Preamplificator: circuit, funcționare, tipuri, diferențe, cum să alegeți și aplicațiile sale

Preamplificatorul sau preamplificatorul a fost inventat pentru prima dată la începutul secolului al XX-lea ca element principal al dezvoltării tehnologiei radio și fonograf. Mai târziu, preamplificatoarele pe bază de tranzistori și în cele din urmă preamplificatoarele digitale au apărut oferind o fiabilitate mai mare, costuri mai mici și zgomot mai mic. Aceste amplificatoare a adus mai multe funcții și caracteristici precum; echilibrează și filtre în plus pentru sunetul surround, egalizare, conectivitate wireless și corectare a camerei. Preamplificatoarele sunt componente importante în cadrul sistemului audio. Ele furnizează semnalul audio către amplificatorul de putere și difuzorul. De asemenea, ajustează nivelul semnalului și rutarea semnalului pentru a se potrivi diferitelor condiții. Acest articol explică pe scurt a preamplificator , funcționarea, tipurile și aplicațiile sale.

Ce este un preamplificator?

Un preamplificator este un amplificator electronic care elimină semnalul de la detector fără a degrada considerabil raportul S/N intrinsec. Caracteristicile preamplificatorului includ în principal; control de ton, intrări digitale de versatilitate și reglare a echilibrului.

Aceste amplificatoare sunt componente critice în sistemele home theater și home stereo. Deci, acestea sunt concepute în principal pentru a utiliza un semnal audio de la un dispozitiv sursă audio și pentru a-l amplifica la un nivel care poate fi procesat în continuare printr-un amplificator de putere pentru a reda prin difuzoare. Aceste tipuri de amplificatoare sunt, de asemenea, responsabile pentru procesarea semnalului audio cum ar fi; reglarea tonului, echilibrului și volumului.

Principiul de funcționare al preamplificatorului

Preamplificatorul funcționează prin schimbarea unui semnal electric slab într-un semnal puternic de ieșire, care este tolerant la zgomot și suficient de puternic pentru a fi transmis la un amplificator de putere, precum și un difuzor este cunoscut ca preamplificator sau preamplificator. Semnalul final de ieșire ar fi distorsionat sau zgomotos fără utilizarea acestui amplificator.
Preamplificatoarele sunt utilizate în sistemele stereo de acasă și sistemele home theater, dar alegerea acestui amplificator depinde în principal de diverși factori, cum ar fi; numărul de canale necesare, caracteristicile preferate și calitatea sunetului.

Circuitul preamplificatorului

Circuitul preamplificatorului cu un singur tranzistor este prezentat mai jos. Acest circuit simplu este folosit pentru a oferi aproximativ 3 – 30 de amplificare de tensiune și depinde de sursă, precum și de impedanța de sarcină. Acest circuit preamplificator are impedanță de intrare scăzută.

Componentele necesare pentru realizarea acestui circuit preamplificator includ în principal; rezistențe R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, condensatoare C1 și C2 condensatoare electrolitice – 10 µF, 10V și tranzistor NPN T1 = BC148B. Conectați circuitul conform diagramei prezentate mai jos.

Lucru

Circuitul preamplificator simplu este proiectat cu un singur tranzistor amplificator de putere redusă. Acest tranzistor este configurat în CE ( emițător comun ) modul. Ori de câte ori semnalul de intrare este furnizat la borna de bază a tranzistorului T1 prin condensatorul de cuplare C1, atunci acesta cuplează semnalul de intrare la bornele BE ale tranzistorului T1.

Vcc de 12 V este furnizat la terminalul colector al tranzistorului și servește funcția suplimentară prin furnizarea curentului de bază. Condensatorul C1 în stare de semnal zero funcționează ca un circuit deschis, deoarece reactanța condensatorului este infinită la frecvența zero. Prin urmare, condensatorul „C1” funcționează ca un condensator de blocare. De asemenea, un condensator C2 îndeplinește o funcție similară. Deci, condensatorul C2 funcționează ca un condensator de cuplare și alimentează semnalul amplificat pentru a forma tensiunea de ieșire. Acest circuit preamplificator simplu utilizează polarizare fixă. Deci, în circuitul de mai sus, procesul de semnal zero poate fi stabilit prin alegerea rezistenței R1.

