Litar Op Amp Preamplifier - Untuk MIC, Gitar, Pengambilan, Penyangga

Dalam posting ini kita akan mempelajari pelbagai rangkaian preamplier, dan harus ada susun atur yang sesuai di sini untuk hampir semua aplikasi preamplier audio standard.

Seperti namanya, preamplifier adalah rangkaian audio yang digunakan sebelum penguat kuasa, atau antara sumber isyarat kecil dan penguat kuasa. Tugas preamplifier adalah menaikkan tahap isyarat kecil ke tahap yang munasabah sehingga menjadi sesuai untuk penguat daya untuk penguatan selanjutnya menjadi pembesar suara.

Disumbangkan oleh: Matrix

Pram mikrofon

The pramplifier mikrofon ditunjukkan di atas mempunyai kenaikan voltan lebih dari 52dB (400 kali) yang sesuai dengan dinamik impedans tinggi atau mikrofon electret hampir semua bahagian gear audio.

Jika digunakan bersamaan dengan mikrofon standard seperti yang disebutkan di sini, output sekitar 1 volt RMS dapat diperoleh dengan mudah, walaupun kontrol penguatan memungkinkan untuk output yang lebih rendah diatur untuk memastikan kelebihan beban rangkaian oleh beban dapat dihilangkan .

Nisbah isyarat kepada kebisingan litar luar biasa dan biasanya melebihi 70 dB berkenaan dengan output 1 V RMS (dengan keuntungan penuh dan dimuat).

Bagaimana ia berfungsi

Litar preamplifier op amp MIC yang dicadangkan terdiri daripada beberapa tahap, yang merangkumi IC1 sebagai penguat bukan pembalik. dan IC2 sebagai penguat terbalik.

Setiap penguat adalah jenis yang tersedia. Keuntungan gelung tertutup IC1 diperbaiki sekitar 45 kali melalui litar maklum balas negatif yang dibina menggunakan rangkaian R3 dan R5. Impedansi input litar ditetapkan pada nilai minimum 27k dengan menggunakan R4, yang cukup untuk memastikan bahawa pemuatan mikrofon yang melampau tidak terjadi, C2 memungkinkan penyumbatan DC pada input litar.

Litar ini juga mempunyai rangkaian bahagian yang disambungkan dengan soket input yang menghilangkan sebarang jenis kebisingan elektrik yang sesat dan juga menghalang kemungkinan ayunan yang disebabkan oleh maklum balas palsu. Peranti yang digunakan untuk IC1 adalah NESS34 atau NE5534A yang sebenarnya merupakan penguat operasi kelas atas. NE5534A sedikit lebih unggul daripada i NE5534 walaupun kedua-dua IC memberikan fungsi yang luar biasa menggunakan angka kebisingan dan distorsi yang minimum.

C3 digunakan sebagai kapasitor gandingan di seluruh output IC1 dan VR1. VR1 bertindak seperti kawalan periuk periuk biasa. Seterusnya, isyarat digabungkan ke tahap penguat berikut. Perintang R6 dan R9 membentuk rangkaian maklum balas negatif yang memastikan kenaikan voltan gelung tertutup 10 hingga IC2. Ini membolehkan litar mencapai kenaikan voltan keseluruhan sekitar 450.

Berkenaan dengan kecekapan kebisingan, prestasi tinggi yang melampau tidak penting di sini, dan oleh itu mana-mana op yang sesuai di tempat IC2 akan berfungsi. Di sini kami telah menggunakan TL081CP op amp, bagaimanapun, jenis lain seperti LF351 juga akan berfungsi dengan baik. Jenis ini sebagai penguat operasi BiFET memberikan distorsi yang sangat rendah.

Reka Bentuk PCB

Susun atur Komponen

Universal Preamplifier menggunakan Op amp LM382

Gambarajah litar di bawah menunjukkan preamp audio universal asas menggunakan IC LM382, yang menawarkan bunyi yang sangat rendah, distorsi rendah, dan keuntungan yang cukup tinggi, dan litar ini dapat digunakan untuk hampir semua aplikasi litar pra-penguat audio biasa.

