出力保護のためのオーディオ出力インピーダンスの設定

Eurorack標準に従って、モジュール式シンセサイザー用のモジュールを構築しています。したがって、これはパッチケーブルを介して他のモジュールに接続することを目的としたモジュールです。

標準ページ上のモジュール出力の出力インピーダンスを指定していないが、一般的に、この領域にあると思わ$100\Omega - 1k\Omega$。入力インピーダンスはとして指定されます。私の最終出力段はオペアンプベースのアンプなので、オペアンプ自体が非常に低い出力インピーダンスを与えるため、インピーダンスを明確に下げる必要があります。さらに、出力と入力はユーザーが接続できるため、出力が〜の範囲の電圧に短絡する可能性があることを期待する必要があります$100\mathrm{k}\Omega$$-12\mathrm{V}$$+12\mathrm{V}$（システム電源レール）ユーザーによる。たとえば、ユーザーが2つの出力を一緒に接続することは可能ですが、それは何の意味もありませんが、モジュールが破損することはありません。

オンラインでは、これを行う2つの異なる方法を見つけることができます。明らかなオペアンプ回路とそれに続く抵抗器：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

または、フィードバックループに抵抗を配置します。

^{この回路をシミュレートする}

どちらの場合も、は出力インピーダンスを設定します。$R3$

後者の理論的根拠は、フィードバックは実際の出力ノードから取得されるため、出力は通常の条件下では実質的に非常に低いインピーダンスですが、それでも抵抗器は引き込まれることから過大な電流を保護します：電源レールが、最大で（）は、オペアンプが飽和する前に描画できます（ただし実際には） 、TL07xはそれほど多くの電流を出力できないため、早期に飽和します）。$\pm 12 \mathrm{V}$$24\mathrm{V}/R3\ = 24\mathrm{mA}$$R3 = 1\mathrm{k}\Omega$

ここに関連する質問が2つあります

1. 後者の方法は実際に推奨されており、自分のモジュールおよび接続される可能性のある他の（合理的に設計された）モジュールに対して安全ですか？私が疑問を抱く理由は、最初の方法はモジュールを野生で見る方がはるかに一般的であるためです。一方、オペアンプからの直接出力も非常に一般的です...
2. 後者の場合、は実際に電流リミッターとして機能するので、実際にはもっと大きな抵抗、たとえば使用する傾向があるので、最大電流はopではなく抵抗によって設定されます-amp出力機能。これは合理的なことですか？$R3$$10\mathrm{k}\Omega$

更新：

Olinの欠落している仕様に答えるには、ユーザーは出力を短絡することによるパッシブミキシングが機能するとは思わないでしょう（実際、他のモジュールの出力インピーダンスは変化するため、信頼できません）。したがって、基本的には、モジュールに損傷を与えないすべての動作が許容されます。

一方、このモジュールの出力は、とにかく制御電圧として実際には使用できないため（モジュールの性質上）、ループ外抵抗によるわずかな損失はあまり重要ではありません。オーディオの場合は、音量がわずかに低下します。

最後に、このスレッドを読んで、後者のオプションの潜在的な問題の1つは、オペアンプが出力容量を直接駆動する必要があることです。一般に、モジュラーパッチケーブルは非常に短いですが、長いパッチケーブルを使用する可能性のある壁サイズのモジュラーもあります。

最終的には、主にケーブル容量の問題を回避するため、そしてマイナス面（小さな信号損失）はあまり重要ではないため、私は最初のオプションに傾いていると思います。しかし、考えや洞察はまだ大歓迎です！

アップデート2：

アプリケーションノート、それは容量性負荷になるとJREによってリンクは、さらに物事をクリア：この問題の第2の回路は、コンデンサを除き、アプリケーションノートの最後のものと同じであるループインチ アプリノートには、この構成が容量性負荷の駆動にがれていますが、これは負荷容量がわかっている場合のみです。$C_f$$C_L$

したがって、前の更新の結論はまだ保持され、負荷がわからない場合は最初の回路がより良い賭けです。

どの回路を使用するかは、まだ指定していない仕様によって異なります。重要な質問は、ユーザーがこれらの2つのものの出力を一緒に接続したときに正確に何が起こると想定されるかです。

それらが本当に一緒に接続されることを意図していない場合、抵抗器は保護のためだけです。その場合、2番目の回路の方が優れています。抵抗値は、最悪の場合のオペアンプの出力電流能力を超えないように設定します。

複数のモジュールを結合することを意図しており、平均的な結果を得るには、最初の回路を使用する必要があります。これは、たとえば、仕様内で左右のチャンネルを接続してモノラルにすることが許可されている場合に当てはまります。その場合、抵抗は各モジュールの指定された出力インピーダンスが想定されるものである必要があります。短絡によって平均化することになっている場合、それぞれが定義され、制御されたインピーダンスを持つ必要があります。そのインピーダンスは規格で指定する必要があります。

たとえば、1kΩを選択し、他の誰かが10kΩを選択した場合、2つのモジュールを接続しても意図したとおりの平均は得られません。結果として得られる信号は、モジュールの10/11パートと他のモジュールの1/11パートになります。平均化スキームが機能するためには、すべてのインピーダンスが等しい必要があるため、事前に合意する必要があります。

2つの回路は、GNDへの外部負荷に対して異なる応答をします。極端な場合を使用して、GNDに1 Kの抵抗を負荷として想定します。最初の回路では、オペアンプの出力ピンの電圧は変化せず、回路のゲインは変化しませんが、外部電圧は50％減少します。

2番目の回路では、フィードバックループ内に 50％の減衰器があります。以前は、R2の右端（68K）がゼロオームの電圧源に接続されていました。これで、等価の500オーム抵抗を介して、オペアンプ出力電圧の1/2のテブナン等価電圧に接続されます。

したがって、フィードバック抵抗値は異なり、回路ゲインが変化し、フィードバック電圧は非常に異なり、実際にゲインが変化します。オペアンプの出力ピンの電圧は、ループを閉じようとすると（ほぼ）2倍になります。オペアンプが飽和するまで、外部出力電圧はあまり低下しません。またはそのようなもの。

ほとんどのオペアンプには、短いショート端子が組み込まれています。負のフィードバックを使用する場合の2番目の方法である保護。これが、OAの電流制限が非常に低い理由です。

下側は容量性ケーブル負荷ですIc = CdV / dtでは電源電圧を計算する必要があります。ここで、設計を保証するために制限するために、飽和またはスルーレートの制限を回避します。したがって、ドライブをケーブルのZoより上に上げることは賢明ではありません。

他のエフェクト/ステージが並列に接続されているときに別のエフェクト/ステージに加算されると、オペアンプに独立してロードされるため、最初の方法を使用します。出力の短絡に負荷をかけることによる追加の副作用（出力をパッチポイントにプラグインするため）も歓迎されます。インピーダンスは3メートル未満でhi-z不平衡入力に戻るため、インピーダンスについては心配しません。