Bộ tiền khuếch đại: Mạch, hoạt động, loại, sự khác biệt, cách chọn và ứng dụng của nó

Bộ tiền khuếch đại hoặc tiền khuếch đại lần đầu tiên được phát minh vào đầu thế kỷ 20 như một thành phần chính trong quá trình phát triển công nghệ radio và máy ghi âm. Sau đó, các bộ tiền khuếch đại dựa trên bóng bán dẫn và cuối cùng là các bộ tiền khuếch đại kỹ thuật số đã xuất hiện nhờ mang lại độ tin cậy cao hơn, chi phí thấp hơn và độ ồn thấp hơn. Những cái này bộ khuếch đại mang lại nhiều chức năng và tính năng hơn như; cân bằng và lọc bổ sung cho âm thanh vòm, cân bằng, kết nối không dây và hiệu chỉnh phòng. Tiền khuếch đại là thành phần quan trọng trong hệ thống âm thanh. Chúng cung cấp tín hiệu âm thanh cho bộ khuếch đại công suất và loa. Họ cũng điều chỉnh mức tín hiệu và định tuyến tín hiệu để phù hợp với các điều kiện khác nhau. Bài viết này giải thích ngắn gọn một tiền khuếch đại , hoạt động, loại và ứng dụng của nó.

Bộ tiền khuếch đại là gì?

Bộ tiền khuếch đại là bộ khuếch đại điện tử loại bỏ tín hiệu khỏi máy dò mà không làm giảm đáng kể tỷ lệ S/N nội tại. Các tính năng tiền khuếch đại chủ yếu bao gồm; điều khiển âm thanh, đầu vào kỹ thuật số linh hoạt và điều chỉnh cân bằng.

Những bộ khuếch đại này là thành phần quan trọng trong hệ thống rạp hát tại nhà và hệ thống âm thanh nổi tại nhà. Vì vậy, chúng được thiết kế chủ yếu để sử dụng tín hiệu âm thanh từ thiết bị nguồn âm thanh và khuếch đại nó đến mức có thể được xử lý thêm thông qua bộ khuếch đại công suất để phát qua loa. Các loại bộ khuếch đại này còn có nhiệm vụ xử lý tín hiệu âm thanh như; điều chỉnh âm sắc, cân bằng và âm lượng.

Nguyên lý làm việc của tiền khuếch đại

Bộ tiền khuếch đại hoạt động bằng cách thay đổi tín hiệu điện yếu thành tín hiệu đầu ra mạnh, có khả năng chống ồn và đủ mạnh để truyền đến bộ khuếch đại công suất cũng như loa được gọi là tiền khuếch đại hoặc tiền khuếch đại. Tín hiệu đầu ra cuối cùng sẽ bị méo hoặc nhiễu nếu không sử dụng bộ khuếch đại này.
Tiền khuếch đại được sử dụng trong hệ thống âm thanh nổi tại nhà và hệ thống rạp hát tại nhà nhưng việc lựa chọn bộ khuếch đại này chủ yếu phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như; số lượng kênh được yêu cầu, các tính năng ưa thích và chất lượng âm thanh.

Mạch tiền khuếch đại

Mạch tiền khuếch đại với một bóng bán dẫn duy nhất được hiển thị bên dưới. Mạch đơn giản này được sử dụng để cung cấp mức tăng điện áp khoảng 3 - 30 và phụ thuộc vào nguồn cũng như trở kháng tải. Mạch tiền khuếch đại này có trở kháng đầu vào thấp.

Các thành phần cần thiết để tạo nên mạch tiền khuếch đại này chủ yếu bao gồm; điện trở R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, tụ điện C1 & C2 tụ điện – 10 Transistor µF, 10V và NPN T1 = BC148B. Kết nối mạch theo sơ đồ dưới đây.

