Rob's web

Home - Electronica - Elektuur / Elektor - The audio link 1

The audio link 1

Deze puristische voorversterker met veel bedieningscomfort biedt een kwaliteit die zelfs verwende audiofielen tevreden zal stellen. Hij is modulair opgebouwd en na te bouwen voor een aantrekkelijke prijs. Dit is mogelijk dankzij toepassing van ee versterker/verzwakker IC van topklasse.

Het is de laatste tijd vrij stil in de hoek van de analoge audiotechniek. In dit tijdperk van CD, DVD en MP3 worden voorversterkers nog bijna alleen gebruikt voor de keuze van de signaalbron en voor het regelen van het volume.

Van een moderne, hoogwaardige voorversterker mogen we verwachten dat hij gemakkelijk te bedienen is en dat hij de keuze van de signaalbron en het regelen van het volume met de grootst mogelijke nauwkeurigheid en de kleinst mogelijke vervorming voor ons doet. Dat lijkt eenvoudig, maar als een grote nauwkeurigheid verlangd wordt, dan komt er voor een volumeregeling toch heel wat kijken.

Normaal gesproken wordt het volume geregeld met een potentiometer. Die zijn in verschillende uitvoeringen en prijsklassen verkrijgbaar. Omdat we meestal met stereosignalen te maken hebben, valt de keuze dan op een type dat bestaat uit twee mechanisch met elkaar gekoppelde potentiometers. De gelijkloop tussen de beide potmeters is dan van doorslaggevend belang. Het is deze gelijkloop die bepaalt in hoeverre de beide kanalen even veel verzwakt worden, dus in welke mate de twee kanalen even luid klinken. Vooral bij een geringe geluidssterkte is een verschil in gelijkloop erg storend. Als we dan ook nog de balans tussen de beide kanalen willen regelen, dan komt er een tweede stel gekoppelde potmeters bij, waarbij opnieuw de gelijkloop te wensen over kan laten.

De echte audiofiel verlangt een gelijkloop binnen 3 dB, of liever nog binnen 1 dB. Een gewone koolbaanpotentiometer voldoet aan zulke eisen bij lange na niet, zoals te zien is in tabel 1. En ook koolbaanpotentiometers van de hoogste kwaliteit kunnen, zeker op de lange termijn, zelden aan deze eisen voldoen. Audiofielen zijn dan ook al lang afgestapt van het gebruik van gewone potentiometers en ze geven de voorkeur aan het gebruik van een meerstandenschakelaar met meerdere dekken in combinatie met vaste precisieweerstanden (3). In de rechter kolom van de tabel is te zien dat deze hoge prestaties wel duur betaald moeten worden. Zo'n speciale schakelaar die naast een goede kanaalscheiding ook een zo gering mogelijke contactweerstand moet bieden, kost al gauw 120 ... 130 Euro. En met één zo'n schakelaar zijn we er nog niet, want aan de balansregeling en de ingangsselectie worden dezelfde eisen gesteld. Dan zijn er dus drie stuks van nodig.

Toch is de prijs misschien niet eens het belangrijkste nadeel van deze schakelaars. Het probleem is ook dat ze niet op afstand te bedienen zijn! Als we een perfecte gelijkloop en een afstandsbediening willen, dan zit er weinig anders op dan gebruik te maken van een potentiometer die is gemaakt van geleidend plastic en deze samen te bouwen met een motor die op afstand bediend de as kan laten ronddraaien. Dat is geen eenvoudige opgave. Er is dan een mechanische koppeling nodig. En er moet regelelektronica gebouwd worden voor de besturing van de motor. Willen we ook de balansregeling besturen, dan hebben we bijna alle onderdelen dubbel nodig.

PGA2311

De doorgewinterde audiofiel moet natuurlijk niets hebben van het idee dat in deze schakeling de voluineregeling wordt toevertrouwd aan een "digitaal" IC dat bestuurd wordt door een microcontroller. En dat is geen wonder. Tot een jaar of tien geleden zou dat beslist geen verstandige keus zijn geweest voor de echte liefhebber. Maar de halfgeleiderindustrie heeft inmiddels grote vorderingen gemaakt, ook op dit terrein. De PGA2311 bezit alle functies die we nodig hebben en heeft specificaties, die de beste mechanische oplossingen evenaren of zelfs overtreffen!

