USBDAC/bluetooth OPAMPによるアクティブフィルタ + トランス
中身はペルケさんの
bluetooth レシーバーversion2
OPamp によるHPアンプ
トランス式USBDAC
を組み合わせる案を作ってみた。
■アクティブフィルタ部_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
基本はペルケさんのbluetooth レシーバーversion2
(すべての図はLink先のHPから借用しました。)
http://www.op316.com/tubes/lpcd/bt-receiver-v2.htm
フィルタの定数の選定はよくわからないので、以下の様にした。
(1) オペアンプ正帰還型ローパス・フィルタツールを使用して、ペルケさんのアクティブフィルタを再現してみる。
http://sim.okawa-denshi.jp/OPseikiLowkeisan.htm
入力定数
カットオフ周波数fc=40kHz
減衰比=1
C1,C2=1200pF
で計算すると、ペルケさんの定数とほぼ一致するので、このツールを利用できる事を確認した。(お勧めのツールです。素晴らしいツールです。)
C1,C2の選び方のルールは全くわからない。
(2) 3次ローパスフィルタ
さらに強力な3次ローパスフィルタの計算も出来るので計算だけはトライした。（RLCフィルタを前置していると、5次のフィルタに相当するので過剰かもしれない。）
http://sim.okawa-denshi.jp/Sallenkey3Lowkeisan.htm
各3つの抵抗値を1k〜4kΩ程度にするように
1次フィルタ部: fc1=40000Hz
2次フィルタ部: fc2=40000Hz
減衰比ζ=0.5
C1=1500pF
C2=4700pF
を選んでみた。結果は以下の通り。
R1 = 3.3kΩ
R2 = 4.3kΩ
R3 = 2kΩ
C1 = 0.0015uF
C2 = 0.0047uF
C3 = 330pF
▪️OPamp 部_/_/_/_/_/_/
ペルケさんのHPAの記事から(非反転OPアンプ）
http://www.op316.com/tubes/hpa/2019-hpa.htm
これを利用して ゲインを変えることにする。
▪️全体構成
入力部（以下を選択できる構成）
USBDAC側0.6V出力
Bluetooth も0.6V出力に設定する。
アクティブフィルタ ＋OPアンプ部
HPAから帰還抵抗1.5kΩを1kΩに変更して、ゲイン1.98倍(約2倍)のOPオペアンプの出力にする。
アクティブフィルタの詳細は下の再計算結果を参照
出力トランス
1次：150Ω＝2次：600Ωのトランスで受ける(歪む事も無く3VまでOKなので)。ここでも２倍のゲイン。但し、トランスの効率を90%とすると約1.8倍のゲイン
トータル
2.2V程度出力が得られる予定。
注）よくよく考えると、出口にトランスがあるので非反転アンプを選ばなくてもよいなと思った。（反転アンプ＋トランスで反転の構成）
ほぼ、目標の構成がツールにあったので再度計算
http://sim.okawa-denshi.jp/OPseikiLowkeisan.htm
カットオフ周波数からCR定数の選定と伝達関数
入力定数
カットオフ周波数fc=40kHz
f=0Hz における利得 G=1.59倍 (デフォルト値)
減衰比 ζ = 0.7 (Bode線図を見て、ここは ζ = 1.0→0.7へ変更した。）
C1,C2=1200pF
を選んでみた。結果は以下の通り。
R1 = 3.3kΩ
R2 = 3.3kΩ
R3 = 56kΩ（参考値）
R4 = 33kΩ（参考値）
C1 = 0.0012uF
C2 = 0.0012uF
R3,R4は2倍のゲインを優先して設定。
▪️メリット
トランスとOPamp の組み合わせは、手持ちのトランスに合わせてOPamp の倍率を選択する方式なので、低インピーダンスのトランス入力はOPamp とのマッチングに配慮する必要があるものの、多くのトランスがほぼ使用可能になるのがメリット。
OPampで適正なゲインを取り持ってくれるので、難しいプリアンプの設計は不要で、トウシロウの私でも計画案が出来る。
▪️ディメリット
トウシロウの設計なので、何処に落とし穴があっても不思議ではない。
空想なので作動の保証無し。
Bluetoothの上にOPアンプが載っているのに後段でまた、OPアンプを使用するのはUnsophisticated, Unstylish, Unattractive, Ugly である。
アクティブフィルターの抵抗またはコンデンサの設定ルールは分かっていない。
（ジョンソン熱雑音を考慮して、入力抵抗があまり大きくならないようにする。熱雑音係数は抵抗値の√に比例して増加するようです。）
ジョンソン・ノイズに係る情報ページ
http://www.op316.com/tubes/datalib/calc-j-noise.htm
bluetooth レシーバーversion2
OPamp によるHPアンプ
トランス式USBDAC
を組み合わせる案を作ってみた。
■アクティブフィルタ部_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/_/