Bagaimana ia berfungsi

Perintang R2 dan kapasitor C6 memungkinkan penyamaan, yang dapat dilihat antara output preamplifier dan input terbalik. Pada frekuensi rendah C6 merangkumi impedans tinggi yang menghasilkan frekuensi maklum balas rendah dan kenaikan voltan tinggi. Pada frekuensi yang lebih besar impedans C6 perlahan-lahan berkurang, memberikan maklum balas negatif yang ditingkatkan dan melancarkan tindak balas litar pada 6dB yang diperlukan per oktaf.

Ini hanya meluas hingga frekuensi sekitar 2kHz, kerana di atasnya frekuensi, impedansi C6 cukup kecil dibandingkan dengan R2, yang tidak mempengaruhi tahap maklum balas rangkaian atau kenaikan voltan.

R1 dan C4 juga merupakan bahagian dari sistem maklum balas. C2 adalah kapasitor penyekat input DC dan C3 adalah kondensor penapis RF yang membantu mencegah gangguan gangguan RF dan masalah ketidakstabilan kerana isyarat sesat dari sumber ke input tidak terbalik (yang mana sinyal input digabungkan).

LM382 memang mempunyai pengecualian riak output yang tinggi, namun kerana tahap isyarat inputnya yang lebih rendah dan kemungkinan turun naik bunyi dapat ditambahkan ke saluran bekalan.

Walaupun IC1 menghasilkan sejumlah besar kenaikan voltan, entah bagaimana ia memberikan tahap output antara 50mV RMS, iaitu sekitar sepersepuluh dari voltan pemacu yang diperlukan oleh kebanyakan penguat hi-fr.

Oleh itu Tr1 digabungkan dalam bentuk penguat pemancar biasa dengan kenaikan voltan mungkin 20dB. R4 membenarkan maklum balas konstruktif yang menurunkan kenaikan voltan Tr1 ke tahap yang betul, yang juga memberikan tahap distorsi yang lebih rendah. IC9 menghubungkan output Tr1 ke attenuator VR1 untuk mendapatkan output yang boleh disesuaikan.

Tindak Balas Kekerapan

Untuk isyarat yang tidak difilter, sejumlah kecil pengurangan kebisingan dapat dicapai, pada dasarnya dengan menggunakan penapis pemotongan treble, dan tindak balas frekuensi rata-rata yang relatif lancar dapat diperoleh.

Prosesnya dilaksanakan dengan menerapkan treble boost namun kuantiti boost yang disesuaikan bergantung pada tahap dinamik isyarat. Nilai tertinggi sepanjang selang isyarat rendah dan menurun menjadi sifar maksimum dengan isyarat tahap dinamik.

Apabila isyarat muzik diterapkan pada input, rangkaian memungkinkan pemotongan treble yang sekali lagi dioptimumkan secara dinamik, ini sebenarnya berlaku untuk mengimbangi tindak balas peningkatan treble yang tinggi.

Litar pra-penguat universal mempunyai penapis potong atas menggunakan R7 dan c8, yang memungkinkan pelemahan sekitar 5 dB dengan frekuensi 10 kHz. Oleh kerana itu, frekuensi tinggi dapat ditingkatkan dengan magnitud 5 dB untuk tahap isyarat yang tinggi. Untuk input isyarat sederhana, tindak balas frekuensi yang ditawarkan oleh reka bentuk hanya rata.

Litar Pemacu Gitar

Fungsi asas litar pra-penguat gitar ini adalah untuk menyatukan dengan gitar elektrik standard dan meningkatkan isyarat rentetan input rendah menjadi isyarat pra-penguat yang cukup tinggi yang kemudian dapat diumpankan ke penguat daya yang lebih besar untuk output yang diinginkan yang diinginkan

Frekuensi isyarat output dari pick-up gitar cenderung sangat berbeza dari pick-up ke pick-up, dan walaupun ada yang mempunyai voltan yang sangat tinggi yang dapat mendorong hampir mana-mana penguat kuasa, ada yang mempunyai voltan sekitar 30 milivol RMS atau lebih.