Đang làm việc

Mạch tiền khuếch đại đơn giản được thiết kế với một bóng bán dẫn khuếch đại công suất thấp. Transitor này được cấu hình trong CE ( máy phát chung ) cách thức. Bất cứ khi nào tín hiệu đầu vào được cung cấp đến cực cơ sở của bóng bán dẫn T1 thông qua tụ điện ghép C1 thì nó sẽ ghép tín hiệu đầu vào với các cực BE của bóng bán dẫn T1.

12V Vcc được cung cấp cho cực thu của bóng bán dẫn và nó phục vụ chức năng bổ sung bằng cách cung cấp dòng điện cơ sở. Tụ điện C1 ở điều kiện tín hiệu bằng 0 hoạt động như một mạch hở do điện kháng của tụ điện là vô hạn ở tần số bằng 0. Do đó, tụ điện ‘C1’ hoạt động như một tụ điện chặn. Tương tự như vậy, tụ điện C2 có chức năng tương tự. Vì vậy tụ C2 hoạt động như một tụ ghép & cung cấp tín hiệu khuếch đại để tạo thành điện áp đầu ra. Mạch tiền khuếch đại đơn giản này sử dụng độ lệch cố định. Vì vậy, trong mạch trên, quá trình tín hiệu bằng 0 có thể được thiết lập bằng cách chọn điện trở R1.

Các loại tiền khuếch đại

Có ba loại tiền khuếch đại nhạy cảm với dòng điện, điện dung ký sinh và tiền khuếch đại nhạy điện tích sẽ được thảo luận dưới đây.

Bộ tiền khuếch đại nhạy cảm với hiện tại

Bộ tiền khuếch đại nhạy cảm với dòng điện có trở kháng đầu vào 50Ω cung cấp điểm cuối chính xác của cáp đồng trục 50Ω và thay đổi xung hiện tại thành xung điện áp từ máy dò. Nếu thời gian tăng của bộ khuếch đại nhỏ so với thời gian tăng của bộ dò thì độ lợi điện áp của bộ tiền khuếch đại là ‘A’ và biên độ xung điện áp ở bộ tiền khuếch đại o/p sẽ được tính như sau;

Vout = 50 Iin A

trong đó ‘Iin’ là biên độ xung hiện tại từ máy dò. Vì vậy, tín hiệu này được đưa đến bộ phân biệt nhanh để đếm các ứng dụng có o/p được ghi thông qua bộ đếm/bộ đếm thời gian.

Hạn chế chủ yếu đối với các ứng dụng định thời gian về độ phân giải thời gian thông qua ống nhân quang và tấm vi kênh là sự thay đổi trong thời gian vận chuyển của các electron khi chúng xếp tầng khắp máy dò. Vì vậy, điều này có thể gây ra hiện tượng giật trong thời gian xung đến ở đầu ra của máy dò. Tuy nhiên, nếu tín hiệu của máy dò đủ để cần một bộ tiền khuếch đại nhạy cảm với dòng điện thì cũng nên xem xét hiệu ứng nhiễu đầu vào của bộ tiền khuếch đại đối với độ phân giải thời gian. Những loại bộ tiền khuếch đại này được thiết kế chủ yếu cho các ứng dụng định thời có hằng số thời gian được ghép nối AC trong phạm vi vài trăm nsec.

Bộ tiền khuếch đại điện dung ký sinh

Bộ tiền khuếch đại có trở kháng đầu vào cao (~ 5 MΩ) được gọi là bộ tiền khuếch đại điện dung ký sinh. Vì vậy, xung dòng điện được tạo ra bởi máy dò được tích hợp vào điện dung ký sinh kết hợp có sẵn ở đầu vào bộ tiền khuếch đại và đầu ra máy dò. Nói chung, điện dung ký sinh kết hợp này nằm trong khoảng từ 10 – 50 pF. Tín hiệu tổng hợp là một xung điện áp có biên độ tỷ lệ thuận với toàn bộ điện tích trong xung của máy dò và thời gian tăng tương đương với chu kỳ của tín hiệu dòng điện của máy dò.

