U ovom ćemo postu naučiti razne sklopove pretpojačala, a ovdje bi trebao postojati odgovarajući raspored za gotovo svaku standardnu primjenu pretpojačala audio.
Kao što i samo ime govori, pretpojačalo je audio krug koji se koristi prije pojačala snage ili između malog izvora signala i pojačala snage. Posao pretpojačala je podići razinu malog signala na razumnu razinu tako da postane pogodan za pojačalo snage za daljnje pojačanje u zvučnik.
Doprinosio: Matrix
Predpojačalo mikrofona
The pretpojačalo za mikrofon gore prikazana značajka pojačanja napona preko 52dB (400 puta) što bi moglo odgovarati visokoj dinamici impedancije ili elektretni mikrofon na bilo koji dio audio opreme.
Ako se koristi zajedno sa standardnim mikrofonima kao što je ovdje spomenuto, izlaz od približno 1 volt RMS mogao bi se lako dobiti, iako kontrola pojačanja omogućava postavljanje nižeg izlaza kako bi se osiguralo uklanjanje preopterećenja kruga opterećenjem .
Odnos signala i šuma u krugu je izvanredan i obično je veći od 70 dB s obzirom na izlaz od 1 V efektivne vrijednosti (s punim pojačanjem i neopterećenim).
Kako radi
Predloženi krug MIC pretpojačala s opcijskim pojačalom sastoji se od nekoliko stupnjeva, koji uključuje IC1 kao neinvertirajuće pojačalo. a IC2 kao invertirajuće pojačalo.
Svaka pojačala su obično dostupni tipovi. Pojačanje zatvorene petlje IC1 fiksira se na oko 45 puta kroz krug negativne povratne sprege izgrađen pomoću R3 i R5 mreže. Ulazna impedancija sklopa fiksirana je na minimalnu vrijednost od 27k pomoću R4, što je dovoljno da se osigura da se ekstremno opterećenje mikrofona ne dogodi, C2 omogućuje istosmjerno blokiranje na ulazu u krug.
Krug također ima mrežu dijelova povezanih s ulaznom utičnicom koja uklanja bilo kakvu pojavu zalutalog električnog šuma i dodatno inhibira vjerojatne oscilacije uzrokovane lažnim povratnim informacijama. Uređaj koji se koristi za IC1 je NESS34 ili NE5534A, što je zapravo vrhunsko operativno pojačalo. NE5534A je neznatno superiorniji od i NE5534 iako dvije IC pružaju iznimnu funkcionalnost koristeći minimalne vrijednosti šuma i izobličenja.
C3 se koristi kao spojni kondenzator preko izlaza IC1 i VR1. VR1 djeluje kao normalna kontrola dobitka. Dalje, signal je povezan sa sljedećim stupnjem pojačanja. Otpornici R6 i R9 čine mrežu s negativnom povratnom spregom koja osigurava pojačanje napona zatvorene petlje od 10 do IC2. To omogućuje krugu da postigne ukupni dobitak napona od oko 450.
Što se tiče učinkovitosti buke, izuzetno visoke performanse ovdje nisu presudne, pa će stoga svako prikladno opcijsko pojačalo umjesto IC2 raditi. Ovdje smo koristili optičko pojačalo TL081CP, međutim, bilo koji drugi tip poput LF351 također bi dobro funkcionirao. Ovi tipovi, kao optička pojačala BiFET, pružaju izuzetno male veličine izobličenja.
Dizajn PCB-a
Izgled komponenata
Univerzalno pretpojačalo koje koristi Op amp LM382
Dijagram sklopa u nastavku prikazuje osnovno univerzalno audio predpojačalo pomoću IC LM382, koji nudi vrlo tihu buku, malo izobličenja i razumno veliko pojačanje, a ovaj se krug može koristiti za praktički sve uobičajene programe kruga pretpojačala za audio.
Kako radi
Otpornici R2 i kondenzator C6 omogućuju izjednačavanje, što se može vidjeti između izlaza pretpojačala i invertiranog ulaza. Na niskim frekvencijama C6 uključuje visoku impedansu što rezultira niskom frekvencijom povratne sprege i visokim naponom. Na većim frekvencijama impedancija C6 polako se smanjuje, pružajući poboljšane negativne povratne informacije i odvajanje reakcije kruga na potrebnih 6dB po oktavi.
Prostire se samo na frekvenciju od oko 2kHz, jer je iznad nje frekvencija impedancija C6 prilično mala u usporedbi s R2, koja nema utjecaja na stupanj povratne sprege kruga ili pojačanje napona.
