I dette indlæg lærer vi en række forforstærkerkredsløb, og der bør være et passende layout her til næsten enhver standard lydforforstærkerapplikation.

Som navnet antyder, er en forforstærker et lydkredsløb, der bruges før en effektforstærker eller mellem en lille signalkilde og en effektforstærker. Forforstærkerens opgave er at hæve niveauet for det lille signal til et rimeligt niveau, så det bliver egnet til effektforstærkeren til yderligere forstærkning til en højttaler.

Bidrag af: Matrix

Forforstærker til mikrofon

Det mikrofonforforstærker vist ovenfor har en spændingsforstærkning på over 52 dB (400 gange), som kunne passe til en dynamik med høj impedans eller electret mikrofon til næsten ethvert afsnit af et lydudstyr.

Hvis de anvendes sammen med standardmikrofoner som nævnt her, kunne der let opnås en udgang på ca. 1 volt RMS, selvom en forstærkningskontrol gør det muligt at indstille en lavere udgang for at sikre, at overbelastning af kredsløbet ved belastningen kunne elimineres .

Signal- / støjforholdet for kredsløbet er fremragende og ligger normalt over 70 dB i forhold til en udgang på 1 V RMS (med fuld forstærkning og ubelastet).

Hvordan det virker

Det foreslåede op-MIC MIC-forforstærkerkredsløb består af et par trin, der inkluderer IC1 som den ikke-inverterende forstærker. og IC2 som en inverterende forstærker.

Hver forstærker er almindeligt tilgængelige typer. IC1's lukkede loop forstærkning er fast omkring 45 gange gennem et negativt feedback kredsløb bygget ved hjælp af R3 og R5-netværket. Kredsløbets indgangsimpedans er fastgjort til en minimal værdi på 27k ved hjælp af R4, hvilket er tilstrækkeligt til at sikre, at ekstrem belastning af mikrofonen ikke sker, C2 muliggør DC-blokering ved kredsløbsindgangen.

Kredsløbet har også et netværk af dele forbundet med indgangsstikket, der fjerner enhver form for omstrejfende elektrisk støjoptagelse og derudover hæmmer sandsynlig svingning forårsaget af falsk feedback. Enheden anvendt til IC1 er en NESS34 eller NE5534A, som faktisk er en avanceret operationel forstærker. NE5534A er marginalt bedre end i NE5534, selvom de to IC'er giver enestående funktionalitet ved hjælp af minimale støj- og forvrængningstal.

C3 bruges som en koblingskondensator på tværs af udgangen af IC1 og VR1. VR1 fungerer som en normal pot-gain-kontrol. Dernæst kobles signalet til det følgende forstærkningstrin. Modstande R6 og R9 udgør et negativt feedbacknetværk, der sikrer en lukket sløjfe spændingsforstærkning på 10 til IC2. Dette gør det muligt for kredsløbet at opnå en samlet spændingsforstærkning på omkring 450.

Med hensyn til støjeffektivitet er ekstrem høj ydeevne ikke kritisk her, og derfor vil enhver egnet forstærker i stedet for IC2 fungere. Her har vi brugt en TL081CP op forstærker, men enhver anden type som LF351 ville også fungere så godt. Disse typer er BiFET op forstærkere giver ekstremt lave størrelser af forvridninger.

PCB-design

Komponentlayout

Universal forforstærker ved hjælp af Op amp LM382

Nedenstående kredsløbsdiagram viser en grundlæggende universel lydforforstærker ved hjælp af IC LM382, som giver meget lav støj, lav forvrængning og rimelig høj forstærkning, og dette kredsløb kan bruges til praktisk talt alle normale lydforforstærkerkredsløbsprogrammer.

Hvordan det virker

Modstandene R2 og kondensatoren C6 muliggør udligning, som kan ses mellem forforstærkerens udgang og den inverterende indgang. Ved lave frekvenser inkluderer C6 en høj impedans, hvilket resulterer i lav feedbackfrekvens og høj spændingsforstærkning. Ved større frekvenser falder C6's impedans langsomt, hvilket giver forbedret negativ feedback og ruller kredsløbssvaret af ved den nødvendige 6 dB pr. Oktav.

“permanentmagnet børsteløs DC -motor ”

Den strækker sig kun op til en frekvens på omkring 2 kHz, fordi over denne frekvens er impedansen til C6 ret lille sammenlignet med R2, som ikke har nogen indflydelse på kredsløbets grad af feedback eller spændingsforstærkning.

