Ruido de audio con 5532 Opamp

Estoy usando un NE5532 como seguidor/búfer de voltaje en un circuito de audio y tengo algunos problemas de ruido. He simplificado el circuito para aislar el problema. La señal de entrada de audio entra a través de un transformador de audio al +IN del amplificador. La salida del amplificador actualmente va directamente a un mezclador comercial para su prueba.

Con la ganancia y el volumen del mezclador subidos y sin señal de sonido, en lugar de un ruido blanco silencioso/estática de fondo, obtengo un sonido de tictac/aleteo relativamente alto/rápido... suena como barajar las cartas, pero más como un tictac. Con una señal de entrada, es lo suficientemente fuerte como para interferir con la música. También hay algunos destellos de estática ruidosa cada segundo más o menos. Para las pruebas, reemplacé el amplificador operacional con un amplificador FET LM411, el ruido desapareció en su mayoría, excepto por el tictac que era muy, muy débil a todo volumen. He probado todas las diferentes combinaciones de puesta a tierra y salidas de aislamiento del transformador, nada ayuda, parece ser un problema del amplificador operacional y el ruido está en la señal misma.

Intenté medir el alcance de la salida y no puedo distinguir el ruido de tictac y los parpadeos de la medición del ruido solo de la fuente original.

¿Alguna idea de qué está causando esto y cómo solucionarlo?

Otra cosa: este amplificador se usa como un búfer antes de la salida con señales de nivel de línea de hasta 2Vrms. Según la hoja de datos, se extrae una corriente excesiva en una entrada diferencial de 0,6 V debido a los transistores de entrada. ¿Debería modificar mi circuito con resistencias de entrada o algo así, o este amplificador solo debería usarse con señales de entrada pequeñas?

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Algunas cosas: el circuito final es mucho más complejo, esto es básicamente a lo que lo he simplificado solo para aislar el problema del ruido. El circuito final es de +12 VCC de un solo extremo, con amplificador operacional polarizado a +6 V, y la fuente de alimentación es un conmutador de +15 VCC con filtrado intenso y regulador lineal de +12 V. Independientemente de cómo encienda el circuito, ya sea un conmutador de +15 V con filtrado o un suministro de banco lineal de 12 V, obtengo exactamente el mismo ruido que se describe. La entrada al mezclador está balanceada.

Actualización: Aquí están las pruebas adicionales que he completado tratando de aislar este problema de ruido. Hasta ahora, todos han sido infructuosos: 1) Pude medir de 3 a 12 mVCA entre trazas completamente no utilizadas, incluso sin energía en la placa de prueba, y descubrí que esto estaba causando un poco de zumbido, así que eliminé el circuito. Mismo resultado. 2) Intenté agregar un filtro LC con corte de 500 kHz después del opamp para eliminar la interferencia de RF, el mismo resultado. 3) Probé una mezcladora de otra marca después de descubrir que los protectores de las tomas en la primera no estaban conectados a tierra en el chasis. El original usaba un suministro lineal, este un suministro de modo de conmutación. No hay cambios de ninguna manera. 4) Después de medir 45 VCA a tierra en el nuevo chasis de la mezcladora, probé variaciones de puesta a tierra del chasis de la mezcladora a través del suministro de banco. Esto eliminó el zumbido masivo que obtendría sin hacerlo, pero el ruido opamp sigue ahí. 5) Probé entradas no balanceadas y balanceadas, sin cambios. 6) He probado múltiples variaciones de diferentes cables, enchufes y adaptadores, auriculares y blindaje de los cables. Ningún cambio.

Lo único que puedo pensar en la izquierda es que es algo con el opamp en sí. Como se mencionó originalmente, un LM411 redujo significativamente el ruido, aunque todavía estaba allí. Adjunto una descripción general de la configuración del sistema, pido disculpas por la mala calidad. El dibujo es principalmente para aislar cualquier bucle de tierra potencial, por lo que las partes internas de los dispositivos pueden no ser del todo precisas, solo verifiqué dónde estaban conectados GND y COM. ¿Hay alguna manera de adjuntar un archivo de audio a esta publicación? Quizás alguien reconozca el ruido. No tengo experiencia con el fenómeno, pero creo que puede ser la navegación a motor.