De PGA2311 van Texas Instruments (1) die in deze schakeling gebruikt wordt, biedt voor een redelijke prijs een uitstekende gelijkloop, die ook gehandhaafd blijft als de balansregelaar niet in het midden staat. Ook de overige specificaties zijn uitstekend. Een groot voordeel is de digitale aansturing van het IC. Die maakt een comfortabele (afstands)bediening gemakkelijk realiseerbaar. Dezelfde techniek wordt gebruikt in professionele apparatuur, zoals die van Jeff Rowland.

Figuur 1: Het inwendige van de PGA2311. Via een 3-draads bus wordt het gewenste volume ingesteld.

In figuur 1 is het inwendige van de PGA2311 te zien. Het gaat om een digitaal aangestuurde, analoge volume- en balansregeling, met de nodige finesses. Beide kanalen zijn onafhankelijk van elkaar te regelen tussen -95,5 dB en +31,5 dB in stapjes van 0,5 dB. Dat is een instelbereik van 127 dB. De gelijkloop tussen de kanalen is, evenals de absolute nauwkeurigheid, 0,05 dB.

Doordat de kanalen onafhankelijk van elkaar geregeld worden, kan ook een balansregeling gemakkelijk geïmplementeerd worden door de beide kanalen een verschillende uitsturing te geven. De ingestelde balanswaarde wordt door de grote nauwkeurigheid van de regeling niet verstoord door veranderingen van de volume-instelling. Aan de ingang zien we een verzwakkingscircuit, waarvan de weerstanden worden in- en uitgeschakeld door de multiplexer MUX. Na deze verzwakker doorloopt het signaal een uitgangsbuffer die met behulp van de instelbare terugkoppeling ook voor de versterking zorgdraagt. Het uitgangscircuit van het IC is krachtig genoeg om een 600-Ω-belasting rechtstreeks aan te sturen. De besturing werkt via een seriële SPI-interface. Met behulp van het kloksignaal SCLK worden simpelweg 16 bits via de SDI-lijn serieel ingelezen. De eerste 8 bits geven daarbij de gewenste versterking voor het rechter kanaal en de laatste 8 bits die voor het linker kanaal. De minimale waarde (0) geeft de mute-functie aan en de maximale waarde, 255, staat voor de maximale versterking van +31,5 dB.

Om geruisloos van de ene naar de andere instelling te schakelen kan een nuldetectiecircuit WEN worden geactiveerd. Als deze functie actief is, zal het IC het geluidssignaal analyseren en proberen de omschakeling juist op een nuldoorgang van het signaal te laten plaatsvinden. Als er binnen 16 ms geen nuldoorgang wordt gevonden, dan wordt alsnog onmiddellijk omgeschakeld. De fading-functie van de software kan niet gebruikt worden in combinatie met de nuldoorgangsdetectie. In principe zijn er vier verschillende IC's die in deze schakeling kunnen worden ingezet. In tabel 2 is een overzicht gegeven van de verschillen tussen deze vier typen. Het oorspronkelijk design was de CS3310 van Crystal (Cirrus Logic) (4). Het concurrerende product van Texas Instruments is de PGA2310, die niet alleen pin-compatibel is, maar ook nog eens veel betere specificaties haalt dan de CS3310. Bijzonder interessant is bijvoorbeeld de mogelijkheid om signalen tot 27 V_tt te verwerken, als de analoge voedingsspanning minstens 30 V bedraagt. De opvolger van de PGA2310 is de PGA2311, die zich kenmerkt door een nog betere kanaalscheiding. De hier toegepaste variant met het achtervoegsel A heeft daarnaast ook nog eens veel lagere waarden voor THD+N, oftewel de totale harmonische vervorming plus de ruis. Vandaar dat de keuze voor dit project is gevallen op de PGA2311PA. Terzijde kan nog vermeld worden dat er ook een PGA4311 bestaat. Dat IC biedt dezelfde functionaliteit, maar dan voor vier kanalen. Deze is alleen in een SOIC-behuizing verkrijgbaar. Dit IC zou met bescheiden aanpassingen in de layout en de software op dezelfde manier ingezet kunnen worden als hier beschreven.