R1 og C4 er også en del af feedback-systemet. C2 er den indgående DC-blokerende kondensator, og C3 er en RF-filterkondensator, der hjælper med at forhindre RF-interferens og ustabilitetsproblemer på grund af afvigende signaler fra kilden til den ikke-inverterende indgang (som indgangssignalet er koblet til).

LM382 har et højt niveau for udelukkelse af udgangsbølger, dog på grund af dets lavere indgangssignalniveau og sandsynligheden for, at støjudsving kan føjes til forsyningsledningerne.

Selvom IC1 skaber en betydelig mængde spændingsforstærkning, tilvejebringer den på en eller anden måde et sted mellem 50mV RMS-outputniveau, hvilket er omkring en tiendedel af den drevspænding, der kræves af de fleste hi-fr-forstærkere.

Derfor er Tr1 inkorporeret i form af en fælles emitterforstærker med en spændingsforstærkning på måske 20 dB. R4 tillader en konstruktiv feedback, der reducerer Tr1's spændingsforstærkning til det rigtige niveau, der desuden giver en lavere grad af forvrængning. IC9 forbinder Tr1-udgang til VR1-dæmper for at få en justerbar udgang.

Frekvensrespons

For ufiltrerede signaler kunne en lille mængde støjreduktion opnås, i det væsentlige ved anvendelse af et diskantfilter, og et relativt jævnt gennemsnitligt frekvensrespons kan opnås.

Processen implementeres ved at anvende diskant boost, men mængden af tilpasset boost afhænger af signalets dynamiske niveau. Den er højest i intervaller med lavt signal og falder til nul ved maksimum med dynamiske niveausignaler.

Når et musiksignal påføres ved indgangen, muliggør kredsløbet en diskantafskæring, som igen er optimeret dynamisk, dette sker faktisk for at kompensere for et højt diskantforøgelsesrespons.

Det universelle forforstærkerkredsløb har et topskåret filter ved hjælp af R7 og c8, hvilket muliggør en dæmpning på omkring 5 dB med 10 kHz frekvenser. På grund af dette kan de høje frekvenser boostes med en styrke på 5 dB for høje signalniveauer. For mellemstore signalindgange er det frekvensrespons, der tilbydes af designet, bare fladt.

Guitar Forforstærker Circuit

Den grundlæggende funktion af dette guitarforforstærkerkredsløb er at integrere med en hvilken som helst standard elektrisk guitar og hæve dens lave inputstringsignaler til et rimeligt højt forstærket signal, som derefter kan føres til en større effektforstærker for det ønskede boostede output.

Udgangssignalfrekvensen fra guitar pick-ups har en tendens til at adskille sig meget fra pick-up til pick-up, og selvom nogle har en meget høj spænding, der kan skubbe næsten enhver effektforstærker, har nogle lige omkring 30 millivolt RMS eller deromkring spænding.

Forstærkere, der er udtrykkeligt bygget, og som kan bruges med guitarer, har normalt en relativt høj følsomhed, og disse kan bruges pålideligt til næsten enhver pick-up, men når du bruger en guitar med en anden form for forstærker (såsom en hi-fl-forstærker), den samlede opnåede volumen anses altid for at være utilstrækkelig.

En let løsning på dette problem er at bruge en forforstærker som vist ovenfor, før den føres til effektforstærkeren for at hæve signalfrekvensamplituden. Den grundlæggende konfiguration, der er nævnt her, har en spændingsforstærkning, der virkelig kan variere fra enhed til mere end 26 dB (20 gange), derfor skal den passe stort set til enhver guitaroptagelse til praktisk talt hver effektforstærker.

Forforstærkerens inputimpedans skal være ca. 50k, og outputimpedansen er lav. Derfor kunne kredsløbet anvendes som en grundlæggende bufferforstærker med enhedsspændingsforstærkning, der passer til den forholdsvis høje outputimpedans af en guitaroptagelse til en effektforstærker med lav indgangsimpedans, hvis det kræves.

En ensom BIFET-operationel forstærker (IC1) med lavt støjniveau er blevet brugt som basis for enheden, som derfor har marginale forvrængningsniveauer samt et signal-støj-forhold på omkring -70dB eller højere, selv når enheden orker med en meget lavt output instrument som en guitar.

Hvordan det virker

Dette design er faktisk et normalt operationelt forstærker-ikke-inverterende konfigurationskredsløb med R2 og R3, der anvendes til at forspænde den ikke-inverterende IC1-indgang ved omkring 50% af forsyningsspændingen.

