Ebben a bejegyzésben számos előerősítő áramkört ismerhetünk meg, és itt szinte minden szabványos audio előerősítő alkalmazásnak megfelelő elrendezéssel kell rendelkeznie.
Ahogy a neve is sugallja, az előerősítő egy audio áramkör, amelyet egy erősítő előtt, vagy egy kis jelforrás és egy erősítő között használnak. Az előerősítő feladata, hogy a kis jel szintjét ésszerű szintre emelje, hogy alkalmassá váljon az erősítő számára a hangszóróba történő további erősítésre.
Közreműködött: Mátrix
Mikrofon előerősítő
A mikrofon előerősítő A fenti ábra 52dB (400-szoros) fölötti feszültségerősítést tartalmaz, amely alkalmas egy nagy impedanciájú dinamikus vagy elektret mikrofon az audiokészülék bármely szakaszához.
Ha az itt említett szabványos mikrofonokkal együtt alkalmazzuk, akkor könnyen elérhetõ körülbelül 1 volt RMS kimenet, bár az erõsítésszabályozás lehetõvé teszi egy alacsonyabb kimenet beállítását annak biztosítása érdekében, hogy az áramkör terhelés általi túlterhelése kiküszöbölhetõ legyen .
Az áramkör jel-zaj aránya kiemelkedő, és általában 1 dB RMS kimenethez viszonyítva 70 dB felett van (teljes erősítéssel és terhelés nélkül).
Hogyan működik
A javasolt op amp MIC előerősítő áramkör pár szakaszból áll, amelyek az IC1-et nem invertáló erősítőként tartalmazzák. és az IC2 invertáló erősítőként.
Minden erősítő általában elérhető típus. Az IC1 zárt hurkú erősítését kb. 45-szer rögzítik az R3 és R5 hálózat segítségével felépített negatív visszacsatolási áramkörön keresztül. Az áramkör bemeneti impedanciáját minimális 27k értéken rögzítik az R4 segítségével, ami elegendő annak biztosítására, hogy a mikrofon ne kerüljön extrém terhelésre, a C2 lehetővé teszi az egyenáram blokkolását az áramkör bemeneténél.
Az áramkör rendelkezik a bemeneti aljzathoz csatlakozó alkatrészek hálózatával is, amely eltávolítja a kóbor elektromos zajfelvételt és gátolja a hamis visszacsatolás okozta valószínű lengéseket. Az IC1-hez használt eszköz egy NESS34 vagy NE5534A, amely valójában egy csúcskategóriás műveleti erősítő. Az NE5534A kissé jobb, mint az i NE5534, bár a két IC rendkívüli funkcionalitást biztosít minimális zaj- és torzítási adatok felhasználásával.
A C3-at összekötő kondenzátorként használják az IC1 és VR1 kimenetén. A VR1 úgy viselkedik, mint egy normál pot nyereség-szabályozás. Ezután a jel a következő erősítési szakaszhoz kapcsolódik. Az R6 és R9 ellenállások negatív visszacsatolási hálózatot alkotnak, amely biztosítja a zárt hurkú feszültség-erősítést 10-től IC2-ig. Ez lehetővé teszi, hogy az áramkör elérje a 450 körüli teljes feszültségerősítést.
A zajhatékonyság szempontjából az extrém nagy teljesítmény itt nem kritikus, ezért az IC2 helyett bármely megfelelő op erősítő működni fog. Itt egy TL081CP op erősítőt használtunk, azonban bármilyen más típus, például az LF351 is jól működne. Ezek a típusok, amelyek BiFET op erősítők, rendkívül kis mértékű torzítást eredményeznek.
NYÁK tervezés
Komponens elrendezés
Univerzális erősítő az LM382 Op erősítő segítségével
Az alábbi kapcsolási rajz egy alapvető univerzális audio előerősítőt mutat be az IC LM382 segítségével, amely nagyon alacsony zajszintet, alacsony torzítást és ésszerűen magas erősítést kínál, és ez az áramkör gyakorlatilag minden normál audio előerősítő áramkör alkalmazáshoz használható.
