Wie integriere ich mehrere IC-Schaltungen für Audio?

Also.

Nehmen wir an, Sie teilen Ihren 9-V-Wandadapter in +4,5-V- und -4,5-V-Schienen auf, indem Sie eine virtuelle Masse verwenden, die wir VGND nennen. Die andere Option ist die Verwendung von Standard-Split-Rails: +4,5 V, -4,5 V und ein echter GND.

Jetzt verbinden wir alle SS-Chips (Single Supply) zwischen +4,5 und GND (oder VGND).

Der gesamte Versorgungsstrom der SS-Chips wird offensichtlich von +4,5 V gezogen und in VGND zurückgeführt. Dazu gehört Ihr Echo-Modul. Deshalb,

• Ihr VGND-Generator sollte in der Lage sein, genügend Strom aufzunehmen, um den gesamten Versorgungsstrom Ihrer SS-Chips abzudecken. TL074 kann das nicht, es ist ein Operationsverstärker für sehr, sehr leichte Lasten wie einen 10k-Widerstand.
• VGND ist auch die Spannungsreferenz für die Chips mit doppelter Versorgung (DS). Das Einspeisen von zufällig variablen Strömen (von den Versorgungen Ihrer SS-Chips) führt zu Rauschen in VGND. Es würde dasselbe mit einem echten GND tun, aber die Impedanz einer Masseebene ist um einiges niedriger als die Ausgangsimpedanz einer virtuellen Masse. Dies kann Ihr Layout komplizierter machen, wenn Sie nicht möchten, dass Rauschen in Ihre Audiosignalkette eindringen kann.

Nun, der zweite Punkt ist nicht in Stein gemeißelt. Wenn alles auf VGND bezogen ist und das Layout gut ist, funktioniert es genauso gut wie ein normaler GND. Sie sollten jedoch sehr darauf achten, nicht zwei verschiedene Referenzen zu haben (kann passieren, wenn ein Teil der Schaltung AC-gekoppelt ist). Wenn beispielsweise eine Referenz VGND ist und die andere ein Spannungsteiler zwischen den Versorgungen, dann wird die andere nicht folgen, wenn VGND herumwackelt, weil sie als Versorgungsmasse verwendet wird, und die Differenz wird in Ihr Signal eingespeist.

Hinweis: Wenn einer der Chips Strom in VGND pumpt, können Sie sagen „VGND hat Rauschen“. Aber aus Sicht Ihrer Schaltungen ist VGND fest, da es die Referenz ist. Es ist per Definition immer 0 V. Das "Rauschen", von dem ich spreche, wird stattdessen auf beiden Netzteilen erscheinen. Und im Gegensatz zu einem normalen Design, bei dem Sie Filter in die Versorgungen einbauen könnten, um ein verrauschtes Stück Schaltung vom Rest zu isolieren, wäre es hier komplizierter.

Wenn Sie einen standardmäßigen virtuellen Erdungschip verwenden, erzeugte der letzte, den ich überprüfte, eine enorme Klasse-B-Verzerrung auf den Schienen, wenn Wechselstrom von VGND gezogen wurde. Es ist immerhin ein Spannungsfolger-Operationsverstärker mit einer Klasse-AB-Ausgangsstufe und normalerweise einer sehr niedrigen Vorspannung.

Gute Kondensatoren sind billig. Virtuelle Böden bereiten Kopfschmerzen. Ich würde alles AC-koppeln und überall eine Einzelversorgung verwenden. Viel einfacher.

Die Hauptfrage hier ist, was ist die beste Vorgehensweise für die Stromversorgung von ICs und die Verwaltung der Audioerdung in dieser Art von Umgebung?

Eine Masseebene trägt einen parasitären Widerstand (und eine winzige Menge an Induktivität). Die Hauptidee besteht darin, die Masseebene so zu gestalten, dass die Parasiten das Design nicht beeinflussen. Eine der besten Möglichkeiten, dies zu erreichen, besteht darin, eine Schicht der Leiterplatte zu einer festen Ebene zu machen. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie herausfinden, wie viel parasitärer Widerstand und Strom vorhanden sind, und dann herausfinden, ob die Spannung des parasitären Widerstands das Design beeinflusst.