基本はペルケさんのbluetooth レシーバーversion2
(すべての図はLink先のHPから借用しました。)
http://www.op316.com/tubes/lpcd/bt-receiver-v2.htm
 |
| bluetooth レシーバーversion2 アクティブフィルタ 部 |
フィルタの定数の選定はよくわからないので、以下の様にした。
(1) オペアンプ正帰還型ローパス・フィルタツールを使用して、ペルケさんのアクティブフィルタを再現してみる。
http://sim.okawa-denshi.jp/OPseikiLowkeisan.htm
 |
| オペアンプ正帰還型ローパス・フィルタ |
入力定数
カットオフ周波数fc=40kHz
減衰比=1
C1,C2=1200pF
で計算すると、ペルケさんの定数とほぼ一致するので、このツールを利用できる事を確認した。(お勧めのツールです。素晴らしいツールです。)
C1,C2の選び方のルールは全くわからない。
(2) 3次ローパスフィルタ
さらに強力な3次ローパスフィルタの計算も出来るので計算だけはトライした。（RLCフィルタを前置していると、5次のフィルタに相当するので過剰かもしれない。）
http://sim.okawa-denshi.jp/Sallenkey3Lowkeisan.htm
 |
| 3次ローパスフィルタ |
各3つの抵抗値を1k〜4kΩ程度にするように
1次フィルタ部: fc1=40000Hz
2次フィルタ部: fc2=40000Hz
減衰比ζ=0.5
C1=1500pF
C2=4700pF
を選んでみた。結果は以下の通り。
R1 = 3.3kΩ
R2 = 4.3kΩ
R3 = 2kΩ
C1 = 0.0015uF
C2 = 0.0047uF
C3 = 330pF
▪️OPamp 部_/_/_/_/_/_/
ペルケさんのHPAの記事から(非反転OPアンプ）
http://www.op316.com/tubes/hpa/2019-hpa.htm
 |
| この図で、利得＝1＋（56kΩ//1.5kΩ÷1kΩ）＝2.46倍 |
これを利用して ゲインを変えることにする。
▪️全体構成
入力部（以下を選択できる構成）
USBDAC側0.6V出力
Bluetooth も0.6V出力に設定する。
アクティブフィルタ ＋OPアンプ部
HPAから帰還抵抗1.5kΩを1kΩに変更して、ゲイン1.98倍(約2倍)のOPオペアンプの出力にする。
アクティブフィルタの詳細は下の再計算結果を参照
出力トランス
1次：150Ω＝2次：600Ωのトランスで受ける(歪む事も無く3VまでOKなので)。ここでも２倍のゲイン。但し、トランスの効率を90%とすると約1.8倍のゲイン
トータル
2.2V程度出力が得られる予定。
注）よくよく考えると、出口にトランスがあるので非反転アンプを選ばなくてもよいなと思った。（反転アンプ＋トランスで反転の構成）
ほぼ、目標の構成がツールにあったので再度計算
http://sim.okawa-denshi.jp/OPseikiLowkeisan.htm
カットオフ周波数からCR定数の選定と伝達関数
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| 再計算したアクティブフィルタ＋OPアンプ の構成 |
入力定数
カットオフ周波数fc=40kHz
f=0Hz における利得 G=1.59倍 (デフォルト値)
減衰比 ζ = 0.7 (Bode線図を見て、ここは ζ = 1.0→0.7へ変更した。）
C1,C2=1200pF
を選んでみた。結果は以下の通り。
R1 = 3.3kΩ
R2 = 3.3kΩ
R3 = 56kΩ（参考値）
R4 = 33kΩ（参考値）
C1 = 0.0012uF
C2 = 0.0012uF
R3,R4は2倍のゲインを優先して設定。
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| アクティブフィルタ ＋OPアンプ の Bode線図 |
▪️メリット
トランスとOPamp の組み合わせは、手持ちのトランスに合わせてOPamp の倍率を選択する方式なので、低インピーダンスのトランス入力はOPamp とのマッチングに配慮する必要があるものの、多くのトランスがほぼ使用可能になるのがメリット。
OPampで適正なゲインを取り持ってくれるので、難しいプリアンプの設計は不要で、トウシロウの私でも計画案が出来る。
▪️ディメリット
トウシロウの設計なので、何処に落とし穴があっても不思議ではない。
空想なので作動の保証無し。
Bluetoothの上にOPアンプが載っているのに後段でまた、OPアンプを使用するのはUnsophisticated, Unstylish, Unattractive, Ugly である。
アクティブフィルターの抵抗またはコンデンサの設定ルールは分かっていない。
（ジョンソン熱雑音を考慮して、入力抵抗があまり大きくならないようにする。熱雑音係数は抵抗値の√に比例して増加するようです。）
ジョンソン・ノイズに係る情報ページ
http://www.op316.com/tubes/datalib/calc-j-noise.htm
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