignal ist es laut genug, um die Musik zu stören. Es gibt auch etwa jede Sekunde ein paar laute Störgeräusche. Zum Testen habe ich den Operationsverstärker durch einen LM411 FET-Verstärker ersetzt, das Rauschen war größtenteils weg, außer dass das Ticken bei voller Lautstärke sehr sehr schwach war. Ich habe alle verschiedenen Kombinationen von Erdung und Transformatorisolierausgängen ausprobiert, nichts hilft, es scheint ein Problem mit dem Operationsverstärker zu sein, und das Rauschen ist im Signal selbst enthalten.

Ich habe versucht, die Ausgabe zu erfassen, und kann das tickende Rauschen und die Blips nicht von der Rauschmessung unterscheiden, die nur von der Originalquelle gemessen wird.

Irgendeine Idee, woran das liegt und wie man es beheben kann?

Eine andere Sache: Dieser Verstärker wird als Puffer vor der Ausgabe von Line-Pegel-Signalen bis zu 2 Vrms verwendet. Laut Datenblatt wird bei einem Differenzeingang von 0,6 V aufgrund der Eingangstransistoren ein zu hoher Strom gezogen. Sollte ich meine Schaltung mit Eingangswiderständen oder so modifizieren, oder sollte dieser Verstärker nur mit kleinen Eingangssignalen verwendet werden?

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Ein paar Dinge: Die letzte Schaltung ist viel komplexer, das ist im Grunde das, worauf ich sie vereinfacht habe, nur um das Rauschproblem zu isolieren. Der letzte Stromkreis ist einpolig mit +12 VDC, mit einem Operationsverstärker, der auf +6 V vorgespannt ist, und die Stromversorgung ist ein +15 VDC-Umschalter mit starker Filterung und einem +12-V-Linearregler. Unabhängig davon, wie ich die Schaltung versorge, ob +15-V-Umschalter mit Filterung oder eine lineare 12-V-Bankversorgung, erhalte ich genau das gleiche Rauschen wie beschrieben. Der Eingang zum Mischpult ist symmetrisch.

Update: Hier sind die zusätzlichen Tests, die ich durchgeführt habe, um dieses Rauschproblem zu isolieren. Alle waren bisher erfolglos: 1) Ich konnte 3-12 mVAC zwischen völlig unbenutzten Spuren messen, auch ohne Strom auf dem Steckbrett, und stellte fest, dass dies ein gewisses Brummen verursachte, also habe ich die Schaltung debuggt. Gleiches Ergebnis. 2) Ich habe versucht, einen LC-Filter mit 500-kHz-Grenzwert nach dem Operationsverstärker hinzuzufügen, um HF-Störungen zu eliminieren, dasselbe Ergebnis. 3) Ich habe einen Mixer einer anderen Marke ausprobiert, nachdem ich festgestellt hatte, dass die Buchsenabschirmungen am ersten nicht am Chassis geerdet waren. Das Original verwendete eine lineare Versorgung, dieses eine Schaltnetzteil. So oder so keine Änderung. 4) Nachdem ich am neuen Mixer-Chassis 45 VAC gegen Masse gemessen habe, habe ich verschiedene Erdungsvarianten des Mixer-Chassis über die Tischversorgung ausprobiert. Dadurch wurde das massive Brummen eliminiert, das ich sonst bekommen würde, aber das Rauschen des Operationsverstärkers ist immer noch da. 5) Ich habe sowohl unsymmetrische als auch symmetrische Eingänge ausprobiert, keine Änderung. 6) Ich habe mehrere Varianten verschiedener Kabel, Stecker und Adapter, Kopfhörer und Abschirmung der Kabel ausprobiert. Keine Änderung.

Das einzige, was mir noch einfällt, ist, dass es etwas mit dem Operationsverstärker selbst ist. Wie ursprünglich erwähnt, reduzierte ein LM411 das Rauschen deutlich, obwohl es immer noch da war. Ich füge eine Übersicht des Systemaufbaus bei, ich entschuldige mich für die schlechte Qualität. Die Zeichnung dient hauptsächlich dazu, potenzielle Masseschleifen zu isolieren, sodass die Interna der Geräte möglicherweise nicht ganz genau sind. Ich habe nur überprüft, wo GND und COM verbunden waren. Gibt es eine Möglichkeit, eine Audiodatei an diesen Beitrag anzuhängen? Vielleicht erkennt jemand das Geräusch. Ich habe keine Erfahrung mit dem Phänomen, aber ich denke, es könnte Motorbootfahren sein.