Disse indstiller ligeledes kredsløbets indgangsimpedans til ca. 50k. R1 og R4 danner netværket med negativ feedback, også med R4 ved minimumsværdien 1C1 inverterende styresignaler er direkte koblet til hinanden, og kredsløbet tilvejebringer enheds spændingsforøgelse.

Da R4 er kalibreret til højere modstand, falder vekselstrømsspændingen gradvist, men C2 indfører imidlertid jævnstrømsblokering, således at jævnspændingsforstærkningen forbliver variabel, og forstærkerens output forbliver forspændt ved @ ½ forsyningsspændingen.

Forstærkerens spændingsforstærkning svarer omtrent til R1 + R4 divideret med R1, hvilket resulterer i en nominel samlet spændingsforstærkning på måske over 22 gange med R4 på højeste værdi.

Kredsløbets strømforbrug er omkring 2 milliampere gennem en 9 volt forsyning, hvilket stiger til cirka 2,5 milliampere, når der anvendes en 30 volt forsyning.

En effektiv spændingsforsyning til enheden er et kompakt 9 volt batteri som en PP3-type. Når der bruges en 9 volt forsyning, er den gennemsnitlige udkoblede udgangsspænding omkring 2 volt RMS, og dette fungerer stort set fint.

Stripkort PCB-forbindelsesdetaljer og komponentlayoutdiagram

Liste over dele

Bufferforstærker med høj impedans

En bufferforstærker fungerer også som en ideel forforstærker til de fleste applikationer, men sammen med forforstærkning fungerer den også som en højimpedansbuffer mellem signalindgangstrinnet og effektforstærkerstadiet. Dette muliggør især, at disse typer forforstærkere kan bruges med ekstremt lave strømindgangssignaler, som ikke har råd til indlæsning med andre forforstærkere med lav impedans.

Den her illustrerede bufferforstærker har en normalt mere end 100 M inputimpedans ved 1 kHz, og inputimpedansen kan simpelthen justeres til næsten ethvert acceptabelt niveau under dette punkt. Kredsløbets spændingsforstærkning er enhed.

Hvordan det virker

Figuren ovenfor viser kredsløbsdiagrammet med høj impedansbufferforstærker, og enheden er i det væsentlige kun en driftsforstærker, der fungerer som en ikke-inverterende forstærker for enhedsgevinst. Ved at koble udgangen fra IC1 direkte til dens inverterende indgang tilføjes 100 procent negativ feedback over systemet for at opnå den nødvendige enhedsspændingsforstærkning sammen med en meget høj indgangsimpedans.

“4 bit universal skift register ”

Når det er sagt, forspænder forspændingskredsløbet, som i denne situation inkluderer R1 til R3, forstærkerens indgangsimpedans, så kredsløbet generelt giver en indgangsimpedans, der er meget mindre end IC1 alene. Indgangsimpedansen er omkring 2,7 megohms, og for de fleste applikationer kan dette være tilstrækkeligt.

Imidlertid kunne forspændingsmodstandenes shuntning fjernes, og dette er målet med C2-kondensatorens 'bootstrapping'. Det forbinder udgangssignalet med de tre forspændingsmodstandskryds, og således justeres enhver justering af indgangsspændingen ved et lige spændingsskift ved udgangen af IC1 og i krydset mellem de tre forspændingsmodstande.

I IC1-rollen anvendes en grundlæggende 741 C operationel forstærker, og som tidligere nævnt tilvejebringer dette en indgangsimpedans, der normalt overstiger 100 megohms ved 1 kHz, der burde være helt passende til enhver standardimplementering.

Den højere indgangsimpedans, der kan opnås ved hjælp af en driftsforstærker til FET-indgange, har virkelig ingen praktisk betydning, så der er et par ulemper med de fleste FET-indgangssystemer i dette kredsløb.

For det første, at de faktisk har en tilbøjelighed til at svinge, når indgangen er åben (når indgangen er fastgjort til enheden svækkes og elimineres svingningerne).

Den anden ulempe er, at indgangseffekten for så mange FET-inputenheder er væsentligt højere end bipolære enheder som 741 IC. Gennem denne shuntinghandlinger reduceres inputimpedansen ved de fleste frekvenser nu, mens inputimpedansen ved lave bas- og midterfrekvenser simpelthen er højere.