Hogyan működik
Az R2 ellenállások és a C6 kondenzátor lehetővé teszi a kiegyenlítést, amely látható az előerősítő kimenete és az invertáló bemenet között. Alacsony frekvenciákon a C6 nagy impedanciát tartalmaz, ami alacsony visszacsatolási frekvenciát és nagy feszültségerősítést eredményez. Nagyobb frekvenciákon a C6 impedanciája lassan csökken, fokozott negatív visszacsatolást biztosítva és lecsökken az áramkör válaszára a szükséges oktávonkénti 6dB-on.
Csak 2kHz körüli frekvenciáig terjed, mivel a frekvencia fölött a C6 impedanciája meglehetősen kicsi az R2-vel szemben, ami nincs hatással az áramkör visszacsatolási fokára vagy feszültségerősítésére.
R1 és C4 a visszacsatolási rendszer része is. A C2 a bemeneti DC blokkoló kondenzátor, a C3 pedig egy RF szűrő kondenzátor, amely segít megelőzni az RF interferenciát és instabilitási problémákat a forrásból a nem invertáló bemenetbe (amelyhez a bemeneti jel csatlakozik) kóbor jelek miatt.
Az LM382-nek igen magas a kimeneti hullámzási kizárása, azonban alacsonyabb bemeneti jelszintje és annak valószínűsége miatt, hogy zajingadozások adódhatnak a tápvezetékekhez.
Annak ellenére, hogy az IC1 jelentős mennyiségű feszültségnövekedést hoz létre, valahogy az 50 mV RMS kimeneti szint között van, ami körülbelül a nagyfrekvenciás erősítők többségéhez szükséges meghajtófeszültség tizede.
Ezért a Tr1 egy közös emittererősítő formájában van beépítve, amelynek feszültségerősítése 20dB lehet. Az R4 lehetővé teszi a konstruktív visszacsatolást, amely csökkenti a Tr1 feszültségerősítését a megfelelő szintre, amely emellett alacsonyabb torzulási fokot is biztosít. Az IC9 összekapcsolja a Tr1 kimenetet a VR1 csillapítóval, hogy állítható kimenetet kapjon.
Frekvencia válasz
Szűretlen jelek esetén kis mennyiségű zajcsökkentés érhető el, lényegében magas hangszűrő alkalmazásával, és viszonylag sima átlagos frekvencia-válasz érhető el.
A folyamat a magas hangerő alkalmazásával valósul meg, azonban az adaptált erősítés mennyisége a jel dinamikus szintjétől függ. Az alacsony jelszintű intervallumokban a legmagasabb, és dinamikus szintű jelek esetén maximum nullára csökken.
Amikor egy zenei jelet adnak a bemenetre, az áramkör lehetővé teszi a magas hangvágást, amelyet ismét dinamikusan optimalizálnak, ez valójában a magas magas hangmagasság-válasz kompenzálása érdekében történik.
Az univerzális előerősítő áramkörnek van egy felső vágású szűrője, amely R7 és c8-at használ, amely 5 kB körüli csillapítást tesz lehetővé 10 kHz-es frekvenciák mellett. Emiatt a magas frekvenciák 5 dB-es erősséggel növelhetők magas jelszintek esetén. Közepes jelbemeneteknél a kialakítás által kínált frekvencia-válasz csak lapos.
Gitár előerősítő áramkör
Ennek a gitárelőerősítő áramkörnek az az alapvető funkciója, hogy integrálódjon bármelyik szabványos elektromos gitárba, és alacsony bemeneti húrjelét meglehetősen magas előre erősített jelekké emelje, amelyeket aztán egy nagyobb teljesítményerősítőbe lehet táplálni a kívánt fokozott kimenet érdekében
A gitár hangszórók kimeneti jelének frekvenciája általában nagyon különbözik hangszedőtől felvételig, és bár egyesek nagyon magas feszültséggel rendelkeznek, amelyek szinte bármilyen teljesítményerősítőt képesek tolni, vannak, akiknek körülbelül 30 millivolt RMS feszültsége van.