Tipuri de preamplificatoare

Există trei tipuri de preamplificatoare sensibile la curent, de capacitate parazită și preamplificatoare sensibile la sarcină, care sunt discutate mai jos.

Preamplificator sensibil la curent

Preamplificatorul sensibil la curent cu impedanță de intrare de 50Ω asigură terminarea corectă a cablului coaxial de 50Ω și schimbă impulsul de curent într-un impuls de tensiune de la detector. Dacă timpul crescut al amplificatorului este mic în comparație cu timpul de creștere al detectorului, câștigul de tensiune al preamplificatorului este „A”, iar amplitudinea impulsului de tensiune la preamplificator o/p va fi dată ca;

Vout = 50 Iin A

unde „Iin” este amplitudinea impulsului curent de la detector. Deci, acest semnal este transmis la un discriminator rapid pentru numărarea aplicațiilor al căror o/p este înregistrat printr-un contor/temporizator.

Limitarea dominantă pentru aplicațiile de temporizare cu privire la rezoluția de temporizare prin tuburile fotomultiplicatoare și plăcile cu microcanale este variația în timpul de tranzit ai electronilor atunci când aceștia sunt în cascadă în detectorul. Deci, acest lucru poate provoca o fluctuație în timpul de sosire a impulsului la ieșirea detectorului. Dar, dacă semnalele detectorului sunt suficiente pentru a avea nevoie de un preamplificator sensibil la curent, atunci trebuie luat în considerare și efectul de zgomot de intrare al preamplificatorului asupra rezoluției în timp. Aceste tipuri de preamplificatoare sunt proiectate în principal pentru aplicații de temporizare care au constante de timp cuplate la curent alternativ în intervalul de câteva sute de nsec.

Preamplificator de capacitate parazită

Preamplificatorul care are o impedanță de intrare mare (~5 MΩ) este cunoscut ca preamplificator de capacitate parazită. Deci, impulsul de curent generat de detector este încorporat în capacitatea parazită combinată disponibilă la intrarea preamplificatorului și la ieșirea detectorului. În general, această capacitate parazită combinată variază între 10 și 50 pF. Semnalul rezultat este un impuls de tensiune cu amplitudine care este proporțională cu întreaga sarcină din impulsul detectorului și un timp de creștere echivalent cu perioada semnalului de curent al detectorului.

Capacitatea de intrare și un rezistor sunt conectate în paralel, ceea ce provoacă o decădere exponențială a semnalului cu o constantă de timp de ~50 µs. Un amplificator cu un câștig unitar și o impedanță mare de intrare este încorporat ca un tampon pentru a conduce impedanța scăzută a cablului coaxial la ieșire. Aici, rezistorul de 93-Ω cu ieșirea în serie poate absorbi semnalele reflectate în cablurile lungi prin terminarea cablului în impedanța sa caracteristică.

Aceste tipuri de preamplificatoare nu sunt utilizate cu detectoare cu semiconductori din cauza câștigului sensibil la mici modificări în interiorul capacității parazite. Capacitatea detectorului pentru detectoarele semiconductoare parțial epuizate se modifică odată cu tensiunea de polarizare aplicată diodei detectoare. În plus, mișcările mici ale cablului de interconectare pot ajusta capacitatea de intrare cu câteva zecimi de pF.

Preamplificator sensibil la încărcare

Preamplificatorul sensibil la încărcare este un tip de preamplificator care este utilizat frecvent în timpul proiectării circuitelor de citire, în principal pentru detectoare de impulsuri. Designul lor oferă stabilitate și zgomot redus, iar natura lor integratoare oferă o ieșire. Deci, această ieșire este proporțională cu întreaga sarcină furnizată de detector pe parcursul evenimentului de impuls.

În comparație cu alte preamplificatoare, câștigul acestui preamplificator este stabil. Nu depinde de lățimea de bandă a amplificatorului sau de capacitatea de intrare. Aceste tipuri de preamplificatoare sunt utilizate în mod normal în aplicațiile de detectare a radiațiilor, oriunde semnalele de detectare individuale trebuie calculate cu mare precizie. Acestea pot fi instalate în sistemul audio de acasă și pot fi combinate cu alte echipamente audio. Aceste amplificatoare sunt foarte ieftine și generează un sunet natural.

