Trong bài đăng này, chúng ta sẽ tìm hiểu nhiều loại mạch preampli, và cần có một bố cục thích hợp ở đây cho hầu hết mọi ứng dụng preampli âm thanh tiêu chuẩn.

Như tên gọi của chính nó, bộ tiền khuếch đại là một mạch âm thanh được sử dụng trước bộ khuếch đại công suất hoặc giữa nguồn tín hiệu nhỏ và bộ khuếch đại công suất. Công việc của một bộ tiền khuếch đại là nâng mức tín hiệu nhỏ lên mức hợp lý để nó trở nên phù hợp với bộ khuếch đại công suất để khuếch đại thêm thành loa.

Đóng góp bởi: Matrix

Tiền khuếch đại micrô

Các micro preampli được hiển thị ở trên có mức tăng điện áp trên 52dB (400 lần) có thể phù hợp với động trở kháng cao hoặc micrô điện tử về bất kỳ phần nào của thiết bị âm thanh.

Nếu được sử dụng cùng với micrô tiêu chuẩn như đã đề cập ở đây, có thể dễ dàng thu được đầu ra RMS xấp xỉ 1 volt, mặc dù điều khiển độ lợi có thể đặt đầu ra thấp hơn để đảm bảo có thể loại bỏ quá tải mạch do tải .

Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của mạch là vượt trội và thường trên 70 dB đối với đầu ra 1 V RMS (với mức tăng đầy đủ và không tải).

Làm thế nào nó hoạt động

Mạch tiền khuếch đại op amp MIC được đề xuất bao gồm một vài giai đoạn, bao gồm IC1 như là bộ khuếch đại không đảo. và IC2 như một bộ khuếch đại đảo.

Mỗi bộ khuếch đại là các loại thường có sẵn. Độ lợi vòng kín của IC1 được cố định khoảng 45 lần thông qua một mạch phản hồi âm được xây dựng bằng cách sử dụng mạng R3 và R5. Trở kháng đầu vào của mạch được cố định ở giá trị tối thiểu là 27k bằng R4, đủ để đảm bảo rằng không xảy ra quá tải cực cao của micrô, C2 cho phép chặn DC ở đầu vào mạch.

Mạch này cũng có một mạng lưới các bộ phận được kết nối với giắc cắm đầu vào để loại bỏ bất kỳ loại nhiễu điện nào bị lạc và cũng ức chế dao động có thể xảy ra do phản hồi giả gây ra. Thiết bị được sử dụng cho IC1 là NESS34 hoặc NE5534A thực chất là một bộ khuếch đại hoạt động cao cấp. NE5534A vượt trội hơn một chút so với i NE5534 mặc dù hai IC cung cấp chức năng đặc biệt bằng cách sử dụng các số liệu nhiễu và méo tiếng tối thiểu.

C3 được sử dụng như một tụ điện ghép nối qua đầu ra của IC1 và VR1. VR1 hoạt động giống như một bộ điều khiển độ lợi nồi thông thường. Tiếp theo, tín hiệu được ghép tới tầng khuếch đại sau. Điện trở R6 và R9 tạo thành một mạng phản hồi âm đảm bảo độ lợi điện áp vòng kín là 10 đến IC2. Điều này cho phép mạch đạt được mức tăng điện áp tổng thể khoảng 450.

Liên quan đến hiệu quả tiếng ồn, hiệu suất cực cao không quan trọng ở đây, và do đó bất kỳ bộ khuếch đại op phù hợp nào thay thế cho IC2 sẽ hoạt động. Ở đây chúng tôi đã sử dụng bộ khuếch đại op TL081CP, tuy nhiên, bất kỳ loại nào khác như LF351 cũng sẽ hoạt động tốt. Những loại này là một bộ khuếch đại op BiFET cung cấp mức độ biến dạng cực kỳ thấp.

Thiết kế PCB

Bố cục thành phần

Bộ tiền khuếch đại đa năng sử dụng Op amp LM382

Sơ đồ mạch dưới đây cho thấy một preamp âm thanh phổ thông cơ bản sử dụng IC LM382, cung cấp tiếng ồn rất thấp, độ méo thấp và độ lợi cao hợp lý, và mạch này có thể được sử dụng cho hầu hết các ứng dụng mạch tiền khuếch đại âm thanh thông thường.

