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Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Discussioni di carattere generale sugli effetti analogici e non..
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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 06/07/2020, 6:59

Ciao Luix,
Il gain a 4,5 X è un'ipotesi. Non so esattamente quanto gain possa servire per avere entrambe le uscite allo stesso volume perchè non so ancora quanto tira fuori questo piezo.

Il consiglio di andare su fet lo sto valutando, ma mi devo ristudiare qualcosina in piú a riguardo. Per esempio farli lavorare con una tensione di 18v per avere piú headroom è di conseguenza non tagliare all'ingresso segnali molto ampi.

Mi piacerebbe sapere il perchè mi consigli di andare sui transistor anzichè sugli opamp. C'è differenza di qualitá e prestazioni?

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luix
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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da luix » 07/07/2020, 8:15

I transistor di norma hanno meno rumore degli opamp, per la semplice ragione che un opamp è composto da almeno una decina di transistors.

Visto che il buffer/preamp è il primo stadio della catena è quello che deve avere meno rumore possibile, non voglio far partire la trattazione ingegneristica del rumore nei blocchi in cascata ma sappi che quello che conta è il primo stadio, in pratica il primo stadio deve avere rumore più basso possibile e guadagno più alto possibile (nei limiti del possibile :face_green: ).

Ad esempio il TL081 ha come figura di rumore 18nV/rad(Hz) mentre il 2SK170 ha 0.95nV/rad(Hz), la stessa figura di rumore del 2SK170 la trovi nel molto più costoso LT1028.

Insomma, se non vuoi usare un singolo transistor puoi usare un opamp con bassissimo rumore e se lo trovi magari anche rail to rail, non dovendo fare una produzione industriale non credo ti importi qualcosa se l'opamp costa 5 euro invece di 50cent.

Magari si potrebbe fare un confronto registrando un preamp fatto con un singolo JFET ed uno fatto con degli operazionali.

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 07/07/2020, 12:55

Sulla questione rumore, assolutamente d'accordo. La mia intenzione era di farlo cmq con un tl082 o un NE5532. Dovrebbero essere a basso rumore da quel che mi ricordo.
Nulla vieta di propendere per un altro operazionale doppio piú performante.

A parte la questione rumore che come dici tu sarebbe molto interessante da confrontare, pensi che facendolo con transistor jfet potrei cmq avere abbastanza headroom e riuscire a ridurre le dimensioni della board rispetto ad una fatta con un doppio operazionale?

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da luix » 07/07/2020, 15:47

Sicuramente hai più headroom con un singolo transistor piuttosto che con un opamp, a meno che non usi un opamp rail to rail, in quest'ultimo caso l'uscita arriva sia al V+ che al V- solo che da quello che vedo hanno una tensione di alimentazione piuttosto bassa.

Altro capitolo sarebbe provare gli opamp a feedback di corrente che hanno uno slew rate pazzesco, roba di 2000V/us... ma ora andiamo off topic.

Insomma, fai delle prove e facci sapere [icon_e_biggrin.gif]

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 07/07/2020, 19:07

Credi sia davvero necessario avere uno slew rate cosí alto per un segnale audio che ha una banda passante cosí limitata? Lo chiedo perchè onestamente non mi sono mai posto il problema di avere slew rate cosí alti.

Quando Mi dici che la tensione è bassa, ti riferisci a questa tipologia di opamp?

Sto cercando di fare un doppio buffer alimentato a +9v e - 9v da una singola batteria. Con un normale opamp a basso rumore posso riuscire a non tagliare/segare i picchi del segnale entrante con questa alimentazione. Per me va piú che bene rispetto ad una normale 9v divisa a + e - 4,5v come si fa normalmente.

Se riesco ad alimentare questi opamp in modo tale da lasciare integro tutto il segnale entrante, va bene per me.

Purtroppo non credo che le circostanze ( limiti strutturali) mi permettano di alimentare il tutto a tensioni piú alte, quindi mi devo accontentare.

È molto interessante il consiglio sugli opamp rail to rail. Mi devo documentare meglio e provare. La spesa non sarebbe un problema se la qualitá è il basso rumore sono contenuti.

Ovviamente vi farò sapere. :numb1:

Sul progettare tutto a transistor.... Mi ci devo mettere un attimo e fare delle prove.