R1 i C4 također su dio sustava povratnih informacija. C2 je ulazni kondenzator za blokiranje istosmjerne struje, a C3 je kondenzator RF filtra koji pomaže u sprječavanju RF smetnji i problema s nestabilnošću zbog lutajućih signala od izvora do neinvertirajućeg ulaza (na koji je ulazni signal povezan).
LM382 ima visoku razinu isključenja mreškanja, no zbog niže razine ulaznog signala i vjerojatnosti da se kolebanja buke mogu dodati na opskrbne vodove.
Iako IC1 stvara značajnu količinu pojačanja napona, nekako pruža negdje između 50mV RMS izlazne razine, što je oko jedne desetine pogonskog napona potrebnog većini hi-fr pojačala.
Stoga je Tr1 ugrađen u oblik uobičajenog emiterskog pojačala s naponom od možda 20dB. R4 omogućuje konstruktivnu povratnu spregu koja smanjuje pojačanje napona Tr1 na pravu razinu, što dodatno osigurava niži stupanj izobličenja. IC9 povezuje izlaz Tr1 s prigušivačem VR1 radi dobivanja prilagodljivog izlaza.
Frekvencijski odziv
Za nefiltrirane signale može se postići mala količina smanjenja šuma, u osnovi korištenjem visokotlačnog filtra i može se dobiti relativno glatka prosječna frekvencija.
Postupak se provodi primjenom visokog tona, međutim prilagođena količina pojačanja oslanja se na dinamičku razinu signala. Najviša je u intervalima slabog signala, a maksimalno se smanjuje na nulu s dinamičkim signalima.
Kada se na ulaz primijeni glazbeni signal, sklop omogućuje rezanje visokih tonova koji se opet dinamički optimizira, što se zapravo događa kako bi se kompenzirao odgovor visokog pojačanja visokih tonova.
Univerzalni krug pretpojačala ima gornji rezni filtar koji koristi R7 i c8, što omogućuje slabljenje od oko 5 dB s frekvencijama od 10 kHz. Zbog toga se visoke frekvencije mogu pojačati veličinom od 5 dB za visoke razine signala. Za ulaze srednjeg signala, frekvencijski odziv koji nudi dizajn je samo ravan.
Krug gitarskog pretpojačala
Osnovna funkcija ovog pretpojačala gitarskog kruga je integriranje sa bilo kojom standardnom električnom gitarom i podizanje njezinih nisko ulaznih žicanih signala u razumno visoke predpojačane signale koji bi se zatim mogli poslati u veće pojačalo snage za željeni pojačani izlaz
Frekvencija izlaznog signala iz gitarskih pikapa ima tendenciju da se uvelike razlikuje od pikapa do pikapa, i premda neki imaju vrlo visok napon koji može potisnuti gotovo svako pojačalo snage, neki imaju tek oko 30 milivolti efektivnog efektivnog napona.
Pojačala izričito izrađena koja se mogu koristiti s gitarama obično imaju relativno visoku osjetljivost i mogu se pouzdano koristiti za gotovo svaki prijemnik, međutim kada koristite gitaru s nekim drugim oblikom pojačala (kao što je hi-fl pojačalo) ukupni postignuti volumen uvijek se smatra nedostatnim.
Jednostavno rješenje ovog problema je upotreba pretpojačala kao što je gore prikazano, prije nego što ga se doda na pojačalo snage kako bi se povećala amplituda frekvencije signala. Ovdje spomenuta osnovna konfiguracija ima pojačanje napona koje bi se doista moglo razlikovati od jedinice do više od 26 dB (20 puta), stoga bi trebala odgovarati gotovo svakom gitarskom prijemniku do praktički svakom pojačalu snage.
Ulazna impedancija pretpojačala trebala bi biti oko 50k, a izlazna impedancija je mala. Stoga bi se krug mogao koristiti kao osnovno pojačalo pojačala s jedinstvenim pojačanim naponom kako bi odgovarao prilično visokoj izlaznoj impedanciji gitarskog podizača do pojačala snage koji ima malu ulaznu impedansu ako je potrebno.
Usamljeno BIFET-ovo pojačalo s niskom razinom šuma (IC1) korišteno je kao osnova za jedinicu, koja prema tome ima granične razine izobličenja, kao i omjer signala i šuma od oko -70 dB ili više, čak i kada jedinica radi s instrument s vrlo malim učinkom poput gitare.
Kako radi
Ovaj dizajn zapravo je normalno neinvertirajući konfiguracijski krug pojačala s R2 i R3 koji se koristi za odstupanje neinvertiranog IC1 ulaza na oko 50% opskrbnog napona.
