อธิบายวงจร Preamplifier อย่างง่าย 5 แบบ

ตามชื่อที่แนะนำวงจรปรีแอมป์จะขยายสัญญาณขนาดเล็กมากไปยังระดับที่กำหนดซึ่งสามารถขยายเพิ่มเติมได้โดยวงจรขยายกำลังที่ต่ออยู่ โดยทั่วไปจะทำหน้าที่เหมือนขั้นตอนบัฟเฟอร์ระหว่างแหล่งสัญญาณขนาดเล็กอินพุตและเพาเวอร์แอมป์ ปรีแอมป์ใช้ในแอพพลิเคชั่นที่สัญญาณอินพุตมีขนาดเล็กเกินไปและเพาเวอร์แอมป์ไม่สามารถตรวจจับสัญญาณขนาดเล็กนี้ได้หากไม่มีขั้นตอนของแอมพลิฟายเออร์

โพสต์นี้อธิบายถึงวงจรปรีแอมป์ 5 ตัวซึ่งสามารถทำได้อย่างรวดเร็วโดยใช้ทรานซิสเตอร์ (BJT) สองตัวและตัวต้านทานสองสามตัว แนวคิดแรกมาจากคำร้องที่คุณรวีชนำเสนอ

วัตถุประสงค์และข้อกำหนดของวงจร

1. เครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นงานอดิเรกของฉันตั้งแต่หลายปีที่ผ่านมา บ่อยครั้งฉันจะเรียกดูเว็บไซต์ของคุณและพบโครงการที่มีประโยชน์มากมาย ฉันต้องการความกรุณาจากคุณ
2. ฉันมีโมดูลเครื่องส่ง FM ที่ทำงานบน DC 5 โวลต์พร้อมข้อกำหนดในการเชื่อมต่อจากคอมพิวเตอร์ผ่าน USB หรือจากสัญญาณเสียงออกจากอุปกรณ์อื่น ๆ ผ่านแจ็คเสียง 3.5 มม.
3. โมดูลนี้ใช้งานได้ดีในโหมด USB ของคอมพิวเตอร์ที่มีความแรงคุณภาพและความครอบคลุมของสัญญาณที่ดีเยี่ยม แต่เมื่อฉันเชื่อมต่อแบบเดียวกันผ่านแจ็คอินพุตเสียงจากกล่องรับสัญญาณ DTH ความแรงของสัญญาณจะอ่อนลงแม้ว่าจะมีระดับเสียงเต็มทั้งในกล่องรับสัญญาณและโมดูล FM ก็ตาม ฉันคิดว่าระดับสัญญาณเสียงจาก set top box ไม่เพียงพอสำหรับโมดูล FM
4. โปรดแนะนำฉันวงจรปรีแอมป์สัญญาณเสียงขนาดเล็กคุณภาพดีซึ่งสามารถทำงานได้ตั้งแต่ 5 หรือ 6 โวลต์แหล่งจ่ายเดียวซึ่งจะไม่โหลดกล่องรับสัญญาณควรใช้ op-amp ที่มีเสียงรบกวนต่ำที่ดีพร้อมป้ายวงจรและชิ้นส่วนโดยละเอียด

1) Preamplifier โดยใช้ทรานซิสเตอร์สองตัว

วงจรปรีแอมพลิฟายเออร์อย่างง่ายสามารถสร้างได้อย่างง่ายดายโดยการประกอบทรานซิสเตอร์สองตัวและตัวต้านทานบางตัวดังแสดงในรูปต่อไปนี้:

วงจรนี้เป็นพรีแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์สองตัวที่ใช้ลูปป้อนกลับเพื่อเพิ่มการขยาย

เพลงใด ๆ ที่เรารู้ว่าอยู่ในรูปแบบของความถี่ที่แตกต่างกันอย่างต่อเนื่องดังนั้นเมื่อนำอินพุตที่แตกต่างกันไปใช้กับขั้วปลาย C1 ที่ระบุจะมีการส่งผ่านฐาน T1 และกราวด์

