Elektricitet och Audio

Jag har en fundering.

Om jag skickar en signal från min DAW i datorn, dvs mitt inspelningsprogram på ett sångspår till exempel, hur visar sig det när man analyserar den elektriska signalen med en mätare?

Eller ta ett mer simpelt exempel, jag skickar en sinuston på 500Hz som ligger på 0dB på regeln, kan man se med ett elektriskt mätinstrument vad signalen har för styrka och vilka frekvenser den innehåller? Och hur skulle det visa sig då?

Ett oscilloskop är ett utmärkt mätinstrument för sådant.

Okej! Jag har länge velat lära mig och få lite bättre koll på el och hur det funkar i musikutrustning.
Men om jag bara skulle mäta med en vanlig multimeter, skulle jag kunna utläsa något på signalen då?
Vad borde den visa på en sinusvåg där regeln ligger på 0?

Jag vet inte vad det innebär att regeln ligger på noll. Betyder det att det inte kommer något ljud ur högtalarna så lär multimetern visa 0 V också. Kommer det ljud ur högtalarna så lär den visa något värde på spänningen om den är ställd på växelspänning men det är inte säkert att det är riktigt rätt då multimetern kan förvänta sig att det är sinusvåg fast det är det inte med alla ljudsignaler. En del finare multimetrar kan dock visa korrekt TRMS-värde även med annan vågform än sinus.

Om jag minns rätt enligt DIN, så ska det vara 0,775v ut vid 0dB, och frekvensen 1kHz. Kan mätas med vanlig multimeter, inställd på växelström, dvs. AC. Så justerade jag bandspelare under analogtiden. (De flesta konsumentbandare var kasst justerade från fabrik, fick betydligt bättre prestanda vid mina justeringar. Använde referensband).

Kan någon förklara hur den här är uppbyggd, och vad dom olika komponenterna har för funktion för att det ska bli en mikrofonförstärkare?

http://www.audiomasterclass.com/news...u-need-to-know

Tack!

Det är PICen som är intressant där. Det lilla chippet. Du matar denna med en stark ström och låter sedan inputsignalen från musikkällan fungera som en potentiometer som reglerar den starka strömmen.
Så i princip har du en elektrisk källa med låt säga 12 V 10 A som du matar chippet med. Chippet öppnar "ventilen" till den starka strömen i exakt positiv relation till potentialen från inkällan, alltså musikkällan. Så det är inte samma elektricitet som driver de förstärkta högtalarna som den elektriciteten som kommer ut från musikspelaren.
Så skickar du en signal på 100 hz, 5 V och 10 mA in i chippet, så kommer ventilen öppnas och stängas i 100 hz, men då från elkällan som är på 12 V och 10 A.
Det är en förenklad förklaring på funktionen. Vill du ha mer detaljer eller räcker det som svar? För exakt hur det funkar i detalj är mer intressant.
Resten av komponenterna är bara motstånd och kondensatorer som filtrerar bort oönskade signaler från mackapären i sig, och håller strömmar och spänningar inom grejernas accepterade värden.

Tusen tack, du får gärna inveckla det!

Andra funderingar:

Om (V) är 0.775 när regeln står på 0dB så antar jag att man aldrig talar om då starka spänningar som 5Vsom styrsignal i ditt exempel när det kommer till micförstärkning? För en linjesignal från datorn är väl dessutom mycket starkare än en mic signal? Men jag förstår att det bara var ett exempel!

Och tänker jag rätt i att det är spänningen som talar för hur långt ut membranet rör sig på en högtalare, och strömmen är bara intressant för högtalarens storlek och för att orka flytta membranet? Så ju större högtalare (tyngre membran) , desto mer ström krävs, men sålänge spänningen är samma så flyttas membranet lika långt fram/bak?

Vad står PIC för?
(Edit Preamp Integrated Circuit)
Är det den som färgar ljudet, då jag antar att den räknas som en aktiv komponent?

