Op Amp eelvõimendi ahelad - MIC-de, kitarride, pickupide, puhvrite jaoks

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Selles postituses õpime erinevaid eelvõimendi ahelaid ja siin peaks olema sobiv paigutus peaaegu kõigi standardsete heli eelvõimendite jaoks.

Nagu nimigi ütleb, on eelvõimendi heliahel, mida kasutatakse enne võimendit või väikese signaaliallika ja võimsusvõimendi vahel. Eelvõimendi ülesanne on tõsta väikese signaali tase mõistlikule tasemele nii, et see sobiks võimsusvõimendi jaoks edasiseks võimendiks valjuhääldiks.





Kaastööd teinud: Matrix

Mikrofoni eelvõimendi

The mikrofoni eelvalija Ülaltoodud joonisel on üle 52dB (400 korda) pingetõus, mis sobib suure impedantsi dünaamiliseks või elektrett-mikrofon peaaegu igale helivahendi sektsioonile.



Kui seda kasutatakse koos siin mainitud standardsete mikrofonidega, oleks hõlpsasti võimalik saada umbes 1-voldine RMS väljund, kuigi võimenduse juhtimine võimaldab madalama väljundi seadistamist, et tagada vooluahela ülekoormuse kõrvaldamine koormuse abil .

Vooluahela signaali ja müra suhe on silmapaistev ja on tavaliselt üle 70 dB 1 V RMS väljundi suhtes (täieliku võimenduse ja koormuseta).

Kuidas see töötab

Kavandatud op amp MIC eelvõimendi vooluring koosneb paarist etapist, mis sisaldab mitteinverteerivat võimendit IC1. ja IC2 pöördvõimendina.

Iga võimendi on tavaliselt saadaval. IC1 suletud ahela võimendus on fikseeritud umbes 45 korda negatiivse tagasiside ahela kaudu, mis on ehitatud R3 ja R5 võrgu abil. Vooluahela sisendtakistus on R4 abil fikseeritud minimaalsel väärtusel 27k, mis on piisav, et veenduda, et mikrofoni äärmiselt ei koormata, C2 võimaldab alalisvoolu blokeerimist vooluahela sisendis.

Vooluringil on ka sisendpesaga ühendatud osade võrk, mis eemaldab igasuguse hulkuva elektrimüra vastuvõtmise ja pärsib lisaks võltsitud tagasiside põhjustatud tõenäolisi võnkeid. IC1 jaoks kasutatav seade on NESS34 või NE5534A, mis on tegelikult tippklassi operatsioonivõimendi. NE5534A on i NE5534-st veidi parem, kuigi kaks IC-d pakuvad erakordset funktsionaalsust, kasutades minimaalset müra ja moonutusi.

C3 kasutatakse sidestuskondensaatorina IC1 ja VR1 väljundis. VR1 toimib nagu tavaline poti võimenduse kontroll. Järgmisena ühendatakse signaal järgmise võimendusastmega. Takistid R6 ja R9 moodustavad negatiivse tagasiside võrgu, mis tagab suletud ahela pinge võimenduse 10 kuni IC2. See võimaldab vooluahelal saavutada üldise pingetõusu umbes 450.

Mis puutub müratõhususse, siis siin ei ole äärmiselt kõrge jõudlus kriitiline ja seetõttu töötab IC2 asemel mõni sobiv opvõimendi. Siin oleme kasutanud TL081CP opvõimendit, kuid kõik muud tüüpi, näiteks LF351, töötaksid samuti sama hästi. Need tüübid, mis on BiFET op-amprid, põhjustavad moonutusi äärmiselt väikese suurusega.

PCB disain

Komponendi paigutus

Universaalne eelvõimendi, kasutades võimendit LM382

Allpool oleval skeemil on kujutatud universaalne heli eelvõimendi, mis kasutab IC LM382, mis pakub väga madalat müra, väikest moonutust ja mõistlikult suurt võimendust ning seda vooluahelat saab kasutada praktiliselt kõigi tavaliste heli eelvõimendi vooluahela rakenduste jaoks.

Kuidas see töötab

Takistid R2 ja kondensaator C6 võimaldavad võrdsustamist, mida võib näha eelvõimendi väljundi ja inverteeriva sisendi vahel. Madalatel sagedustel sisaldab C6 suurt takistust, mille tulemuseks on madal tagasiside sagedus ja kõrge pinge võimendus. Suurematel sagedustel väheneb C6 impedants aeglaselt, pakkudes paremat negatiivset tagasisidet ja veeretades vooluahela reaktsiooni vajaliku 6dB kohta oktaavi kohta.

See ulatub kuni sageduseni umbes 2 kHz, kuna selle sageduse kohal on C6 impedants üsna väike võrreldes R2 omaga, mis ei mõjuta vooluahela tagasisidet ega pingetõusu.

