בפוסט זה נלמד מגוון מעגלי קדם מגבר, וצריך שיהיה כאן פריסה מתאימה כמעט לכל יישום מקדם מגבר שמע רגיל.
כפי שהשם מרמז על עצמו, מגבר מקדים הוא מעגל שמע המשמש לפני מגבר כוח, או בין מקור אות קטן למגבר כוח. תפקידו של מגבר מקדים הוא להעלות את מפלס האות הקטן לרמה סבירה, כך שהוא יתאים למגבר הכוח לצורך הגברה נוספת לרמקול.
תרם: מטריקס
קדם מגבר למיקרופון
ה מקדם מגבר למיקרופון המוצג לעיל כולל רווח מתח של מעל 52dB (400 פעמים) שיכול להתאים לדינמיקה של עכבה גבוהה או מיקרופון כמעט לכל קטע של ציוד שמע.
אם משתמשים בשיתוף עם מיקרופונים סטנדרטיים כאמור כאן, ניתן להשיג בקלות פלט של RMS בערך 1 וולט, אם כי בקרת רווח מאפשרת להגדיר תפוקה נמוכה יותר כדי להבטיח שאפשר יהיה למנוע עומס יתר על המעגל על ידי העומס. .
יחס האות לרעש של המעגל יוצא מן הכלל ונמצא בדרך כלל מעל 70 dB ביחס לפלט של 1 V RMS (עם רווח מלא ונטען).
איך זה עובד
המעגל המגבר המוגבר של מגבר ה- MIC המוצג מורכב מכמה שלבים הכוללים את IC1 כמגבר הלא-הפוך. ו- IC2 כמגבר הפוך.
כל מגברים הם סוגים נפוצים. רווח הלולאה הסגורה של IC1 קבוע בסביבות 45 פעמים באמצעות מעגל משוב שלילי שנבנה באמצעות רשת R3 ו- R5. עכבת הקלט של המעגל קבועה לערך מינימלי של 27k באמצעות R4, וזה מספיק בכדי לוודא שעומס קיצוני של המיקרופון אינו מתרחש, C2 מאפשר חסימת DC בכניסה למעגל.
במעגל יש גם רשת חלקים המחוברים לשקע הכניסה שמסירה כל סוג של רעש חשמלי תועה ומעכבת בנוסף תנודה סבירה הנגרמת על ידי משוב מזויף. המכשיר המשמש עבור IC1 הוא NESS34 או NE5534A שהוא למעשה מגבר תפעולי יוקרתי. ה- NE5534A עדיף בשוליים על ה- NE5534, למרות ששני ה- IC מספקים פונקציונליות יוצאת דופן תוך שימוש במיני רעש ועיוות מינימליים.
C3 משמש כקבל צימוד על פני הפלט של IC1 ו- VR1. VR1 מתנהג כמו שליטה רגילה בפוט. לאחר מכן, האות משולב לשלב ההגברה הבא. הנגדים R6 ו- R9 מהווים רשת משוב שלילי המבטיחה עלייה במתח לולאה סגורה של 10 ל- IC2. זה מאפשר למעגל להשיג רווח מתח כולל של כ -450.
בכל הקשור ליעילות הרעש, ביצועים גבוהים במיוחד אינם קריטיים כאן, ולכן כל מגבר אופציה מתאים במקום IC2 יעבוד. כאן השתמשנו במגבר OP081CP, אולם כל סוג אחר כמו LF351 יעבוד גם כן טוב. סוגים אלה הינם מגברים אופטיים של BiFET מספקים עיוותים נמוכים במיוחד.
עיצוב PCB
פריסת רכיבים
מגבר קדם מגבר אוניברסלי באמצעות מגבר Op LM382
דיאגרמת המעגל שלהלן מציגה מגבר שמע אוניברסלי בסיסי המשתמש ב- IC LM382, המציע רעש נמוך מאוד, עיוותים נמוכים ורווח גבוה למדי, ומעגל זה יכול לשמש כמעט לכל יישומי מעגל קדם מגבר שמע רגילים.