Làm thế nào nó hoạt động

Các điện trở R2 và tụ điện C6 cho phép cân bằng, có thể nhìn thấy giữa đầu ra tiền khuếch đại và đầu vào đảo ngược. Ở tần số thấp, C6 bao gồm trở kháng cao dẫn đến tần số phản hồi thấp và độ lợi điện áp cao. Ở các tần số lớn hơn, trở kháng của C6 giảm từ từ, cung cấp phản hồi âm nâng cao và giảm đáp ứng mạch ở mức 6dB cần thiết trên mỗi quãng tám.

“bộ kích hoạt schmitt hoạt động như thế nào ”

Nó chỉ mở rộng đến tần số khoảng 2kHz, bởi vì tần số trên nó trở kháng của C6 khá nhỏ so với trở kháng của R2, điều này không ảnh hưởng đến mức độ phản hồi hoặc điện áp của mạch.

R1 và C4 cũng là một phần của hệ thống phản hồi. C2 là tụ chặn DC đầu vào và C3 là tụ lọc RF giúp ngăn chặn nhiễu RF và các vấn đề không ổn định do tín hiệu đi lạc từ nguồn đến đầu vào không đảo (mà tín hiệu đầu vào được ghép nối).

LM382 không có mức độ loại trừ gợn sóng đầu ra cao, tuy nhiên do mức tín hiệu đầu vào thấp hơn và khả năng các dao động nhiễu có thể được thêm vào các đường cung cấp.

Mặc dù IC1 tạo ra một lượng điện áp tăng đáng kể, nhưng bằng cách nào đó, nó cung cấp ở đâu đó giữa mức đầu ra RMS 50mV, tức là khoảng 1/10 điện áp ổ đĩa cần thiết của hầu hết các bộ khuếch đại hi-fr.

Do đó, Tr1 được kết hợp dưới dạng một bộ khuếch đại phát chung với mức tăng điện áp có thể là 20dB. R4 cho phép phản hồi mang tính xây dựng làm giảm độ lợi điện áp của Tr1 xuống mức phù hợp, điều này cũng cung cấp mức độ méo thấp hơn. IC9 liên kết đầu ra Tr1 với bộ suy hao VR1 để có được đầu ra có thể điều chỉnh.

Phản hồi thường xuyên

Đối với các tín hiệu chưa được lọc, có thể thực hiện được một lượng nhỏ giảm nhiễu, về cơ bản bằng cách sử dụng bộ lọc cắt âm bổng và có thể thu được đáp ứng tần số trung bình tương đối mượt mà.

Quá trình này được thực hiện bằng cách áp dụng tăng âm bổng tuy nhiên số lượng tăng cường được điều chỉnh phụ thuộc vào mức độ động của tín hiệu. Nó là cao nhất trong suốt khoảng thời gian tín hiệu thấp và giảm xuống mức tối đa bằng 0 với các tín hiệu mức động.

Khi tín hiệu âm nhạc được áp dụng ở đầu vào, mạch cho phép cắt âm bổng một lần nữa được tối ưu hóa động, điều này thực sự xảy ra để bù lại phản ứng tăng âm bổng cao.

Mạch tiền khuếch đại đa năng có bộ lọc cắt trên sử dụng R7 và c8, cho phép suy giảm khoảng 5 dB với tần số 10 kHz. Do đó, các tần số cao có thể được tăng cường thêm 5 dB cho các mức tín hiệu cao. Đối với đầu vào tín hiệu trung bình, đáp ứng tần số do thiết kế cung cấp chỉ bằng phẳng.

Mạch tiền khuếch đại guitar

Chức năng cơ bản của mạch tiền khuếch đại guitar này là tích hợp với bất kỳ cây đàn guitar điện tiêu chuẩn nào và nâng tín hiệu chuỗi đầu vào thấp của nó thành tín hiệu tiền khuếch đại cao hợp lý, sau đó có thể được đưa đến bộ khuếch đại công suất lớn hơn để có đầu ra tăng cường mong muốn

Tần số tín hiệu đầu ra từ pick-up guitar có xu hướng khác nhau rất nhiều so với pick-up và mặc dù một số có điện áp rất cao có thể đẩy hầu hết mọi bộ khuếch đại công suất, một số có điện áp chỉ khoảng 30 milivôn RMS hoặc hơn.