แอมพลิจูดที่สูงขึ้นจะถูกประมวลผลตามปกติและสร้างขึ้นใหม่โดยมีศักย์ไฟฟ้าที่เท่ากับแรงดันไฟฟ้าโดยประมาณอย่างไรก็ตามสำหรับแอมพลิจูดแบบเบ็ดเตล็ดที่ต่ำกว่า T2 จะได้รับอนุญาตให้ดำเนินการในอัตราส่วนที่สูงกว่าซึ่งอนุญาตให้ส่งผ่านไปยังตัวปล่อยได้

ในขณะนี้เมื่อมีการใช้การเพิ่มประสิทธิภาพที่แท้จริงของดนตรีโดยการถ่ายโอนศักยภาพที่สูงขึ้นที่สะสมนี้กลับไปที่ฐานของ T1 ซึ่งจะทำให้อิ่มตัวในอัตราที่เหมาะสมที่สุด

การดำเนินการผลักดึงนี้ส่งผลให้เกิดการขยายโดยรวมของเพลงหรือข้อมูลที่มีขนาดเล็กอย่างไม่มีนัยสำคัญไปยังเอาต์พุตที่มีขนาดใหญ่ขึ้นอย่างมาก

วงจรที่เรียบง่ายนี้ช่วยให้สามารถเพิ่มความถี่ที่เล็กมากหรือน้อยที่สุดไปยังเอาต์พุตที่ใหญ่ขึ้นอย่างเห็นได้ชัดซึ่งสามารถใช้สำหรับการป้อนแอมพลิฟายเออร์เบียร์

วงจรที่กล่าวถึงนี้นิยมใช้ในเครื่องบันทึกการเล่นแบบเทปคาสเซ็ตแบบเก่าในขั้นตอนปรีแอมป์เพื่อเพิ่มสัญญาณนาทีจากหัวเทปเพื่อให้เอาต์พุตจากแอมพลิฟายเออร์ขนาดเล็กนี้เข้ากันได้กับแอมพลิฟายเออร์กำลังสูงที่ต่อพ่วง

ส่วนรายการ

• R1 = 22K
• R2 = 220 โอห์ม
• R3 = 100k
• R4 = 4K7
• R5 = 1K
• C1 = 1uF / 25V
• C2 = 10uF / 25V
• T1 / T2 = BC547

วงจร Preamplifier ปรับได้

วงจร preampli er ที่มีประโยชน์นี้เป็นรุ่นปรับปรุงของการออกแบบข้างต้น มีแรงดันไฟฟ้าที่สามารถตั้งค่าได้ที่ระดับใดก็ได้ระหว่าง fi ve ถึงหนึ่งร้อยครั้งโดยใช้ตัวต้านทานแบบป้อนกลับของค่าที่เหมาะสม อิมพีแดนซ์อินพุตสูงโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 800K และได้รับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตต่ำประมาณ 120 โอห์ม

ทั้งสัญญาณรบกวนและความผิดเพี้ยนที่เกิดจากวงจรนั้นต่ำมาก

ระดับสัญญาณเอาต์พุตสูงสุดประมาณ 6 โวลต์ถึงจุดสูงสุดสามารถจัดการได้ก่อนที่จะเกิดการตัด

รูปแสดงวงจรของหน่วยและนี่คือทรานซิสเตอร์แบบเดินหน้าตรงสองตัวการจัดเรียงคู่โดยตรงโดยใช้ทรานซิสเตอร์ทั้งสองในโหมดตัวปล่อยทั่วไป R2 ให้ข้อเสนอแนะเชิงลบในพื้นที่เหนือ Tr1 และให้จุดที่สะดวกซึ่งสามารถใช้ข้อเสนอแนะเชิงลบโดยรวมกับวงจรได้