Figuur 2: Het schema van de hoofdprint bevat een digitaal en een analoog gedeelte

De besturingscentrale

De hoofdprint vormt de besturingscentrale van deze voorversterker. Deze bevat eigenlijk verrassend weinig onderdelen. Dat ligt aan de hoge integratiedichtheid van de beide gebruikte IC's. De meeste onderdelen zijn nodig voor het opwekken van de verschillende voedingsspanningen voor het analoge en het digitale gedeelte van de schakeling.

Het digitale gedeelte is opgebouwd rond een microcontroller van het type PIC18LF452 van Microchip (5), die geklokt wordt met behulp van een 10-MHz-kristal. Deze microcontroller werkt met 8 bits brede registers en instructies van 16 bit.

Microchip heeft er bij de naamgeving van de PIC-microcontrollers een beetje een rommeltje van gemaakt. Zo kennen we de PIC14-familie, met onder meer de PIC16F84, PIC16F628, PIC16F877 en PIC12F675. De hier toegepaste PIC18LF452 hoort dan weer tot de PIC16-familie.

De PIC18LF452 beschikt over een flash-geheugen van 32 Kbyte, 1K5 aan RAM-geheugen en een EEPROM van 256 bytes, ruim voldoende voor de omvangrijke software van dit project. De stack beschikt over 31 niveaus, wat voldoende ruimte biedt voor het gebruik van functies en procedures. Bij de aanroep van een functie of procedure worden alle registers in de stack opgeslagen en zijn daarmee beschikbaar om te worden gebruikt door de aangeroepen routine. Als deze routine klaar is, worden de waarden weer van de stack gelezen en kan het hoofdprogramma worden hervat vanaf de plaats waar de aanroep plaatsvond. Als veel van de aanroep van functies en procedures gebruik wordt gemaakt in een programma, dan kan een te kleine stack al snel overvol raken.

Laten we eerst eens kijken met welke periferie de microcontroller is verbonden. Om te beginnen is er de PGA2311 (IC2). Deze staat met de microcontroller in verbinding via de seriële SPI-bus. Daarnaast worden de lijnen CS (chip select) en MUTE rechtstreeks bestuurd door de microcontroller. Als op de MUTE-ingang een laag niveau wordt aangeboden, wordt het audiosignaal volledig onderdrukt. Deze vier lijnen en uitgang SDO van de PGA2311 zijn ook naar buiten gevoerd. Het nut daarvan zal blijken als we gaan bespreken hoe meerdere volumeregelaars in cascade geschakeld kunnen worden. De rest van de D-poort van de microcontroller en de complete C-poort zijn naar buiten gevoerd op connector K5. Deze lijnen zijn voorzien van pullup-weerstanden in de vorm van de SIL-weerstandarrays R3 en R4. Op K5 worden de druktoetsen voor de bediening van de voorversterker aangesloten.

K5 Pen	Functie
1,2...15,16	Kanaal 1...8
17,18	Volume Down
19,20	Volume Up
21,22	Volume Left
23,24	Volume Right

Deze functies zijn zonder verdere uitleg te begrijpen. Maar er zijn nog meer functies beschikbaar, die worden aangestuurd met toetscombinaties. Alle functies zijn ook via een afstandsbediening aan te spreken. IC3 is een 36 kHz infrarood-ontvanger, die zonder enige externe component de lichtsignalen filtert, demoduleert, ontstoort en op TTL-niveau brengt. In de software is een RC5-decoder ingebouwd, zodat alle RC5-afstandsbedieningen (Philips, Grundig, ... ) voor het aansturen van deze schakeling geschikt zijn. De infrarood-ontvanger is verbonden met RE2, één van de lijnen van de E-poort.

Er zijn zoveel instelmogelijkheden dat een display noodzakelijk is om, vooral bij het programmeren van de basisinstellingen, het overzicht niet te verliezen. Het display bestaat uit twee regels van 16 tekens en is voorzien van een achtergrondverlichting. De microcontroller bestuurt dit display via de A-poort. Normaal gesproken worden op het display het gekozen ingangskanaal en het ingestelde volume getoond. In de setup-mode wordt het interactief gebruikt bij het instellen van de kanaalnamen en de basisinstellingen van het volume voor elk kanaal.