Gracias hasta ahora por la información de solución de problemas, cualquier otro comentario es muy apreciado.

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¿Tal vez publicar un diagrama de circuito?
La mayoría de las configuraciones de amplificadores operacionales, incluido un búfer, tienen un voltaje de entrada diferencial casi nulo. No está claro cuál es su problema de amortiguación.
Publique un esquema, incluidos los detalles completos de la alimentación de energía a este opamp. Tengo algunas sospechas, pero sin un esquema no hay nada de qué hablar. Cerrando como poco claro hasta entonces.
Entonces, ¿por qué no estás mostrando el circuito correcto? ¿Por qué no muestra el generador de riel dividido y nombra el amplificador operacional que está usando para esto? ¿Qué hace R5?
Este es el circuito correcto. Es el circuito simplificado que estoy usando para probar, que está dando EXACTAMENTE el mismo ruido que el circuito final. Inicialmente, omití intencionalmente el esquema porque estaba tratando de omitir las cosas que ya aislé como no causantes del problema. La impedancia de entrada real vista por el secundario del transformador es de 47k. El NE5532 es el opamp que estoy usando para esto.
Como se menciona a continuación, también intenté alimentar el amplificador con una batería de 9V, sin cambios, el mismo ruido de tictac. Probé diferentes chips también, sin cambios. Mi pensamiento inicial fue que posiblemente se tratara de un problema de la placa de prueba, es lo único que se me ocurre en este momento. Pero parece que si ese fuera el caso, el amplificador LM411 habría tenido el mismo problema.
¿Está el ruido presente en MIXER IN - referenciado a tierra?
Sí, el ruido está presente en el mezclador con referencia a tierra.
Si está presente en MIXER IN, con referencia a tierra, no tiene nada que ver con el amplificador operacional. Está presente en el secundario del transformador, presumiblemente proveniente de algún punto aguas arriba.
Ups, leí tu pregunta como mezclador en +. No, está presente entre mezclador en + y mezclador en -. Mezclador de entrada - está conectado directamente a tierra como se puede ver en el esquema. He probado extensamente sin el opamp y no obtengo ruido resultante, de hecho, el transformador de entrada aísla el leve zumbido de tierra que existía antes y deja solo el nivel de ruido blanco estático que busco.
¿Qué escucha si quita el amplificador operacional y simplemente conecta los pines 3 y 1 juntos? En otras palabras, ¿el ruido podría provenir de otro lugar?
@DR: En realidad, ya no tengo esa configuración de circuito, pero estoy lidiando con este mismo problema de ruido nuevamente en un circuito similar, y aún no he podido resolverlo. El esquema y la discusión están aquí si desea colaborar: electronics.stackexchange.com/questions/338272/…

Respuestas (4)

Entonces, finalmente pude resolver el problema de la lancha colocando un filtro LRC con una frecuencia de corte de 50kHz directamente en la salida del transformador. El transformador tiene una frecuencia de resonancia propia de alrededor de 280 kHz, pero la amplitud comienza a crecer alrededor de los 90 kHz, no estoy seguro de si esta es la causa específica, pero al eliminar esa resonancia y cualquier otra cosa que se abriera paso en el opamp parece haber eliminado el ruido. Gracias a todos por su entrada.

Usted dice en un comentario que no se exhibe ruido si el transformador está conectado directamente a la entrada balanceada del mezclador.

Sin embargo, sospecho que el papel previsto de este transformador es como un "balun": convertir desequilibrado a equilibrado.

El mezclador, al estar balanceado, es una entrada de tres terminales. Si el secundario del transformador está conectado de modo que la derivación central vaya a la GND del mezclador y los otros dos extremos de la bobina a las entradas + y -, entonces esa es una topología muy diferente del esquema de un solo extremo que tiene con el amplificador operacional

En la configuración que se muestra, la bobina del transformador es una fuente de entrada de un solo extremo. Esperaría que sus devanados capten EMI que se amplifica. La entrada balanceada del mezclador no se está utilizando como entrada balanceada. En la configuración balun, el ruido del transformador se suprime porque se divide en dos bobinas de idéntico número de devanados, cuyo ruido se cancela por las entradas de polaridad opuesta de la misma impedancia.

