Einstellen der Audioausgangsimpedanz für den Ausgangsschutz

Ich baue ein Modul für einen modularen Synthesizer nach dem Eurorack-Standard . Dies ist also ein Modul, das über Patchkabel mit anderen Modulen verbunden werden soll.

Während die obige Standardseite nicht eine Ausgangsimpedanz für die Modulausgänge angeben, so scheint es , dass diese in der Regel in der Region ist . Eingangsimpedanz wird als spezifiziert 100 k Ω . Da meine letzte Ausgangsstufe ein Verstärker auf Opamp-Basis ist, muss ich die Impedanz speziell senken, da der Operationsverstärker selbst eine sehr niedrige Ausgangsimpedanz ergeben würde. Da alle Ausgänge und Eingänge vom Benutzer angeschlossen werden können, sollte ich erwarten, dass der Ausgang mit einer Spannung im Bereich von - 12 V bis + 12 V kurzgeschlossen wird$100\Omega - 1k\Omega$$100\mathrm{k}\Omega$$-12\mathrm{V}$$+12\mathrm{V}$(Systemstromschienen) durch den Benutzer; Beispielsweise ist es dem Benutzer möglich, zwei Ausgänge miteinander zu verbinden, und obwohl dies nichts Sinnvolles bewirkt, sollten die Module nicht beschädigt werden.

Online kann ich zwei verschiedene Möglichkeiten finden, dies zu tun. Die offensichtliche Operationsverstärkerschaltung, gefolgt von einem Widerstand:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

oder Setzen Sie den Widerstand in die Rückkopplungsschleife:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

In beiden Fällen stellt die Ausgangsimpedanz ein.$R3$

$\pm 12 \mathrm{V}$$24\mathrm{V}/R3\ = 24\mathrm{mA}$$R3 = 1\mathrm{k}\Omega$

Hier gibt es also zwei verwandte Fragen

1. Ist der letztere Weg tatsächlich empfohlen und sicher für mein Modul und jedes andere (vernünftigerweise entworfene) Modul, an das es angeschlossen werden kann? Der Grund, warum ich Zweifel habe, ist, dass der erste Weg bei Modulen in freier Wildbahn viel häufiger zu sein scheint. Ich denke also, dass es einige Nachteile gibt, die ich nicht erkenne. Andererseits scheint auch nur ein direkter Ausgang des Operationsverstärkers durchaus üblich zu sein ...
2. $R3$$10\mathrm{k}\Omega$

Aktualisieren:

Um die fehlende Spezifikation von Olin zu beantworten: Benutzer würden nicht davon ausgehen, dass passives Mischen durch Kurzschließen von Ausgängen funktionieren würde (und tatsächlich variiert die Ausgangsimpedanz anderer Module, sodass sie nicht zuverlässig ist). Grundsätzlich ist jedes Verhalten akzeptabel, das die Module nicht beschädigt.

Da der Ausgang dieses Moduls ohnehin (aufgrund der Beschaffenheit des Moduls) ohnehin nicht wirklich als Steuerspannung verwendet werden kann, spielt ein geringfügiger Verlust aufgrund des Widerstands außerhalb der Schleife keine große Rolle. Für Audio ist das nur ein kleiner Lautstärkeabfall.

Beim Lesen dieses Threads stelle ich schließlich fest, dass ein potenzielles Problem bei der letzteren Option darin besteht, dass der Operationsverstärker jede Ausgangskapazität direkt ansteuern muss. Im Allgemeinen sind modulare Patchkabel recht kurz, aber es gibt auch modulare Wandgeräte, bei denen möglicherweise längere Patchkabel verwendet werden.

Letztendlich denke ich, dass ich mich zur ersten Option neige, hauptsächlich um Probleme mit der Kabelkapazität zu vermeiden, und da der Nachteil (kleiner Signalverlust) nicht wirklich wichtig ist. Aber alle Gedanken oder Einsichten sind immer noch willkommen!

Update 2:

$C_f$$C_L$

Das Fazit des vorherigen Updates gilt also immer noch. Die erste Schaltung ist eine bessere Wahl, wenn wir die Last nicht kennen.

