Op Amp priekšpastiprinātāja shēmas - MIC, ģitārām, pikapiem, buferiem

Šajā ierakstā mēs uzzināsim dažādas priekšpastiprinātāju shēmas, un šeit vajadzētu būt atbilstošam izkārtojumam gandrīz jebkurai standarta audio priekšpastiprinātāja lietojumprogrammai.

Kā norāda nosaukums, priekšpastiprinātājs ir audio ķēde, ko izmanto pirms jaudas pastiprinātāja vai starp mazu signāla avotu un jaudas pastiprinātāju. Priekšpastiprinātāja uzdevums ir paaugstināt mazā signāla līmeni līdz saprātīgam līmenim, lai tas kļūtu piemērots jaudas pastiprinātājam tālākai pastiprināšanai skaļrunī.

Veicina: Matrica

Mikrofona priekšspēks

The mikrofona priekšpastiprinātājs Iepriekš parādītais sprieguma pieaugums pārsniedz 52 dB (400 reizes), kas varētu būt piemērots augstas pretestības dinamiskai vai elektreta mikrofons gandrīz jebkurai audio aprīkojuma sadaļai.

Ja to izmanto kopā ar standarta mikrofoniem, kā minēts šeit, var viegli iegūt aptuveni 1 voltu RMS izeju, lai gan pastiprinājuma kontrole ļauj iestatīt zemāku izeju, lai nodrošinātu, ka ķēdes pārslodze ar slodzi var tikt novērsta .

Ķēdes signāla un trokšņa attiecība ir izcila un parasti pārsniedz 70 dB attiecībā pret 1 V RMS izeju (ar pilnu pastiprinājumu un bez slodzes).

Kā tas strādā

Piedāvātā op amp MIC priekšpastiprinātāja shēma sastāv no pāris posmiem, kas ietver IC1 kā neinvertējošu pastiprinātāju. un IC2 kā invertējošs pastiprinātājs.

Katrs pastiprinātājs ir parasti pieejams. IC1 slēgtā cikla pieaugums tiek fiksēts aptuveni 45 reizes, izmantojot negatīvās atgriezeniskās saites ķēdi, kas izveidota, izmantojot R3 un R5 tīklu. Ķēdes ieejas pretestība tiek fiksēta ar minimālo vērtību 27k, izmantojot R4, kas ir pietiekami, lai pārliecinātos, ka nenotiek ārkārtēja mikrofona noslodze, C2 ļauj līdzstrāvas bloķēšanu ķēdes ieejā.

Shēmai ir arī daļu savienojums, kas savienots ar ieejas ligzdu, kas novērš jebkāda veida klaiņojoša elektriskā trokšņa uztveršanu un papildus kavē iespējamo svārstību radīto viltus atgriezenisko saiti. IC1 izmantotā ierīce ir NESS34 vai NE5534A, kas faktiski ir augstākās klases darbības pastiprinātājs. NE5534A ir nedaudz pārāks par i NE5534, lai gan abi IC nodrošina izcilu funkcionalitāti, izmantojot minimālus trokšņa un deformācijas rādītājus.

C3 izmanto kā sakabes kondensatoru pāri IC1 un VR1 izvadiem. VR1 darbojas kā parasta banku iegūšanas kontrole. Pēc tam signāls tiek savienots ar šādu pastiprināšanas pakāpi. Rezistori R6 un R9 veido negatīvu atgriezenisko saiti, kas nodrošina slēgtas kontūras sprieguma pieaugumu no 10 līdz IC2. Tas ļauj ķēdei sasniegt kopējo sprieguma pieaugumu aptuveni 450.

Runājot par trokšņa efektivitāti, ārkārtīgi augsta veiktspēja šeit nav kritiska, un tāpēc IC2 vietā darbosies jebkurš piemērots op amp. Šeit mēs esam izmantojuši TL081CP op amp, tomēr jebkurš cits tips, piemēram, LF351, arī darbotos tikpat labi. Šie veidi, kas ir BiFET op ampēri, nodrošina ārkārtīgi mazu deformāciju lielumu.