Amplifier yang dibina dengan jelas yang dapat digunakan dengan gitar biasanya mempunyai kepekaan yang agak tinggi dan ini dapat digunakan dengan pasti untuk hampir semua pick-up, namun ketika menggunakan gitar dengan bentuk penguat lain (seperti penguat hi-fl) jumlah keseluruhan yang dicapai selalu dianggap tidak mencukupi.

Penyelesaian yang mudah untuk masalah ini adalah menggunakan preamplifier seperti yang ditunjukkan di atas, sebelum memasukkannya ke power amplifier untuk meningkatkan amplitud frekuensi isyarat. Konfigurasi asas yang disebutkan di sini mempunyai kenaikan voltan yang benar-benar dapat berubah dari unit hingga lebih dari 26dB (20 kali), oleh itu ia hampir sesuai dengan setiap pengambilan gitar untuk hampir setiap penguat kuasa.

Impedansi input preamplifier mestilah sekitar 50k, dan impedans output rendah. Oleh itu litar dapat digunakan sebagai penguat penyangga asas dengan kenaikan voltan kesatuan agar sesuai dengan impedans keluaran yang cukup tinggi dari pengambilan gitar ke penguat kuasa yang mempunyai impedansi input rendah jika diperlukan.

Penguat operasi BIFET bersuara rendah tunggal (IC1) telah digunakan sebagai asas untuk unit, yang oleh itu mempunyai tahap distorsi marginal serta nisbah isyarat-ke-bising sekitar -70dB atau lebih tinggi walaupun unit orksw dengan instrumen output yang sangat rendah seperti gitar.

Bagaimana ia berfungsi

Reka bentuk ini sebenarnya merupakan rangkaian konfigurasi penguat bukan pembalik operasi biasa dengan R2 dan R3 digunakan untuk membiaskan input IC1 bukan pembalik pada sekitar 50% voltan bekalan.

Ini juga menetapkan impedans input litar pada kira-kira 50k. R1 dan R4 membentuk rangkaian dengan maklum balas negatif, juga dengan R4 pada nilai minimum 1C1 isyarat kawalan pembalik langsung digabungkan satu sama lain, dan litar memberikan kenaikan voltan unit.

Oleh kerana R4 dikalibrasi untuk rintangan yang lebih tinggi, keuntungan voltan AC menurun secara beransur-ansur, namun C2 memperkenalkan penyekat DC sehingga kenaikan voltan DC tetap berubah-ubah, dan output penguat tetap berat sebelah pada @ ½ voltan bekalan.

Keuntungan voltan penguat kira-kira setara dengan R1 + R4, dibahagi dengan R1, menghasilkan kenaikan voltan keseluruhan nominal mungkin melebihi 22 kali dengan R4 pada nilai tertinggi.

Penggunaan arus litar adalah sekitar 2 miliamp melalui bekalan 9 volt, yang meningkat menjadi kira-kira 2.5 miliamp apabila bekalan 30 volt digunakan.

Bekalan voltan yang berkesan untuk peranti ini ialah bateri 9 volt padat seperti jenis PP3. Apabila bekalan 9 volt digunakan, voltan keluaran purata yang tidak dipotong adalah sekitar 2 volt RMS, dan ini berfungsi dengan baik.

Butiran Sambungan PCB Papan Garis dan Gambarajah Susun atur Komponen

Senarai Bahagian

Penguat Penyangga Impedansi Tinggi

Penguat penyangga juga berfungsi seperti penguat pra yang ideal untuk kebanyakan aplikasi, namun seiring dengan pra-penguat, ia juga berfungsi seperti penyangga impedansi tinggi antara tahap input isyarat dan tahap penguat daya. Ini terutama memungkinkan jenis preamplifier ini digunakan dengan isyarat input arus yang sangat rendah, yang tidak mampu memuat dengan preamp jenis impedans rendah yang lain.