איך זה עובד
הנגדים R2 והקבל C6 מאפשרים איזון, שניתן לראות בין פלט מגבר הקדם לקלט ההפוך. בתדרים נמוכים C6 כולל עכבה גבוהה וכתוצאה מכך תדר משוב נמוך ורמת מתח גבוהה. בתדרים גדולים יותר העכבה של C6 פוחתת באטיות, ומספקת משוב שלילי משופר ומגלגל את תגובת המעגל ב 6dB הדרושים לאוקטבה.
זה משתרע רק עד לתדר של סביב 2 קילוהרץ, מכיוון שמעליו תדר העכבה של C6 קטנה למדי בהשוואה לזו של R2, שאין לה שום השפעה על מידת המשוב או עליית המתח במעגל.
R1 ו- C4 הם גם חלק ממערכת המשוב. C2 הוא הקבל החוסם קלט DC ו- C3 הוא מעבד מסנן RF המסייע במניעת הפרעות RF וחוסר יציבות עקב אותות תועים מהמקור לקלט שאינו הופך (אליו מצורף אות הכניסה).
ל- LM382 אכן אי הכללה של אדוות פלט גבוהה, אולם בשל רמת אות הכניסה הנמוכה יותר והסבירות שתנודות רעש עשויות להתווסף לקווי האספקה.
למרות ש- IC1 יוצר כמות משמעותית של עליית מתח, איכשהו הוא מספק איפשהו בין רמת יציאת RMS של 50mV, שהיא בערך עשירית ממתח הכונן הדרוש לרוב מגברי ה- hi-fr.
לכן Tr1 משולב בצורה של מגבר פולט נפוץ עם רווח מתח של אולי 20dB. R4 מאפשר משוב בונה המפחית את עליית המתח של Tr1 לרמה הנכונה, המספק בנוסף מידה נמוכה יותר של עיוות. IC9 מקשר בין פלט Tr1 למנחת VR1 לקבלת פלט מתכוונן.
תגובת תדרים
עבור אותות לא מסוננים, ניתן להשיג כמות קטנה של הפחתת רעש, בעיקר באמצעות פילטר גזירה, וניתן להשיג תגובת תדרים ממוצעת חלקה יחסית.
התהליך מיושם על ידי החלת דחיפה של טרבל, אולם כמות הדחיפה המותאמת מסתמכת על הרמה הדינמית של האות. זה הגבוה ביותר לאורך מרווחי אות נמוכים ויורד לאפס לכל היותר עם אותות ברמה הדינמית.
כאשר מוחל אות מוסיקה בכניסה, המעגל מאפשר חיתוך של טרבל אשר מותאם שוב באופן דינמי, זה קורה למעשה על מנת לפצות על תגובת דחיפה של טרבל.
במעגל המגבר-קדם האוניברסלי יש פילטר חתוך עליון באמצעות R7 ו- c8, המאפשר הנחתה של כ -5 dB בתדרים של 10 קילו-הרץ. בשל כך ניתן להגביר את התדרים הגבוהים בעוצמה של 5 dB לרמות אות גבוהות. עבור כניסות אות בינוניות, תגובת התדר שמציע העיצוב פשוט שטוחה.
מעגל מגבר קדם גיטרה
הפונקציה הבסיסית של מעגל מגבר מקדים לגיטרה זה היא להשתלב עם כל גיטרה חשמלית סטנדרטית ולהעלות את אותות המיתרים הקלטים הנמוכים שלה לאותות מוגברים מראש גבוהים למדי, אותם ניתן להזין למגבר הספק גדול יותר עבור הפלט המוגבר הרצוי.
תדר אות הפלט ממאספי הגיטרה נוטה להיות שונה מאוד מאיסוף לאיסוף, ולמרות שלחלקם יש מתח גבוה מאוד שיכול לדחוף כמעט כל מגבר כוח, לחלקם יש סביב 30 מילי-וולט מתח RMS בערך.