PCB dizains

Komponentu izkārtojums

Universāls priekšpastiprinātājs, izmantojot Op amp LM382

Zemāk esošajā shēmas shēmā ir parādīts pamata universālais audio priekšpastiprinātājs, izmantojot IC LM382, kas piedāvā ļoti zemu trokšņu līmeni, zemu deformāciju un samērā lielu pastiprinājumu, un šo shēmu var izmantot praktiski visām parastajām audio iepriekšēja pastiprinātāja shēmas lietojumprogrammām.

Kā tas strādā

Rezistori R2 un kondensators C6 nodrošina izlīdzināšanu, ko var redzēt starp priekšpastiprinātāja izeju un invertējošo ieeju. Zemās frekvencēs C6 ietver lielu pretestību, kā rezultātā rodas zema atgriezeniskās saites frekvence un augsts sprieguma pieaugums. Pie lielākām frekvencēm C6 pretestība lēnām samazinās, nodrošinot uzlabotu negatīvo atgriezenisko saiti un norobežojot ķēdes reakciju pie nepieciešamā 6dB uz oktāvu.

Tas sniedzas tikai līdz aptuveni 2kHz frekvencei, jo virs tā frekvences C6 pretestība ir diezgan maza salīdzinājumā ar R2, kurai nav ietekmes uz ķēdes atgriezeniskās saites pakāpi vai sprieguma pieaugumu.

R1 un C4 ir arī atgriezeniskās saites sistēmas sastāvdaļa. C2 ir ieejas līdzstrāvas bloķējošais kondensators, un C3 ir RF filtra kondensators, kas palīdz novērst RF traucējumus un nestabilitātes problēmas klaiņojošu signālu dēļ no avota uz neinvertējošo ieeju (kurai ir pievienots ieejas signāls).

LM382 ir augsts izejas pulsācijas izslēgšanas līmenis, tomēr tā zemākā ieejas signāla līmeņa un iespējamības dēļ, ka barošanas līnijām var tikt pievienotas trokšņa svārstības.

Lai arī IC1 rada ievērojamu sprieguma pieaugumu, tas kaut kā nodrošina 50mV RMS izejas līmeni, kas ir aptuveni viena desmitā daļa no piedziņas sprieguma, kas vajadzīgs lielākajai daļai hi-fr pastiprinātāju.

Tāpēc Tr1 ir iekļauts kopēja emitētāja pastiprinātāja formā ar sprieguma pieaugumu varbūt 20dB. R4 pieļauj konstruktīvu atgriezenisko saiti, kas samazina Tr1 sprieguma pieaugumu līdz pareizajam līmenim, kas papildus nodrošina zemāku traucējumu pakāpi. IC9 savieno Tr1 izeju ar VR1 vājinātāju, lai iegūtu regulējamu izvadi.

Reakcija uz frekvenci

Nefiltrētiem signāliem var panākt nelielu trokšņa samazināšanas līmeni, galvenokārt izmantojot trīskāršā filtra filtru, un var iegūt relatīvi vienmērīgu vidējās frekvences reakciju.

Process tiek īstenots, izmantojot trīskāršu palielinājumu, tomēr pielāgotā palielinājuma daudzums ir atkarīgs no signāla dinamiskā līmeņa. Tas ir visaugstākais zema signāla intervālos un ar dinamiskā līmeņa signāliem maksimāli samazinās līdz nullei.

Kad ieejā tiek ievadīts mūzikas signāls, ķēde nodrošina trīskāršu griešanu, kas atkal tiek dinamiski optimizēta, tas faktiski notiek, lai kompensētu lielu trīskāršu palielināšanas reakciju.

Universālajai pastiprinātāja ķēdei ir augšējā griezuma filtrs, izmantojot R7 un c8, kas ļauj vājināt aptuveni 5 dB ar 10 kHz frekvencēm. Sakarā ar to augsto frekvenču līmeni var paaugstināt par 5 dB, ja signāls ir augsts. Vidēja signāla ieejām konstrukcijas piedāvātā frekvences atbilde ir tikai plakana.

Ģitāras priekšpastiprinātāja shēma

Šīs ģitāras priekšpastiprinātāja shēmas pamatfunkcija ir integrēties ar jebkuru standarta elektrisko ģitāru un paaugstināt tās zemo ieejas stīgu signālus samērā augstos iepriekš pastiprinātos signālos, kurus pēc tam varētu ievadīt lielākam jaudas pastiprinātājam, lai iegūtu vēlamo pastiprināto izvadi

Izejas signāla frekvence no ģitāras pacēlājiem mēdz ievērojami atšķirties no uzņemšanas līdz pacelšanai, un, lai arī dažiem ir ļoti augsts spriegums, kas var nospiest gandrīz jebkuru jaudas pastiprinātāju, dažiem ir tikai aptuveni 30 milivolti RMS vai arī tā.

