Ajuste de la impedancia de salida de audio para protección de salida

Estoy construyendo un módulo para un sintetizador modular, de acuerdo con el estándar Eurorack . Por lo tanto, este es un módulo destinado a ser conectado a otros módulos a través de cables de conexión.

Si bien la página estándar anterior no especifica una impedancia de salida para las salidas del módulo, parece que, en general, se encuentra en la región . La impedancia de entrada se especifica como 100 k Ω . Como mi etapa de salida final es un amplificador basado en opamp, necesito dejar caer específicamente la impedancia, ya que el amplificador operacional en sí mismo daría una impedancia de salida muy baja. Además, dado que cualquier salida y entrada puede ser conectada por el usuario, debería esperar que la salida pueda estar en cortocircuito a cualquier voltaje en el rango de - 12 V a + 12 $100\Omega - 1k\Omega$$100\mathrm{k}\Omega$$-12\mathrm{V}$$+12\mathrm{V}$(rieles de alimentación del sistema) por el usuario; por ejemplo, es posible que el usuario conecte dos salidas juntas, y aunque eso no hará nada significativo, los módulos no deberían dañarse.

En línea, puedo encontrar dos formas diferentes de hacer esto. El obvio circuito del amplificador operacional seguido de una resistencia:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

o poner la resistencia en el circuito de retroalimentación:

^{simular este circuito}

En ambos casos, establece la impedancia de salida.$R3$

La razón de esto último es que, dado que la retroalimentación se toma del nodo de salida real, la salida es efectivamente una impedancia muy baja en condiciones normales, pero la resistencia, no obstante, protege demasiada corriente contra el consumo: si los rieles de alimentación son , entonces, como máximo, 24 V / R 3 = 24 m A (para R 3 = 1 k Ω ) pueden extraerse antes de que el amplificador operacional se sature (aunque en la práctica, el TL07x se saturará antes, ya que no puede emitir tanta corriente) )$\pm 12 \mathrm{V}$$24\mathrm{V}/R3\ = 24\mathrm{mA}$$R3 = 1\mathrm{k}\Omega$

Entonces hay dos preguntas relacionadas aquí

1. ¿Es la última forma realmente recomendada y segura para mi módulo y cualquier otro módulo (razonablemente diseñado) al que pueda conectarse? La razón por la que tengo dudas es que mirar módulos en la naturaleza, la primera forma parece ser mucho más común, así que creo que hay algunas desventajas de las que no me doy cuenta. Por otro lado, solo una salida directa del amplificador operacional parece ser bastante común también ...
2. En este último caso actúa realmente como un limitador de corriente, por lo que estoy inclinado a utilizar realmente una resistencia mucho mayor, digamos alrededor de 10 k Ω , por lo que la corriente máxima se fija por la resistencia, no la capacidad de salida del amplificador operacional . ¿Es esto algo razonable?$R3$$10\mathrm{k}\Omega$

Actualizar:

Para responder a las especificaciones faltantes de Olin: los usuarios no asumirían que la mezcla pasiva mediante el cortocircuito de las salidas funcionaría (y, de hecho, la impedancia de salida de otros módulos varía, por lo que no es confiable). Entonces, básicamente, cualquier comportamiento que no dañe los módulos es aceptable.

Por otro lado, dado que la salida de este módulo no es realmente utilizable como voltaje de control de todos modos (debido a la naturaleza del módulo), una ligera pérdida debido a la resistencia fuera del bucle realmente no importa mucho; para audio que es solo una pequeña caída de volumen.

Finalmente, al leer este hilo , noto que un problema potencial con la última opción es que el amplificador operacional necesita manejar cualquier capacitancia de salida directamente. En general, los cables de conexión modulares son bastante cortos, pero también hay modulares del tamaño de una pared que pueden usar cables de conexión más largos.

Al final, creo que me estoy inclinando hacia la primera opción, principalmente para evitar problemas con la capacitancia del cable, y dado que la desventaja (pequeña pérdida de señal) no es realmente importante. ¡Pero cualquier idea o idea es bienvenida!

Actualización 2:

$C_f$$C_L$

Entonces, la conclusión de la actualización anterior aún se mantiene, el primer circuito es una mejor apuesta cuando no conocemos la carga.

El circuito que desee depende de las especificaciones que no nos haya dicho. La pregunta importante es ¿qué se supone que sucederá exactamente cuando un usuario conecta las salidas de dos de estas cosas?

Si realmente no están destinados a conectarse entre sí, entonces la resistencia es solo para protección. En ese caso, su segundo circuito es mejor. Establece el valor de la resistencia para que no exceda la capacidad de corriente de salida del opamp en las peores condiciones.

Si se pretende unir varios módulos y se supone que debe obtener el resultado promedio, entonces debe usar su primer circuito. Este sería el caso, por ejemplo, si se permite dentro de las especificaciones conectar los canales izquierdo y derecho para obtener mono. En ese caso, la resistencia debe ser cualquiera que sea la impedancia de salida especificada de cada módulo. Si se supone que promedian por cortocircuito, cada uno debe tener una impedancia definida y controlada. Esa impedancia debe ser especificada por la norma.

Por ejemplo, si tuviera que elegir 1 kΩ y alguien más eligiera 10 kΩ, entonces conectar los dos módulos no produciría el promedio como se esperaba. La señal resultante sería 10/11 partes de su módulo y 1/11 partes del otro módulo. Para que el esquema de promedios funcione, todas las impedancias deben ser iguales y, por lo tanto, acordadas con anticipación.

Los dos circuitos responden de manera diferente a una carga externa a GND. Usando un caso extremo para demostrar, suponga una resistencia de 1 K a GND como carga. En el primer circuito, el voltaje del pin de salida opamp no cambia, la ganancia del circuito no cambia, pero el voltaje externo disminuye un 50%.

En el segundo circuito, ahora tiene un atenuador del 50% dentro del circuito de retroalimentación. Antes, el extremo derecho de R2 (68K) estaba conectado a una fuente de voltaje de cero ohmios. Ahora está conectado a un voltaje equivalente de Thevenin que es la mitad del voltaje de salida opamp, a través de una resistencia equivalente de 500 ohmios.

Entonces, el valor de la resistencia de retroalimentación es diferente, lo que cambia la ganancia del circuito, y el voltaje de retroalimentación es muy diferente, lo que realmente cambia la ganancia. El voltaje del pin de salida opamp se duplicará (aproximadamente) cuando intente cerrar el bucle. El voltaje de salida externo no disminuirá mucho hasta que el opamp se sature. O algo así.

La mayoría de los amplificadores operacionales tienen un cct corto incorporado. protección ya que cuando usa retroalimentación negativa es el segundo método. Es por eso que los OA tienen un límite de corriente tan bajo.

El lado negativo es la carga capacitiva del cable Ic = CdV / dt requiere que calcule el voltaje de alimentación y. Aquí limitar para garantizar el diseño evita una saturación o limitación de velocidad de respuesta. Por lo tanto, no es aconsejable elevar la unidad por encima de Zo del cable.

Haría el primero porque cargará el amplificador operacional de forma independiente cuando se suma a otro efecto / etapa cuando otros están conectados en paralelo. El efecto secundario adicional de proporcionar una carga en los cortos de salida (debido a la conexión de la salida en un punto de parche) también es bienvenido. No me preocuparía la impedancia porque volverá a una entrada desequilibrada de alta z a menos de 3 metros.