Vielen Dank bisher für die Eingaben zur Fehlerbehebung, alle anderen Kommentare sind sehr willkommen.

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Vielleicht einen Schaltplan posten?
Die meisten Operationsverstärkerkonfigurationen, einschließlich eines Puffers, haben eine differentielle Eingangsspannung von nahezu null. Es ist nicht klar, was Ihr Pufferproblem ist.
Veröffentlichen Sie einen Schaltplan, einschließlich der vollständigen Details der Stromversorgung zu diesem Operationsverstärker. Ich habe einige Vermutungen, aber ohne Schaltplan gibt es nichts zu besprechen. Schließung bis dahin unklar .
Warum zeigst du nicht die richtige Schaltung? Warum zeigen Sie nicht den Split-Rail-Generator und nennen den Operationsverstärker, den Sie dafür verwenden? Was macht R5?
Das ist die richtige Schaltung. Es ist die vereinfachte Schaltung, die ich zum Testen verwende und die EXAKT das gleiche Rauschen wie die endgültige Schaltung ergibt. Ich habe den Schaltplan zunächst absichtlich weggelassen, weil ich versucht habe, die Dinge wegzulassen, die ich bereits isoliert habe, da sie das Problem nicht verursachen. Die tatsächliche Eingangsimpedanz, die von der Sekundärseite des Transformators gesehen wird, beträgt 47 k. Der NE5532 ist der Operationsverstärker, den ich dafür verwende.
Wie unten erwähnt, habe ich versucht, den Verstärker auch mit einer 9-V-Batterie zu betreiben, keine Änderung, dasselbe tickende Geräusch. Habe auch verschiedene Chips probiert, keine Änderung. Mein erster Gedanke war, dass dies möglicherweise ein Problem mit dem Steckbrett war, das ist das einzige, was mir zu diesem Zeitpunkt einfällt. Aber es scheint, wenn das der Fall wäre, hätte der LM411-Verstärker das gleiche Problem gehabt.
Ist das Rauschen am MIXER IN vorhanden - auf Masse bezogen?
Ja, das Rauschen ist am Mixer in Bezug auf Masse vorhanden.
Wenn es auf MIXER IN vorhanden ist und auf Masse bezogen ist, hat es nichts mit dem Operationsverstärker zu tun. Es ist in der Sekundärseite des Transformators vorhanden und kommt vermutlich von einem Punkt stromaufwärts.
Hoppla, ich habe Ihre Frage als Mixer in + gelesen. Nein, es ist zwischen Mischereingang + und Mischereingang - vorhanden. Mixer in - ist direkt mit Masse verbunden, wie Sie im Schaltplan sehen können. Ich habe ausgiebig ohne den Operationsverstärker getestet und erhalte kein resultierendes Rauschen. Tatsächlich isoliert der Eingangstransformator das schwache kleine bisschen Erdbrummen, das vorher existierte, und hinterlässt nur den Pegel des statischen weißen Rauschens, den ich anstrebe.
Was hören Sie, wenn Sie den Operationsverstärker entfernen und einfach die Pins 3 und 1 miteinander verbinden? Mit anderen Worten, könnte das Geräusch von woanders kommen?
@DR: Ich habe diese Schaltung eigentlich nicht mehr eingerichtet, aber ich habe es in einer ähnlichen Schaltung wieder mit demselben Rauschproblem zu tun und konnte das noch nicht herausfinden. Der Schaltplan und die Diskussion sind hier, wenn Sie mitmachen möchten: electronic.stackexchange.com/questions/338272/…

Antworten (4)

So konnte ich das Motorbootproblem endlich lösen, indem ich direkt am Ausgang des Trafos einen LRC-Filter mit 50kHz Grenzfrequenz platzierte. Der Transformator hat eine Eigenresonanzfrequenz bei etwa 280 kHz, aber die Amplitude beginnt bei etwa 90 kHz zu wachsen. Ich bin mir nicht sicher, ob dies speziell die Ursache ist, aber das Töten dieser Resonanz und was auch immer sonst in den Operationsverstärker gelangt ist, scheint das Rauschen beseitigt zu haben. Vielen Dank an alle für ihren Beitrag.