מגברים שנבנו במפורש שניתן להשתמש בהם עם גיטרות בדרך כלל בעלי רגישות גבוהה יחסית ואלו יכולים לשמש בצורה אמינה כמעט לכל איסוף, אולם כאשר משתמשים בגיטרה עם מגבר אחר כלשהו (כגון מגבר Hi-FL) הנפח הכללי שהושג נחשב תמיד כלא מספיק.
תרופה קלה לבעיה זו היא להשתמש במגבר מקדים כמוצג לעיל, לפני שמאכילים אותו למגבר הכוח כדי להעלות את משרעת תדר האות. לתצורה הבסיסית המוזכרת כאן יש עלייה במתח שיכול באמת להשתנות מיחידה ליותר מ 26dB (פי 20), ולכן היא צריכה להתאים למעשה לכל איסוף גיטרה כמעט לכל מגבר הספק.
עכבת הקלט של מגבר הקדם המגבר צריכה להיות בערך 50k, ועכבת הפלט נמוכה. לכן ניתן להשתמש במעגל כמגבר חיץ בסיסי בעל עלייה במתח אחדות כדי להתאים לעכבת הפלט הגבוהה למדי של איסוף גיטרה למגבר הספק בעל עכבת כניסה נמוכה במידת הצורך.
מגבר תפעולי BIFET (רעש נמוך) בודד (IC1) שימש כבסיס ליחידה, ולכן יש לה רמות עיוות שוליות וכן יחס אות ורעש של סביב -70dB ומעלה גם כאשר היחידה עוברת עם מכשיר בעל תפוקה נמוכה מאוד כמו גיטרה.
איך זה עובד
תכנון זה הוא למעשה מעגל תצורה מגבר תפעולי רגיל שאינו הפוך עם R2 ו- R3 המשמש להטיית קלט IC1 שאינו הופך בסביבות 50% ממתח האספקה.
אלה גם קובעים את עכבת הקלט של המעגל לכ- 50k. R1 ו- R4 יוצרים את הרשת עם משוב שלילי, גם עם R4 בערך מינימלי 1C1 אותות בקרה ההופכים מחוברים ישירות זה לזה, והמעגל מספק עלייה במתח היחידה.
כאשר R4 מכויל לעמידות גבוהה יותר, עליית מתח ה- AC פוחתת בהדרגה, אולם C2 מציג חסימת DC כך שרווח המתח DC יישאר משתנה, ופלט המגבר יישאר מוטה ב- ½ מתח האספקה.
עליית המתח של המגבר שווה בערך ל- R1 + R4, חלקי R1, וכתוצאה מכך עלייה במתח הכולל הנומינלי של אולי מעל 22 פעמים עם R4 בערך הגבוה ביותר.
צריכת הזרם של המעגל היא סביב 2 מיליאמפר באמצעות אספקת 9 וולט, שעולה לכ -2.5 מיליאמפר כאשר משתמשים באספקת 30 וולט.
ספק מתח יעיל למכשיר הוא סוללה 9 וולט קומפקטית כמו מסוג PP3. כאשר משתמשים באספקת 9 וולט, מתח המוצא הממוצע הלא-ממוסס הוא סביב 2 וולט RMS, וזה עובד די טוב.
רשימת פרטי חיבור PCB ורשימות פריסת רכיבים
רשימת חלקים
מגבר חיץ עכבה גבוהה
מגבר חיץ גם עובד כמו מגבר קדם אידיאלי עבור רוב היישומים, אולם יחד עם הגברה מקדימה הוא גם מתפקד כמו חיץ עכבה גבוהה בין שלב קלט האות לשלב מגבר הכוח. זה מאפשר במיוחד להשתמש בסוג זה של מגברים מקדימים עם אותות קלט זרם נמוכים במיוחד, אשר אינם יכולים להרשות לעצמם טעינה עם מגברים אחרים מסוג עכבה נמוכה.