Pullup-weerstand R10 aan lijn RA4 is nodig omdat deze uitgangslijn een open-drain-output heeft. Zonder pullup-weerstand zou er nooit een '1'- niveau op deze lijn kunnen ontstaan. Met potmeter P1 wordt het contrast van het display ingesteld. P2 dient voor het regelen van de helderheid van de achtergrondverlichting. Met JP3 kan dit instelbereik vergroot worden. De microcontroller kan de achtergrondverlichting in- en uitschakelen via lijn RE0 en transistor T1.

De microcontroller stuurt ook de relaiskaart aan. Deze wordt aangesloten op K4 van de hoofdprint. De acht lijnen van poort B (RBO ... RB7) sturen elk het relais aan voor één van de acht audioingangskanalen. Het gedrag van de status-LED (D1) kan via het setupmenu worden ingesteld. We komen daar nog op terug. Dat geldt ook voor de naar buiten gevoerde lijnen MCLR, RB6 en RB7.

De voedingsspanningen van het digitale en het analoge deel van de schakeling zijn uiteraard geheel van elkaar gescheiden. Alleen de massa van beide voedingen moet op een geschikt punt met elkaar worden verbonden. Dat is de functie van jumper JP2. Zowel de enkelvoudige voedingspanning voor het digitale deel (+ 5 V) als de symmetrische spanningen voor het analoge deel van de schakeling (±5 V) zijn gerealiseerd met gewone geïntegreerde spanningsregelaars van het type 7805 respectievelijk 7905. Rondom deze spanningsregelaars treffen we de gebruikelijke buffer- en ontkoppelelco's en condensatoren aan. Als extra is bij alle voedingsspanningen een zenerdiode van 5,6 V aanwezig. Deze diodes zijn bedoeld als laatste redmiddel voor de situatie dat er per ongeluk toch een te hoge spanning uit de spanningsregelaar zou komen.

Bediening

Na het inschakelen controleert de software of er zinvolle gegevens in de EEPROM aanwezig zijn. Als dat niet het geval is, worden de waarden geïnitialiseerd met standaardinstellingen. Als wel bruikbare gegevens in de EEPROM aanwezig zijn, dan laadt de microcontroller deze in en gebruikt ze bij het regelen van het volume.

Als één van de toetsen voor het veranderen van de geluidssterkte (Up, Down, Left of Right) wordt ingedrukt, dan controleert de software eerst of deze instelling mogelijk is en of de huidige instelling nog niet gelijk is aan het bovenste of onderste einde van het instelbereik.

Als de Up- en Down-toets tegelijk worden ingedrukt, wordt de MUTE-functie ingeschakeld. Tegelijk indrukken van de Left- en Right-toets heeft tot gevolg dat de balansregeling terug in het midden wordt gesteld. (Daarbij wordt dus het huidige niveau van beide kanalen gemiddeld en daarna worden deze kanalen allebei ingesteld op dat gemiddelde.)

Als één van de kanaalkeuzetoetsen (1 ... 8) wordt ingedrukt, dan wordt er omgeschakeld naar het desbetreffende ingangskanaal. Om schakelklikken te voorkomen wordt tijdens het omschakelen de MUTE-functie geactiveerd. Het is in het setup-menu ook mogelijk om te kiezen voor de Fader-optie. Als die actief is, wordt bij het omschakelen eerst het volume orrfiaag geregeld, dan wordt overgeschakeld naar het andere kanaal en daarna wordt het volume weer omhoog geregeld. Omdat de verschillende signaalbronnen meerstal ook een verschillende signaalsterkte hebben, kan voor elk kanaal een Offset ingesteld worden. Bij het omschakelen wordt de offset van het huidige kanaal afgetrokken van de huidige instelling van de volumeregelaar en vervolgens wordt de offset van het nieuwe kanaal erbij opgeteld om tot de nieuwe waarde te komen waarop het volume wordt ingesteld. Bij een juiste instelling van de offsets blijft het volume dus gelijk bij omschakelen tussen de verschillende geluidsbronnen. Op het display wordt de naam van het gekozen kanaal weergegeven, zoals ingesteld in de setup-mode.