Sie sagen in einem Kommentar, dass kein Rauschen auftritt, wenn der Transformator direkt an den symmetrischen Eingang des Mischers angeschlossen wird.

Ich vermute jedoch, dass die beabsichtigte Rolle dieses Transformators die eines "Baluns" ist: Unsymmetrisch in symmetrisch umwandeln.

Der Mischer, der symmetrisch ist, ist ein Eingang mit drei Anschlüssen. Wenn die Sekundärseite des Transformators so angeschlossen ist, dass der Mittelabgriff mit dem GND des Mischers und die anderen beiden Enden der Spule mit den + und - Eingängen verbunden sind, dann ist dies eine ganz andere Topologie als das Single-Ended-Schema, das Sie mit dem verwenden Operationsverstärker.

In der gezeigten Konfiguration ist die Spule des Transformators eine unsymmetrische Eingangsquelle. Ich würde erwarten, dass seine Wicklungen EMI aufnehmen, die verstärkt werden. Der symmetrische Eingang des Mischpults wird nicht als symmetrischer Eingang verwendet. In der Balun-Konfiguration wird das Rauschen des Transformators unterdrückt, da er in zwei Spulen mit identischer Windungszahl aufgeteilt ist, deren Rauschen durch die Eingänge mit entgegengesetzter Polarität und gleicher Impedanz aufgehoben wird.

Eine Möglichkeit besteht darin, den Transformator wegzulassen und die Asymmetrisch-zu-Symmetrisch-Umwandlung mit Operationsverstärkern zu implementieren, vielleicht mit einer Schaltung wie dieser .

In der Schaltung impliziert ist eine Ende-zu-Ende-Masseverbindung.

Wenn Sie die Isolierung des Transformators wünschen (keine galvanische End-to-End-Verbindung), können Sie ihn in eine andere Schaltung mit zwei Operationsverstärkern einarbeiten. Kurz gesagt: Erweitern Sie die + und - Eingänge des Mixers mit einem Paar identischer Vorverstärker, die jeweils von einem Operationsverstärker implementiert werden. (Dadurch bleibt die Eigenschaft der Impedanzgleichheit der symmetrischen Eingänge erhalten.) Sie haben also quasi einen neuen Mischpulteingang, der zwar immer noch symmetrisch ist, dessen symmetrische Eingänge aber durch die beiden aktiven Buffer günstigere Impedanzeigenschaften und Pegel für den Line-Out Ihres Laptops haben Stufen. Vor diesen Stufen schalten Sie wie gewohnt den Balun-Übertrager ein.