למגבר החיץ המוצג כאן יש עכבה כניסה של יותר מ -100 M ב -1 קילו-הרץ, וניתן להתאים את עכבת הקלט כמעט לכל רמה מקובלת מתחת לאותה נקודה. רווח המתח של המעגל הוא אחדות.
איך זה עובד
האיור לעיל מציג את תרשים המעגלים של מגבר המאגר בעל העכבה הגבוהה, והיחידה היא למעשה רק מגבר הפעלה שעבד כמגבר שאינו הופך להשגת אחדות. על ידי צימוד הפלט של IC1 ישירות לקלט ההפוך שלו, מתווסף על המערכת משוב שלילי של 100 אחוז על מנת להשיג את עליית מתח היחידה הדרושה יחד עם עכבת כניסה גבוהה מאוד.
עם זאת, מעגל ההטיה, שבמצב זה כולל בין R1 ל- R3, מרתק את עכבת הקלט של המגבר כך שהמעגל הכללי מספק עכבת כניסה קטנה בהרבה מ- IC1 בלבד. עכבת הקלט היא בסביבות 2.7 מגה-אוהם, ולרוב היישומים זה עשוי להספיק.
עם זאת, ניתן היה להסיר את פעולת ההחלפה של נגדי ההטיה, וזו מטרתו של הקבל C2 'bootstrapping'. הוא מחבר את אות הפלט לשלושת נגדי ההטיה, וכך כל התאמה במתח הקלט מאוזנת על ידי העברת מתח שווה ביציאה של IC1 ובצומת שלושת נגדי ההטיה.
בתפקיד IC1 נעשה שימוש במגבר תפעולי בסיסי 741 C, וכאמור לעיל, זה מספק עכבת קלט העולה בדרך כלל על 100 מגה-מונם ב- 1 קילו-הרץ שאמורה להיות מספקת למדי לכל יישום סטנדרטי.
עכבת הקלט הגבוהה יותר שעשויה להיות מושגת באמצעות מגבר הפעלה עבור כניסות FET באמת אינה חשובה מעשית, ולכן ישנם מספר חסרונות עם מרבית מערכות הקלט FET במעגל זה.
ראשית שלמעשה יש להם נטייה להתנדנד כאשר הקלט פתוח (כאשר הקלט מחובר למכשיר, התנודות מוחלשות ומסולקות).
החיסרון הנוסף הוא שכוח הקלט של כל כך הרבה התקני קלט FET גבוה משמעותית ממכשירים דו קוטביים כמו IC 741. באמצעות פעולות ההחלפה הללו, ברוב התדרים עכבת הקלט מופחתת כעת ואילו בתדרים נמוכים בס ובאמצע, עכבת הקלט פשוט גבוהה יותר.
למטרה זו יש צורך בעכבת קלט נמוכה יחסית (כמו הטנדר שיש לו עכבת טעינה מומלצת של 100 קילו-אוהם רבים ו- M אוהם), אחת הדרכים להשיג זאת היא ביטול C2 ושינוי הכמויות של R1 ל- R3 כדי להשיג עכבת קלט רצויה.
רשימת חלקים
פריסת PCB
מגבר קדם מגבר Op עבור אותות 2.5 mV
מעגל מגבר קדם המגבר המסוים הזה הוא רגיש במיוחד ויאפשר לך להגביר את האותות הנמוכים מ -2.5 mV ל -100 mV. זה למעשה נגזר מתפיסת מגבר קדם מגבר ישן של RIAA.
בימים קודמים, תפוקת מחסנית סליל נעת של מגנט או מתח גבוה הייתה בדרך כלל בטווח של 2.5 עד 10 מיליוולט, כך שאפשר יהיה לאזן את הפיקאפ עם מגבר ההספק (יתכן וזה ידרוש אות פלט של כמה מאות מיליוולט. RMS).
למרות שתפוקת מחסניות הסליל המגנטיות והזזות תעלה ב 6dB לכל אוקטבה, היא יכולה לעשות זאת ללא צורך בהשוואה כלשהי כדי לנטרל זאת מכיוון שהיה צריך להיות מעורב באיזון מתאים במהלך תהליך ההקלטה.
