オーディオオペアンプにこのような高いレール電圧が必要なのはなぜですか？

これはばかげた質問かもしれませんが、インターネット上で直接対処されている場所を見つけることはまだできていません。また、関連するいくつかの質問がインラインであり、あまり話題から外れないようにしてください。

プロギアでは、ラインレベルのオーディオ信号はおよそピークツーピークで約3.5Vですが、オーディオ回路がなぜ+/- 12v以上のレール電圧を日常的に必要または推奨しているのですか？

これは純粋にヘッドルームのものですか？または、オペアンプの非線形性は電源電圧に依存しますか？

または、より安価なコンポーネントをサポートするには？TL072のデータシートを見ると、最大出力電圧は、負荷抵抗が低くなると（2kオーム）、レールの2/3まで低くなることがありますが、通常、10kオームの負荷の場合、レールの90％です。しかし、レールツーレールであるハイエンドのオペアンプを使用することもできますか？

この質問を促す主なことは、Cirrus CS4272のデータシートと評価ボードの回路図/データを見ることです。その場合、ADCは0vから5vで動作しますが、入力バッファーに+/- 18Vのバイポーラ電源を使用することを選択します。その特定の例では、最悪の場合の出力スイングがレールの80％であり、+ /-3vまでのレールをサポートするNE5532D8を使用しています。

では、ADCが0〜5vのオーディオしかサポートしていない場合（おそらく2.5v前後にバイアスされている）、+ /-18V電源を使用するのはなぜですか。

データシートによると、この回路ではスケーリング（ゲインまたは減衰）も発生していません。

XLRコネクタは、ユニティゲインのAC結合差動回路を介してCS4272アナログ入力を提供します。2 Vrmsの差動信号は、CS4272入力をフルスケールに駆動します。

したがって、ラインレベルを超える信号はすべて、ADCによってクリッピングされてしまいます。オペアンプではなく、ADCにクリッピングがある方が良いですか？それでも、出力段にはより高いレールが必要ですが、それでも最大3.5vのピークツーピークのラインレベル出力信号しか提供されませんか？

5V単一電源ADCを駆動する状況で、より高いバイポーラ電源で入力段を使用することが、5Vの単一電源でLT1215のようなものを使用するよりも優れている理由は何ですか？（私はこの特定のStack Exchangeで10の評判がないため、リンクを投稿できません...グーグルするのは簡単です）

ありがとう！

1. ミキサーなどの24ビットオーディオで動作する今日の高解像度オーディオ機器は、120 dBのダイナミックレンジを処理するために+/- 10ボルトの電圧スイングが必要な600オームの差動入力と内部バス接続を使用します（信号がデジタル化されるまで）。 SACD / DVDV / Blu-Rayオーディオトラックの。差動ドライバーICは、多くの場合、ミキサー内で+/- 18ボルトの電源レールを持つSSM2142です。
2. はい、この余分な電圧の一部は、遠い600オームの負荷全体のVdropを補うためのものです。そのため、負荷で+/- 10ボルトの振幅を利用できます。この高い駆動電圧は、約90dBのダイナミックレンジを持つCD（1980年代初頭）から始まり、古いステレオの多くの入力に過負荷をかけたため、サウンドが非常に歪んでいました。
3. 修正は、-6dBフォノプラグアダプターをインストールすることで、レベルが古いステレオが使用されていたレベルまで低下しました。入力がSACD標準+/- 10ボルトでない限り、設計者が高電圧オペアンプを使用して低電圧ADCを駆動する理由を説明できないため、ADCの前で分割します。
4. 今日のCD / SACD / DVD / Blu-Ray出力の最大出力は+/- 10ボルトです。そのため、アナログ出力ICだけに高電圧レールが必要です。このICの前は、信号はまだデジタル形式です。MP3プレーヤーは、ダイナミックレンジが約60dBであるため、はるかに低い電圧で動作できます。
5. CDファイルを再生できるより高品質のプレーヤーは、ヘッドフォン/イヤホンドライバーICのみの電圧を上げることにより、90dBのダイナミックレンジを持つ場合があります。
6. 24ビットオーディオまたは超高精度DC測定を処理しない限り、5ボルトのシングルエンド電源、超静音の5ボルトおよび3.3ボルトのADCおよびDACは、CD、MP3、および従来のオーディオに十分対応できます。いわゆる「チョッパー」アンプは、5ボルト電源で高精度のDC測定を実行することもできますが、サンプルレートはおそらく100 spsに制限されていますが、これは時間の経過とともに増加します。パワーアンプは、オペアンプに+/- 15ボルトレール（またはそれ以上）を使用して、ほとんど歪みのない今日の高解像度オーディオを処理します。
7. 設計者が5ボルトのADC回路に+/- 12ボルトのオペアンプをインストールする場合、設計を容易にし、低インピーダンスの負荷を駆動し、および/または追加するだけの「特別な」低電圧オペアンプを購入しないようにすることができます。在庫コストに。
8. SACDを調べると、DVD / Blu-Rayオーディオトラックにミックスダウンされるスタジオグレードの24ビットレコーディングフォーマットであり、音楽コンサートもCD用に16ビットフォーマットにミックスダウンされます。+/- 10ボルトは600オーム以上の負荷の最大ラインレベルですが、今日のホームオーディオはこれらのデバイスからこれらのレベルを期待しています。
9. 標準の「テープイン」と「テープアウト」、およびMP3とカセット入力は、元の信号レベル（約+/- 1ボルト）で動作します。古いレベルの標準はまだ存在していますが、高解像度オーディオ（24ビット）と並んでいます。
10. 5ボルトおよび3.3ボルトのADCは、従来よりもはるかに広いダイナミックレンジ（非常に低いノイズフロア）を実現できます。5ボルトまたは3.3ボルトのADCは、そのタスクのために作成された目的である限り、高精細オーディオを処理できないことを意味するわけではありません。彼らの費用は当初は非常に高かったが、年々減少している。
11. いわゆる「高電圧」オペアンプは、オーディオや超音波などのさまざまな理由で使用されます。+/- 12ボルトの電源レールは実際にはローサイドにあります。LTC6090には+/- 70ボルトの電源レールがあり、超音波とモーション制御用です。
12. Cerwin-Vega Metronシリーズなどの一部のオーディオパワーアンプは、+ /-130ボルトの電源レールを備えており、出力は1,500ワットなので、+ /-15ボルトのレールを備えたプリアンプステージは低電圧のように見えます。
13. このケースやその他のケースでは、次のステージまたはターゲットデバイスが適切に動作するためにその広い電圧範囲を必要とするため、より高い電圧が必要です。負荷は、低インピーダンス、低ノイズの負荷または単純なインピーダンス整合のために設計された分圧器かもしれません。
14. ちなみに、「xxdB」は回路または録音のノイズフロアを参照しているため、フロアレベルでの最大ノイズは「フルボリューム」と比較して低すぎて検出できないか、目立ちません。また、ICに電源が供給されている電圧を示すものではありませんが、信号が加えられていない状態でのICの音量が、フルボリュームのサウンドレベルと比べてどれだけ静かであるかを示しています。
15. +/- 12ボルト以上の電源レールは、パワーアンプ、電源、テスト機器など、実際にそれらを必要とするデバイスに削減されています。
    
