Vysvětleno 5 jednoduchých obvodů předzesilovače

Jak název napovídá, obvod předzesilovače předzesiluje velmi malý signál na určitou specifikovanou úroveň, kterou lze dále zesílit připojeným obvodem výkonového zesilovače. V podstatě funguje jako vyrovnávací stupeň mezi vstupním malým zdrojem signálu a výkonovým zesilovačem. Předzesilovač se používá v aplikacích, kde je vstupní signál příliš malý a výkonový zesilovač není schopen detekovat tento malý signál bez stupně předzesilovače.

Příspěvek vysvětluje 5 obvodů předzesilovače, které lze rychle vyrobit pomocí několika tranzistorů (BJT) a několika rezistorů. První myšlenka je založena na požadavku předloženém panem Raveeshem.

Cíle a požadavky obvodu

1. Elektronika je mým koníčkem už tolik let. Často procházím vaše webové stránky a najdu mnoho užitečných projektů. Žádám tě o laskavost.
2. Mám vysílačový modul FM, který pracuje na 5 V DC s možností připojení z počítače přes USB nebo ze zvukového výstupu z jakéhokoli jiného zařízení přes 3,5 mm zvukový konektor.
3. Modul funguje skvěle v režimu USB počítače s velkou silou, kvalitou a pokrytím signálu. Ale když připojím totéž přes audio vstupní jack z DTH set top boxu, síla signálu bude slabá i při plné hlasitosti jak v set top boxu, tak v FM modulu. Myslím, že úroveň zvukového signálu ze set top boxu není pro modul FM dostatečná.
4. Navrhněte mi kvalitní stereofonní audio malý předzesilovač s malým signálem, který může pracovat z 5 nebo 6 voltů jediného napájení, které by nenaložilo set top box, nejlépe pomocí dobrého nízkošumového operačního zesilovače s podrobným štítkem obvodu a dílů.

1) Předzesilovač využívající dva tranzistory

Jednoduchý obvod předzesilovače lze velmi snadno sestavit sestavením několika tranzistorů a některých rezistorů, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Obvod je jednoduchý předzesilovač se dvěma tranzistory, který využívá zpětnovazební smyčku pro zesílení zesílení.

Jakákoli hudba, jak ji známe, má formu neustále se měnící frekvence, takže když je takový proměnný vstup aplikován na uvedené koncové svorky C1, je stejný dodáván přes základnu T1 a zem.

Vyšší amplitudy jsou zpracovávány normálně a jsou reprodukovány s potenciálem, který je přibližně stejný jako napájecí napětí, avšak pro nižší různé amplitudy je T2 dovoleno provádět při vyšším poměru, který může procházet k jeho emitoru.

V této době, kdy je skutečné vylepšení hudby implementováno přenosem tohoto nahromaděného vyššího potenciálu zpět na základnu T1, která odpovídajícím způsobem nasycuje mnohem optimální rychlostí.

Tato akce push pull nakonec vyústí v celkové zesílení nevýznamně malého vstupu hudby nebo dat do výrazně většího výstupu.

Tento jednoduchý obvod umožňuje posílení extrémně malých nebo minimálních frekvencí na znatelně větší výstupy, které lze poté použít pro napájení ležáckých zesilovačů.

Diskutovaný obvod se ve skutečnosti populárně používal ve starých kazetových přehrávačích pro přehrávání v jejich předzesilovacích fázích pro zesílení minutových signálů z páskové hlavy tak, aby se výstup z tohoto malého zesilovače stal kompatibilním s připojeným vysoce výkonným zesilovačem.

Seznam dílů

• R1 = 22 tis
• R2 = 220 ohmů
• R3 = 100 tis
• R4 = 4K7
• R5 = 1K
• C1 = 1uF / 25V
• C2 = 10uF / 25V
• T1 / T2 = BC547

Nastavitelný obvod předzesilovače

Tento užitečný obvod předzesilovače je vylepšenou verzí výše uvedeného designu. Má napěťový zisk, který lze nastavit na libovolné úrovni mezi pěti a stokrát pomocí zpětnovazebního odporu příslušné hodnoty. Vstupní impedance je vysoká, obvykle je asi 800 K a dosahuje se nízké výstupní impedance kolem 120 ohmů.

Šum a zkreslení způsobené obvodem jsou velmi nízké.

Než dojde k oříznutí, lze zvládnout maximální úroveň výstupního signálu asi 6 voltů mezi špičkami.

Obrázek ukazuje obvod jednotky a jedná se o přímé tranzistorové dva tranzistory, přímé vazební uspořádání, přičemž oba tranzistory se používají v režimu společného emitoru. R2 poskytuje místní zápornou zpětnou vazbu přes Tr1 a poskytuje vhodný bod tn, kde lze na obvod aplikovat celkovou zápornou zpětnou vazbu.

Tato zpětná vazba se získává z kolektoru Tr2 přes DC blokovací kondenzátor C3. a hodnota RF určuje míru zpětné vazby, která je aplikována na zesilovač. Čím nižší je hodnota této komponenty, tím více zpětné vazby se aplikuje, a tím nižší je zisk napětí uzavřené smyčky jednotky.