ข้อเสนอแนะนี้ได้มาจากตัวรวบรวม Tr2 ผ่าน D.C. บล็อกตัวเก็บประจุ C3 และค่าของ RF จะกำหนดปริมาณของข้อเสนอแนะที่นำไปใช้กับแอมพลิฟายเออร์ ยิ่งค่าของส่วนประกอบนี้ต่ำลงก็จะยิ่งมีการป้อนกลับมากขึ้นและค่าที่เพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าวงปิดของยูนิตจะลดลง

ค่าที่ต้องการของ Rf พบได้โดยการคูณค่าแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการด้วย 560 ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับจากสิบมะนาวเช่นต้องการให้ Rf มีค่า 5.6k ขอแนะนำว่าควรรักษาแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ในขอบเขตที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ C2 ม้วนของการตอบสนองความถี่สูงของแอมพลิฟายเออร์และจำเป็นเนื่องจากอาจเกิดความไม่เสถียร

การตอบสนอง -3dB บนของเครื่องยังคงอยู่ที่ประมาณ 200kHz แม้ว่าจะใช้เครื่องขยายเสียงที่แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นร้อยเท่า เมื่อใช้เป็นกำไรที่ต่ำกว่าจุด -3dB บนจะถูกผลักให้สูงขึ้นตามสัดส่วน จุด -3dB ที่ต่ำกว่าอยู่ที่ประมาณ 20 เฮิรตซ์โดยบังเอิญ

การออกแบบ Preamp Transistorized อีกแบบ

นี่คือปรีแอมป์ 2 ขั้นตอนอินพุตอิมพีแดนซ์สูงที่มีการปรับแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ตั้งแต่ 1.5 ถึง 10 อัตราขยายนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการตั้งค่า VRI และมีประโยชน์ในกรณีที่ความไวของ MIC ต้องเปลี่ยนแปลงบ่อยๆ

ดังที่แสดงไว้ด้านบนวงจรได้รับการออกแบบมาสำหรับไมโครโฟนคริสตัลหรือตลับเซรามิก

ส่วนรายการ

2) การใช้ FET

การออกแบบพรีแอมพลิไฟเออร์ตัวที่สองนั้นดูเรียบง่ายกว่าเนื่องจากใช้งาน JFET ราคาประหยัดเพียงเครื่องเดียว แผนภาพวงจรสามารถดูได้ด้านล่าง
วงจรนี้อธิบายได้ในตัวเองและสามารถรวมเข้ากับเพาเวอร์แอมป์มาตรฐานใดก็ได้เพื่อการขยายเพิ่มเติม

Preamplifier กีตาร์

โดยปกติแล้วจำเป็นต้องต่อกีต้าร์ไฟฟ้าเข้ากับแผงมิกซ์เสียงเด็คหรือสตูดิโอแบบพกพา

เท่าที่เกี่ยวข้องกับการเดินสายไฟนั่นอาจไม่ใช่ปัญหาอย่างไรก็ตามการจับคู่ความต้านทานสูงของส่วนประกอบกีตาร์กับอิมพีแดนซ์ต่ำของอินพุตสายของแผงผสมจะกลายเป็นปัญหา

แม้แต่อินพุตอิมพีแดนซ์สูงที่ไม่น่าสงสัยของยูนิตเหล่านั้นก็ยังไม่เหมาะสำหรับเอาต์พุตกีตาร์ ทันทีที่เสียบกีตาร์เข้ากับอินพุตประเภทนี้คุณแทบจะไม่เห็นสัญญาณที่แผงหรือเดคประมวลผลได้

อาจมีแนวโน้มที่จะเชื่อมต่อกีตาร์เข้ากับอินพุตไมโครโฟน (ความต้านทานสูง) อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วจะมีความไวเกินไปสำหรับฟังก์ชันนี้ซึ่งจะนำไปสู่การตัดสัญญาณกีตาร์ได้ง่ายเกินไป

แอมพลิฟายเออร์ที่ตรงกันที่แนะนำในบทความนี้ตอบโจทย์ปัญหาเหล่านี้: มีอินพุตอิมพีแดนซ์สูง (1M) ที่จะทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 200 V อิมพีแดนซ์เอาต์พุตค่อนข้างน้อย Amplication คือ X2 (6 dB)