Īpaši uzbūvētiem pastiprinātājiem, kurus var izmantot kopā ar ģitārām, parasti ir salīdzinoši augsta jutība, un tos var droši izmantot gandrīz jebkuram savācējam, tomēr, lietojot ģitāru ar cita veida pastiprinātāju (piemēram, hi-fl pastiprinātāju), sasniegtais kopējais apjoms vienmēr tiek uzskatīts par nepietiekamu.

Vienkāršs risinājums šai problēmai ir iepriekšēja pastiprinātāja izmantošana, kā parādīts iepriekš, pirms barošanas ar jaudas pastiprinātāju, lai paaugstinātu signāla frekvences amplitūdu. Šeit pieminētajai pamatkonfigurācijai ir sprieguma pieaugums, kas patiešām var atšķirties no vienības līdz vairāk nekā 26dB (20 reizes), tāpēc tai vajadzētu būt piemērotai praktiski katram ģitāras komplektam praktiski katram jaudas pastiprinātājam.

Priekšpastiprinātāja ieejas pretestībai jābūt apmēram 50k, un izejas pretestībai ir zema. Tādēļ ķēdi varētu izmantot kā pamata bufera pastiprinātāju ar vienotības sprieguma pieaugumu, lai tas būtu piemērots ģitāras uztvērēja diezgan lielajai izejas pretestībai jaudu, ja nepieciešams, ar zemu ieejas pretestību.

Par vienības pamatu ir izmantots vientuļš zema trokšņa līmeņa BIFET darbības pastiprinātājs (IC1), kuram tāpēc ir kropļojumu robežas līmenis, kā arī signāla un trokšņa attiecība ir aptuveni -70dB vai augstāka pat tad, ja vienība ļoti mazjaudas instruments kā ģitāra.

Kā tas strādā

Šī konstrukcija faktiski ir normāla darbības pastiprinātāja neinvertējoša konfigurācijas shēma, kurā R2 un R3 tiek izmantoti, lai neinvertējošo IC1 ieeju novirzītu aptuveni 50% no barošanas sprieguma.

Tie arī nosaka ķēdes ieejas pretestību aptuveni 50k. R1 un R4 veido tīklu ar negatīvu atgriezenisko saiti, arī ar R4 ar minimālo vērtību 1C1 invertējošie vadības signāli ir tieši savienoti viens ar otru, un ķēde nodrošina vienības sprieguma pieaugumu.

Tā kā R4 ir kalibrēts lielākai pretestībai, maiņstrāvas sprieguma pieaugums pakāpeniski samazinās, tomēr C2 ievieš līdzstrāvas bloķēšanu tā, ka līdzstrāvas sprieguma pieaugums paliek mainīgs, un pastiprinātāja izeja paliek neobjektīva pie ½ barošanas sprieguma.

Pastiprinātāja sprieguma pieaugums ir aptuveni ekvivalents R1 + R4, dalīts ar R1, kā rezultātā nominālais kopējais sprieguma pieaugums varbūt pārsniedz 22 reizes ar R4 visaugstākajā vērtībā.

Ķēdes strāvas patēriņš ir aptuveni 2 miliampi, izmantojot 9 voltu barošanu, kas palielinās līdz aptuveni 2,5 miliampiem, ja tiek izmantots 30 voltu avots.

Efektīva ierīces sprieguma padeve ir kompakts 9 voltu akumulators, piemēram, PP3 tips. Ja tiek izmantots 9 voltu avots, vidējais nenokļautais izejas spriegums ir aptuveni 2 volti RMS, un tas darbojas diezgan labi.

Strip Board PCB savienojuma detaļas un komponentu izkārtojuma shēma

Detaļu saraksts

Augstas pretestības bufera pastiprinātājs

Bufera pastiprinātājs arī darbojas kā ideāls priekšpastiprinātājs lielākajai daļai lietojumu, taču kopā ar priekšpastiprināšanu tas darbojas arī kā lielas pretestības buferis starp signāla ieejas un jaudas pastiprinātāja posmu. Tas jo īpaši ļauj šāda veida priekšpastiprinātājus izmantot ar ārkārtīgi zemas strāvas ieejas signāliem, kas nevar atļauties iekraušanu ar citiem zemas pretestības tipa priekšpastiprinātājiem.