A kifejezetten beépített, a gitárokkal együtt használható erősítők általában viszonylag nagy érzékenységűek, és ezeket megbízhatóan lehet használni szinte bármilyen hangszedőhöz, azonban ha egy gitárt más erősítővel (például egy nagy-erősítővel) használnak, az elért teljes mennyiséget mindig elégtelennek tekintik.
A probléma egyszerű megoldása az előerősítő használata a fentiek szerint, mielőtt a teljesítményerősítőbe táplálná a jelfrekvencia-amplitúdó növelését. Az itt említett alapkonfiguráció feszültségerősítéssel rendelkezik, amely egységenként több mint 26dB (20-szor) változhat, ezért gyakorlatilag minden gitárfelvételnek meg kell felelnie gyakorlatilag minden erősítőnek.
Az előerősítő bemeneti impedanciájának körülbelül 50k-nak kell lennie, és a kimeneti impedancia alacsony. Ezért az áramkört alapfeszültség-erősítőként lehet használni egységfeszültség-erősítéssel, hogy megfeleljen a gitárfelvétel meglehetősen magas kimeneti impedanciájának, ha szükséges, egy alacsony erősségű erősítőhöz.
Magányos, alacsony zajszintű BIFET műveleti erősítőt (IC1) használtak az egység alapjául, amelynek ezért marginális torzítási szintje van, valamint a jel-zaj arány körülbelül -70dB vagy annál nagyobb, még akkor is, ha az egység nagyon alacsony teljesítményű hangszer, mint egy gitár.
Hogyan működik
Ez a kialakítás valójában egy normál üzemi erősítő nem invertáló konfigurációs áramkör, R2 és R3 alkalmazásával a nem invertáló IC1 bemenetet a tápfeszültség körülbelül 50% -ánál torzítják.
Ezek szintén az áramkör bemeneti impedanciáját állítják kb. 50k-ra. R1 és R4 negatív visszacsatolással alkotják a hálózatot, szintén R4 minimális értéknél, az 1C1 invertáló vezérlőjeleket közvetlenül összekapcsolják egymással, és az áramkör egység feszültségnövekedést biztosít.
Mivel R4 nagyobb ellenállásra van kalibrálva, a váltakozó feszültség-erősítés fokozatosan csökken, azonban a C2 egyenáram-blokkolást vezet be, így az egyenfeszültség-erősítés változó marad, és az erősítő kimenete torzítva marad a tápfeszültségen ½.
Az erősítő feszültségnövekedése nagyjából megegyezik az R1 + R4 értékkel, osztva az R1 értékkel, amelynek eredményeként a névleges összfeszültség-erősítés 22-szerese lehet, a legnagyobb értékű R4 esetén.
Az áram áramfogyasztása 2 milliamper körül van egy 9 voltos tápfeszültségen keresztül, ami körülbelül 30 milliamperre nő, ha 30 voltos tápot használnak.
A készülék hatékony feszültségellátása egy kompakt 9 voltos akkumulátor, mint egy PP3 típus. 9 voltos tápfeszültség használata esetén az átlagos levágatlan kimeneti feszültség 2 volt RMS körül van, és ez nagyszerűen működik.
A szalaglap NYÁK-csatlakozásának részletei és az alkatrészek elrendezési rajza
Alkatrész lista
Nagy impedanciájú puffererősítő
A puffererősítő a legtöbb alkalmazáshoz ideális előerősítőként is működik, de az előerősítéssel együtt úgy is működik, mint egy nagy impedancia puffer a bemeneti jel és az erősítő fokozat között. Ez különösen lehetővé teszi az ilyen típusú előerősítők rendkívül alacsony áramerősségű bemeneti jelekkel történő használatát, ami nem engedheti meg magának, hogy más alacsony impedanciájú előerősítőkkel töltsön be.