Oni također postavljaju ulaznu impedansu kruga na približno 50k. R1 i R4 tvore mrežu s negativnom povratnom spregom, također s R4 na minimalnoj vrijednosti 1C1, invertirajući upravljački signali izravno su povezani jedni s drugima, a krug daje pojačanje napona jedinice.
Kako se R4 kalibrira za veći otpor, pojačanje izmjeničnog napona postupno se smanjuje, međutim C2 uvodi blokiranje istosmjerne struje tako da pojačanje istosmjernog napona ostaje promjenjivo, a izlaz pojačala ostaje pristran na @ ½ opskrbnom naponu.
Pojačanje napona pojačala približno je ekvivalentno R1 + R4, podijeljeno s R1, što rezultira nominalnim ukupnim pojačanjem napona možda iznad 22 puta s R4 pri najvišoj vrijednosti.
Trenutna potrošnja kruga je oko 2 miliampera kroz napajanje od 9 volti, što se povećava na približno 2,5 miliampera kada se koristi napajanje od 30 volti.
Učinkovito napajanje uređaja je kompaktna 9-voltna baterija poput tipa PP3. Kada se koristi napajanje od 9 volti, prosječni nekvalificirani izlazni napon je oko 2 volta RMS, a to djeluje prilično dobro.
Pojedinosti o povezivanju PCB-a s pločicama i dijagram rasporeda komponenata
Popis dijelova
Pojačalo visoke impedance
Pojačalo međuspremnika također radi kao idealno predpojačalo za većinu aplikacija, no zajedno s pretpojačalom također funkcionira poput međuspremnika visoke impedancije između ulaznog stupnja signala i stupnja pojačala snage. To posebno omogućuje upotrebu ovih vrsta pretpojačala s ekstremno niskim ulaznim signalima, koji si ne mogu priuštiti opterećenje s drugim predpojačalima s niskom impedansom.
Ovdje predočeno pojačalo pojačala ima normalno više od 100 M ulazne impedancije na 1 kHz, a ulazna impedancija može se jednostavno prilagoditi na približno bilo koju prihvatljivu razinu ispod te točke. Pojačanje napona u krugu je jedinica.
Kako radi
Na gornjoj slici prikazana je shema kruga pojačala pojačala velike impedancije, a jedinica je u osnovi samo operacijsko pojačalo koje radi kao neinvertirajuće pojačalo za pojačanje jedinice. Spajanjem izlaza IC1 izravno s njegovim invertirajućim ulazom, dodaje se 100 posto negativne povratne sprege preko sustava da bi se postiglo nužno pojačanje napona, zajedno s vrlo visokom ulaznom impedancijom.
To je rečeno, pristranski krug, koji u ovoj situaciji uključuje R1 do R3, šantira ulaznu impedansu pojačala tako da sklop u cjelini daje ulaznu impedansu mnogo manju od same IC1. Ulazna impedancija je oko 2,7 megohma, a za većinu aplikacija to može biti dovoljno.
Međutim, manevarsko djelovanje prednaponskih otpornika moglo bi se ukloniti, a to je cilj 'bootstrappinga' kondenzatora C2. Povezuje izlazni signal s spojem tri otpornika prednapona, pa je stoga svako podešavanje ulaznog napona uravnoteženo jednakim pomicanjem napona na izlazu IC1 i na presjeku tri otpornika otpornika.
U ulozi IC1 koristi se osnovno operativno pojačalo od 741 C, a kao što je prethodno rečeno, to daje ulaznu impedansu koja obično prelazi 100 megohma na 1 kHz, što bi trebalo biti sasvim dovoljno za bilo koju standardnu implementaciju.
Veća ulazna impedancija koja se može postići korištenjem radnog pojačala za FET ulaze stvarno nije od praktične važnosti, tako da postoji nekoliko nedostataka kod većine FET ulaznih sustava u ovom krugu.
Prvo što zapravo imaju sklonost osciliranju kad je ulaz otvoren (kad je ulaz priključen na uređaj, oscilacije se umanjuju i uklanjaju).
Drugi je nedostatak što je ulazna snaga toliko FET ulaznih uređaja bitno veća od bipolarnih uređaja poput 741 IC. Kroz ove manevarske radnje, na većini frekvencija ulazna impedancija je sada smanjena, dok je na niskim basovima i srednjim frekvencijama ulazna impedancija jednostavno veća.
U tu svrhu potrebna je relativno niska ulazna impedancija (poput preuzimanja koja ima preporučenu impedansu naboja od mnogo 100 k ohma i M ohma), jedan od načina da se to postigne je uklanjanje C2 i promjena količine R1 u R3 kako bi se postigla željena ulazna impedancija.