Cum se folosește un preamplificator cu un amplificator?

În general, preamplificatorul este utilizat înaintea amplificatorului sau a amplificatorului de putere într-un sistem audio. Nu putem furniza semnale amplificatorului de putere de la un microfon (sau) orice senzor audio analogic. Deci ar trebui să folosim preamplificatorul înaintea amplificatorului.

Amplificatorul se concentrează pur și simplu pe amplificarea semnalului electronic la o gamă înaltă, în care nu sunt capabili să elimine zgomotul și, de asemenea, interferențele din semnal. Pentru amplificarea semnalului de înaltă rată, amplificatorului trebuie să îi fie transmis un semnal electronic puternic și fără zgomot. Cu toate acestea, ieșirea microfoanelor, traductoarelor, senzorilor analogici etc. nu este adecvată pentru intrarea amplificatorului, deoarece creează doar zgomot, semnale slabe și interferențe încorporate.

Deci preamplificatorul este folosit pentru a pregăti semnalul pentru i/p a amplificatorului de putere. Dacă preamplificatorul nu este aliat înaintea amplificatorului, ieșirea amplificatorului de putere va fi zgomotoasă și distorsionată. În plus, preamplificatorul ajută la echilibrarea câștigului.

Diferența preamplificator B/N vs amplificator

Principalul diferențele dintre un preamplificator și un amplificator sunt discutate mai jos.

Cum să alegi preamplificatorul potrivit?

Știm că un preamplificator amplifica semnalul microfonului înainte de a atinge mixerul principal sau interfața audio. Acest amplificator poate avea un impact asupra calității și caracterului înregistrărilor dvs., astfel încât selectarea celui corect pentru sistemul dvs. este esențială. Deci, atunci când alegeți un preamplificator, trebuie luați în considerare mulți factori care sunt discutați mai jos.

Câștig și margine

Cantitatea de amplificare pe care un preamplificator o aplică semnalului de intrare este cunoscută sub denumirea de câștig, în timp ce spațiul de cap este cel mai înalt nivel pe care îl gestionează un preamplificator fără a distorsiona. Deci, un preamplificator ar trebui să aibă un câștig minim – 60 dB și un spațiu de – 20 dB.

Nuanta de culoare

Culoarea și tonul se referă la caracteristicile sonore pe care un preamplificator le conferă semnalului, cum ar fi; claritate, căldură, saturație, luminozitate etc. Opțiunea de culoare și ton depinde în principal de preferințele dvs. personale și de stilul și tipul de muzică pe care o înregistrați.

Caracteristici și funcții

Acestea sunt opțiunile suplimentare care controlează pe care le oferă un preamplificator cum ar fi; un comutator de polaritate, alimentare fantomă, filtru low-cut, pad, aliniere de fază sau măsurare. Deci, toate aceste caracteristici, precum și funcții, vă ajută să modelați și să optimizați semnalul înainte ca acesta să ajungă la următoarea fază a lanțului de semnal. Deci, înainte de a selecta un preamplificator, trebuie să căutați caracteristici și funcții care se potrivesc nevoilor dvs., precum și fluxului de lucru.

Compatibilitate și conectivitate

Se referă la cât de bine funcționează un preamplificator cu alte echipamente de studio și software, cum ar fi un mixer, interfață audio, monitoare sau DAW. Dacă doriți un preamplificator pentru configurația curentă, atunci trebuie să căutați un preamplificator care să aibă conectori de intrare și ieșire adecvați, cum ar fi; TRS, RCA sau XLR. De asemenea, trebuie să verificați compatibilitatea preamplificatorului cu sistemul dvs. de operare și DAW,

Calitate și buget

Aceasta se referă în principal la cât de mult sunteți gata să cheltuiți pe un preamplificator și la ce nivel de fiabilitate și performanță anticipați de la acesta. Dacă aveți nevoie de un preamplificator în funcție de bugetul dvs., precum și de calitatea de care aveți nevoie pentru înregistrările dvs., atunci trebuie să verificați recenziile sale, garanția și suportul din partea clienților.