Az itt bemutatott puffererősítő normál esetben meghaladja a 100 M bemeneti impedanciát 1 kHz-en, és a bemeneti impedanciát egyszerűen bármilyen, az adott pont alatti elfogadható szintre lehet állítani. Az áramkör feszültségerősítése egység.
Hogyan működik
A fenti ábra a nagy impedanciájú puffererősítő kapcsolási rajzát mutatja, és az egység lényegében csak egy operációs erősítő, amely nem invertáló erősítőként működik az egységnyereség érdekében. Az IC1 kimenetének közvetlen invertáló bemenetéhez történő csatlakoztatásával 100% negatív visszacsatolást adunk a rendszerre, hogy elérjük a szükséges egységfeszültség-erősítést és a nagyon nagy bemeneti impedanciát.
Ennek ellenére az előfeszítő áramkör, amely ebben a helyzetben R1-R3-t is magában foglalja, az erõsítõ bemeneti impedanciáját elfordítja, így az áramkör összességében sokkal kisebb bemeneti impedanciát biztosít, mint önmagában az IC1. A bemeneti impedancia körülbelül 2,7 megaohm, és az alkalmazások többségéhez ez elegendő lehet.
Ugyanakkor az előfeszítő ellenállások tolató tevékenysége kiküszöbölhető, és ez a C2 kondenzátor „bootstrapping” célja. Összeköti a kimeneti jelet a három előfeszítő ellenállás csatlakozásával, és így a bemeneti feszültség minden beállítását kiegyenlíti az IC1 kimenetén és a három előfeszítő ellenállás metszéspontjában lévő egyenlő feszültségeltolás.
Az IC1 szerepben egy alap 741 C operációs erősítőt alkalmaznak, és amint azt korábban említettük, ez 1 kHz-nél általában 100 megaohmot meghaladó bemeneti impedanciát eredményez, amely minden szabványos megvalósításhoz elégséges legyen.
A FET bemenetekhez tartozó operációs erősítővel elérhető nagyobb impedancia valóban nincs gyakorlati jelentőséggel, ezért ebben az áramkörben a legtöbb FET bemeneti rendszerrel van néhány hátrány.
Először is, hogy valójában hajlamosak az oszcillálásra, amikor a bemenet nyitva van (amikor a bemenet az eszközhöz van csatlakoztatva, az oszcillációk csillapodnak és megszűnnek).
A másik hátrány, hogy ennyi FET bemeneti eszköz bemeneti teljesítménye lényegesen nagyobb, mint a bipoláris eszközöké, mint például a 741 IC. Ezekkel a tolatási műveletekkel mostantól a frekvenciákon csökken a bemeneti impedancia, míg alacsony basszus és középfrekvenciánál a bemeneti impedancia egyszerűen magasabb.
Ebből a célból egy viszonylag alacsony bemeneti impedancia (mint például az a hangszedő, amelynek ajánlott töltési impedanciája sok 100 k ohm és M ohm szükséges), ennek elérésének egyik módja a C2 kiküszöbölése és az R1 mennyiségének R3-ra változtatása az elérése érdekében kívánt bemeneti impedancia.
Alkatrész lista
NYÁK elrendezés
Op Amp előerősítő 2,5 mV-os jelekhez
Ez a bizonyos erősítő előerősítő áramkör rendkívül érzékeny, és lehetővé teszi, hogy a jeleket akár 2,5 mV-tól 100 mV-ig is erősítsék. Valójában egy régi RIAA előerősítő koncepcióból származik.
A korábbi napokban a mágneses vagy nagyfeszültségű mozgó tekercs patronjának kimenete általában 2,5-10 millivolt tartományba esett, így a hangszóró kiegyensúlyozható volt a teljesítményerősítővel (ehhez valószínűleg pár száz millivoltos kimenőjelre lenne szükség. RMS).
Noha a mágneses és mozgó tekercs patronok kibocsátása oktávonként 6 dB-nél nagyobb lenne, ezt ellensúlyozhatná minden kiegyenlítés nélkül, mivel a felvétel során megfelelő kiegyenlítést kellett alkalmazni.