Kaz danke für die Antwort. Die Idee dieses Geräts besteht also darin, entweder symmetrische oder unsymmetrische Audiosignale aufzunehmen, daher der Transformator, der auch dazu beiträgt, von der Eingangsleitung aufgenommenes Gleichtaktrauschen zu eliminieren, und dieses Gerät galvanisch von allem trennt, womit es am Eingang verbunden ist Seite. Der derzeit verwendete Transformator ist ein 1:1 TY-145P von Triad Magnetics, bei dem beide Mittelanzapfungen primär/sekundär erdfrei sind. Soweit ich weiß, sind Transformatoren für den Umgang mit Eingangssignalen aktiven Schaltungen / Diff-Amps in Bezug auf die CM-Rauschunterdrückung weit überlegen. Fortsetzung ...
Bezüglich der Ausgänge hast du auch Recht. Die ursprüngliche Schaltung wurde mit symmetrischen Impedanzen am Ausgang des Operationsverstärkers und am Ausgang auf Masse ausgelegt. Es gibt nur einen Opamp-Ausgang, also ist es in diesem Sinne kein typisches invertiertes 2-Ampere-Ausgangssignal, aber der einzige Unterschied wäre die Signalamplitude, die in das nächste Gerät geht, vorausgesetzt, es verwendet Differenzeingänge. Und für den Fall meiner Schaltung würde ich es eigentlich vorziehen, dass die Amplitude einfach an das nächste Gerät "durchgereicht" wird". Die obige Schaltung ist in dem Sinne vereinfacht, dass ich den zusätzlichen RC entfernt habe ...
das Netzwerk am Rückwegausgang zu erden, um dieses Rauschproblem zu lösen und so viele Komponenten wie möglich zu eliminieren, um die Quelle zu isolieren. Wie oben erwähnt, ähnelt der Sound, der aus dem Verstärker kommt, "Motorbootfahren". Ich habe versucht, größere Bypass-Kappen ohne Erfolg hinzuzufügen, es scheint, dass der Sound einfach unerbittlich ist und nichts, was ich ändere, scheint einen Unterschied zu machen. Bei der direkten Verbindung vom Laptop zum Mischpult über den Transformator habe ich sowohl unsymmetrische als auch symmetrische Eingänge ausprobiert (theoretisch sollte dies kaum einen Unterschied zum Transformator machen), und es gab genau das erwartete ...
weißes Rauschen. Es ist wirklich der Operationsverstärker selbst, der mich in Schwierigkeiten zu bringen scheint, zumindest lässt mich das all mein Experimentieren glauben. Aber ich hoffe, jemand mit viel mehr Erfahrung kann auf eine Nuance hinweisen, die ich nicht berücksichtigt habe / vermisse.
Ich habe einfach den Ausgang zum unsymmetrischen Eingang des Mixers direkt am Eingang des Operationsverstärkers und direkt am Ausgang platziert, wobei sich die Masse an derselben Stelle befindet. Am Operationsverstärkereingang leises weißes Rauschen. Am Ausgang des Operationsverstärkers Motorboot. Ich habe vor und nach dem Scoping versucht und kann keinen Unterschied zwischen den Signalen feststellen. Ich habe mit einem Voltmeter nachgesehen, ich bekomme einen 25 mV höheren Gleichstrom am Ausgang des Operationsverstärkers. Ich fange an zu glauben, dass ich verrückt werde.

  1. Stellen Sie sicher, dass der Operationsverstärker nicht oszilliert.

  2. Verringern Sie die Eingangsimpedanz. 47k ist das Maximum, das ich gehen würde.

  3. Reinigen Sie das Netzteil.

Die Eingangsimpedanz der letzten Schaltung in den Puffer beträgt tatsächlich nur 47 k. Ich habe es auch in die Testschaltung aufgenommen.

In Ermangelung eines Schaltplans würde ich spekulieren, dass Sie von Ihrem Netzteil Rauschen in den Stromkreis einkoppeln. Versuchen Sie, es mit einer Batterie zu betreiben, um zu sehen, ob das Problem verschwindet.

Andernfalls schließen Sie den Eingang des Transformators kurz und entfernen Sie die Schaltung von allen anderen elektronischen Geräten. Wenn das Rauschen dadurch beseitigt wird, machen Sie die Änderungen Schritt für Schritt rückgängig, um die Quelle des Rauschens zu ermitteln.

Bearbeiten, nachdem OP den Schaltplan gepostet hat:

Ihre Transformatorsekundärseite beträgt 600 Ohm. Sie sollten einen 600-Ohm-Widerstand darüber haben, um ihn richtig zu terminieren, da die Eingangsimpedanz des Operationsverstärkers sehr hoch ist. Entfernen Sie den 47k-Widerstand. Ich würde einen Entkopplungskondensator in Reihe mit dem Ausgang des Operationsverstärkers schalten, um sicherzustellen, dass kein DC-Offset an den Mischer weitergegeben wird. Stellen Sie sicher, dass die Phantomspeisung an diesem Mischpulteingang ausgeschaltet ist.