มีการควบคุมโทนเสียงคู่การควบคุมการแสดงตนและการควบคุมระดับเสียง วงจรได้รับการออกแบบมาสำหรับระดับอินพุตสูงสุด 3 V. เมื่อระดับความผิดเพี้ยนเพิ่มขึ้น แต่นั่นอาจเป็นผลที่ดีตามธรรมชาติเมื่อมีดนตรีกีตาร์

การตัดสัญญาณอินพุตอย่างแท้จริงจะไม่เกิดขึ้นจนกว่าจะมีการใช้ระดับที่ใหญ่กว่าอย่างมีนัยสำคัญเหนือข้อกำหนดกีต้าร์ขั้นต่ำ วงจรใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 9-V (PP3) ซึ่งวงจรจะดึงกระแสเพียงประมาณ 3 mA

3) สเตอริโอ Preamplifier โดยใช้ IC LM382

นี่เป็นอีกหนึ่งวงจรปรีแอมป์เล็ก ๆ ที่ดีโดยใช้ไอซีโอแอมป์คู่ LM382 เนื่องจาก IC มีแพคเกจ opamp คู่จึงสามารถสร้างพรีแอมป์สำหรับแอปพลิเคชันสเตอริโอได้ ผลลัพธ์จากปรีแอมป์นี้สามารถคาดหวังได้ดีมาก

ส่วนรายการ

R1, R2 = ดูตารางที่ระบุด้านล่าง
R3, R4 = 100K 1/2 วัตต์ 5%
C1, C2 = 100nF โพลีเอสเตอร์
C3 ถึง C10 = ดูตาราง
C11 ถึง C13 = 10uF / 25V
IC1 = LM382

4) ปรีแอมป์ที่สมดุล

หากคุณกำลังมองหาสิ่งที่ซับซ้อนมากขึ้นคุณอาจต้องการลองออกแบบปรีแอมป์แบบสมดุลนี้ วงจรอธิบายอย่างละเอียด ในบทความนี้ ซึ่งคุณสามารถอ้างอิงเพื่อความเพลิดเพลินในการอ่านของคุณ

5) Preamplifier พร้อมการควบคุมโทนเสียง

โดยปกติแล้วการควบคุมโทนเสียงจะมีคุณสมบัติเสียงทุ้มและเสียงแหลมเพื่อปรับคุณภาพไดนามิกของเพลง อย่างไรก็ตามเนื่องจากการควบคุมโทนเสียงยังมีความสามารถในการขยายสัญญาณขาเข้าจึงสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นสเตจวงจรพรีแอมพลิฟายเออร์ Hi-Fi ที่โดดเด่น สิ่งนี้เรามีระบบที่ทำงานได้สองวิธีคือศัตรูที่เพิ่มคุณภาพโทนเสียงของเพลงและนำเสนอเสียงเพลงสำหรับขั้นตอนต่อไปของเพาเวอร์แอมป์

วงจรที่สมบูรณ์ของ preamplifier เครื่องที่ห้านี้สามารถดูได้ด้านล่าง:

อัปเดต

นี่คือวงจรปรีแอมพลิไฟเออร์อีกสองสามตัวที่คุณอาจสนใจ

6) วงจร Preamplifier MIC ต่ำ Z (อิมพีแดนซ์)

แน่นอนว่าวงจรที่อธิบายไว้จนถึงตอนนี้เหมาะสำหรับใช้กับไมโครโฟนอิมพีแดนซ์สูงเท่านั้นและให้อัตราขยายไม่เพียงพอสำหรับใช้กับประเภทอิมพีแดนซ์ต่ำ สิ่งเหล่านี้มักให้ระดับสัญญาณเอาต์พุตประมาณ 0.2mV R.M.S. ซึ่งประมาณหนึ่งในสิบของที่สร้างขึ้นโดยไมโครโฟนความต้านทานสูง

