Oscillazione Integrato Lm1036

[MusicIsLife]

Buongiorno a tutti!

Sto sperimentando le funzionalità dell'integrato LM1036 della texas instruments. Esso è un integrato che contiene un controllo di toni a 2 vie (bassi e acuti), la regolazione del volume ed il balance dei due canali (è un integrato stereo ovviamente).

Ho montato il circuito su basetta breadboard per verificarne il funzionamento. Il circuito funziona, nel senso che iniettando su un ingresso un segnale audio (proveniente dalla scheda audio del pc) esso viene effettivamente amplificato in base al valore del trimmer del volume ed equalizzato a seconda delle altre regolazioni. Le masse dell'alimentazione e della scheda audio sono collegate insieme sulla breadboard.

Svolgendo però delle misure all'oscilloscopio ho notato che sono presenti delle oscillazioni.

Inizialmente ho applicato una sinusoide ad un ingresso e ne ho letto il valore di uscita collegato alla capacità di uscita una resistenza da 150k giusto per fare un po' di carico. Oltre al segnale amplificato ed equalizzato dall'integrato è presente un'oscillazione sommata alla sinusoide, di valore indicativamente 10 volte inferiore e che sembra persino modulata in frequenza, ovvero che si vede che diventa più fitta e poi più larga ripetitivamente.

In seconda fase ho collegato gli ingressi a massa e dovrei trovarmi in uscita un segnale nullo. In realtà ottengo il segnale che riporto in fotografia, prelevato utilizzando un Tektronix TDS320, con banda passante 100MHz e campionamento a 500MS/s. Il segnale ha frequenza indicativamente di 25MHz e quindi non dovrebbe essere qualcosa in aliasing.

Voi che dite? Per le connessioni ho rispettato quelle del datasheet fornito dalla TI.

Ho pure provato a cambiare integrato risaldandone un altro, ma il problema persiste.

Posso inoltre dirvi che con l'alimentazione di 12V (filtrata con condensatore da 47uF e da 100nF in parallelo) l'alimentatore mi segnala un assorbimento di 42mA che non mi sembra comunque anomalo visto che nel datasheet c'è scritto che si va dai 35mA ai 45mA. Non vorrei fosse un problema di masse dell'oscilloscopio o roba simile.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm1036.pdf

Modificato: 7 febbraio 2014 da MusicIsLife

[MusicIsLife]

Ho altresì notato, svolgendo altre prove, che toccando con un dito la guaina di plastica posta attorno al filo utilizzato per mandare il segnale alla sonda dell'oscilloscopio, l'oscillazione cali notevolmente o aumenti a seconda di come prendo in mano il filo.

[tesla88]

guaina di plastica posta attorno al filo utilizzato per mandare il segnale alla sonda dell'oscilloscopio

La sonda dell'oscilloscopio deve andare direttamente sul punto di misura, non so cosa intendi per "filo utilizzato per ecc ecc".

Se interponi fra l'uscita del IC e l'oscilloscopio uno spezzone di filo (e non cavo schermato) è facile captare disturbi provenienti magari dall'oscilloscopio stesso (essendo un digitale)

Oltre al segnale amplificato ed equalizzato dall'integrato è presente un'oscillazione sommata alla sinusoide, di valore indicativamente 10 volte inferiore e che sembra persino modulata in frequenza, ovvero che si vede che diventa più fitta e poi più larga ripetitivamente.

Di questo però non c'è la foto che sarebbe stata più interessante

In ogni caso i controlli da fare sono i soliti , verifica che il disturbo non sia presente sull'alimentazione (magari lo stabilizzatore oscilla o è un alimentatore Switch) e cura bene le alimentazioni del IC da disacoppiare con 100nF in prossimità dei PIN di alimentazione, evita di avere loop di masse (ad esempio scheda audio e oscilloscopio), verifica che non sia un segnale proveniente già dalla scheda audio...

Ultimo ma non meno importante, le breadboard hanno una certà capacità fra le varie "piste" che in certi casi può dar fastidio ...

[MusicIsLife]

Ho cercato un po' su internet ed ho fatto delle prove. Ho visto sul sito dynAudio che qualcun'altro ha avuto lo stesso problema nonostante avesse posto attenzione al cablaggio dell'intero circuito e non capiva per quale motivo l'uscita dell'integrato oscillasse a 40MHz in qualunque condizione.