Điện dung đầu vào và một điện trở được mắc song song, điều này gây ra sự suy giảm tín hiệu theo cấp số nhân với hằng số thời gian ~ 50 µs. Bộ khuếch đại có độ lợi thống nhất và trở kháng đầu vào cao được kết hợp làm bộ đệm để điều khiển trở kháng thấp của cáp đồng trục ở đầu ra. Ở đây, điện trở 93-Ω có đầu ra nối tiếp có thể hấp thụ tín hiệu phản xạ trong cáp dài bằng cách kết thúc cáp ở trở kháng đặc tính của nó.

Những loại tiền khuếch đại này không được sử dụng với máy dò bán dẫn do độ lợi nhạy cảm với những thay đổi nhỏ trong điện dung ký sinh. Điện dung của máy dò đối với máy dò bán dẫn đã cạn kiệt một phần thay đổi theo điện áp phân cực đặt vào diode của máy dò. Ngoài ra, những chuyển động nhỏ của cáp kết nối có thể điều chỉnh điện dung đầu vào chỉ bằng một phần mười pF.

Bộ tiền khuếch đại nhạy cảm với điện tích

Bộ tiền khuếch đại nhạy điện tích là một loại tiền khuếch đại thường được sử dụng trong khi thiết kế mạch đọc chủ yếu cho máy dò xung. Thiết kế của chúng mang lại sự ổn định, độ ồn thấp và tính chất tích hợp của chúng mang lại đầu ra. Vì vậy, đầu ra này tỷ lệ thuận với toàn bộ điện tích được cung cấp từ máy dò trong suốt quá trình phát xung.

So với các bộ tiền khuếch đại khác, mức khuếch đại của bộ tiền khuếch đại này ổn định. Nó không phụ thuộc vào băng thông của bộ khuếch đại hoặc điện dung đầu vào. Những loại bộ tiền khuếch đại này thường được sử dụng trong các ứng dụng phát hiện bức xạ, ở những nơi cần tính toán các tín hiệu phát hiện riêng lẻ với độ chính xác cao. Chúng có thể được cài đặt trong hệ thống âm thanh gia đình và có thể kết hợp với các thiết bị âm thanh khác. Những bộ khuếch đại này rất rẻ và tạo ra âm thanh tự nhiên.

Làm cách nào để sử dụng Bộ tiền khuếch đại với Bộ khuếch đại?

Nói chung, bộ tiền khuếch đại được sử dụng trước bộ khuếch đại hoặc bộ khuếch đại công suất trong hệ thống âm thanh. Chúng tôi không thể cung cấp tín hiệu cho bộ khuếch đại công suất từ ​​micrô (hoặc) bất kỳ cảm biến âm thanh analog nào. Vì vậy chúng ta nên sử dụng tiền khuếch đại trước ampli.

Bộ khuếch đại chỉ tập trung vào việc khuếch đại tín hiệu điện tử ở phạm vi cao, chúng không có khả năng loại bỏ nhiễu và nhiễu từ tín hiệu. Để khuếch đại tín hiệu tốc độ cao, cần cung cấp tín hiệu điện tử mạnh và không nhiễu cho bộ khuếch đại. Tuy nhiên, đầu ra của micrô, bộ chuyển đổi, cảm biến analog, v.v. không phù hợp với đầu vào của bộ khuếch đại vì chúng chỉ tạo ra các tín hiệu nhúng nhiễu, yếu và nhiễu.

Vì vậy, tiền khuếch đại được sử dụng để chuẩn bị tín hiệu cho i/p của bộ khuếch đại công suất. Nếu tiền khuếch đại không được kết nối trước bộ khuếch đại, đầu ra bộ khuếch đại công suất sẽ bị nhiễu và bị méo. Ngoài ra, bộ tiền khuếch đại còn hỗ trợ cân bằng mức tăng.

Sự khác biệt giữa Bộ tiền khuếch đại B/W và Bộ khuếch đại

chính sự khác biệt giữa bộ tiền khuếch đại và bộ khuếch đại được thảo luận dưới đây.

Làm thế nào để chọn bộ tiền khuếch đại phù hợp?