Til dette formål er en relativt lav indgangsimpedans nødvendig (som pickup, der har en anbefalet ladningsimpedans på mange 100 k ohm og M ohm), en måde at opnå dette på er at eliminere C2 og ændre mængderne på R1 til R3 for at opnå en ønsket indgangsimpedans.

Liste over dele

Printkortlayout

Forstærker til forstærker til 2,5 mV signaler

Denne særlige forstærkerforstærker er ekstremt følsom og giver dig mulighed for at booste signaler så lave som 2,5 mV til 100 mV. Det stammer faktisk fra et gammelt RIAA-forforstærkerkoncept.

I tidligere dage var output fra en bevægelig spolekassette af en magnet eller højspænding typisk 2,5 til 10 millivolt rækkevidde, så pickupen kunne afbalanceres med effektforstærkeren (dette ville muligvis kræve et udgangssignal på et par hundrede millivolt RMS).

Selvom produktionen af magnetiske og bevægelige spolepatroner vil stige med 6 dB pr. Oktav, kan det klare sig uden behov for nogen udligning for at modvirke dette, da passende udligning skulle være involveret under optagelsesprocessen.

Ikke desto mindre ville udjævning stadig være nødvendig, fordi der under optagelsesprocessen ville blive anvendt bas cut og diskant boost, ud over justering, blev frekvensresponset ofte modvirket med en 6dB oktavforøgelse i pick-up output.

Basafskæringen måtte medtages for at stoppe unødvendigt lavfrekvente rillemodulationer, og tredobbelt boost (med tredobbelt snit i afspilning) ville give en enkel, men effektiv støjreduktionsfacilitet.

Figuren ovenfor er faktisk et typisk gammelt RIAA-forforstærkerkredsløbs frekvensresponsgraf, der viser de nødvendige parametre, der kræves for at kunne implementere en meget følsom forforstærker som denne.

Sådan fungerer kredsløbet

I reel brug ville RIAA-udligningsforstærkere typisk afvige lidt fra det perfekte svar, selvom enhedsspecifikationer ikke blev overvejet kritisk.

Faktisk resulterer imidlertid selv et ligetiludligningsnetværk bestående af seks modstandskondensatorsæt typisk i en maksimal fejl på ikke mere end en eller 2 dB'er, hvilket faktisk ser helt OK ud.

R2, R3 bruges til at forbinde denne forvrængningsspænding til IC1. R2. C2 filtrerer enhver forvrængning eller brummen på strømforsyningen ud og forhindrer interferens i at blive tilføjet til forstærkerens fødning.

Den høje R3-værdi tilvejebringer en høj indgangsimpedans til kredsløbet, men denne overføres af R4 til det nødvendige niveau på ca. 47k.

Et par andre afhentninger kan udgøre en belastningsbarriere på 100k, og derfor bør R4 øges til 100k, hvis enheden skal implementeres gennem et indgangssignal, som vi har i gamle pickups.

Forstærkerens høje inputimpedans gør det muligt at anvende en meget lille delværdi til C3 uden at ofre kredsløbets basrespons.

Det er fordelagtigt, fordi det eliminerer et betydeligt niveau af strømstigning fra input-pick-up-signaler, der tændes, så snart denne enhed får sin normale funktionsproces.

En frekvensselektiv negativ feedback over IC1 tilvejebringer den nødvendige justering af frekvensresponset.

Ved midterfrekvenser er R5 og R7 de vigtigste determinanter for kredsløbsforstærkningen, men ved lavere frekvenser tilføjer C6 en betydelig impedans på R5 for at minimere negativ feedback og øge den krævede forstærkning.

Ligeledes er impedansen af C5 lille ved høje frekvenser sammenlignet med impedansen af R5, og virkningen af C5-shunting fører til større feedback og den høje frekvensafrulling, der er nødvendig.

Da kredsløbet genererer en spændingsforstærkning på over 50 db i midterste lydfrekvenser, bliver udgangen tilstrækkelig høj til at køre enhver standardforstærker, selv når den bruges med et indgangssignal på kun ca. 2,5 mV RMS.

Kredsløbet får strøm fra enhver spænding mellem ca. 9 og 30 volt, men det tilrådes at arbejde med et rimeligt højt forsyningspotentiale (ca. 20-30 volt) for at muliggøre en rimelig overbelastningsprocent.

Når kredsløbet påføres med et højt udgangssignal, men med kun cirka 9 volt forsyningsspænding, vil der sandsynligvis forekomme en lille overbelastning i det mindste.