Bộ khuếch đại được chế tạo rõ ràng có thể được sử dụng với guitar thường có độ nhạy tương đối cao và chúng có thể được sử dụng một cách đáng tin cậy cho bất kỳ lựa chọn nào, tuy nhiên khi sử dụng guitar với một số dạng bộ khuếch đại khác (chẳng hạn như bộ khuếch đại hi-fl), tổng khối lượng đạt được luôn được coi là không đủ.

Một cách khắc phục dễ dàng cho vấn đề này là sử dụng một bộ tiền khuếch đại như hình trên, trước khi đưa nó vào bộ khuếch đại công suất để nâng cao biên độ tần số tín hiệu. Cấu hình cơ bản được đề cập ở đây có mức tăng điện áp thực sự có thể thay đổi từ đơn vị đến hơn 26dB (20 lần), do đó nó sẽ phù hợp với hầu hết mọi lựa chọn của cây đàn guitar cho đến thực tế mọi bộ khuếch đại công suất.

Trở kháng đầu vào của bộ tiền khuếch đại phải là khoảng 50k, và trở kháng đầu ra thấp. Do đó, mạch có thể được sử dụng như một bộ khuếch đại đệm cơ bản với độ lợi điện áp thống nhất để phù hợp với trở kháng đầu ra khá cao của một bộ thu guitar với bộ khuếch đại công suất có trở kháng đầu vào thấp nếu được yêu cầu.

Bộ khuếch đại hoạt động BIFET tiếng ồn thấp (IC1) đơn độc đã được sử dụng làm cơ sở cho thiết bị, do đó có mức độ méo biên cũng như tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu khoảng -70dB hoặc cao hơn ngay cả khi thiết bị hoạt động bằng công cụ đầu ra rất thấp như guitar.

Làm thế nào nó hoạt động

Thiết kế này thực sự là một mạch cấu hình không đảo ngược bộ khuếch đại hoạt động bình thường với R2 và R3 được sử dụng để phân cực đầu vào IC1 không đảo ở khoảng 50% điện áp nguồn.

Tương tự, chúng cũng đặt trở kháng đầu vào của mạch ở mức xấp xỉ 50k. R1 và R4 tạo thành mạng có phản hồi âm, còn với R4 ở giá trị nhỏ nhất 1C1 tín hiệu điều khiển đảo được ghép trực tiếp với nhau và mạch cung cấp độ lợi điện áp đơn vị.

Khi R4 được hiệu chỉnh để có điện trở cao hơn, độ lợi điện áp AC giảm dần, tuy nhiên C2 giới thiệu chức năng chặn DC sao cho độ lợi điện áp DC luôn thay đổi và đầu ra của bộ khuếch đại vẫn thiên vị ở @ ½ điện áp nguồn.

Mức tăng điện áp của bộ khuếch đại gần tương đương với R1 + R4, chia cho R1, dẫn đến mức tăng điện áp tổng thể danh định có thể trên 22 lần với R4 ở giá trị cao nhất.

Mức tiêu thụ hiện tại của mạch là khoảng 2 miliampe qua nguồn điện 9 volt, tăng lên khoảng 2,5 miliampe khi sử dụng nguồn điện 30 volt.

Nguồn cung cấp điện áp hiệu dụng cho thiết bị là pin 9 volt nhỏ gọn như loại PP3. Khi nguồn cung cấp 9 volt được sử dụng, điện áp đầu ra không bị lệch trung bình là khoảng 2 volt RMS và điều này hoạt động khá tốt.

Sơ đồ bố trí linh kiện và chi tiết kết nối PCB của Strip Board

Danh sách các bộ phận

Bộ khuếch đại đệm trở kháng cao

Bộ khuếch đại đệm cũng hoạt động giống như một bộ tiền khuếch đại lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng, tuy nhiên cùng với bộ khuếch đại trước, nó cũng hoạt động giống như một bộ đệm trở kháng cao giữa tầng đầu vào tín hiệu và tầng khuếch đại công suất. Điều này đặc biệt cho phép các loại tiền khuếch đại này được sử dụng với các tín hiệu đầu vào có dòng điện cực thấp, không có khả năng tải với các loại tiền khuếch đại loại trở kháng thấp khác.