Penguat penyangga yang digambarkan di sini mempunyai impedans input biasanya lebih dari 100 M pada 1kHz, dan impedans input hanya dapat disesuaikan dengan hampir semua tahap yang dapat diterima di bawah titik itu. Keuntungan voltan litar adalah kesatuan.

Bagaimana ia berfungsi

Gambar di atas memaparkan gambarajah litar Penguat Penambah Impedansi Tinggi, dan unitnya pada dasarnya hanyalah penguat operasi yang berfungsi sebagai penguat bukan pembalik untuk keuntungan kesatuan. Dengan menghubungkan output IC1 secara langsung ke input terbalik, 100% maklum balas negatif ditambahkan ke atas sistem untuk mencapai kenaikan voltan unit yang diperlukan bersama dengan impedans input yang sangat tinggi.

Yang dikatakan, litar bias, yang dalam situasi ini termasuk dari R1 hingga R3, mengalihkan impedansi input penguat sehingga litar secara keseluruhan memberikan impedansi input jauh lebih kecil daripada IC1 saja. Impedansi input sekitar 2.7 megohms, dan untuk sebahagian besar aplikasi, ini mungkin mencukupi.

Walau bagaimanapun, tindakan penyekat perintang bias dapat dikeluarkan, dan ini adalah objektif kapasitor C2 'bootstrapping.' Ia menghubungkan isyarat output ke persimpangan tiga perintang bias, dan dengan itu setiap penyesuaian voltan masukan diimbangi oleh peralihan voltan yang sama pada output IC1 dan di persimpangan tiga perintang bias.

Dalam peranan IC1, penguat operasi 741 C dasar digunakan, dan seperti yang dinyatakan sebelumnya, ini memberikan impedans input biasanya melebihi 100 megohms pada 1 kHz yang seharusnya cukup memadai untuk pelaksanaan standar apa pun.

Impedansi input yang lebih tinggi yang mungkin dicapai dengan menggunakan penguat operasi untuk input FET sebenarnya tidak mempunyai kepentingan praktikal, jadi terdapat beberapa kelemahan dengan kebanyakan sistem input FET dalam litar ini.

Pertama bahawa mereka sebenarnya mempunyai kecenderungan untuk berayun ketika input terbuka (ketika input dilampirkan ke perangkat, ayunan dilemahkan dan dihilangkan).

Kelemahan lain ialah kekuatan input begitu banyak peranti input FET jauh lebih tinggi daripada peranti bipolar seperti IC 741. Melalui tindakan menggeser ini, pada kebanyakan frekuensi impedans input kini dikurangkan sementara pada frekuensi bass rendah dan tengah, impedans input hanya lebih tinggi.

Untuk tujuan ini, impedans input yang agak rendah (seperti pengambilan yang mempunyai impedans caj yang disarankan sebanyak 100 k ohm dan M ohm diperlukan), salah satu cara untuk mencapainya adalah dengan menghilangkan C2 dan mengubah kuantiti R1 ke R3 untuk mencapai impedans input yang diingini.

Senarai Bahagian

Susun atur PCB

Op Amp Preamplifier untuk Isyarat 2.5 mV

Litar preamplifier op amp ini sangat sensitif dan akan membolehkan anda meningkatkan isyarat serendah 2.5 mV hingga 100 mV. Ia sebenarnya berasal dari konsep preamplifier RIAA lama.

Pada hari-hari sebelumnya, keluaran kartrij gegelung yang bergerak dari magnet atau voltan tinggi biasanya berkisar antara 2.5 hingga 10 milivolt, sehingga pengambilannya dapat seimbang dengan penguat kuasa (ini mungkin memerlukan isyarat output dari beberapa ratus milivolt RMS).