    編集： DCおよびオーディオICのノイズフロアが常に改善されているためある時点で、600オームへの古い「標準」+/- 10ボルト仕様は、600オームへのより低い電圧に取って代わられることを言及する価値があります。600オームの標準は、コンサートステージから200フィート離れたサウンドタワーまで、32フィートのシールドツイストペア（STP）ケーブルを200フィート走らせた時代から来ており、当時は600オームXLR入力のアナログミキサーに便利でした。 。
    
    これらの高価なステップの全ては、このようなステージの乗組員が使用したオーバーヘッド灯、ストロボライト、レーザー、トランシーバー等のように、ノイズアウトマイクと楽器ケーブルの保つために必要であった
    
    が、その時間経過するにつれて明らかである、ビーイングは言いましたより多くの音源が音源でデジタル化されており、200フィートの「蛇」の必要性を回避しています。将来のある時点で、すべてのソースはすぐにデジタル化され、信号がヘッドフォンとスピーカーに到達するまで再びアナログにならず、現在の答えは信号ではなく陳腐化しますが、電力ではなくなります。

昔は、アンプには出力電圧範囲と電源電圧の間に十分なマージンが必要でした。古いオペアンプでは、レールあたり3Vの電圧降下が発生することがよくありました。

さらに、信号出力をこの制限から遠ざけることで、より優れた電源除去比が保証されました（以前の設計では、レギュレーターとしてツェナー+ NPNのみを使用して、安定化されていない電源を使用することがよくありました）。そして、これらのオペアンプは、電源電圧が高いほど、一般的に全体的な仕様（PSRR、CMR、THD + Nなど）が優れていました。例として、ハイエンドオーディオで使用される人気のあるオペアンプであるOPA134（90年代半ばに登場）のTHD + N仕様を参照してください。

供給電圧が高いほどTHD + Nの方が優れていることがわかります。これらの古いオペアンプは通常、+ /-5Vで完全に仕様化されていなかったことにも触れていません。

したがって、誰もがかなり高い供給電圧を使用しました。それは当然のことでした。

今日、これがまだ正当化されるかどうかはわかりません。新しいレイルトゥレイル出力オペアンプは優れた仕様を備えており、電源が十分に安定していれば、電源拒否は問題になりません。しかし、「ハイエンドのハイファイギア」を設計する人は、新しいものを使い始めるのが簡単ではないことが多いので、彼らはまだこの習慣を持っていると思います。

LT1215を5Vの単一電源で使用したい場合で、LT1215の仕様で十分であれば、問題ありません。その仕様はばかげていません。入力電圧範囲/出力電圧振幅がアプリケーションに適していることを確認してください。ADCの入力範囲が0〜5Vの場合、最大出力が〜4.4Vに制限されたLT1215を使用すると、ダイナミックレンジがわずかにカットされますが、許容できる場合があります。あなた次第。

入力にDCブロッキングキャップがあり、出力に別のDCブロッキングキャップがあると、バイポーラ電源のオペアンプ回路を1つの電源で動作するように再ジグすることができます。

そして私は彼らが現代のいくつかのオペアンプを3.3 v電源までずっと動かせると思った ここに私がただ単純にウェブで見つけた例があります：