עם זאת, השוואה תהיה עדיין הכרחית מכיוון שבמהלך תהליך ההקלטה ישמשו חיתוך בס והגברת טרבל, בנוסף לכוונון, תגובת התדר מנוגדת לעיתים קרובות עם עלייה באוקטבה 6dB בפלט האיסוף.
היה צריך לכלול את חיתוך הבס כדי לעצור את אפנון החריץ בתדרים נמוכים והגברת המשולשת (עם חיתוך משולש בהשמעה) תספק מתקן פשוט אך יעיל להפחתת רעש.
איור לעיל הוא למעשה תרשים תגובת התדרים של מעגל מגבר הקדם-מגבר RIAA הישן, המציג את הפרמטרים הדרושים הנדרשים להטמעה מוצלחת של מגבר מגבר רגיש במיוחד כמו זה.
איך עובד המעגל
בשימוש אמיתי מגברי השוואת RIAA בדרך כלל יסטו מעט מהתגובה המושלמת, אם כי מפרט המכשיר לא נחשב באופן קריטי.
עם זאת, למעשה, אפילו רשת השוואות פשוטה המורכבת משש סטים של קבלים התנגדות מביאה בדרך כלל לשגיאה מקסימאלית של לא יותר מ- 1 או 2 dB, וזה למעשה נראה די בסדר.
R2, R3 משמש לקישור מתח עיוות זה ל- IC1. R2. C2 מסנן כל עיוות או זמזום באספקת החשמל, ומונע את הוספת הפרעות להזנת המגבר.
ערך R3 הגבוה מספק עכבת כניסה גבוהה למעגל אולם, זה מועבר על ידי R4 לרמה הדרושה של כ 47k.
כמה טנדרים אחרים עשויים להציג מחסום עומס של 100k ולכן יש להגדיל את R4 ל 100k אם יש ליישם את היחידה באמצעות אות קלט כמו שיש לנו בטנדרים ישנים.
עכבת הקלט הגבוהה של המגבר מאפשרת להשתמש בחלק קטן מאוד עבור C3 מבלי לוותר על תגובת הבס של המעגל.
זה יתרון מכיוון שהוא מבטל רמה משמעותית של גל הנוכחי מלהדליק אותות קלט קלט, ברגע שמכשיר זה מקבל את תהליך התפקוד הרגיל שלו.
משוב שלילי סלקטיבי של תדרים על IC1 מספק את ההתאמה הדרושה של תגובת התדר.
בתדרי אמצע R5 ו- R7 הם הקובעים העיקריים לרווח המעגל, אך בתדרים בתדרים נמוכים יותר C6 מוסיף עכבה משמעותית של R5 כדי למזער משוב שלילי ולהגביר את הרווח הנדרש.
כמו כן, העכבה של C5 קטנה בתדרים גבוהים בהשוואה לעכבה של R5, וההשפעה של החלקת C5 מובילה למשוב גדול יותר ולהידרדרות בתדירות גבוהה.
מכיוון שהמעגל מייצר רווח מתח של למעלה מ- 50dB בתדרי שמע באמצע, הפלט הופך להיות מספיק גבוה להפעלת כל מגבר הספק רגיל גם כאשר משתמשים בו עם אות כניסה של כ- 2.5 mV RMS בלבד.
המעגל מופעל מכל מתח שבין 9 ל- 30 וולט בערך, אך מומלץ לעבוד עם פוטנציאל אספקה גבוה למדי (כ- 20-30 וולט) בכדי לאפשר אחוז עומס סביר.
כאשר המעגל מופעל עם אות פלט גבוה אך עם מתח אספקה של 9 וולט בלבד, סביר להניח שעומס יתר קטן יתקיים במינימום.
רשימת חלקים
פריסת PCB
קודם: מעגל אספקת חשמל במעבדה הבא: כיצד לעצב מעגלי מגבר כוח MOSFET - הסברים על פרמטרים