Läser man hos tillverkaren av PIC'en vilka strömmar den klarar av och vad man ska mata den med eller hur vet man vart man ska börja om man vill bygga något liknande? Vilka ramar bör man hålla sig inom spänningsmässigt och vart köper man sådana? Vad behöver jag veta för att kunna sätta ihop komponenter till en enkel preamp?

Jag återkommer gärna med invecklingen(kul ord ) för jag har lite grejer att göra idag, och ska vi inveckla något så vore det roligare att inveckla det så mycket det går, och då behöver jag tänka och det tar tid, så jag låter invecklingen vara outvecklad tills vidare.

Som svar på det första du säger så nej, sannolikt inte, även om nu detta beror på A också som tillsammans ger effekten. Du kan ju ha 0,775 V och en ström på 1000 A, vilket ger 775 W, men även om siffran 1000 är överdriven så är det osannolikt att man matar med så hög ström med så låg spänning. Även om det är teoretiskt möjligt.
Jag antar att siffran 0,775 V kommer från outputen på förstärkaren då va? Många förstärkare kan ju även reglera effekten neråt också, så även om insignalen är 5 V 1 A så kanske ut är 1 V 0,1 A.
Med "linjesignal" menar du ljudutgången på datorn va? Ja, den är alltid högre än den som går genom mikrofonen. Jag vet ingen typ av mikrofon som kräver någon speciellt hög effekt för att fungera. Tvärtom så tror jag att det kan vara en nackdel ur ljudkvalitets-synpunkt att bygga mikrofoner för väldigt starka signaler. Det är svårare att inte få missljud, eller snarare att få stabila signaler med högre spänningar.
Men 5 V till en mikrofon låter inte orimligt, men då i fallet med en kondensatormikrofon antagligen bara några få mA. Eftersom vi pratar om en dator så skulle jag gissa att spänningen som ligger över mikrofonen antingen är 5 V eller 3,3 V eftersom man vill kunna driva andra typer av mikrofoner än bara kondensatormikrofoner, vilka kan fungera på långt mycket lägre spänningar.
Kom ihåg att det enda en mikrofon är, är egentligen en manick för att förändra en stabil "flat-line" signal genom den kinetiska energin som en ljudvåg innebär. En "vanlig"/gammal mikrofon fungerar som ett högtalarelement. En ljudvåg träffar membranet som förskjuts tillsammans med spolen som sitter fast i membranet, och inuti spolen sitter en magnet som då likt en generator skapar en liten ström som är proportionerlig till ljudets styrka, och hastigheten membranet vibrerar i motsvarar då frekvensen. I en kondensatormikrofon så är det i princip detsamma bara att man låter en spänning/ström ligga över membranet och vad det nu är på baksidan hela tiden, så regleras resistansen i kondensatormikrofonen av att avståndet mellan membranet och baksidan varpå man avläser potentialskillnaden som då är signalen.
Styrkan i signalen från en mikrofon, oavsett vilken är egentligen inte så viktigt. Den ska vara hög nog för att mikrofonen ska funka, och för att hårdvaran som tar emot signalen, alltså ljudkortet ska kunna läsa av det. Men signalen är bara en signal. Data. Den behöver inte ha någon nämnvärd styrka.

Både spänningen och strömen spelar roll för hur långt ut membranet på en högtalare rör sig. En högtalare är en elektromagnet, och en elektromagnets effekt är då V gånger A. En högtalare som drivs med 10 V och 100 A kommer röra sig exakt lika mycket som en som drivs emd 100 V och 10 A.
Så strömmen och spänningen går inte att skilja åt på det sättet då bägge är komponenter i effekten/energin.