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 09/07/2020, 18:58

Ok, mi sono fatto un pò di letture interessanti per studiare un pò meglio i transistor.
Ho qualche dubbio / perplessità che gradirei mi aiutaste a chiarire se fosse possibile.

Partiamo dalle esigenze che si hanno e gli scopi che si vogliono raggiungere:

1 - Dimensioni compatte per ovvie ragioni.
2 - Assorbimento di corrente più basso possibile per cercare di far durare di più la batteria
3 - Headroom elevata. Quindi il massimo di tensione che posso raggiungere tenendo conto dei limiti strutturali è 18V ( +9V e -9V )
4 - Gain variabile per il piezo / gain unitario per i magnetici.
5 - Cercare di avere un suono più neutro possibile.

Detto ciò andiamo ad analizzare come conviene realizzare il circuito: se con opamp o con Fet.
Il rumore sul primo stadio è una cosa da tenere in considerazione anche sulle valvole. Non fa una piega. Quindi un singolo Fet a basso rumore già farebbe la differenza rispetto ad un classico opamp composto da molti transistor ( a meno che non sia rail to rail o un opamp serio a basso rumore ).

Se si volesse realizzare solo un singolo buffer a guadagno unitario per l'uscita magnetica, Polarizzare correttamente un transitor o un fet sarebbe un buon risparmio di spazio e di componentistica. Infatti sarebbe il caso di rivedere un attimo i miei buffer on board tenendo conto di ciò!

In questo caso specifico, però, dovrei impiegare almeno 3 transistor: uno in configurazione bootstrap con l'aggiunta di un secondo transistor dedicato al gain variabile. In più un singolo transistor che funge da buffer unitario per i magnetici. Già quì immagino che la pcb possa diventare di qualche millimetro più grande rispetto ad una fatta con un doppio operazionale. Immagino che anche il numero delle resistenze e dei condensatori sia maggiore se si opta per questa strada, Sbaglio?

Veniamo agli assorbimenti. Cosa ciuccia più corrente? Un doppio operazionale o tre transistor correttamente polarizzati per gli scopi già descritti? Ve lo chiedo perchè io penso che assorba meno un doppio operazionale. Ma posso tranquillamente sbagliarmi perchè non ne sono sicuro al 100%.

La tensione di alimentazione disponibile basta per non tosare il segnale in entrata se lavoro con dei transistor? Non devo farli lavorare a metà della tensione disponibile come citato in diversi testi? Abbiate pazienza ma mi ci sto addentrando solo ora a progettare qualcosa con i transistor anzichè gli opamp. E anche lì ho ancora parecchio da studiare.

L'impedenza di ingresso per il piezo deve essere molto alta. Un fet non ha problemi in questo senso, ma anche con un operazionale si può arrivare ad almeno 10 Mega di impedenza di ingresso.

Su un articolo di un sito dove ho letto e studiato un bel pò di cosette ( link all'articolo: https://sound-au.com/articles/followers.html ), nella conclusione il tizio dice:

"It should be fairly obvious that for small signal audio frequency applications, it's almost impossible to beat an opamp with any discrete option. Some are fairly good if you work at it, but the PCB area needed is a great deal more than that for an integrated circuit. FETs in general are a good option if you need an exceptionally high input impedance, but again, a FET input opamp will generally have far better performance than a discrete circuit. However, the noise performance of FET input opamps is usually not as good as bipolar types, and a low noise JFET may be a better option where noise performance is critical. There are some benefits to using MOSFETs, but their noise performance is usually a limitation so using them at low levels isn't usually a good idea."

Queste mie domande e riflessioni non sono fatte per fare polemica. Sto solo cercando di capire meglio il tutto tenendo conto delle restrizioni esistenti.

Date le mie attuali conoscenze sui transistor, forse è meglio seguire un altro consiglio di Luix. Ovvero progettare il tutto con un operazionale costoso ma che abbia la stessa soglia di rumore che ha un FET.

Stavo pensando a qualcosa tipo l'AD8599-EP ha solo 1.15 nV/√Hz e può essere alimentato fino a +/- 18V.