Walaupun keluaran kartrij magnetik dan gegelung bergerak meningkat pada 6dB per oktaf, ia dapat dilakukan tanpa memerlukan penyamaan untuk mengatasi ini kerana penyamaan yang sesuai harus dilibatkan semasa proses rakaman.

Walaupun begitu, penyamaan masih diperlukan kerana selama proses rakaman pemotongan bass dan penggandaan treble akan digunakan, selain penyesuaian, tindak balas frekuensi sering diatasi dengan peningkatan oktaf 6dB dalam output pengambilan.

Potongan bass harus disertakan untuk menghentikan modulasi alur frekuensi rendah yang tidak perlu dan rangsangan tiga kali ganda (dengan pemotongan tiga kali dalam pemutaran) akan memberikan kemudahan pengurangan bunyi yang sederhana tetapi efisien.

Gambar di atas sebenarnya adalah graf tindak balas frekuensi litar preamplifier RIAA lama yang menunjukkan parameter yang diperlukan untuk berjaya melaksanakan preamplifier yang sangat sensitif seperti ini.

Bagaimana Litar Berfungsi

Dalam penggunaan sebenar, penguat penyamaan RIAA biasanya akan sedikit menyimpang dari tindak balas yang sempurna, walaupun spesifikasi peranti tidak dianggap kritis.

Sebenarnya, walaupun rangkaian penyamaan langsung yang terdiri daripada enam set kapasitor rintangan biasanya menghasilkan ralat maksimum tidak lebih dari satu atau 2 dB, yang sebenarnya kelihatan cukup baik.

R2, R3 digunakan untuk menghubungkan voltan herotan ini ke IC1. R2. C2 menyaring sebarang gangguan atau hum pada bekalan kuasa, mencegah gangguan daripada ditambahkan ke umpan penguat.

Nilai R3 yang tinggi memberikan impedans input yang tinggi untuk litar namun, ini dipindahkan oleh R4 ke tahap yang diperlukan sekitar 47k.

Beberapa pick-up lain mungkin menghadirkan penghalang beban 100k dan oleh itu R4 harus ditingkatkan menjadi 100k jika unit tersebut akan dilaksanakan melalui isyarat input seperti yang kita lakukan pada pick-up lama.

Impedansi input tinggi penguat membolehkan nilai bahagian yang sangat kecil digunakan untuk C3 tanpa mengorbankan tindak balas bass litar.

Ini menguntungkan kerana ia menghilangkan tahap lonjakan arus yang ketara dari isyarat pengambilan input yang dihidupkan, sebaik sahaja peranti ini melakukan proses normalnya.

Maklum balas negatif selektif frekuensi melalui IC1 memberikan penyesuaian tindak balas frekuensi yang diperlukan.

Pada frekuensi pertengahan R5 dan R7 adalah penentu utama kenaikan litar, tetapi pada frekuensi frekuensi rendah C6 menambahkan impedans besar R5 untuk meminimumkan maklum balas negatif dan meningkatkan keuntungan yang diperlukan.

Begitu juga, impedans C5 kecil pada frekuensi tinggi berbanding dengan impedans R5, dan kesan shunting C5 membawa kepada maklum balas yang lebih besar dan frekuensi tinggi perlu dilakukan.

Oleh kerana litar menghasilkan kenaikan voltan lebih dari 50db pada frekuensi audio pertengahan, output menjadi cukup tinggi untuk menjalankan penguat kuasa standard walaupun ia digunakan dengan isyarat input hanya sekitar 2.5 mV RMS.

Litar dikuasakan dari sebarang voltan antara kira-kira 9 dan 30 volt, tetapi disarankan untuk bekerja dengan potensi bekalan yang cukup tinggi (kira-kira 20-30 volt) untuk membolehkan peratusan beban yang munasabah.

Apabila litar diterapkan dengan isyarat output tinggi tetapi dengan voltan bekalan kira-kira 9 volt, beban kecil mungkin berlaku pada tahap minimum.

Senarai Bahagian

Susun atur PCB