Analizzando il circuito interno e vedendo le risposte fornite sul sito che vi ho citato si nota che lo stadio di uscita è un emettitore comune e praticamente con i parassiti dati da collegamenti e basetta si rischia di creare un oscillatore di Colpitts. Praticamente l'integrato ha guadagno negativo, mentre i componenti parassiti risultano essere la capacità tra uscita e massa, la capacità di ingresso tra ingresso e massa e la componente induttiva data dalla basetta e dai cavi di collegamento. Per eliminare o ridurre il disturbo va messa una rete di zobler (di cui non conoscevo il nome) sull'uscita dell'integrato, ovvero la classica rete R-C che si mette sull'uscita di alcuni amplificatori per linearizzare l'impedenza dell'altoparlante ad alte frequenze. Nel mio caso, però, l'uscita di quell'integrato va collegata all'ingresso del vero e proprio amplificatore di "potenza" che ha un'impedenza di ingresso variabile tra 10k e 40k e, dunque, il carico dovrebbe essere svolto dall'impedenza stessa.

A questo punto sul forum consigliano di usare una rete di zobler con R=10-22 ohm e C=220pF-1nF visto che l'oscillazione si trova a 40MHz. Inoltre, ma non ne ho capito il significato, consigliano di usare una resistenza in serie al carico, collegata tra l'uscita dell'integrato ed il carico, dopo la rete di zobler stessa.

Praticamente questa rete nel mio caso che funzione ha? Ho pensato che essendo che l'impedenza data dalla capacità della rete diminuisce con l'aumentare della frequenza, Essa è come se chiudesse a massa la rete a frequenze elevate, cortocircuitando di fatto a massa il segnale ad alta frequenza che mi troverei sull'uscita.

Però questa spiegazione non mi convince: la rete dovrebbe compensare l'oscillazione data dai parassiti evitando l'insorgere della stessa, ovvero prevenire l'oscillazione e non agire dopo che essa è già stata creata. Oppure i parassiti cercano di crearla a causa della configurazione dell'integrato, ma la rete stessa la ammazza subito.

Scusate se sono prolisso, ma vorrei capire bene il funzionamento di questa rete poiché, in effetti, l'oscillazione è molto minore in entità (si parla di 30mVpp contro i 320mVpp di prima. Inoltre a cosa servirebbe quella resistenza in serie al carico?

[tesla88]

una rete di zobler (di cui non conoscevo il nome)

è ZOBEL

Nel mio caso, però, l'uscita di quell'integrato va collegata all'ingresso del vero e proprio amplificatore di "potenza" che ha un'impedenza di ingresso variabile tra 10k e 40k e, dunque, il carico dovrebbe essere svolto dall'impedenza stessa.

Beh se l'integrato non ha problemi a pilotare un carico di 10K (senza che la sua THD cresca), inizia a caricare l'uscita con 10-20K e vedi se da ancora problemi, la Zobel però la lascerei e la calcolerei per 100KHz.

consigliano di usare una resistenza in serie al carico, collegata tra l'uscita dell'integrato ed il carico, dopo la rete di zobler stessa

Beh, di che valore? in genere si mette una resistenza per far sì che se c'è un corto sull'uscita l'IC non si danneggia, però calcola che un valore troppo elevato potrebbe formare un partitore in congiunzione all'impedenza del carico, inoltre siccome i cavi hanno una certa capacità , se questa R è elevata potresti avere un'attenuazione alle frequenze alte.

[MusicIsLife]

Grazie Tesla per le correzioni, avevo sbagliato a scrivere

Per quel che riguarda il valore della resistenza serie, uno dei ragazzi che ha testato il circuito l'ha messa da 56ohm.

Per quanto riguarda il calcolo della Zobel, come faccio a calcolarla? Considero la formula f=1/(2*pi*R*C) ed impostata R, una volta nota la f, calcolo la C?

Poi per la resistenza di carico, mi consigli di mettere comunque la 10-20K tra l'ingresso dell'ampli di potenza e la massa in modo che vada in parallelo all'impedenza di ingresso?