Alle functies van de voorversterker zijn aan te sturen met een RC5-compatibele afstandsbediening. In de setupmode kunnen alle functies van een beschikbare afstandsbediening vrij geconfigureerd worden voor gebruik met de voorversterker. Deze instellingen worden door de microcontroller vastgelegd in het EEPROM-geheugen en blijven dus bewaard als het apparaat wordt uitgeschakeld.

Setup

De software beschikt over standaardwaarden (defaults) voor alle instellingen. Die worden ingesteld wanneer het apparaat voor het eerst ingeschakeld wordt. In de setup-mode kunnen deze instellingen aan de eigen behoeften worden aangepast. Als kanaaltoets nummer 1 wordt ingedrukt en vastgehouden bij het inschakelen, komen we in de setup-mode terecht. De setup-instellingen kunnen alleen uitgevoerd worden met de volumetoetsen op het apparaat zelf, de afstandsbediening is daarvoor niet te gebruiken. In de setup-mode hebben deze vier toetsen de volgende betekenis:
DOWN:Volgende keuze
UP:Vorige keuze
LEFT:Exit
RIGHT:Enter

1. RC5 IR-setup

Deze functie leest de RC5-code van een afstandsbediening en geeft die weer op het display. Vervolgens kunnen de toetsen voor 1 ... 8, Down, Up, Left, Right en Mute worden toegewezen.

Defaults
Ingesteld voor een Grundig-afstandsbediening.

Toetsen
LEFTExit
RIGHTNext

2. RC5 IR-test

Ook deze functie leest de RC5-code van een afstandsbediening en geeft die weer op het display, maar wijst daarna niet de functies van de toetsen toe. Deze functie is gedacht als controlemogelijkheid voor de afstandsbediening, zonder het risico om per ongeluk de instellingen te veranderen, zoals dat bij functie 1 kan. Deze functie is ook heel goed bruikbaar om RC5-afstandsbedieningen mee te testen.

Toetsen
LEFTExit

3. Maximum volume

Met deze functie kan het maximaal toegestane volumeniveau in dB ingesteld worden.

Default
+ 31,5 dB (het maximum)

Toetsen
DOWNZachter
UPHarder
LEFTExit

4. Fader

De fader (of Ramp) vermindert bij het wisselen van kanaal langzaam het volume tot nul en voert het volume na het omschakelen weer langzaam op. De grootte van de stapjes en de vertraging tussen de stapjes is instelbaar. Deze functie kan niet gebruikt worden in combinatie met de nuldoorgangsdetectie.

Defaults
Use rampYes
Ramp delay 15 ms

Toetsen
DOWNUse ramp: Yes/No, Ramp delay: -1 ms
UPUse ramp: Yes/No, Ramp delay: + 1 ms
LEFTExit
RIGHTNext

5. Relais-test

Laat alle relais aantrekken om ze te testen.

6. Input-type

Met deze functie kan gekozen worden tussen 8 kanalen of 2x4 kanalen. Dat kan nuttig zijn om naast de signaallijnen ook de massalijnen om te schakelen. Ook bij gebruik van symmetrische ingangen kan de 2x4-kanaal-mode gebruikt worden. Bij deze instelling worden de relais in paren geschakeld, namelijk RE1 met RE5, RE2 met RE6, RE3 met RE7 en RE4 met RE8.

Default
Single

Toetsen
DOWNSingle/Double
UPSingle/Double
LEFTexit

7. Offsets

Voor elk kanaal kan een offset (versterking of verzwakking van het signaal) worden ingesteld, die bij het omschakelen van kanaal naar kanaal wordt toegepast en weer wordt opgeheven. Zo wordt bereikt dat alle signaalbronnen even luid klinken. Als bij het toepassen van de offset een grenswaarde (mute of maximum volume) zou worden overschreden, dan wordt deze niet toegepast.