Chúng tôi biết rằng tiền khuếch đại sẽ tăng tín hiệu micrô trước khi nó đến được bộ trộn chính hoặc giao diện âm thanh. Bộ khuếch đại này có thể có tác động đến chất lượng và đặc tính của bản ghi âm của bạn, do đó việc chọn bộ khuếch đại chính xác cho hệ thống của bạn là điều cần thiết. Vì vậy, trong khi lựa chọn một bộ tiền khuếch đại, nhiều yếu tố cần được xem xét sẽ được thảo luận dưới đây.

Tăng & Khoảng trống

Lượng khuếch đại mà bộ tiền khuếch đại áp dụng cho tín hiệu đầu vào được gọi là mức khuếch đại trong khi khoảng trống là mức cao nhất mà bộ tiền khuếch đại xử lý mà không bị biến dạng. Vì vậy, một preamp phải có mức tăng tối thiểu – 60 dB và khoảng trống – 20 dB.

Tông màu

Màu sắc và âm sắc đề cập đến các đặc điểm âm thanh mà bộ tiền khuếch đại truyền vào tín hiệu như; độ rõ nét, độ ấm, độ bão hòa, độ sáng, v.v. Tùy chọn màu sắc & tông màu chủ yếu phụ thuộc vào sở thích cá nhân của bạn cũng như phong cách và loại nhạc bạn đang ghi.

Tính năng & Chức năng

Đây là các tùy chọn bổ sung kiểm soát mà bộ tiền khuếch đại cung cấp như; một công tắc phân cực, nguồn ảo, bộ lọc cắt thấp, miếng đệm, căn chỉnh pha hoặc đo sáng. Vì vậy, tất cả các tính năng cũng như chức năng này đều giúp bạn định hình và tối ưu hóa tín hiệu trước khi đạt được giai đoạn tiếp theo của chuỗi tín hiệu. Vì vậy trước khi chọn một bộ tiền khuếch đại, bạn phải tìm kiếm các tính năng & chức năng phù hợp với nhu cầu cũng như quy trình làm việc của mình.

Khả năng tương thích và kết nối

Nó đề cập đến mức độ hoạt động của bộ tiền khuếch đại với các thiết bị và phần mềm phòng thu khác như bộ trộn, giao diện âm thanh, màn hình hoặc DAW. Nếu bạn muốn một preamp cho thiết lập hiện tại của mình thì bạn phải tìm một preamp có đầu nối đầu vào và đầu ra phù hợp như; TRS, RCA hoặc XLR. Bạn cũng phải xác minh khả năng tương thích của preamp với hệ điều hành & DAW của mình,

Chất lượng & Ngân sách

Điều này chủ yếu đề cập đến số tiền bạn sẵn sàng chi cho bộ tiền khuếch đại cũng như mức độ tin cậy và hiệu suất mà bạn mong đợi từ nó. Nếu bạn cần một bộ tiền khuếch đại dựa trên ngân sách cũng như chất lượng bạn yêu cầu cho bản ghi âm của mình thì phải kiểm tra các đánh giá, bảo hành và hỗ trợ từ khách hàng.

Ưu điểm và nhược điểm

Các Ưu điểm của tiền khuếch đại bao gồm những điều sau đây.

• Bộ khuếch đại này tăng cường tín hiệu từ thiết bị nguồn đến phạm vi mà bộ khuếch đại công suất có thể hoạt động hiệu quả.
• Những bộ khuếch đại này cung cấp một kỹ thuật để chuyển đổi giữa các thành phần nguồn khác nhau.
• Nó có chất lượng âm thanh tốt hơn.
• Bộ khuếch đại này có ít tiếng ồn hơn và tăng được nhiều hơn.
• Bộ tiền khuếch đại có băng thông cao hơn.
• Bộ khuếch đại này có dải động cao.
• Những thứ này không đắt tiền.
• Việc cài đặt và xử lý sự cố của bộ khuếch đại này rất đơn giản.
• Đây là những có sẵn sẵn sàng và đáp ứng cao.
• Bộ tiền khuếch đại là tuyến tính.
• Nó có trở kháng đầu vào cao và đầu ra thấp.
• Chúng thường nhạy cảm với điện tích và nhạy cảm với dòng điện.
• Bộ khuếch đại này cung cấp đặc tính/thái độ cụ thể cho âm thanh của bạn.
• Tín hiệu âm thanh điện áp thấp được chuyển đổi rất nhanh.