R1 ja C4 on ka tagasiside süsteemi osa. C2 on sisend-alalisvoolu blokeeriv kondensaator ja C3 on RF-filtri kondensaator, mis aitab ära hoida raadiosageduse häireid ja ebastabiilsuse probleeme, mis tulenevad allikast kuni inverteerimata sisendini (millega sisendsignaal on ühendatud) eksinud signaalidest.

LM382 väljundi pulsatsioon välistatakse kõrgel tasemel, kuid selle madalama sisendsignaali taseme ja müra kõikumise tõenäosuse tõttu toiteliinidele.

Kuigi IC1 tekitab märkimisväärse hulga pingetõusu, annab see kuidagi 50 mV RMS väljundtaseme vahele, mis on umbes kümnendik enamiku kõrgvõimenditega vajaminevast ajamipingest.

Seetõttu on Tr1 ühendatud ühise emittervõimendina, mille pingetõus võib olla 20 dB. R4 võimaldab konstruktiivset tagasisidet, mis vähendab Tr1 pingetõusu õigele tasemele, mis lisaks annab väiksema moonutusastme. IC9 ühendab Tr1 väljundi VR1 summutiga, et saada reguleeritav väljund.

Sagedusreaktsioon

Filtreerimata signaalide puhul on võimalik saavutada väike müra vähendamine, peamiselt diskantfiltrit kasutades, ning keskmise sagedusreaktsiooni saab saavutada suhteliselt sujuvalt.

Protsess viiakse läbi kolmekordse võimenduse abil, kuid kohandatud võimenduse suurus sõltub signaali dünaamilisest tasemest. See on kõrgeim madala signaali intervallide jooksul ja dünaamilise taseme signaalide korral väheneb see maksimaalselt nulli.

Kui sisendis rakendatakse muusikasignaali, võimaldab vooluahel dünaamilist lõikamist, mis jällegi optimeeritakse dünaamiliselt, see juhtub tegelikult selleks, et kompenseerida kõrget kõrgete võimenduste reaktsiooni.

Universaalsel eelvõimendi vooluringil on ülemise lõikega filter, mis kasutab R7 ja c8, mis võimaldab summutada umbes 5 dB 10 kHz sagedustega. Tänu sellele saab kõrge signaali taseme korral kõrgeid sagedusi suurendada 5 dB võrra. Keskmise signaali sisendite puhul on disainilahenduse pakutav sageduskarakteristik lihtsalt tasane.

Kitarri eelvõimendi vooluring

Selle kitarri eelvõimendi vooluahela põhiülesanne on integreeruda mis tahes tavalise elektrikitarriga ja tõsta selle madala sisendiga stringisignaalid mõistlikult kõrgeks eelvõimendatud signaalideks, mida saab seejärel soovitud võimendatud väljundi jaoks viia suuremasse võimendisse

Kitarrimikrofonide väljundsignaali sagedus kipub helitugevusest kuni vastuvõtjani suuresti erinema ja ehkki mõnel on väga kõrge pinge, mis suudab suruda peaaegu kõiki võimsusvõimendeid, on mõnel umbes 30 millivoldi RMS või nii palju.

Selgesõnaliselt ehitatud võimenditel, mida saab kasutada kitarridega, on tavaliselt suhteliselt kõrge tundlikkus ja neid saaks usaldusväärselt kasutada peaaegu kõigi helitugevuste jaoks, kuid kitarri kasutamisel mõne muu võimendi (näiteks hi-fl võimendi) korral saavutatud üldmahtu peetakse alati ebapiisavaks.

Selle probleemi lahendamiseks on lihtne kasutada eelvõimendit, nagu eespool näidatud, enne signaali sageduse amplituudi tõstmiseks võimendisse toitmist. Siin mainitud põhikonfiguratsioonil on pingetõus, mis võib tõepoolest varieeruda ühikutest üle 26 dB (20 korda), seetõttu peaks see sobima praktiliselt igale kitarrikoristusele praktiliselt igale võimendile.

Eelvõimendi sisendtakistus peaks olema umbes 50k ja väljundtakistus on madal. Seetõttu võib vooluahelat kasutada põhipuhvervõimendina, millel on ühepinge võimendus, et see sobiks kitarri vastuvõtja üsna suure väljundtakistusega vajadusel madala sisendtakistusega võimsusvõimendiga.

Üksuse aluseks on kasutatud üksikut madala müratasemega BIFET-võimendit (IC1), mille moonutustase on nii marginaalne kui ka signaali-müra suhe umbes -70dB või suurem isegi siis, kui seade pöördub väga väikese väljundiga instrument nagu kitarr.

Kuidas see töötab

See konstruktsioon on tegelikult tavaline võimendi mitteinverteeriv konfiguratsioonilülitus, kus R2 ja R3 kasutatakse mitteinverteeriva IC1 sisendi kallutamiseks umbes 50% toitepingest.