Welche Schaltung Sie möchten, hängt von den Spezifikationen ab, die Sie uns nicht mitgeteilt haben. Die wichtige Frage ist, was genau passieren soll, wenn ein Benutzer die Ausgaben von zwei dieser Dinge miteinander verbindet.

Wenn sie wirklich nicht miteinander verbunden werden sollen, dient der Widerstand nur zum Schutz. In diesem Fall ist Ihre zweite Schaltung besser. Sie stellen den Widerstandswert so ein, dass die Ausgangsstromfähigkeit des Operationsverstärkers im ungünstigsten Fall nicht überschritten wird.

Wenn mehrere Module miteinander verbunden werden sollen und Sie das durchschnittliche Ergebnis erzielen möchten, müssen Sie Ihre erste Schaltung verwenden. Dies wäre zum Beispiel der Fall, wenn es innerhalb der Spezifikationen erlaubt ist, den linken und den rechten Kanal miteinander zu verbinden, um Mono zu erhalten. In diesem Fall muss der Widerstand unabhängig von der angegebenen Ausgangsimpedanz jedes Moduls sein. Wenn sie durch Kurzschluss gemittelt werden sollen, muss jeder eine definierte und kontrollierte Impedanz haben. Diese Impedanz muss in der Norm angegeben werden.

Wenn Sie beispielsweise 1 kΩ und jemand anderes 10 kΩ auswählen würden, würde das Anschließen der beiden Module nicht den beabsichtigten Durchschnitt ergeben. Das resultierende Signal wäre 10/11 Teile von Ihrem Modul und 1/11 Teile vom anderen Modul. Damit das Mittelungsschema funktioniert, müssen alle Impedanzen gleich sein und müssen daher im Voraus vereinbart werden.

Die beiden Schaltkreise reagieren unterschiedlich auf eine externe Belastung von GND. Nehmen Sie in einem Extremfall einen 1-K-Widerstand gegen GND als Last an. In der ersten Schaltung ändert sich die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers nicht, die Schaltungsverstärkung ändert sich nicht, aber die externe Spannung nimmt um 50% ab.

In der zweiten Schaltung befindet sich jetzt ein 50% -Dämpfer in der Rückkopplungsschleife. Zuvor war das rechte Ende von R2 (68K) an eine Null-Ohm-Spannungsquelle angeschlossen. Jetzt wird es über einen äquivalenten 500-Ohm-Widerstand an eine Thevenin-Ersatzspannung angeschlossen, die 1/2 der Opamp-Ausgangsspannung beträgt.

Der Rückkopplungswiderstandswert ist also unterschiedlich, was die Schaltungsverstärkung ändert, und die Rückkopplungsspannung ist sehr unterschiedlich, was die Verstärkung wirklich ändert. Die Pin-Spannung des Operationsverstärkers verdoppelt sich (ungefähr), wenn versucht wird, die Schleife zu schließen. Die externe Ausgangsspannung nimmt nicht stark ab, bis der Operationsverstärker gesättigt ist. Oder etwas ähnliches.

Die meisten Operationsverstärker haben einen eingebauten Kurzschluss. Schutz bereits, wenn Sie negative Rückkopplung verwenden, ist die 2. Methode. Aus diesem Grund haben OA eine so niedrige Strombegrenzung.

Die Kehrseite ist die kapazitive Kabellast Ic = CdV / dt erfordert die Berechnung der Versorgungsspannung und. Hier zu begrenzen, um das Design zu gewährleisten, vermeidet eine Sättigung oder Anstiegsgeschwindigkeitsbegrenzung. Daher ist es nicht ratsam, den Antrieb über Zo des Kabels anzuheben.

Ich würde den ersten machen, weil er den Operationsverstärker unabhängig lädt, wenn er zu einem anderen Effekt / einer anderen Stufe summiert wird, wenn andere parallel geschaltet sind. Der zusätzliche Nebeneffekt der Belastung der Ausgangskurzschlüsse (aufgrund des Einsteckens des Ausgangs in einen Patch-Out-Punkt) wird ebenfalls begrüßt. Ich würde mir keine Sorgen um die Impedanz machen, da sie bei weniger als 3 Metern wieder in einen unsymmetrischen Hi-Z-Eingang fließt.