Una forma de proceder es deshacerse del transformador e implementar la conversión de no balanceado a balanceado con amplificadores operacionales, tal vez con un circuito como este .

Implícita en el circuito hay una conexión a tierra de extremo a extremo.

Si desea el aislamiento del transformador (sin conexión galvánica de extremo a extremo), puede trabajarlo en un circuito diferente de dos amplificadores operacionales. En pocas palabras: extienda las entradas + y - del mezclador con un par de preamplificadores idénticos, cada uno implementado por un amplificador operacional. (Esto preserva la propiedad de que las entradas balanceadas son idénticas en impedancia). Así que ahora tiene una nueva entrada de mezclador que todavía está balanceada pero cuyas entradas balanceadas tienen características de impedancia y nivel más favorables para la línea de salida de su computadora portátil gracias a los dos búfer activos. etapas Frente a estas etapas, activa el transformador balun de la manera habitual.

Kaz gracias por la respuesta. Entonces, la idea de este dispositivo es tomar señales de audio balanceadas o no balanceadas, de ahí el transformador, que también ayuda a eliminar cualquier ruido de modo común captado por la línea de entrada, y aísla galvánicamente este dispositivo de cualquier cosa a la que esté conectado en la entrada. lado. El transformador que se usa actualmente es un 1:1 TY-145P de Triad Magnetics, con derivaciones centrales flotantes tanto primarias como secundarias. Según tengo entendido, para tratar con señales de entrada, los transformadores son muy superiores a los amplificadores diferenciales/circuitos activos en términos de reducción de ruido CM. Continuación...
Con respecto a las salidas, también tienes razón. El circuito original fue diseñado con impedancias balanceadas en la salida del opamp y en la salida de retorno a tierra. Solo hay una salida opamp, por lo que en ese sentido no es una señal de salida invertida típica de 2 amperios, pero la única diferencia sería la amplitud de la señal que ingresa al siguiente dispositivo, suponiendo que use entradas diferenciales. Y para el caso de mi circuito, en realidad preferiría que la amplitud simplemente se "transfiera" al siguiente dispositivo". El circuito anterior se simplifica en el sentido de que he eliminado el RC adicional...
red a tierra en la salida de retorno para resolver este problema de ruido y eliminar tantos componentes como sea posible para aislar la fuente. Como se mencionó anteriormente, el sonido que sale del amplificador se asemeja a "navegar a motor". He intentado agregar tapas de derivación más grandes sin éxito, parece que el sonido es implacable y nada de lo que cambio parece hacer ninguna diferencia. Cuando conecté directamente desde la computadora portátil al mezclador a través del transformador, probé entradas no balanceadas y balanceadas (teóricamente, esto debería hacer muy poca diferencia con el transformador), y hubo justo lo esperado...
ruido blanco. Realmente es el amplificador operacional en sí mismo el que parece estar metiéndome en problemas, al menos eso es lo que todos mis experimentos me llevan a creer. Pero espero que alguien con mucha más experiencia pueda señalar algunos matices que no he considerado/me faltan.
Simplemente coloqué la salida en la entrada no balanceada del mezclador directamente en la entrada del opamp y directamente en la salida, con tierra en la misma ubicación. En la entrada opamp, ruido blanco silencioso. En salida opamp, lancha motora. Intenté medir antes y después y no puedo detectar ninguna diferencia entre las señales. Verifiqué con un voltímetro, obtengo una CC 25 mV más alta en la salida opamp. Estoy empezando a pensar que me estoy volviendo loco.
  1. Asegúrese de que el amplificador operacional no esté oscilando.

  2. Baje la impedancia de entrada. 47k es el máximo que iría.

  3. Limpie la fuente de alimentación.

La impedancia de entrada del circuito final en el búfer es en realidad solo eso, 47k. También lo agregué al circuito de prueba.

En ausencia de un esquema, especularía que está recibiendo ruido acoplado al circuito desde su fuente de alimentación. Intente operarlo con una batería para ver si el problema desaparece.