Šeit attēlotajam bufera pastiprinātājam parasti ir lielāka par 100 M ieejas pretestība pie 1 kHz, un ieejas pretestību varētu vienkārši pielāgot gandrīz jebkuram pieņemamam līmenim zem šī punkta. Ķēdes sprieguma pieaugums ir vienotība.

Kā tas strādā

Iepriekš redzamajā attēlā parādīta augstas pretestības bufera pastiprinātāja shēma, un vienība būtībā ir tikai darbības pastiprinātājs, kas darbojas kā neinvertējošs pastiprinātājs vienotības palielināšanai. Savienojot IC1 izeju tieši ar tās invertējošo ieeju, sistēmai tiek pievienota 100% negatīva atgriezeniskā saite, lai panāktu nepieciešamo vienības sprieguma pieaugumu kopā ar ļoti augstu ieejas pretestību.

Tas nozīmē, ka novirzes ķēde, kas šajā situācijā ietver R1 līdz R3, atstāj pastiprinātāja ieejas pretestību tā, lai ķēde kopumā nodrošinātu ieejas pretestību, kas ir daudz mazāka nekā tikai IC1. Ieejas pretestība ir aptuveni 2,7 megohmi, un lielākajai daļai lietojumu tas var būt pietiekami.

Tomēr slīpo rezistoru manevrēšanas darbību varēja novērst, un tas ir C2 kondensatora “sāknēšanas” mērķis. Tas savieno izejas signālu ar trīs slīpo rezistoru krustojumu, un tādējādi jebkura ieejas sprieguma korekcija tiek līdzsvarota ar vienādu sprieguma nobīdi IC1 izejā un trīs slīpo rezistoru krustpunktā.

IC1 lomā tiek izmantots pamata 741 C operatīvais pastiprinātājs, un, kā jau minēts iepriekš, tas nodrošina ieejas pretestību, kas parasti pārsniedz 100 megohmus pie 1 kHz, kurai vajadzētu būt diezgan piemērotai jebkurai standarta ieviešanai.

Lielāka ieejas pretestība, ko var sasniegt, izmantojot FET ieeju darbības pastiprinātāju, patiešām nav praktiski nozīmīga, tāpēc šajā ķēdē ir daži trūkumi ar lielāko daļu FET ievades sistēmu.

Pirmkārt, ka viņiem faktiski ir tieksme svārstīties, kad ieeja ir atvērta (kad ievade ir pievienota ierīcei, svārstības tiek vājinātas un novērstas).

Otrs trūkums ir tāds, ka tik daudzu FET ievades ierīču ieejas jauda ir ievērojami lielāka nekā bipolārām ierīcēm, piemēram, 741 IC. Izmantojot šīs manevrēšanas darbības, ieejas pretestība tagad tiek samazināta lielākajā daļā frekvenču, savukārt zemās basu un vidējās frekvencēs ieejas pretestība ir vienkārši augstāka.

Šim nolūkam ir nepieciešama salīdzinoši zema ieejas pretestība (piemēram, pikaps, kura ieteicamā uzlādes pretestība ir daudz 100 k omi un M omi), viens no veidiem, kā to panākt, ir novērst C2 un mainīt R1 daudzumu uz R3, lai sasniegtu vēlamā ieejas pretestība.

Detaļu saraksts

PCB izkārtojums

Op Amp priekšpastiprinātājs 2,5 mV signāliem

Šī konkrētā op amp priekšpastiprinātāja ķēde ir ārkārtīgi jutīga un ļaus jums palielināt signālus no 2,5 mV līdz 100 mV. Tas faktiski ir atvasināts no vecās RIAA priekšpastiprinātāja koncepcijas.

Iepriekšējās dienās magnēta vai augstsprieguma kustīgas spoles kasetnes izeja parasti bija no 2,5 līdz 10 milivoltu diapazonā, lai uztveršanu varētu līdzsvarot ar jaudas pastiprinātāju (tas, iespējams, prasīs pāris simtu milivoltu izejas signālu) RMS).