Defaults
Kanaal 1...8: 0 dB

Toetsen
DOWN-0,5 dB
UP+0,5 dB
LEFTExit
RIGHTNext

8. Kanaalnamen

Aan elk kanaal kan een naam uit de volgende lijst toegewezen worden:
Aux, Aux2, CD, CD2, DAC, DAC2, DVD, DVD2, DVD-Audio, DVD-Audio2, Line, Line2, Phono, Phono2, SACD, SACD2, Tape, Tape2, Tuner, Tuner2, TV, TV2, VCR, VCR2, Video, Video2, Sat, Sat2, DCC, DCC2, MD, MD2, DAT, DAT2, PC, PC2.

Defaults
Kanaal 1: CD
Kanaal 2: Phono
Kanaal 3: DVD
Kanaal 4: SACD
Kanaal 5: DVD-Audio
Kanaal 6: DAC
Kanaal 7: Tape
Kanaal 8: Line

Toetsen
DOWNVolgende naam
UPVorige naam
LEFTExit
RIGHTVolgend kanaalnummer

9. Hardware setup

Hier kan het type van de gebruikte hardware ingesteld worden. In feite heeft deze functie alleen invloed op de manier waarop de huidige instellingen worden weergegeven op het display. De mogelijkheden zijn: Normal (complete voorversterker), Input Only (Alleen ingangskeuzeschakelaar) en Volume Only (alleen volumeregelaar).

Default
Normal

Toetsen
DOWNNormal / Input only; Volume only
UPNormal / Input only; Volume only
LEFTExit

10. LED setup

Voor het instellen van het gedrag van de LED. De mogelijkheden zijn: Delay off, Always off en Always on.

Default
Delay off

Toetsen
DOWNDelay off / Always off / Always on
UPDelay off / Always off / Always on
LEFTExit

11. LCD setup

Voor het instellen van het gedrag van de achtergrondverlichting van het LC-display. De mogelijkheden zijn ook hier: Delay off, Always off en Always on.

Default
Delay off

Toetsen
DOWNDelay off / Always off / Always on
UPDelay off / Always off / Always on
LEFTExit

12. Powerup volume

Hier vinden we twee instellingen die het inschakelgedrag van de voorversterker bepalen. Ten eerste kan worden gekozen voor de instellingen: Last (laatste ingestelde waarde van het volume voor het uitschakelen), Mute, Mute -> Last (eerst mute en pas na het indrukken van een toets de onthouden laatste stand van de volumeregelaar) en Preset (een ingeprogrammeerde, vaste beginwaarde). Ten tweede kan het preset-niveau worden geprogrammeerd. Door de UP- of de DOWN-toets in te drukken wordt de huidige instelling van de volumeregelaar vastgelegd als preset-waarde.

Defaults
Last
Preset values: Mute, Mute

Toetsen
DOWNLast / Mute / Mute Last / Preset - set actual volume as preset
UPLast / Mute / Mute Last / Preset - set actual volume as preset
LEFTExit
RIGHTNext

13. Restore Defaults

Zet alle parameters van de voorversterker terug op de default waarden. Dat is hetzelfde wat er gebeurt wanneer bij het inschakelen geen zinvolle waarden in de EEPROM gevonden worden.

Defaults
Volume: Mute
Kanaal: 1
Rest: Zie boven

In de volgende uitgave gaan we verder met de overige delen van de voorversterker, zoals de ingangskeuzeprint en de voeding.

Modulair project

Deze voorversterker is Modulair opgebouwd. Daardoor is er alle ruimte om hem aan de persoonlijke voorkeuren aan te passen. De verschillende delen zijn: Een universele netvoedingsprint, een ingangskeuzeprint en een hoofdprint waarop de volumeregeling en -besturing zich bevinden. Daarnaast zijn er nog het LC-display, het toetsenbord en de IR-ontvangmoduie. In dit eerste deel worden de hard- en software van de hoofdprint behandeld. In het volgende nummer van Elektuur komen de beide andere printen aan bod. Daarnaast zal de mogelijkheid worden beschreven am zelf de software aan te passen.