Các nhược điểm của tiền khuếch đại bao gồm những điều sau đây.

• Bộ khuếch đại này có số lượng đầu vào và đầu ra ít hơn.
• Những thứ này nặng hơn.
• Nó không cho phép kiểm soát thêm.
• Nó là một thành phần quan trọng trong thiết bị điện tử đo con quay hồi chuyển.

Các ứng dụng

Các ứng dụng của tiền khuếch đại bao gồm những điều sau đây.

• Bộ tiền khuếch đại xác định tín hiệu AE biên độ rất thấp được tạo ra từ cảm biến AE và thay đổi thành dạng có thể sử dụng và khuếch đại.
• Bộ khuếch đại này được sử dụng ở bất cứ nơi nào tín hiệu đầu vào rất nhỏ và bộ khuếch đại công suất không có khả năng phát hiện tín hiệu nhỏ này nếu không có tầng tiền khuếch đại.
• Thông thường, nó đi trước một bộ khuếch đại nữa để sắp xếp tín hiệu điện tử để xử lý hoặc khuếch đại thêm.
• Điều này được sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc để khuếch đại các tín hiệu cực nhỏ mà ăng-ten thu được và thường được đặt rất gần ăng-ten.
• Nó được sử dụng để sửa đổi tín hiệu từ điện áp thấp và trở kháng cao thành tín hiệu điện áp cao và trở kháng thấp, dễ bị suy giảm tín hiệu.
• Bộ khuếch đại này khuếch đại tín hiệu điện tử bằng cách đơn giản là cải thiện tỷ lệ S/N trước khi chúng đi vào cáp tới bộ khuếch đại.
• Nó được sử dụng chủ yếu cho âm thanh có độ trung thực cao để hỗ trợ các kênh âm thanh nổi cũng như chuyển đổi giữa các đầu vào âm thanh.
• Loại bộ khuếch đại này cung cấp khả năng cân bằng RIAA chủ yếu để ghi và phát lại các bản ghi âm.
• Bộ khuếch đại này được sử dụng để hỗ trợ các kênh âm thanh khác nhau trong rạp hát tại nhà.
• Bộ khuếch đại này được sử dụng trong bất kỳ hệ thống âm thanh nào để chuẩn bị tín hiệu âm thanh đầu vào chủ yếu cho việc khuếch đại trong giai đoạn tiếp theo.
• Chúng được sử dụng trong Card âm thanh, Máy cân bằng, Máy trộn DJ và nhiều thiết bị khác.
• Những bộ khuếch đại này được sử dụng với các cảm biến analog, bộ chuyển đổi như cảm biến tiệm cận cũng như micrô để tăng cường đầu ra của chúng.
• Bộ tiền khuếch đại được sử dụng ở đầu thu của hệ thống thông tin liên lạc để loại bỏ nhiễu và nhiễu từ các tín hiệu thu được.

Như vậy, đây là tổng quan về tiền khuếch đại , hoạt động, loại, mạch điện và ứng dụng của chúng. Bộ tiền khuếch đại đóng vai trò quan trọng trong hệ thống âm thanh chất lượng cao trong việc tăng cường và tinh chỉnh tín hiệu từ thiết bị nguồn. Bất cứ khi nào chọn bộ tiền khuếch đại, một số yếu tố quan trọng cần được xem xét như khả năng tương thích với các thiết bị âm thanh khác, chất lượng âm thanh ưa thích, v.v. Vì vậy, hiểu rõ vai trò chính và các loại của nó có thể cải thiện đáng kể trải nghiệm âm thanh của bạn. Đây là câu hỏi dành cho bạn, ampli là gì?