Popis dijelova
Izgled PCB-a
Opcijsko pojačalo za pojačanje od 2,5 mV
Ovaj krug pretpojačala opcijskog pojačala izuzetno je osjetljiv i omogućit će vam pojačavanje signala od 2,5 mV do 100 mV. Zapravo je izveden iz starog koncepta RIAA pretpojačala.
U ranijim danima izlazni uložak zavojnice magneta ili visokog napona obično je bio raspon od 2,5 do 10 milivolta, tako da se podizanje može uravnotežiti s pojačalom snage (to bi možda zahtijevalo izlazni signal od nekoliko stotina milivolta RMS).
Iako bi se izlaz magnetnih uložaka i uložaka zavojnica povećao na 6dB po oktavi, to bi moglo učiniti bez potrebe za bilo kakvim izjednačavanjem da bi se to spriječilo, jer je tijekom postupka snimanja moralo biti uključeno prikladno izravnavanje.
Ipak, izjednačavanje bi i dalje bilo potrebno, jer bi se tijekom postupka snimanja koristili rezanje basova i pojačavanje visokih tonova, uz podešavanje, frekvencijski odziv često se suprotstavio povećanju izlazne snage za 6 dB oktave.
Rez basova morao je biti uključen kako bi se zaustavile nepotrebno modulacije žlijeba niske frekvencije, a trostruko pojačavanje (s trostrukim rezanjem u reprodukciji) pružilo bi jednostavno, ali učinkovito smanjenje buke.
Gornja slika zapravo je tipični grafikon frekvencijskog odziva starog kruga pretpojačala RIAA koji prikazuje potrebne parametre potrebne za uspješnu implementaciju vrlo osjetljivog pretpojačala poput ovog.
Kako krug radi
U stvarnoj upotrebi pojačala za izjednačavanje RIAA obično bi malo odstupala od savršenog odziva, iako se specifikacije uređaja nisu uzimale u obzir kritično.
Zapravo, međutim, čak i izravna mreža za izjednačavanje koja se sastoji od šest kompleta kondenzatora otpora obično rezultira maksimalnom pogreškom ne većom od jednog ili 2 dBs, što zapravo izgleda sasvim u redu.
R2, R3 koriste se za povezivanje ovog napona izobličenja s IC1. R2. C2 filtrira bilo kakva izobličenja ili zujanje na napajanju, sprječavajući dodavanje smetnji u napajanje pojačala.
Visoka R3 vrijednost osigurava visoku ulaznu impedansu za krug, međutim, to R4 prenosi na potrebnu razinu od približno 47k.
Nekoliko drugih sakupljača može predstavljati prepreku opterećenja od 100k, pa bi R4 trebalo povećati na 100k ako se jedinica želi implementirati kroz ulazni signal kao što je to slučaj kod starih sakupljača.
Visoka ulazna impedancija pojačala omogućuje upotrebu vrlo male vrijednosti dijela za C3, a da se pritom ne žrtvuje basovski odziv kruga.
Povoljno je jer eliminira značajnu razinu strujnog napona iz prekidača ulaznih signala za uključivanje, čim ovaj uređaj započne s normalnim radom.
Frekvencijski selektivna negativna povratna sprega preko IC1 pruža potrebno podešavanje frekvencijskog odziva.
Na srednjim frekvencijama R5 i R7 su glavne odrednice pojačanja u krugu, ali na frekvencijama nižih frekvencija C6 dodaje značajnu impedansu R5 kako bi se minimalizirale negativne povratne sprege i pojačalo potrebno pojačanje.
Isto tako, impedancija C5 mala je na visokim frekvencijama u usporedbi s impedancijom R5, a utjecaj C5 ranžiranja dovodi do većih povratnih informacija i potrebnog visokofrekventnog odbijanja.
Budući da sklop generira pojačani napon preko 50db u srednjim audio frekvencijama, izlaz postaje dovoljno visok da pokreće bilo koje standardno pojačalo snage, čak i kada se koristi s ulaznim signalom od samo oko 2,5 mV RMS.
Krug se napaja iz bilo kojeg napona između približno 9 i 30 volti, ali savjetuje se rad s relativno visokim potencijalom napajanja (približno 20-30 volti) kako bi se omogućio razumni postotak preopterećenja.
Kada se krug primijeni s visokim izlaznim signalom, ali sa samo približno 9 voltnog opskrbnog napona, vjerojatno će doći do malog preopterećenja.
Popis dijelova
Izgled PCB-a
Prethodno: Laboratorijski krug napajanja Dalje: Kako dizajnirati krugove pojačala snage MOSFET - objašnjeni parametri