Need määravad ka vooluahela impedantsi väärtuseks umbes 50k. R1 ja R4 moodustavad võrgu negatiivse tagasisidega, ka R4 minimaalse väärtusega. 1C1 on inverteerivad juhtsignaalid omavahel otse ühendatud ja vooluahel tagab pinge ühiku suurendamise.

Kuna R4 on suurema takistuse jaoks kalibreeritud, väheneb vahelduvpinge võimendus järk-järgult, kuid C2 viib alalisvoolu blokeerimise selliselt, et alalisvoolu pingetõus jääb muutuvaks ja võimendi väljund jääb kallutatuks @ ½ toitepingel.

Võimendi pingetõus on ligikaudu võrdne R1 + R4-ga, jagatuna R1-ga, mille tulemuseks on nominaalne üldine pingetõus võibolla üle 22 korra, R4 suurima väärtusega.

Vooluahela voolutarve on 9-voldise toiteallika kaudu umbes 2 milliamprit, mis 30-voldise toiteallika kasutamisel suureneb umbes 2,5 milliamprini.

Seadme tõhusaks toiteallikaks on kompaktne 9-voldine aku nagu PP3 tüüpi. 9-voldise toiteallika kasutamisel on keskmine lõikamata väljundpinge umbes 2 volti RMS ja see töötab üsna hästi.

Ribalaua PCB-ühenduse üksikasjad ja komponentide paigutuse skeem

Osade nimekiri

Kõrge impedantsiga puhvervõimendi

Puhvervõimendi töötab ka enamiku rakenduste jaoks nagu ideaalne eelvõimendi, kuid koos eelvõimendiga toimib see ka nagu suure impedantsiga puhver signaali sisendastme ja võimsusvõimendi astme vahel. See võimaldab eriti seda tüüpi eelvõimendeid kasutada äärmiselt väikese voolutugevusega sisendsignaalidega, mis ei saa lubada laadimist teiste madala impedantsiga tüüpi eelvõimenditega.

Siin illustreeritud puhvervõimendi sisendtakistus on 1 kHz juures tavaliselt üle 100 M ja sisendtakistust saab lihtsalt reguleerida peaaegu mis tahes vastuvõetavale tasemele sellest punktist madalamal. Vooluahela pingetõus on ühtsus.

Kuidas see töötab

Ülaltoodud joonisel on kujutatud kõrge impedantsiga puhvervõimendi vooluringi skeem ja seade on sisuliselt lihtsalt töövõimendi, mis töötab ühtsuse suurendamiseks mitteinverteeriva võimendina. Ühendades IC1 väljundi otse selle inverteerivasse sisendisse, lisatakse süsteemile 100% negatiivne tagasiside, et saavutada vajalik ühiku pingetõus koos väga suure sisendtakistusega.

Nagu öeldud, eraldab eelarveahel, mis selles olukorras hõlmab R1 kuni R3, võimendi sisendtakistust nii, et vooluahel tagab sisendtakistuse palju väiksema kui ainult IC1. Sisendtakistus on umbes 2,7 megaohmi ja enamiku rakenduste jaoks võib see olla piisav.

Eelvoolutakistite manöövritoimingu võiks siiski eemaldada ja see on C2 kondensaatori alglaadimise eesmärk. See ühendab väljundsignaali kolme eelsoojustakisti ristmikuga ja seega tasakaalustatakse sisendpinge mis tahes reguleerimist võrdse pingenihkega IC1 väljundis ja kolme eelsoojustakisti ristumiskohas.

IC1 rollis kasutatakse põhilist 741 C operatsioonivõimendit ja nagu varem öeldud, annab see sisendtakistuse, mis tavaliselt ületab 100 megohmi 1 kHz juures, mis peaks olema tavapärase rakenduse jaoks üsna piisav.

Kõrgemal sisendimpedantsil, mis võib olla saavutatud FET-sisendite töövõimendi abil, pole tegelikult mingit praktilist tähtsust, nii et enamikul FET-sisendsüsteemidel on selles vooluringis mõned puudused.

Esiteks, et neil on tegelikult kalduvus võnkuda, kui sisend on avatud (kui sisend on seadme külge kinnitatud, nõrgenevad ja elimineeritakse võnked).

Teine puudus on see, et nii paljude FET-sisendseadmete sisendvõimsus on oluliselt suurem kui bipolaarsetel seadmetel nagu 741 IC. Selle manöövritoimingu abil vähendatakse enamikul sagedustel sisendtakistust, madalatel bassidel ja keskmistel sagedustel on sisendtakistus lihtsalt suurem.

Sel eesmärgil on suhteliselt madal sisendtakistus (nagu vajalik pikap, mille soovitatav laengutakistus on palju 100 k oomi ja M oomi), üks selle saavutamise viis on C2 kõrvaldamine ja R1 koguste muutmine R3-ks, et saavutada soovitud sisendtakistus.