Sollten alle Einzelversorgungs-ICs an die +/- Schienen angeschlossen werden, anstatt +/0 V in einer gemischten Einzel-/Doppelversorgungs-IC-Situation? Wenn ja, wie wirkt sich dies auf Dinge wie den Flip-Flop-Ausgang zu den Schaltereingängen für meine Muting-Schaltungen aus?

Dasselbe (über Parasiten) gilt für die Stromschienen, sie haben auch einen parasitären Widerstand. Wenn Sie Spuren nebeneinander führen, haben Sie kleine Mengen an gegenseitiger Induktivität (nH bis pH) und Kapazität (

Verstärker haben ein Power Supply Rejection Ratio (PSRR), das Ihnen in dB angibt, wie viel Rauschunterdrückung in das Ausgangssignal des Verstärkers möglicherweise auf der Stromversorgungsschiene vorhanden ist. Normalerweise beträgt dies +60 dB, und 90 dB bis 120 dB sind keine Seltenheit. Wenn Sie also Rauschanforderungen für Ihr Signal aufstellen können, können Sie auch Rauschanforderungen für Ihre Stromschienen aufstellen. Dann können Sie bestimmen, was ein Schaltstrom mit der Quelle macht und wie stark er die Schienen absenkt und das Signal beeinflusst. Spurenparasiten werden ebenfalls ins Spiel kommen. Wenn Sie sich also wirklich Sorgen machen, führen Sie ein schnelles Worst-Case-Spice-Szenario durch. Überlegen Sie auch, was Leistungsfilterkondensatoren mit der Stromschienenregelung tun.

Sollte ich nur eine Spannung (5 V) auswählen, die für alle beteiligten ICs geeignet ist, und diese direkt am Stromeingang regulieren?

Siehe obigen Beitrag, dann überlegen Sie, ob es die Kosten wert ist, die Quellen mit Ihrem analogen auf einem und dem Schalten oder digitalen Lasten auf einem anderen Regler auszubrechen.

Sollte ich jeden IC-Schaltkreis innerhalb des gesamten Projekts als separate Geräte behandeln und jeden nach Bedarf aufteilen und / oder regulieren?

Regulierung ist eine Kunst, keine Wissenschaft und sehr designabhängig. Es hängt wirklich von Ihren Geräuschanforderungen ab. Davon abgesehen ist es im Allgemeinen gut, einen Regler für Ihre analogen Komponenten und einen für Ihre digitalen Komponenten zu haben. Es gibt auch teurere Regler, die eine bessere Regulierung und weniger Lärm haben.

Wenn Sie sich Ihren Schaltplan ansehen, scheint es, dass Sie mit Widerständen eine virtuelle Masse in der Mitte der Versorgung definiert haben. Dies funktioniert ganz gut als Referenz (für vielleicht einen Instrumentenverstärker oder ADC/DAC). Es funktioniert jedoch absolut schrecklich für ein Stromversorgungssystem.

Teilen Sie stattdessen Ihre Batterieversorgung in zwei Teile auf. Verbinden Sie die Mitte der Versorgung mit Gnd.

Zum Beispiel (2) AAs in Reihe, um +3 V zu erzeugen, und (2) weitere AAs, um -3 V zu erzeugen. Masse kommt vom Mittelpunkt dazwischen. Fügen Sie weitere Serienbatterien für höhere Spannungen hinzu.

Wie: (-3V) [Batterie]+ [Batterie]+ (Masse) [Batterie]+ [Batterie]+ (+3V)

Keine Widerstände in den Erdungsrückweg einbauen. Dieser Pfad soll möglichst niederohmig sein.

Nachdem Sie die Versorgung repariert haben, werden Sie R101, R102, R105, R106 und R110 los. Sie werden am Ende auch etwas Strom sparen.

Viel Glück.