De lo contrario, cortocircuite la entrada del transformador y aleje el circuito de todos los demás componentes electrónicos. Si eso elimina el ruido, deshaga los cambios paso a paso para descubrir la fuente del ruido.

Editar después del esquema publicado por OP:

El secundario de tu transformador es de 600 ohmios. Debe tener una resistencia de 600 ohmios para terminarlo correctamente, ya que la impedancia de entrada del amplificador operacional es muy alta. Retire la resistencia de 47k. Incluiría un condensador de desacoplamiento en serie con la salida del amplificador operacional para garantizar que no se pase una compensación de CC al mezclador. Asegúrese de tener la alimentación fantasma desactivada en esa entrada del mezclador.

Probé el transformador sin el opamp, solo directamente en el mezclador, sin ningún problema de ruido. Además, seguí pensando que también debe ser la fuente de alimentación... pero la fuente planificada está tan fuertemente filtrada que la ondulación está por debajo de la fuente de mi banco, y de cualquier manera sigo teniendo el problema del ruido.
El cortocircuito de la entrada del transformador es para eliminar la captación a través de la entrada, no para probar el transformador. Para la fuente de alimentación, estoy pensando más en EMC/RFI que en ondulación. ¿Puedes publicar un esquema de tu circuito?
Glenn, edité la publicación original para agregar el esquema. +/-15 V CC proviene de un suministro de banco lineal. Ahh, perdí el cortocircuito de la entrada, lo intentaré y publicaré de nuevo.
Cortar el primario del transformador no cambia nada, el ruido sigue ahí.
Intenté alimentarlo con una batería de 9V, el mismo resultado
¿Cuáles son las impedancias en su transformador? ¿Qué hace R5?
El transformador es 600:600, ~50 ohmios de resistencia de CC pri/seg e inductancia medida de ~1H. El transformador ve una impedancia de entrada de 47k en el circuito original, por lo que se agregó aquí, pero la resistencia o no tengo el problema. Estoy pensando en tratar de eliminar solo el amplificador operacional para descartar que esto sea causado por la placa de prueba, pero no estoy completamente convencido de que vaya a ayudar. De lo contrario, hay algo en este amplificador específicamente que no funciona cuando se conecta como seguidor, como se muestra en el esquema.
Ver ediciones a mi respuesta.
Inicialmente sospeché una posible CC en la entrada del mezclador, por lo que intenté usar un segundo transformador para el aislamiento y aún obtuve el ruido. La tapa de desacoplamiento estaba en el circuito original y no ayudó, lo intenté aquí, todavía no hay dados. No estoy seguro de por qué necesitaría terminar el transformador con 600 ohmios, ya que esta es una señal, no una aplicación de energía y, como transformador 1: 1, tanto la fuente como el destino ven sus respectivas impedancias, pero lo probé como usted sugirió sin diferencia.
Me inclino a que esto sea un problema de placa de prueba. Intenté terminar la entrada de línea del mezclador con varias resistencias, todas en silencio. Cuando conecto la línea del mezclador + en cualquier lugar en ubicaciones vacías en la placa de prueba y la línea en cualquier otro lugar, obtengo diversos grados de ruido, desde un silencio con un ligero zumbido hasta un zumbido fuerte a pesar de que no están conectados. Traté de hacer los cables lo más cortos posible y corté todos los cables para minimizar los bucles, pero el ruido persiste a pesar de esto.
¿Has intentado reubicar el circuito según mi sugerencia anterior?
Ok, definitivamente parece haber un problema con la placa de prueba en juego aquí ... ya sea que esté o no causando el problema del amplificador operacional, no lo sé, probablemente tendrá que eliminar el circuito para estar seguro. Pero agregar un límite de 10uF entre dos ubicaciones en el tablero donde conecté la entrada de línea del mezclador +/- mata el zumbido / zumbido. No más flujo de CC y obtengo el silencio esperado. Parece que simplemente enchufar cosas en la placa en diferentes ubicaciones da como resultado la inducción de una corriente continua.
> He probado el transformador sin el amplificador operacional, solo directamente en el mezclador Ah, pero ¿cómo se ve el esquema de eso ? Una entrada balanceada tiene tres terminales. ¿Cómo conectaste el transformador a los tres terminales?