關於喇叭/耳機保護器前端的低通濾波器

[chienjr]

失眠，剛好該死的cable modem通了，來post一下喇叭/耳機保護器模擬的結果與結論與大家分享:)

早先飛船老師提出使用高階低通濾波器的計畫，事實上我私下計畫也打算用3或4階的低通濾波器來濾出直流。我打的如意算盤是截止點高，或許遇到放大器故障時能夠有更快的反應速度.....

模擬得到的結論，可能不需要高階低通濾波器濾出直流，甚至一階表現在某些考量下相對最佳！
原因可能是高階濾波器的相位延遲:x

計畫上是使用傳統的電壓偵測電路，三個晶體型的(2NPN+1PNP)，約+-0.3~0.4V時開始動作。前端使用OPA將輸入的電壓放大15倍，目標是20mV直流存在時，能夠輸出0.3V使保護器啟動。由於要保護的對象是一個輸入電壓達到5Vrms時會燒毀的耳機，因此在輸入保護器為20Hz/14.14Vpp弦波訊號時，需衰減到0.6Vpp，也就是20Hz經過濾波器後要變為-27.5dB，計算方便取-30dB。
計算下，使用一階低通濾波器時需要將截止頻率設定為0.625Hz, 二階時約3.557Hz, 三階時6.325Hz.....

以一個20mV的步階訊號餵給Laplace函數，模擬放大器突然失靈放出持續直流時，一階濾波器達到開啟後段保護電路的時間，約要1.4秒，二階以上大約是0.2秒以內啟動保護器。

但是當步階訊號增大，高階濾波器優勢逐漸消失，直到輸入步階訊號為300mV時，一階與二階達到相同反應時間，約0.03秒濾波器的輸出便能夠推動後面的線路。

300mV以上，一階勝出....

由於一些原因，放大器輸出20mV的直流而言，1~2秒應該還損壞不了耳機或喇叭；如果是那種放大器故障，瞬間輸出衝到VDD/VSS的情況而言，一階濾波器反而反應較快。
因此，我在自己用的耳機保護器中，應該是會僅使用一階的濾波器濾出直流，省事

本來還在為找尋低offset，又廉價的運算放大器煩惱說
雖然是自己用，如果需要用上一排OP07等不便宜的OPA，也是夠麻煩的了。

[oldhan]

在下的設計沒您這麼纖纖玉手, 一概以實做儀測為主. 20Hz 的方波不啟動保護電路的常數就對了.
完成高靈敏度的保護電路猶如高倍電子顯微鏡在手,以前沒發現的問題如:
我 DIY 的 LC1 若是高壓未穩壓, 輸出約 2 Hz 50mV 直流訊號, 在開關耗電的家電時候, 讓保護電路頻頻動作.
我的訊號產生器正負半週未完全相等, 若是不衰減十倍輸出無法測試波形 ,這在示波器上肉眼看不出來的.
OP 高溫的 offset 的問題還無解 , 目前鈍化保護靈敏度應付先

[chienjr]

我以前也都是用try的...在spice裡try，在麵包板和PCB上try....
不過自從工作了以後，倒是有了一些小轉變，手算的時間逐漸加長了

您如果把原來的TL072換成input offset voltage較小的雙包裝OP，也無法改善這個問題嗎？
我不知道有什麼品種可以用∼所以目前打算用兩顆ADI的OP07

我的訊號產生器更慘.....不按20dB衰減時，波形上下對稱的問題，在示波器用肉眼就可以看出來了。外加直流成分很大，高達3-4V，還有hum....
害我量放大器的開回路增益時，還要加RC filter來純化訊號....

[oldhan]

chopper amp ICL7650S, offset 1uV, 0.02uV/度C, 零售價 NT$300

我也不知道有什麼二合一的 op07, 也許改天用 8 pin uP 重做.

音技的 SFG-1000 套件不知還買的到否? 多少人有興趣?

[skyboat]

chopper amp ICL7650S, offset 1uV, 0.02uV/度C, 零售價 NT$300

我也不知道有什麼二合一的 op07, 也許改天用 8 pin uP 重做.

音技的 SFG-1000 套件不知還買的到否? 多少人有興趣?

OP777(Single)、OP727(Dual)、OP747(Quad) ，ADI 在他家的 App. note 說是 OP07 的 "改良"。(不過仔細看，似乎各有勝出 ！)

http://www.analog.com/en/prod/0%2C2877%2COP727%2C00.html

約十年前，拿市售的幾個型號 Dual Op 做溫度實驗(-10℃∼+60℃，單相瓦時錶頭用)，先從 Spec. 與單價淘汰一些之後，只剩 TL072CP、TL072ACP、AD712JN、LF442CN。

結果是：
TL072CP 慘！
TL072ACP 好一些些
AD712JN 誤差 -0.143%∼+1.371% (Digi-Key 可查價錢，"相對"不算便宜！)
LF442CN -0.05%∼-0.896% (NTD18~ 20左右

[aprilduck]

[quote="skyboat"]

TL072CP 慘！
TL072ACP 好一些些
AD712JN 誤差 -0.143%∼+1.371% (Digi-Key 可查價錢，"相對"不算便宜！)
LF442CN -0.05%∼-0.896% (NTD18~ 20左右

[skyboat]

啟稟老師, LF442A/LF442 沒停產哩, LF441A/LF441 倒是停了許久了, 小弟當年為了因應 LF441A 停產被老闆逼著要變更設計改用 LF442A 時, 在 full range temp offset drifting 上吃了不少苦頭, 最後搞定時回頭看, 幾乎是重新設計整個線路了

哦！感恩。真是的，當年不好買，竟然是被老外給耍了 ！

老闆的要求始終如一 → 成本低、數據好看，搞設計的有夠難為。回到主題來，前面兩位仁兄已將「耳機