Bộ khuếch đại đệm được minh họa ở đây có trở kháng đầu vào thông thường hơn 100 M ở tần số 1kHz và trở kháng đầu vào có thể được điều chỉnh đơn giản đến mức có thể chấp nhận được dưới mức đó. Độ lợi điện áp của mạch là thống nhất.

Làm thế nào nó hoạt động

Hình trên hiển thị sơ đồ mạch của Bộ khuếch đại đệm trở kháng cao và thiết bị này về cơ bản chỉ là một bộ khuếch đại hoạt động được làm việc như một bộ khuếch đại không đảo để đạt được sự thống nhất. Bằng cách ghép trực tiếp đầu ra của IC1 với đầu vào đảo ngược của nó, 100% phản hồi âm được thêm vào hệ thống để đạt được mức điện áp đơn vị cần thiết cùng với trở kháng đầu vào rất cao.

“cách động cơ bước hoạt động ”

Điều đó đang được nói, mạch phân cực, trong tình huống này bao gồm từ R1 đến R3, làm tắt trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại để tổng thể mạch cung cấp trở kháng đầu vào nhỏ hơn nhiều so với riêng IC1. Trở kháng đầu vào là khoảng 2,7 megohms và đối với hầu hết các ứng dụng, điều này có thể là đủ.

Tuy nhiên, hoạt động đóng ngắt của các điện trở phân cực có thể bị loại bỏ và đây là mục tiêu của 'khởi động' tụ điện C2. Nó kết nối tín hiệu đầu ra với điểm giao nhau ba điện trở phân cực, và do đó bất kỳ điều chỉnh nào về điện áp đầu vào đều được cân bằng bởi sự dịch chuyển điện áp bằng nhau ở đầu ra của IC1 và tại giao điểm của ba điện trở phân cực.

Trong vai trò IC1, bộ khuếch đại hoạt động 741 C cơ bản được sử dụng, và như đã nêu trước đây, bộ khuếch đại này cung cấp trở kháng đầu vào thường vượt quá 100 megohms ở 1 kHz, khá đủ cho bất kỳ triển khai tiêu chuẩn nào.

Trở kháng đầu vào cao hơn có thể đạt được khi sử dụng bộ khuếch đại hoạt động cho đầu vào FET thực sự không có tầm quan trọng thực tế nào, vì vậy có một vài nhược điểm với hầu hết các hệ thống đầu vào FET trong mạch này.

Đầu tiên là chúng thực sự có xu hướng dao động khi đầu vào mở (khi đầu vào được gắn vào thiết bị, dao động bị suy giảm và loại bỏ).

Hạn chế khác là công suất đầu vào của rất nhiều thiết bị đầu vào FET cao hơn đáng kể so với các thiết bị lưỡng cực như 741 IC. Thông qua các hành động shunting này, ở hầu hết các tần số, trở kháng đầu vào giờ đây giảm xuống trong khi ở tần số âm trầm và tần số trung bình, trở kháng đầu vào chỉ đơn giản là cao hơn.

Đối với mục đích này, một trở kháng đầu vào tương đối thấp (như xe bán tải có trở kháng phí được khuyến nghị là nhiều 100 k ohm và M ohm là cần thiết), một cách để đạt được điều này là loại bỏ C2 và thay đổi số lượng của R1 thành R3 để đạt được trở kháng đầu vào mong muốn.

Danh sách các bộ phận

Bố cục PCB

Bộ tiền khuếch đại Op Amp cho tín hiệu 2,5 mV

Mạch tiền khuếch đại op amp đặc biệt này cực kỳ nhạy và sẽ cho phép bạn tăng tín hiệu từ 2,5 mV lên 100 mV. Nó thực sự bắt nguồn từ khái niệm bộ tiền khuếch đại RIAA cũ.

Trong những ngày trước đó, đầu ra của một hộp cuộn dây chuyển động của nam châm hoặc điện áp cao thường là dải từ 2,5 đến 10 milivôn, để bộ thu có thể được cân bằng với bộ khuếch đại công suất (điều này có thể yêu cầu tín hiệu đầu ra vài trăm milivôn RMS).