Ennek ellenére a kiegyenlítésre továbbra is szükség lenne, mivel a felvételi folyamat során basszusvágást és magas hangmagasságnövelést alkalmaznak, a beállítás mellett a frekvenciaátvitel gyakran ellensúlyozza a 6 dB oktávértékű hangfelvételi kimenetet.
A mélyhang-vágást be kellett vonni, hogy megállítsák a szükségtelenül alacsony frekvenciájú barázdamodulációkat, és a hármas fokozás (hármas vágással a lejátszáskor) egyszerű, de hatékony zajcsökkentési lehetőséget biztosít.
A fenti ábra valójában egy tipikus régi RIAA előerősítő áramkör frekvencia-válaszdiagramja, amely bemutatja a szükséges paramétereket, amelyek szükségesek egy ilyen nagyon érzékeny előerősítő sikeres megvalósításához.
Hogyan működik az áramkör
Valódi használatban a RIAA kiegyenlítő erősítők általában kissé eltérnek a tökéletes választól, bár az eszköz specifikációit nem vették kritikusan figyelembe.
Valójában azonban a hat ellenállás-kondenzátor készletből álló egyszerű kiegyenlítő hálózat általában legfeljebb egy vagy 2 dB-es maximális hibát eredményez, ami valójában teljesen rendben van.
R2, R3 ezt a torzító feszültséget az IC1-hez kapcsolta. R2. A C2 kiszűri az áramellátás minden torzulását vagy zümmögését, megakadályozva, hogy az interferencia bekerüljön az erősítő betáplálásába.
A magas R3 érték nagy bemeneti impedanciát biztosít az áramkör számára, azonban ezt R4 átviszi a szükséges, kb. 47k szintre.
Néhány más hangszedő 100k teherzárást jelenthet, ezért az R4-et 100k-ra kell növelni, ha az egységet egy bemeneti jelen keresztül kívánják megvalósítani, mint ahogyan a régi hangszedőknél.
Az erősítő nagy bemeneti impedanciája lehetővé teszi a C3 nagyon kis részértékének felhasználását az áramkör basszusreakciójának feláldozása nélkül.
Ez azért előnyös, mert kiküszöböli a bemeneti felvevő jelek bekapcsolásakor bekövetkező jelentős áramfeszültséget, amint ez az eszköz felveszi normális működését.
Az IC1 frekvencia-szelektív negatív visszacsatolása biztosítja a frekvencia-válasz szükséges beállítását.
Középfrekvencián R5 és R7 az áramkör erősítésének fő meghatározója, de alacsonyabb frekvencián a C6 jelentős R5 impedanciát ad hozzá a negatív visszacsatolás minimalizálása és a szükséges erősítés növelése érdekében.
Hasonlóképpen, a C5 impedanciája kicsi a magas frekvenciákon az R5 impedanciájához képest, és a C5 tolatás hatása nagyobb visszacsatolást és szükséges nagyfrekvenciás leállást eredményez.
Mivel az áramkör 50db-nál nagyobb feszültségerősítést generál a középső frekvenciákon, a kimenet elég nagy lesz ahhoz, hogy bármilyen szabványos erősítőt működtethessen, még akkor is, ha csak kb. 2,5 mV RMS bemeneti jellel használják.
Az áramkört bármilyen, körülbelül 9 és 30 volt közötti feszültségről táplálják, de ésszerű túlterhelési százalék elérése érdekében ésszerűen magas (kb. 20-30 V) tápfeszültséggel kell dolgozni.
Ha az áramkört nagy kimeneti jelrel, de csak nagyjából 9 voltos tápfeszültséggel alkalmazzák, valószínűleg kis túlterhelés lép fel minimumon.
Alkatrész lista
NYÁK elrendezés
Előző: Laboratóriumi áramellátási áramkör Következő: A MOSFET teljesítményerősítő áramkörök megtervezése - a paraméterek ismertetése