Požadovaná hodnota Rf se zjistí vynásobením požadovaného napěťového zisku 560. Například napěťový zisk 10 limetů například vyžaduje, aby Rf měl hodnotu 5,6k. Doporučuje se udržovat napěťový zisk v mezích uvedených výše. C2 převádí vysokofrekvenční odezvu zesilovače a je nezbytný, protože jinak by mohlo dojít k nestabilitě.

Horní -3dB odezva jednotky je stále na přibližně 200kHz, i když je zesilovač používán při stokrát zesílení napětí. Při použití jako nižší zisky je horní -3 dB bod posunut úměrně vyšší. Dolní bod -3 dB je mimochodem přibližně 20 Hz.

Další design tranzistorového předzesilovače

Jedná se o dvoustupňový předzesilovač s vysokou impedancí, který je vybaven nastavitelným napěťovým ziskem od 1,5 do 10. Tento zisk lze měnit nastavením VRI a je užitečný tam, kde je často nutné měnit citlivost MIC.

Jak je uvedeno výše, obvod je ve skutečnosti navržen pro krystalové mikrofony nebo keramické kazety.

Seznam dílů

2) Použití FET

Druhý design předzesilovače vypadá ještě jednodušší, protože funguje pomocí jediného nízkonákladového JFET. Schéma zapojení je vidět níže.
Obvod je samozřejmý a lze jej pro další zesílení integrovat s jakýmkoli standardním výkonovým zesilovačem.

Kytarový předzesilovač

Obvykle je nutné připojit elektrickou kytaru pomocí mixážního pultu, audiopřehrávače nebo přenosného studia.

Pokud jde o zapojení, nemusí to být problém, ale problémem je vysoká impedance kytarové komponenty s nízkou impedancí linkového vstupu směšovacího panelu.

Dokonce i nic netušící vstupy s vysokou impedancí těchto jednotek nejsou vhodné pro výstup na kytaru. Jakmile je kytara zapojena do tohoto druhu vstupu, stěží vidíte signál, který by mohl zpracovat panel nebo deck.

Je pravděpodobné, že připojíte kytaru k mikrofonnímu vstupu (s vysokou impedancí), což je však na funkci příliš citlivé, což vede k příliš snadnému oříznutí signálu kytary.

Odpovídající zesilovač představený v tomto článku odpovídá na tyto potíže: je vybaven vstupem s vysokou impedancí (1 M), který vydrží napětí přes 200 V. Výstupní impedance je poměrně malá. Zesílení je X2 (6 dB).

K dispozici je duální ovládání tónů, ovládání přítomnosti a ovládání hlasitosti. Obvod je navržen pro vstupní úrovně až 3 V. Nad touto úrovní narůstá zkreslení, ale to může být přirozeně slušný výsledek s kytarovou hudbou.

Ke skutečnému oříznutí vstupního signálu nedojde, dokud nebudou použity výrazně vyšší úrovně nad minimálními specifikacemi kytary. Obvod je napájen 9-V (PP3) baterií, přes kterou obvod táhne proud jen kolem 3 mA.

3) Stereofonní předzesilovač využívající IC LM382

Je tu další pěkný malý obvod předzesilovače využívající duální operační zesilovač IC LM382. Vzhledem k tomu, že IC poskytuje balíček dvou operačních zesilovačů, bylo možné vytvořit dva předzesilovače pro stereofonní aplikaci. Lze očekávat, že výstup z tohoto předzesilovače bude velmi dobrý.

Seznam dílů

R1, R2 = viz níže uvedená tabulka.
R3, R4 = 100 K 1/2 watt 5%
C1, C2 = 100 nF polyester
C3 až C10 = viz tabulka
C11 až C13 = 10uF / 25V
IC1 = LM382

4) Vyvážený předzesilovač

Pokud hledáte něco sofistikovanějšího, možná budete chtít vyzkoušet tento vyvážený design předzesilovače. Obvod je komplikovaně vysvětlen v tomto článku které můžete doporučit pro své potěšení ze čtení.

5) Předzesilovač s ovládáním tónů

Ovládání tónů obvykle zahrnuje funkce basů a výšek pro vyladění dynamické kvality hudby. Jelikož však ovládání tónu má také schopnost zesílit příchozí signál, lze jej efektivně použít jako vynikající obvodový stupeň předzesilovače Hi-Fi. Máme systém, který funguje dvěma způsoby: nepříteli zvyšujícím kvalitu tónu hudby a také předzesilováním hudby pro následující stupeň výkonového zesilovače.

Kompletní obvod tohoto pátého předzesilovače je uveden níže:

AKTUALIZACE

Zde je několik dalších obvodů předzesilovače, které by vás mohly zajímat.

6) Obvod předzesilovače MIC s nízkou Z (impedancí)

Dosud popsaný obvod je samozřejmě vhodný pouze pro použití s ​​mikrofony s vysokou impedancí a poskytuje nedostatečný zisk pro použití s ​​typy s nízkou impedancí. Ty obvykle poskytují úroveň výstupního signálu asi 0,2 mV. R.M.S., což je zhruba jedna desetina hodnoty generované mikrofonem s vysokou impedancí.