แผนภาพวงจรใช้สำหรับ preampli er ที่สามารถใช้กับไมโครโฟนที่มีความต้านทานต่ำและควรให้สัญญาณเอาต์พุตประมาณ 500mV อาร์. พบว่าเครื่องต้นแบบทำงานได้ดีกับไมโครโฟนไดนามิกอิมพีแดนซ์ 200 โอห์มและ 600 โอห์ม แต่ก็ควรใช้งานได้ดีกับ ประเภท electret ซึ่งมีแอมพลิฟายเออร์บัฟเฟอร์ FET ในตัว แต่ไม่มีหม้อแปลงแบบ step-up ประสิทธิภาพเสียงรบกวนที่ไม่ได้ถ่วงน้ำหนักของวงจรนี้ไม่ดีเท่ากับวงจรก่อนหน้า แต่ยังคงอยู่ที่ประมาณ -60dB ซึ่งอ้างถึง 500mV R.M.S.

วงจรนี้เป็นการดัดแปลงจากการออกแบบที่สองจริงๆ ขั้นตอนการป้อนข้อมูล FET ใช้โหมดประตูทั่วไปแทนที่จะเป็นแหล่งที่มาทั่วไป เกต con fi guration ทั่วไปให้แรงดันไฟฟ้าที่ดีพอสมควรพร้อมกับอิมพีแดนซ์อินพุตต่ำ (ไม่กี่ร้อยโอห์ม) ซึ่งตรงกับไมโครโทรศัพท์ได้ดีพอสมควร การเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ในวงจรคือตัวปล่อยของ Tr2 เชื่อมต่อโดยตรงกับรางจ่ายเชิงลบและไม่มีตัวต้านทานป้อนกลับที่นี่ สิ่งนี้ทำเพื่อเพิ่มอัตราขยายของวงจรซึ่งตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้จะต้องสูงขึ้นประมาณสิบเท่าสำหรับไมโครโฟนที่มีความต้านทานต่ำ

วงจร Zero Noise Preamplifier

ในแอพพลิเคชั่นจำนวนมาก (เสียงอุปกรณ์คอมพิวเตอร์เครื่องขยายเสียงการบินและอวกาศการสื่อสาร ฯลฯ ) ขั้นตอนปรีแอมป์ที่มีเสียงรบกวนต่ำเป็นพิเศษมีความจำเป็นและกลยุทธ์แบบจำลองใด ๆ ที่สามารถลดเสียงรบกวนได้แม้แต่ 1 เดซิเบลจะได้รับการต้อนรับจากทุกคนที่เกี่ยวข้อง

R11 คือ = 6k8

วงจรที่แสดงด้านล่างเป็นแนวคิดพื้นฐานในการออกแบบแม้ว่าจะไม่เหมาะอย่างยิ่ง แต่ผลลัพธ์สุดท้ายจนถึงปัจจุบันก็เป็นกำลังใจ การใช้อุปกรณ์ตรวจวัดที่มีความไวสูงเพียงปลายนิ้วเราก็ยังไม่สามารถระบุได้ว่าแทบจะไม่มีสัญญาณรบกวนใด ๆ เลย! ต้องบอกว่าตอนนี้ยังมีปัญหาเหลืออยู่อย่างหนึ่งคือกำไรของวงจรเป็นศูนย์

วงจร Preamplifier ควบคุมกำไรอัตโนมัติ

พรีแอมพลิฟายเออร์ไมโครโฟนนี้มีการควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติซึ่งจะรักษาคุณภาพของเอาต์พุตที่ค่อนข้างสม่ำเสมอภายในช่วงอินพุตที่มีให้เลือกมากมาย วงจรนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขับมอดูเลเตอร์เครื่องส่งสัญญาณวิทยุและช่วยให้สามารถทำดัชนีการมอดูเลตทั่วไปขนาดใหญ่ได้ สิ่งนี้สามารถนำไปใช้ในระบบเพาเวอร์แอมป์และอินเตอร์คอมเพื่อมอบความชัดเจนที่ดีขึ้นและประกอบตามข้อกำหนดของลำโพงที่แตกต่างกัน