[MusicIsLife]

Questo è lo schema finale del circuito che sto testando. Il circuito sembra funzionare bene ed anche le oscillazioni che avevo notato sono praticamente sparite e ridotte all'osso. Ogni tanto se infittisco la scala dei tempi e porto a 20mV/div quella delle ampiezze dell'oscilloscopio noto degli inneschi che si smorzano rapidamente seguendo il classico andamento di una sinusoide smorzata; sono sempre le oscillazioni a 40MHz di cui parlavo. Si tratta comunque di ampiezze di picco che non superano i 30mV.

La risposta è buona; ho +-15dB sui bassi <50Hz e +-15dB sugli acuti >16kHz. Al centro l'amplificazione massima arriva sui 6dB.

Cosa ne dite? Ci sarebbe qualcosa da migliorare o qualcosa di inutile.

In realtà delle due reti di zobel pensavo ne bastasse una.

Modificato: 18 febbraio 2014 da MusicIsLife

[tesla88]

Cosa ne dite? Ci sarebbe qualcosa da migliorare o qualcosa di inutile.

rete di zobler con R=10-22 ohm e C=220pF-1nF

Perchè nel tuo schema la reste Zobel ha un C di 1uF ??

Io avrei messo una resistenza in uscita dall'op-amp , fra op-amp e rete di Zobel da 220 - 470 ohm per non rischiare di sovraccaricare l'integrato.

Poi, gli ingressi non sono chiusi a massa da niente ? Non ho tempo di guardare il Data dell'IC però mi aspetterei delle 100k fra ingressi e massa.

Idem in uscita , almeno una 10K che carichi un po' l'op-amp dopo il condensatore di disaccoppiamento che va ridotto a meno che non vuoi pilotarci delle cuffie direttamente.

Sempre sull'op amp le resistenze da 120K sono alte se tanto vuoi avere un guadagno quasi unitario, io le porterei a un decimo di quel valore...ma le prove d'innesco ecc ecc le hai fatte sempre con l'AD8397 ? o prima non c'era questo stadio? essendo un op-amp con una banda passante molto estesa non vorrei fosse questo ad innescare.

La risposta è buona; ho +-15dB sui bassi <50Hz e +-15dB sugli acuti >16kHz. Al centro l'amplificazione massima arriva sui 6dB.

Una banda passante buona è ±1dB 20Hz - 20KHz ... io guarderei che risposta hai con i controlli in Flat e poi annoterei il guadagno-riduzione dei filtri.

Ma il centro banda dei filtri sarebbe 50Hz e 16KHz ? non sono dei punti ottimali...

[MusicIsLife]

Perchè nel tuo schema la reste Zobel ha un C di 1uF ??

Io avrei messo una resistenza in uscita dall'op-amp , fra op-amp e rete di Zobel da 220 - 470 ohm per non rischiare di sovraccaricare l'integrato.

Perché ho sbagliato ad inserire il valore: è 1nF infatti.

Una domanda che volevo fare è: ma la rete di zobel serve solo in uscita, dove collego le cuffie o in realtà serve maggiormente in uscita dal LM1036? Chiedo questo perchè le oscillazioni rilevate sono date sicuramente dal LM1036 visto che l'ho provato anche senza l'op amp collegato ed oscilla proprio lui. Di conseguenza mi verrebbe logico pensare che sia di utilità la rete di zobel collegata direttamente in uscita all'integrato, piuttosto che quella di uscita dall'op amp.

Poi, gli ingressi non sono chiusi a massa da niente ? Non ho tempo di guardare il Data dell'IC però mi aspetterei delle 100k fra ingressi e massa.

Il datasheet presenta l'ingresso audio sulla base di un bjt npn (classica coppia differenziale di ingresso) e tra la base e la massa (pin 10) è presente una R=4.7k. Per questo motivo pensavo non servisse una resistenza a massa sugli ingressi. Corretto?

Idem in uscita , almeno una 10K che carichi un po' l'op-amp dopo il condensatore di disaccoppiamento che va ridotto a meno che non vuoi pilotarci delle cuffie direttamente.

L'idea è proprio quella di pilotare delle cuffie, per cui l'ho messo da 1000uF per garantire la banda audio. La R da 10k dovrei comunque metterla praticamente in parallelo al carico, ovvero alle cuffie?

Per quanto riguarda la risposta in frequenza ho seguito un po' ciò che è scritto nel datasheet. Non avendo capacità da 390nF ne ho messe da 470nF per il filtraggio sui bassi. Con C=390nF la risposta in frequenza è quella riportata in figura. Quali sono i punti ottimali per un controllo di toni a 2 vie?