Schéma zapojení je pro předzesilovač, který lze použít u mikrofonů s nízkou impedancí, a měl by vydávat výstupní signál kolem 500 mV. R.M.S. Bylo zjištěno, že prototyp funguje dobře s dynamickými mikrofony s impedancí 200 ohmů i 600 ohmů, ale měl by také dobře fungovat s typy elektret které mají zabudovaný zesilovač vyrovnávací paměti FET, ale nemají zesilovací transformátor. Výkon neváženého šumu u tohoto obvodu není tak dobrý jako u předchozího obvodu, ale stále je asi -60 dB, vztaženo na 500 mV R.M.S.

Tento obvod je opravdu adaptací druhého designu. Vstupní stupeň FET používá spíše režim společné brány než společný zdrojový. Společná konfigurace brány poskytuje přiměřeně dobrý zisk napětí spolu s nízkou vstupní impedancí (několik stovek ohmů), která se přiměřeně dobře shoduje s mikrofonem. Jedinou další změnou v obvodu je to, že emitor Tr2 se připojuje přímo k záporné napájecí liště a není zde žádný zpětnovazební rezistor. To se provádí pro zvýšení zisku obvodu, který, jak bylo vysvětleno dříve, musí být asi desetkrát vyšší pro mikrofon s nízkou impedancí.

Obvod předzesilovače nulového šumu

V mnoha aplikacích (audio, výpočetní zařízení, letadlové zesilovače, komunikace atd.) Je nutný výjimečně nízkošumový předzesilovač a všichni zainteresovaní vítají téměř jakoukoli modelovou strategii, která by mohla minimalizovat šum i o 1 dB.

R11 je = 6k8

Obvod demonstrovaný níže poskytuje základní konstrukční koncept, i když není zcela ideální, konečné výsledky jsou zatím povzbudivé. I když jsme měli na dosah ruky i vysoce citlivá měřicí zařízení, stále jsme nemohli určit prakticky žádný výstupní šumový signál! Přesto se zdá, že v současné době zbývá ještě jedna zbylá otázka: zisk obvodu je nulový.

Obvod předzesilovače s automatickým řízením zisku

Tento mikrofonní předzesilovač má automatické ovládání zesílení, které udržuje kvalitu výstupu relativně konzistentní v širokém výběru vstupních rozsahů. Obvod je zvláště vhodný pro řízení modulátoru rádiového vysílače a umožňuje dosažení velkého typického indexu modulace. To lze případně použít v systémech výkonových zesilovačů a interkomech, aby byla zajištěna lepší srozumitelnost a kompenzovány různé specifikace reproduktorů.

Specifickým stupněm zesilovače signálu je T2, který pracuje v běžném emitorovém režimu, přičemž výstupní signál je extrahován z jeho kolektoru. Část výstupního signálu je dodávána pomocí sledovače emitoru T3 směrem k špičkovému usměrňovači obsahujícímu D1 / D2 a C4. Napětí na C4 se používá k regulaci základního proudu T1, který tvoří část vstupního útlumu.

Při snížené koncentraci signálu je napětí na C4 minimální a T1 táhne velmi malý proud. Když úroveň vstupního signálu stoupá, napětí na C4 stoupá a T1 se silněji zapíná, což způsobuje vyšší potlačení vstupního signálu. Celkový účinek spočívá v tom, že jak se vstupní signál zvyšuje, musí procházet zvýšeným stupněm útlumu a výstupní signál tak zůstává přiměřeně konstantní v širokém rozsahu vstupních signálů. Obvod je vhodný pro vstupy se špičkovou vstupní úrovní do 1 voltu. Mikrofon by mohl být nahrazen malým reproduktorem pro převod obvodu na interkom.

Obvod předzesilovače 1,5 V

Zatímco většina zesilovačů přichází bez odpovídající vstupní citlivosti a téměř žádné místnosti v jejich krytu, mohou být velmi užitečné nezávislé nízkoenergetické předzesilovače, které by mohly být integrovány externě.

Musí mít minimální počet dílů a pravděpodobně budou napájeny pouze jedním suchým článkem.

Níže vysvětlený nezávislý obvod předzesilovače 1,5 V sestává z jednotlivých zesilovacích tranzistorů předcházejících sledovači emitorů. Záporná zpětná vazba DC udržuje provozní úroveň stabilní.

Zisk je zhruba x 10 až x 20. Pokud zdroj signálu poskytuje impedanci větší než 100 k ohmů, je možné prostřednictvím P1 určitou míru řízení zesílení. Přiměřeně dlouhodobé zálohování baterie bylo možné získat pomocí použití několika 1,5 voltových suchých článků (v sérii) spíše než jednoho.

Pokud výkon klesne pod 1 volt, zesilovač může přestat fungovat. Typické suché články se často rychle vyčerpají na 1 volt a musí se následně vyhodit, i když může trvat déle, než každý ze dvou článků klesne na 0,5 voltu. Aktuální odběr při napájení 3 volty bude pravděpodobně kolem 450 mikroampérů.