Avantaje dezavantaje

The avantajele preamplificatorului includ următoarele.

• Acest amplificator sporește semnalele de la echipamentul sursă la o gamă cu care un amplificator de putere poate funcționa eficient.
• Aceste amplificatoare oferă o tehnică de comutare între diferite componente sursă.
• Are o calitate mai bună a sunetului.
• Acest amplificator are mai puțin zgomot și mai mult câștig.
• Preamplificatorul are o lățime de bandă mai mare.
• Acest amplificator are o gamă dinamică mare.
• Acestea nu sunt scumpe.
• Acest amplificator Instalarea și depanarea sunt foarte simple.
• Acestea sunt disponibile ușor și foarte receptive.
• Preamplificatoarele sunt liniare.
• Are impedanțe de intrare ridicate și de ieșire scăzute.
• Acestea sunt în mod normal sensibile la încărcare și sensibile la curent.
• Acest amplificator oferă o caracteristică/atitudine specială pentru sunetul dumneavoastră.
• Semnalele audio de joasă tensiune sunt transformate foarte repede.

The dezavantajele preamplificatorului includ următoarele.

• Acest amplificator are un număr mai mic de intrări și ieșiri.
• Acestea sunt mai grele.
• Nu permite control suplimentar.
• Este o componentă critică în electronica girometrului.

Aplicații

The aplicatii ale preamplificatoarelor includ următoarele.

• Preamplificatorul identifică semnalul AE cu amplitudine foarte mică generat de senzorii AE și se transformă în forme utilizabile și amplificate.
• Acest amplificator este utilizat oriunde semnalul de intrare este foarte mic și un amplificator de putere nu este capabil să detecteze acest semnal mic, lipsit de o treaptă de preamplificare.
• De obicei, acesta precede încă un amplificator pentru a aranja un semnal electronic pentru procesare sau amplificare ulterioară.
• Acesta este folosit în sistemele de comunicații pentru a amplifica semnalele extrem de mici obținute de antenă și este adesea plasat foarte aproape de antenă.
• Este folosit pentru a modifica un semnal de la tensiune joasă și impedanță înaltă la un semnal de înaltă tensiune și impedanță scăzută care este susceptibil la degradarea semnalului.
• Acest amplificator amplifică semnalele electronice prin simpla îmbunătățire a raporturilor S/N înainte ca acestea să intre într-un cablu către un amplificator.
• Este folosit în principal pentru sunet de înaltă fidelitate pentru a suporta canale stereo, precum și comutatoare între intrările audio.
• Acest tip de amplificator oferă egalizare RIAA în principal pentru înregistrarea și redarea înregistrărilor fonograf.
• Acest amplificator este folosit pentru a suporta diferite canale audio în home theater.
• Acest amplificator este utilizat în orice sistem audio pentru a pregăti semnalul audio de intrare în principal pentru amplificare în etapa următoare.
• Acestea sunt folosite în plăci de sunet, aparate de echilibrare, mixere DJ și multe altele.
• Aceste amplificatoare sunt utilizate cu senzori analogici, traductoare, cum ar fi senzorii de proximitate, precum și cu microfoane pentru a le îmbunătăți ieșirea.
• Preamplificatoarele sunt utilizate la capătul receptorului Sistem de comunicatii pentru a scăpa de zgomot și interferențe de la semnalele de achiziție.

Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra unui preamplificator , funcționare, tipuri, circuit și aplicațiile acestora. Un preamplificator joacă un rol cheie în cadrul sistemelor audio de înaltă calitate în amplificarea și rafinarea semnalului de la echipamentul sursă. Ori de câte ori selectați un preamplificator, trebuie luați în considerare câțiva factori cruciali, cum ar fi compatibilitatea cu alte echipamente audio, calitatea preferată a sunetului etc. Deci, înțelegerea rolului principal și, de asemenea, a tipurilor acestuia vă poate îmbunătăți semnificativ experiența audio. Iată o întrebare pentru tine, ce este un amplificator?