Jag tror inte jag skulle skrivit "PIC", utan bara "IC", som i integrated circuit som sagt.
Hur menar du med "färgar ljudet"? När vi pratar om ljud så kommer i princip varje enskild komponent påverka ljudet i varje steg hela vägen. Från mikrofonmembranet till högtalarkonen och varje komponent däremellan.
Ja, förstärkarchippet är en aktiv komponent ja. Du har två ingångar(+ och -) för matningsströmen/matningsspänningen som kommer från någon källa som ger den effekten du vill ha och chippet klarar. Låt säga att denna ligger på 12 V och 12 A.
Sen har du utgångar som går till högtalaren. + och -.
Sen har du signalingången vars låga potential på låt säga 1 V 10 mA vid någon volyms skrik in i en mikrofon, eller någon volym ut från en spelare av något slag.
Denna 1 V 10 mA från insignalen används då för att släppa på den starka matningsströmmen på ett proportionerligt sätt. Så om input är 1 V 10 mA, eller då 0,1 W, och dessa 0,1 W öppnar upp matningsström på låt säga 5 V 5 A, eller då 25 W. Så input 0,1 W blir output 25 W. Sen är det förhållandet gärna linjärt.

Ja precis, chipet du köper finns det datablad till där allt står. Max och min ström och volt, in och ut, max temp, vilka ben på chippet som är vad och allt sådant. Så sånt kan man inte i huvudet utan det kollar man upp.

Ska du bygga en så föreslår jag att du utgår från någon ritning om du inte har så bra koll eller orkar lära dig. Annars är det rätt enkla saker så det tar kanske en dag med efterforskning för någon som inte kan något att fatta. Det är Ohms lag, lite databladsläsning, lite motstånd där det behövs och lite kondensatorer för att jämna ut strömmar så det inte blir missljud och sådant.

Börja med att bestämma vad du vill ha ut från förstärkaren. Högt ljud, bra ljud osv. Sen leta upp lämpligt chip som passar dina önskemål, kolla upp databladet och löd ihop.

Okej, känns som att jag blir lite klokare här!

För att förklara vissa begrepp, när jag pratar om 0dB och 0.775V så är det vad som kommer ut ur ljudkortet på datorn när regeln för signalen i mitt inspelningsprogram står på 0dB.

Och när jag pratar om mic-signal så menar jag den signalen som mikrofonen ger ifrån sig och som preampen tar emot. Däremot signalen som används för att driva tex en kondensatormikrofon brukar vara en fantom-matning på +48V

Och med linjesignal menar jag en signal som kommer från tex en stereo eller en dator.
På många preamps tex kan man välja Mic/Line/DI, dvs vilken signal preampen ska förväntas ta emot.

Och med att färga ljudet så kan det vara att den förstärker eller sänker vissa frekvenser i ett ljud, distar eller ändrar karaktären på något annat sätt. Ofta vill man ju få en analog touch på en digital signal, därför summerar många sina kanaler från datorn till ett analogt mixerbord för att få en analog "touch" på soundet, eller analog karaktär. Vet inte hur man ska förklara en färgning på ljudet rent vetenskapligt, men när man rör sig djupare in och mot en professionell nivå av ljudingenjörer så talar man ofta om olika preamps, tex Neve 1073 är ju en erkänt bra preamp med ett visst sound, och det finns många tillverkare som gett ut preamps med ett sound som efterliknar 1073.

Oj, är spänningen över en kondensatormikrofon så hög? Stämmer det så förvånar det mig något enormt.

Ah men då förstår jag vad du menar med att färga ljudet. Nu är jag långt från en ljudingenjör, men jag har faktiskt arbetat inom musikbranschen med just ljudanläggningar under några år. Men det är ju som du säger någonting som man får filtrera genom antingen mjukvara på datorn, eller hårdvara i ett mixerbord med reglerbara filter.
Personligen måste jag dock säga att det förvånar mig lite hur många det är som föredrar ett, ska vi säga "äldre", "analogare" eller liknande. Vad jag speciellt tänker på är rörförstärkare t.ex.. Man kan gilla det av många anledningar, men personligen så tycker jag att moderna förstärkare är enormt mycket bättre sett ur ljudkvalitetssynpunkt. Jag gillar inte den typen av ljud. Det är ofta oklart, obalanserade frekvensnivåer, burkigt och allt möjligt. Men är det det man gillar så för all del, men det känns överkurs med separat mixerbord om man ändå kör signalen genom datorn.