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 12/07/2020, 12:50

luix ha scritto:
07/07/2020, 15:47
...a meno che non usi un opamp rail to rail, in quest'ultimo caso l'uscita arriva sia al V+ che al V- solo che da quello che vedo hanno una tensione di alimentazione piuttosto bassa.[icon_e_biggrin.gif]
Ho capito adesso che intendevi. Nella maggior parte dei casi, gli op amp rail to rail hanno una bassa tensione di alimentazione. Tipo + e - 5V.
Oltre a ciò, un altro (...per me ) svantaggio è che la maggior parte sono tutti con package SOIC8 e non DIP8.

Mi sono andato a spulciare un bel pò di datasheet per trovare un possibile candidato. Alla fine si può optare per uno di questi 2:

"AD8599" con solo 1 nV / √Hz ad 1 kHz

"OPA1632" con solo 1,3nV / √Hz ad 1Khz.

Il problema sarà saldarlo su una mini board per adattarlo a DIP8 e poi metterlo su uno zoccolo .
Reputo fondamentale avere sempre la possibilità di intercambiare gli operazionali e/o i relays in caso di guasto anzichè rifare tutta la pcb.

Per chi volesse avere un quadro di insieme delle varie tipologie degli operazionali per ciò che concerne il rumore, vi posto una comoda tabella esplicativa in exel. Sono ordinati in base al più basso rumore possibile:
OPAMP SHOOTOUT 1.xlsx
(21.44 KiB) Scaricato 10 volte


Il buon Merlin Blencowe, ha progettato un pedale che riesce a fare ciò che serve a me senza alimentare il doppio operazionale a + e - 9 Vdc.
In pratica sfrutta 2 transistor polarizzati in modo tale da forzare l'alimentazione a seguire il segnale ( rail boostrapping ). Solo con 9 Vdc.
Non mi è chiara la tecnica e non so come riesca a fare ciò questa configurazione, ma nella spiegazione testuale pare proprio che faccia questo:

http://www.valvewizard.co.uk/glassblower.html

Volendo si potrebbe approfondire l'argomento in un altro thread. Io almeno lo reputo molto interessante.

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Red Max » 27/07/2020, 17:02

questo l'avevi visto?
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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 28/07/2020, 12:52

Ciao. Avevo visto qualcosa del genere, ma mi sembra che sia un amplificatore differenziale quello.
Mi sbaglio?

Sicuramente è un buon circuito da mettere sotto all'humbucker, ma non funge al mio scopo.

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da mikestorm » 03/08/2020, 19:28

luix ha scritto:
05/07/2020, 17:18
Io proverei a fare tutto a transistor discreti, visto che quello è il primo transistor della catena opterei per un JFET low noise tipo il BF245A o ancora meglio un 2SK170 comprato da fonti attendibili.

Visto che ti serve un guadagno di 4.5 un BF245A ce la fa tranquillamente.

Come buffer userei quello classico bootstrap che trovi qui sotto (l'ho strappato da un altro schema):
jfetbuffer.png
Come stadio di guadagno il classico source comune con uscita sul drain.
Ciao a tutti

Io sto cercando di fare un qualcosa di simile, ma utilizzando il ponte ghost a sellette individuali, preferirei avere 6 buffer individuali, ciascuno con il suo trimmer per compensare i singoli volumi delle corde.

Dai buffer andrei in due sistemi di output indipendenti.
Il primo output sarà mono, e sarà l'uscita di un sommatore(dei 6 segnali presi dai buffer) ad opamp, pensavo ad un rail to rail a basso rumore.
Il secondo output sarà semplicemente un connettore din a 8 pin(i sei piezo bufferizzati, la massa e pensavo anche l'alimentazione) da inviare ad uno stomp per poi trattare individualmente l'output di ogni buffer.

In poche parole mi sto costruendo una simil Paradis Avalon.

Per i 6 buffer pensavo a qualcosa del genere: http://www.scotthelmke.com/Mint-box-buffer.html
invece dello switch di attenuazione, userei un trimmer.
L'unica cosa è che vorrei aumentare un poco l'alimentazione, invece dei 9v, almeno 18v.

Cosa ne dite?
@Luix quali sono i tuoi consigli?