Mặc dù đầu ra của hộp mực từ tính và cuộn dây chuyển động sẽ tăng ở 6dB mỗi quãng tám, nó có thể làm được mà không cần bất kỳ cân bằng nào để chống lại điều này vì cân bằng phù hợp phải được tham gia trong quá trình ghi.

Tuy nhiên, cân bằng vẫn cần thiết vì trong quá trình ghi âm, cắt âm trầm và tăng âm bổng sẽ được sử dụng, ngoài việc điều chỉnh, đáp ứng tần số thường chống lại sự gia tăng quãng tám 6dB trong đầu ra thu.

Cắt âm trầm phải được bao gồm để ngăn chặn các điều chế rãnh tần số thấp không cần thiết và tăng cường ba (với cắt ba trong phát lại) sẽ cung cấp một phương tiện giảm tiếng ồn đơn giản nhưng hiệu quả.

Hình trên thực sự là một đồ thị đáp ứng tần số của mạch tiền khuếch đại RIAA cũ điển hình cho thấy các thông số cần thiết cần thiết để triển khai thành công một bộ tiền khuếch đại có độ nhạy cao như thế này.

Cách hoạt động của mạch

Trong thực tế sử dụng, các bộ khuếch đại cân bằng RIAA thường sẽ sai lệch một chút so với phản hồi hoàn hảo, mặc dù các thông số kỹ thuật của thiết bị không được coi là nghiêm trọng.

Trên thực tế, tuy nhiên, ngay cả một mạng cân bằng đơn giản được tạo thành từ sáu bộ tụ điện kháng thường dẫn đến sai số tối đa không quá một hoặc 2 dB, điều này thực sự trông khá ổn.

R2, R3 dùng để liên kết điện áp méo này với IC1. R2. C2 lọc bỏ mọi biến dạng hoặc tiếng ồn trên nguồn điện, ngăn chặn nhiễu được thêm vào nguồn cấp khuếch đại.

Giá trị R3 cao cung cấp trở kháng đầu vào cao cho mạch tuy nhiên, điều này được chuyển bởi R4 đến mức cần thiết là khoảng 47k.

Một số pick-up khác có thể có rào cản tải là 100k và do đó R4 nên được tăng lên 100k nếu đơn vị được thực hiện thông qua tín hiệu đầu vào như chúng ta có trong pick-up cũ.

Trở kháng đầu vào cao của bộ khuếch đại cho phép sử dụng một phần giá trị rất nhỏ cho C3 mà không làm giảm phản ứng âm trầm của mạch.

Nó có lợi vì nó loại bỏ mức tăng dòng đáng kể từ tín hiệu nhận đầu vào BẬT, ngay sau khi thiết bị này thực hiện quy trình hoạt động bình thường của nó.

Phản hồi âm chọn lọc tần số qua IC1 cung cấp sự điều chỉnh cần thiết của đáp ứng tần số.

Ở tần số trung bình R5 và R7 là yếu tố quyết định chính của độ lợi mạch, nhưng ở tần số tần số thấp hơn, C6 thêm vào một trở kháng đáng kể của R5 để giảm thiểu phản hồi âm và tăng độ lợi cần thiết.

Tương tự như vậy, trở kháng của C5 nhỏ ở tần số cao so với trở kháng của R5, và tác động của chuyển tiếp C5 dẫn đến phản hồi lớn hơn và tần số cao cần thiết.

Vì mạch tạo ra mức tăng điện áp trên 50db ở các tần số âm thanh trung bình, đầu ra trở nên đủ cao để chạy bất kỳ bộ khuếch đại công suất tiêu chuẩn nào ngay cả khi nó được sử dụng với tín hiệu đầu vào chỉ khoảng 2,5 mV RMS.

Mạch được cấp nguồn từ bất kỳ điện áp nào trong khoảng từ 9 đến 30 vôn, nhưng nên làm việc với điện thế nguồn cao hợp lý (khoảng 20 - 30 vôn) để cho phép tỷ lệ quá tải hợp lý.

Khi mạch được áp dụng với tín hiệu đầu ra cao nhưng chỉ có điện áp cung cấp khoảng 9 volt, mức quá tải nhỏ có thể xảy ra ở mức tối thiểu.