ขั้นตอนการขยายสัญญาณเฉพาะคือ T2 ซึ่งทำงานในโหมดตัวส่งสัญญาณทั่วไปสัญญาณเอาต์พุตจะถูกดึงออกจากตัวรวบรวม ส่วนหนึ่งของสัญญาณเอาท์พุตถูกจัดส่งโดยตัวปล่อยผู้ติดตาม T3 ไปยังเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ประกอบด้วย D1 ​​/ D2 และ C4 แรงดันไฟฟ้าทั่ว C4 ใช้เพื่อควบคุมกระแสฐาน T1 ซึ่งประกอบเป็นส่วนของตัวลดทอนอินพุต

ที่ความเข้มข้นของสัญญาณลดลงแรงดันไฟฟ้าของ C4 จะน้อยที่สุดและ T1 ดึงกระแสน้อยมาก เมื่อระดับสัญญาณอินพุตสูงขึ้นแรงดันไฟฟ้าบน C4 จะเพิ่มขึ้นและ T1 จะเปิดหนักขึ้นทำให้สัญญาณอินพุตลดลง ผลกระทบโดยรวมคือเมื่อสัญญาณอินพุตมีความสูงขึ้นจะต้องผ่านระดับการลดทอนที่เพิ่มขึ้นและสัญญาณเอาต์พุตจึงยังคงมีค่าคงที่อย่างสมเหตุสมผลในสัญญาณอินพุตที่หลากหลาย วงจรนี้เหมาะสำหรับอินพุตที่มีระดับอินพุตสูงสุดถึง 1 โวลต์ ไมโครโฟนสามารถใช้แทนลำโพงขนาดเล็กเพื่อแปลงวงจรเป็นอินเตอร์คอมได้

วงจร Preamplifier 1.5 V

ในขณะที่แอมพลิฟายเออร์ส่วนใหญ่ไม่มีความไวอินพุตที่เพียงพอและแทบจะไม่มีพื้นที่ใด ๆ ภายในกล่องหุ้ม แต่แอมพลิฟายเออร์พรีแอมพลิฟายเออร์พลังงานต่ำอิสระที่สามารถติดตั้งภายนอกอาจมีประโยชน์

สิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนจำนวนน้อยที่สุดและน่าจะขับเคลื่อนด้วยเซลล์แห้งเพียงเซลล์เดียว

วงจรปรีแอมพลิไฟเออร์อิสระ 1.5 V ที่อธิบายด้านล่างนี้ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ขยายเสียงแต่ละตัวก่อนตัวติดตามตัวปล่อย ข้อเสนอแนะเชิงลบ DC ช่วยให้ระดับการทำงานคงที่

อัตราขยายประมาณ x 10 ถึง x 20 หากแหล่งสัญญาณให้อิมพีแดนซ์มากกว่า 100 k โอห์มการควบคุมอัตราขยายบางส่วนสามารถทำได้ผ่าน P1 แบตเตอรี่สำรองในระยะยาวที่สมเหตุสมผลสามารถหาได้จากการใช้เซลล์แห้ง 1.5 โวลต์สองสามตัว (ต่อชุด) มากกว่าหนึ่งก้อน

หากกำลังไฟต่ำกว่า 1 โวลต์เครื่องขยายเสียงอาจหยุดทำงาน เซลล์แห้งโดยทั่วไปมักจะหมดลงอย่างรวดเร็วถึง 1 โวลต์และต้องถูกโยนทิ้งในภายหลังแม้ว่าเซลล์แต่ละเซลล์อาจใช้เวลานานกว่านั้นถึง 0.5 โวลต์ การดึงกระแสที่แหล่งจ่าย 3 โวลต์น่าจะอยู่ที่ประมาณ 450 ไมโครแอมป์