Osade nimekiri

PCB paigutus

Op Amp eelvõimendi 2,5 mV signaalidele

See konkreetne võimendi eelvõimendi ahel on äärmiselt tundlik ja võimaldab teil suurendada signaale nii madalalt kui 2,5 mV kuni 100 mV. See on tegelikult tuletatud vanast RIAA eelvõimendi kontseptsioonist.

Varasematel päevadel oli magneti või kõrgepinge liikuva mähisekasseti väljund tavaliselt 2,5–10 millivolti, nii et helivõimendi saaks tasakaalustada võimsusvõimendiga (see eeldaks tõenäoliselt paarisaja millivoldi väljundsignaali) RMS).

Ehkki magnetiliste ja liikuvate mähiste kassettide väljund tõuseb kiirusega 6dB oktavi kohta, saab see selle tasakaalustamiseks ilma igasuguse võrdsustamiseta, kuna salvestusprotsessi käigus tuli kaasata sobiv tasandus.

Sellegipoolest oleks võrdsustamine endiselt vajalik, kuna salvestusprotsessi ajal kasutati lisaks reguleerimisele ka bassilõiget ja kõrgete võimendustegurite mõju sagedusreaktsioonile, mis sageli vastas 6dB oktaavi tõusule.

Asjatult madala sagedusega soone modulatsioonide peatamiseks tuli lisada bassilõige ja kolmekordne võimendus (taasesituse kolmekordse lõikega) pakuks lihtsa, kuid tõhusa müra vähendamise võimaluse.

Ülaltoodud joonis on tegelikult tüüpiline vana RIAA eelvõimendi ahela sageduskarakteristik, mis näitab vajalikke parameetreid sellise ülitundliku eelvõimendi edukaks rakendamiseks.

Kuidas vooluring töötab

Reaalses kasutuses läheksid RIAA ekvalaiservõimendid tavaliselt ideaalsest vastusest veidi kõrvale, kuigi seadme spetsifikatsioone ei arvestatud kriitiliselt.

Tegelikult põhjustab isegi kuuest takistus-kondensaatorikomplektist koosnev sirgjooneline tasandusvõrk tavaliselt maksimaalse vea, mis ei ületa ühte või 2 dB, mis on tegelikult üsna OK.

Selle moonutuspinge ühendamiseks IC1-ga kasutati R2, R3. R2. C2 filtreerib kõik toiteallika moonutused või müristamise, takistades häirete lisamist võimendi etteandele.

Kõrge R3 väärtus annab vooluringile suure sisendtakistuse, kuid R4 kannab selle vajalikule tasemele umbes 47 k.

Mõned üksikud pikapid võivad koormustõkke olla 100 k ja seetõttu tuleks R4 tõsta 100 k-ni, kui seadet soovitakse rakendada sisendsignaali kaudu, nagu meil on vanades pick-upides.

Võimendi kõrge sisendtakistus võimaldab kasutada C3 jaoks väga väikest osa väärtust, ohverdamata vooluahela bassivastust.

See on kasulik, kuna see välistab sisendi vastuvõtusignaalide sisselülitamise olulise voolutugevuse kohe, kui see seade võtab oma tavapärase tööprotsessi.

Sageduse selektiivne negatiivne tagasiside üle IC1 annab vajaliku sagedusreaktsiooni reguleerimise.

Keskmistel sagedustel on R5 ja R7 vooluahela võimenduse põhitegurid, kuid madalama sagedusega C6 lisab R5 olulise impedantsi, et minimeerida negatiivset tagasisidet ja suurendada vajalikku võimendust.

Samamoodi on C5 impedants kõrgetel sagedustel väike, võrreldes R5 impedantsiga, ja C5 manööverdamise mõju toob kaasa suurema tagasiside ja vajaliku kõrgsagedusliku mahasurumise.

Kuna vooluahel genereerib keskmistel helisagedustel üle 50 dB pingetõusu, muutub väljund piisavalt kõrgeks mis tahes standardse võimendi töötamiseks, isegi kui seda kasutatakse ainult umbes 2,5 mV RMS sisendsignaaliga.

Vooluahela toiteallikaks on umbes 9–30 volti, kuid mõistliku ülekoormusprotsendi võimaldamiseks on soovitatav töötada mõistlikult suure toitepotentsiaaliga (umbes 20–30 volti).

Kui vooluahelat rakendatakse suure väljundsignaaliga, kuid ainult umbes 9-voldise toitepingega, toimub tõenäoliselt minimaalne väike ülekoormus.

Osade nimekiri

PCB paigutus




Paari: Laboratoorsed toiteallikad Järgmine: Kuidas kujundada MOSFET-võimendi vooluringe - parameetrid on selgitatud