Ich habe den Transformator ohne Operationsverstärker getestet, nur direkt in den Mixer, überhaupt keine Rauschprobleme. Außerdem dachte ich immer wieder, dass es auch eine Stromversorgung sein muss ... aber die geplante Versorgung ist so stark gefiltert, dass ich die Welligkeit unter die meiner Bankversorgung gebracht habe, und so oder so habe ich immer noch das Rauschproblem.
Das Kurzschließen des Transformatoreingangs dient dazu, die Anregung durch den Eingang zu eliminieren, nicht um den Transformator zu testen. Bei der Stromversorgung denke ich eher an EMV/RFI als an Welligkeit. Kannst du einen Schaltplan deiner Schaltung posten?
Glenn, ich habe den ursprünglichen Beitrag bearbeitet, um den Schaltplan hinzuzufügen. +/-15 VDC kommt von einer linearen Tischversorgung. Ahh, das Kurzschließen des Eingangs verpasst, werde das versuchen und zurück posten.
Das Kurzschließen der Primärwicklung des Transformators ändert nichts, das Rauschen ist immer noch da.
Versucht, es mit einer 9-V-Batterie zu betreiben, dasselbe Ergebnis
Welche Impedanzen hat dein Trafo? Was macht R5?
Transformator ist 600:600, ~50 Ohm DC-Widerstand pri/sec und gemessene ~1H Induktivität. Der Transformator sieht in der ursprünglichen Schaltung eine Eingangsimpedanz von 47 k, also wurde er hier hinzugefügt, aber Widerstand oder nein, ich habe das Problem. Ich denke darüber nach, nur den Operationsverstärker zu debuggen, um auszuschließen, dass dies durch das Steckbrett verursacht wird, aber ich bin nicht ganz davon überzeugt, dass es helfen wird. Ansonsten gibt es etwas an diesem Verstärker, das speziell nicht funktioniert, wenn es als Follower verdrahtet ist, wie im Schaltplan gezeigt.
Siehe Änderungen an meiner Antwort.
Ich vermutete zunächst einen möglichen Gleichstrom am Mischereingang, weshalb ich versuchte, einen zweiten Transformator zur Isolierung zu verwenden, und immer noch das Rauschen bekam. Entkopplungskappe war in der Originalschaltung und hat nicht geholfen, hier probiert, immer noch kein Würfel. Ich bin mir nicht sicher, warum ich den Transformator mit 600 Ohm abschließen müsste, da dies ein Signal ist, keine Stromanwendung, und als 1: 1-Transformator sehen sowohl Quelle als auch Ziel ihre jeweiligen Impedanzen, haben es jedoch getestet, wie Sie vorgeschlagen haben, keinen Unterschied.
Ich neige dazu, dass dies ein Problem mit dem Steckbrett ist. Ich habe versucht, den Line-Eingang des Mixers mit verschiedenen Widerständen zu terminieren, alle stumm. Wenn ich die Mixerleitung an + irgendwo an leeren Stellen auf dem Steckbrett und die Leitung an - an einer anderen Stelle anschließe, erhalte ich unterschiedlich starke Geräusche, von leise mit einem leichten Summen bis hin zu einem lauten Summen, obwohl sie nicht angeschlossen sind. Ich habe versucht, die Drähte so kurz wie möglich zu machen und alle Leitungen zu schneiden, um Schleifen zu minimieren, aber das Rauschen bleibt trotzdem bestehen.
Haben Sie versucht, die Schaltung gemäß meinem früheren Vorschlag zu verlegen?
Ok, hier scheint definitiv ein Steckbrettproblem im Spiel zu sein ... ob es das Opamp-Problem verursacht oder nicht, weiß ich nicht, muss wahrscheinlich die Schaltung debuggen, um sicher zu sein. Aber das Hinzufügen einer 10uF-Kappe zwischen zwei beliebigen Stellen auf der Platine, an denen ich den Line-In +/- des Mixers angeschlossen habe, tötet das Summen / Brummen. Es fließt kein Gleichstrom mehr und ich erhalte die erwartete Stille. Es scheint, dass nur das Einstecken von Dingen an verschiedenen Stellen in die Platine dazu führt, dass ein Gleichstrom induziert wird.
> Ich habe den Transformator ohne Operationsverstärker getestet, nur direkt in den Mixer. Ah, aber wie sieht der Schaltplan davon aus ? Ein symmetrischer Eingang hat drei Anschlüsse. Wie hast du den Trafo an die drei Klemmen angeschlossen?
Audiorauschen mit 5532 Operationsverstärker
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