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da luix » 03/08/2020, 21:55

Dico che devi sempre sapere quale è l'uscita di picco massima dei pickup, secondo me 9V bastano e avanzano per bufferizzare, con un opamp rail-to-rail ti darebbero una dinamica di quasi 9Vpp e non credo che un pickup arrivi a quella tensione anche plettrando con un martello :face_green:

Visto che vuoi fare sei buffer ti conviene usare gli opamp perchè tanto poi dovresti mandare i sei segnali in un mixer e la scelta migliore per tale circuito è un operazionale, potresti fare un mixer con un transistor che abbia un feedback da collettore a base (tipo quello che vedi nel Phase 90) ma credo che abbia prestazioni ben inferiori a un opamp, sarebbe bello provare a fare un confronto ma questa è un'altra storia.

Ti sconsiglio di mettere delle charge pump per alimentare il primo stadio della catena perchè è proprio quello che poi domina sul rumore di tutta la catena, in telecomunicazioni il primo stadio di amplificazione che è proprio sull'antenna è un Low Noise Amplifier (LNA) proprio per questa ragione.

Il segnale subirà diverse amplificazioni, ad esempio un overdrive guadagna 200 volte, un preamp altri 20, il finale altri 20, il guadagno totale sarà il prodotto e cioè 80 mila! questo vuol dire che inserendo a inizio catena un rumore di 100uV RMS te lo ritrovi in uscita a 8V RMS che su 4 ohm sono 16W RMS...

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 04/08/2020, 18:19

luix ha scritto:
03/08/2020, 21:55
... secondo me 9V bastano e avanzano per bufferizzare, con un opamp rail-to-rail ti darebbero una dinamica di quasi 9Vpp e non credo che un pickup arrivi a quella tensione anche plettrando con un martello :face_green:
Molto interessante il fatto che davvero riesca un rail to rail ad avere questa headroom. Allora è cosa fatta! Lasciamo perdere gli schemi a transistor che stavo provando e andiamo direttamente di rail to rail senza neanche utilizzare charge pump o simili.

Dovrò per forza cercare di adattarlo ad un socket non smd. Ce la dovrei fare.


Luix, per quanto riguarda i picchi di tensione con pickup magnetici.... Ecco... Io sarei arrivato ad 8.5 Vpp plettrando pesantemente!
Vero è che non avevo messo una resistenza da un mega fra le sonde dell'oscilloscopio, ma anche dopo messa, con alcuni pickup si riescono davvero a raggiungere picchi notevoli. Credimi.

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da luix » 05/08/2020, 14:12

Dom ha scritto:
04/08/2020, 18:19
Io sarei arrivato ad 8.5 Vpp plettrando pesantemente
In tal caso forse conviene caricare il pickup con una resistenza di basso valore, in questo modo attenui la tensione e aggiungi poco rumore termico in quanto è proporzionale al valore di resistenza.

Non so, se il pickup ha una resistenza in DC da 10k puoi dimezzare la tensione con una resistenza da 10k in giù, essendo il pickup principalmente induttivo conoscere il valore di induttanza ti consente di scegliere la resistenza.

Quì c'è un articolo interessante https://guitarnuts2.proboards.com/threa ... ar-ltspice

Poi amplificando puoi recuperare le alte frequenze perse caricando il pickup.

Tutto da testare! :yes:

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da Dom » 05/08/2020, 17:30

Molto interessante l'articolo sulla creazione di un modello con ltspice. Mi ci devo mettere e studiarlo quel simulatore. Alla fine i modelli te li puoi praticamente fare da solo.

Anche se sarebbe un'ottima idea quella di caricare di piú il pickup tramite opportuna resistenza, non credi che cosí lo si "maschera" un pò come suono?

Nel senso che, proprio perchè abbiamo a che fare con un'induttanza alla fine, caricando leggermente di piú l'output per farlo stare buono sui 6 vpp massimi (.... Per esempio), penso che il suono naturale dello stesso venga leggermente.... Cambiato come frequenze.

Verissimo che dopo, in preamplificazione, puoi fare qualcosa per ritirare fuori le frequenze attenuate, ma.... Forse sarebbe meglio lavorare sull'integritá assoluta del segnale sorgente.

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Re: Buffer onboard per Piezo e Magnetici

Messaggio da luix » 05/08/2020, 20:05

Ehehe! se vuoi l'integrità assoluta non devi bufferizzare, tutto quello che metti sulla catena in qualche modo modifica il segnale.

Proprio perchè il suono viene modificato dicevo che bisogna testare, su preamp/buffer interni alla chitarra non ho mai lavorato.

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