Häng inte upp dig så mycket på spänningen. Det är effekten som är det relevanta. V×A=W. Sen finns det ju olika anledningar att driva ett element med högre spänning eller högre ström. Isoleringen kring spolarna är ju oftast rätt tunn, så har du högt motstånd i spolen och lite sämre isolering så kan en högre spänning istället för en högre ström vara önskvärt, även om då effekten blir detsamma. Det gör heller ingen som helst skillnad på ljudet i sig.

Sen när vi pratar digitalt ljud så är ju en viktig siffra sample raten, tror jag den heter. Hur många punkter data vi har per tidsenhet. Har vi en analog sinuskurva så vill vi ju hellre återrepresentera denna med 1000 datapunkter än 3. Så där är det ju ljudkortet som ska vara bra. Och då dessutom inte i sig självt göra en massa lustigheter som att påverka frekvensnivåer, eller, nu vet jag inte om det är ett problem längre, men förr så kunde det bli missljud i ljudkort på grund av omkringliggande komponenter via både elektromagnetiska fält samt spänningar som varierar eller kryper in någonstans de inte riktigt ska vara, varför då separata DACs är bättre, med då en separat och gärna filtrerad strömförsörjning. Helst skulle man ju kapsla in ljudkortet i sig i en jordad metallåda för att ytterligare minska störningar.

Sen efter det har vi ju förstärkaren som du pratar om. Där finns det ju mängder med olika chip som alla ger lite olika frekvensåtergivning, vilket man ju inte vill ha någon förändring på alls egentligen, utan det vill man ju själv reglera med typ mixerbord. Det kan man dock lösa genom att genom feedback från en mikrofon lyssna på olika frekvenser på högtalarna, men även mikrofoner plockar ju upp olika frekvenser olika bra.

Jaja, man kan prata hur länge som helst om komponenter för bra ljudkvalitet, men så länge man ändå har hyffsade grejer så känns det som att det mer är en konstform att få saker att låta bra. Det är ju subjektivt liksom.
Men är du inne på att bygga en egen förstärkare så kan jag rekomendera det. Det är relativt enkelt och bra chip som annars sitter i enormt dyra förstärkare kostar inte alls så mycket lösa. Så det är lätt att bygga en bra förstärkare själv. Bara man har koll på så all ström som går överallt är stabil genom typ kondensatorer, eventuellt filter, inkapsling osv.

Så din huvudfråga, hur signalen visar sig på mätinstrument, lämpligast då ett oscilloscop, så kommer frekvenserna att överlappa varandra där du då kommer se den totala energin vid en tidpunkt. Är det bara en ton så är det bara denna i form av en sinuskurva du ser. Är det fler som överlappar så kan signalen se lite hur som helst ut. Spänning och ström kommer variera i samma takt som någonting med ljudet ändras, men det finns inget bestämt som säger att vid 1dB så är spänningen och strömmen det eller det, för något sådant förhållande finns inte utan varierar från uppsättning till uppsättning.

Nu blir jag också lite sugen på att spika ihop en förstärkare faktiskt.

0 dBu är lika med 0,775 V rms, där ”u” står för ”volume unit”, en spänning som ger exakt 1 milliwatt över 600 ohms belastning vilket verkar vara själva grejen med denna måttenhet en gång i tiden.

Men läser man om VU-meters och deras standard så står det…

Ska vi tro detta så blir signalspänningarnas storlek(Line in/out)=…

VU-meter visar 0 dB vid:
Professionell utrustning: + 4 dBu = 1.23 V rms = 1.74 V peak
Konsumentutrustning: -10 dBV = 0.316 V rms = 0.447 V peak
https://en.wikipedia.org/wiki/Line_level#Nominal_levels

Mikrofoner ger ifrån sig ganska så mycket lägre nivåer än dessa som sagt…
Dynamiska mikrofoner: typ 1-3 mV/Pa
Kondensatormikrofoner: typ 10-20 mV/Pa

… och en pascal(Pa) är väl ett relativt högt ljud har jag för mig.