Lai gan magnētisko un kustīgo spoles kasetņu izeja palielināsies par 6dB uz oktāvu, to varētu darīt bez jebkādas izlīdzināšanas, lai to neitralizētu, jo ierakstīšanas procesā bija jāiesaista piemērota izlīdzināšana.

Neskatoties uz to, izlīdzināšana joprojām būtu nepieciešama, jo ierakstīšanas procesā papildus pielāgošanai tiktu izmantota arī basu griešana un augsto frekvenču palielināšana, turklāt frekvences reakcija bieži vien bija neitralizēta ar 6 dB oktāvas palielinājumu uztveršanas izejā.

Bass samazinājums bija jāiekļauj, lai apturētu nevajadzīgi zemfrekvences rievu modulācijas, un trīskāršais pastiprinājums (ar trīskāršu atskaņošanas atskaņojumu) nodrošinās vienkāršu, bet efektīvu trokšņu slāpēšanas iespēju.

Iepriekš redzamais attēls ir tipisks vecās RIAA priekšpastiprinātāja ķēdes frekvences reakcijas grafiks, kas parāda nepieciešamos parametrus, kas nepieciešami, lai veiksmīgi ieviestu ļoti jutīgu priekšpastiprinātāju, piemēram, šo.

Kā darbojas ķēde

Patiesībā RIAA izlīdzināšanas pastiprinātāji parasti nedaudz atkāpjas no perfektās reakcijas, lai gan ierīces specifikācijas netika kritiski izskatītas.

Patiesībā pat vienkāršs izlīdzināšanas tīkls, kas sastāv no sešiem pretestības-kondensatoru komplektiem, parasti rada maksimālo kļūdu, kas nav lielāka par vienu vai 2 dBs, kas faktiski izskatās diezgan labi.

R2, R3 izmanto, lai saistītu šo deformācijas spriegumu ar IC1. R2. C2 filtrē visus strāvas padeves traucējumus vai troksni, novēršot traucējumu pievienošanu pastiprinātāja padevei.

Augstā R3 vērtība nodrošina augstu ieejas pretestību ķēdei, tomēr R4 to pārnes uz nepieciešamo līmeni aptuveni 47k.

Daži citi pikapi var radīt 100k slodzes barjeru, un tāpēc R4 ir jāpaaugstina līdz 100k, ja vienība jāievieš caur ieejas signālu, tāpat kā mēs to darām vecajos pikapos.

Pastiprinātāja augstā ieejas pretestība ļauj izmantot ļoti mazu daļas vērtību C3, nezaudējot ķēdes basa reakciju.

Tas ir izdevīgi, jo tas novērš ievērojamu strāvas pārsprieguma līmeni, kad ieejas uztveršanas signāli ieslēdzas, tiklīdz šī ierīce uzņem normālu darbības procesu.

Frekvences selektīvā negatīvā atgriezeniskā saite pār IC1 nodrošina nepieciešamo frekvences reakcijas pielāgošanu.

Vidējās frekvencēs R5 un R7 ir galvenie ķēdes pastiprinājuma noteicēji, bet zemākās frekvencēs C6 pievieno būtisku R5 pretestību, lai samazinātu negatīvo atgriezenisko saiti un palielinātu nepieciešamo pastiprinājumu.

Tāpat C5 pretestība augstās frekvencēs ir maza, salīdzinot ar R5 pretestību, un C5 manevrēšanas ietekme noved pie lielākas atgriezeniskās saites un nepieciešamās augstfrekvences nolaišanās.

Tā kā ķēde vidējā audio frekvencēs rada sprieguma pieaugumu virs 50 dB, izeja kļūst pietiekami augsta, lai darbinātu jebkuru standarta jaudas pastiprinātāju, pat ja to izmanto ar tikai aptuveni 2,5 mV RMS ieejas signālu.

Kontūru darbina no jebkura sprieguma, kas ir aptuveni 9 līdz 30 volti, taču ieteicams strādāt ar samērā lielu barošanas potenciālu (aptuveni 20-30 volti), lai nodrošinātu saprātīgu pārslodzes procentu.

Ja ķēde tiek lietota ar augstu izejas signālu, bet tikai ar aptuveni 9 voltu barošanas spriegumu, visticamāk, pie minimālās slodzes notiks neliela pārslodze.

Detaļu saraksts

PCB izkārtojums