Als alle printen worden opgebouwd zoals beschreven, dan is het resultaat een complete, op afstand bedienbare voorversterker met ingangskeuzeschakelaars en display. Het is ook mogelijk om de ingangskeuzeprint weg te laten en alleen de volumeregelaar te gebruiken. Desgewenst kan ook het display worden weggelaten of kan het gedeelte van de hoofdprint voor de volumeregelaar onbestukt gelaten worden. Wat dan overblijft, is een op afstand bedienbare relaiskaart die voor verschillende toepassingen kan worden ingezet. Het is ook mogelijk om meerdere volumeregelaars parallel te schakelen; Om bijvoorbeeld een meerkanaals versterker op te bouwen. In dat geval zijn er extra hoofdprinten nodig, waarvan dan alleen het Volumeregelingsgedeelte bestukt wordt. De besturingssoftware van de microcontroller is voor vrijwel alle denkbare situaties aan te passen, zonder dat de microcontroller daarvoor opnieuw geprogrammeerd hoeft te worden.

Blok,schema van de voorversterker. De gestippeldgetekende parallefschakeling van meerdere PGA2311's wordt in het volgende deel behandeld.

Meetresultaten

Vertrouwen (in datosheets) is goed, maar controle (in het Elektuur-lab) is beter! Een FFT-analyse met een testsignaal van 1 kHz met een amplitude van 1 V_eff toont het volgende aan: De grootste bijdrage (- 100 dB) in de totale harmonische vervorming van 0,0012% (gemeten bij een bandbreedte van 20 Hz ... 20 kHz) is afkomstig van de instraling van de netfrequentie van 50 Hz. De eerste drie hormonischen van het ingangssignaal hebben een sterkte van -116...-118 dB. Als we meten in het bereik van 100 Hz ... 20 kHz, dan raken we die invloed van de netfrequentie kwijt en komen we op een THD+N van slechts 0,0005% uit. Dat is werkelijk een bijzondergoede waarde!

Om de invloed van de netfrequentie te minimaliseren verdient het aanbeveling om de netentree en het voedingsgedeelte zo ver mogelijk van de rest van de schakeling op te stellen. Ook het inkapselen van de hoofdprint en de reloisprint in metalen kastjes binnenin de behuizing zou een positief effect kunnen hebben.

De harmonische van het 1 kHz signaal liggen onder -116dB.

Meetresultaten

Meetresultaten bij een versterking van 1 maal (0dB)
Nominale gevoeligheid	200 mV
Nominale uitgangsspanning	200 mV
Maximale uitgangsspanning	2,4 Veff (THD+N=0,01%)
Ingangsimpedantie	10 kΩ (gekozen ingang) ∞ (niet gekozen ingang)
Uitgangsimpedantie	&lt 0,6Ω
Bandbreedte (bij 1V uitgangsspanning)	0...3 MHz 0...150 kHz (versterking 31,5 dB)
Harmonische vervorming THD+N (bij 1V uitgangsspanning)	0,0005% (1 kHZ, B=100 Hz....22 kHz) 0,0012% (1 kHz, B=80 kHz) 0,002% (20 Hz...20 kHz, B=80 kHz)
Signaal/ruisverhouding S/N (bij 1V uitgangsspanning)	100 dB(b=22 kHz) 113 dBA
Kanaalscheiding Gemeten ingang afgesloten met 560 Ω	>88 dB (1 kHz) >62 dB (20 kHz)
Overspraak Gemeten ingang afgesloten met 560 Ω	<98 dB (1 kHz)

 

Tabel 1. Gelijkloop en prijs van verschillende volurneregelaars.

Type	Gelijkloop in dB	Prijs ca. €
Koolbaanpotentiometer	> 3	5
Koolbaanpotentiometer van topkwaliteit	0,5...3	15...30
Potentiometer van geleidend plastic	0,1...0,3	40...85
Meerstondenschakelaar	0,1	120...130
Motor met toebehoren	20	100
PGA2311PA	0,1	4...20

 

Tabel 2. Verschillende typen volumeregelaar-IC's

Type	Dynamisch beriek in dB	THD+N (%)	Kanaalscheiding in dB	Max UUIT in Vtt
CS-3310-KP	116	0,001	-110	7,5
PGA2310PA	120	0,0004	-126	27
PGA2311P	120	0,0004	-130	7,5
PGA2311PA	120	0,0002	-130	7,5

Literatuur

1. PGA2311
2. Jeffrowlandgroup
3. High-End-volumeregelaar, Elektuur oktober 2000
4. www.cirrus.com
5. PIC18LF452 datasheet

Deel 1 - Deel 2