Predzosilňovač: obvod, fungovanie, typy, rozdiely, ako si vybrať a jeho aplikácie

Predzosilňovač alebo predzosilňovač bol prvýkrát vynájdený na začiatku 20. storočia ako hlavný prvok vývoja technológie rádia a fonografu. Neskôr sa objavili predzosilňovače na báze tranzistorov a nakoniec digitálne predzosilňovače, ktoré ponúkajú vyššiu spoľahlivosť, nižšie náklady a nižší šum. Títo zosilňovače priniesol viac funkcií a vlastností ako; vyváženie a dodatočné filtre pre priestorový zvuk, ekvalizáciu, bezdrôtové pripojenie a korekciu miestnosti. Predzosilňovače sú dôležitými komponentmi v rámci audio systému. Poskytujú zvukový signál do výkonového zosilňovača a reproduktora. Tiež upravujú úroveň signálu a smerovanie signálu tak, aby vyhovovali rôznym podmienkam. Tento článok stručne vysvetľuje a predzosilňovač , jeho fungovanie, typy a aplikácie.

Čo je to predzosilňovač?

Predzosilňovač je elektronický zosilňovač, ktorý odstraňuje signál z detektora bez výrazného zhoršenia vlastného pomeru S/N. Funkcie predzosilňovača zahŕňajú hlavne; ovládanie tónov, digitálne vstupy všestrannosti a nastavenie vyváženia.

Tieto zosilňovače sú kritickými komponentmi v systémoch domáceho kina a domáceho stereo systému. Sú teda navrhnuté hlavne tak, aby využívali zvukový signál zo zdroja zvuku a zosilňovali ho na úroveň, ktorú možno ďalej spracovať pomocou výkonového zosilňovača a prehrávať cez reproduktory. Tieto typy zosilňovačov sú tiež zodpovedné za spracovanie zvukového signálu, napr. nastavenie tónu, vyváženia a hlasitosti.

Princíp činnosti predzosilňovača

Predzosilňovač funguje tak, že mení slabý elektrický signál na silný výstupný signál, ktorý je odolný voči šumu a je dostatočne silný na prenos do výkonového zosilňovača, ako aj reproduktor je známy ako predzosilňovač alebo predzosilňovač. Bez použitia tohto zosilňovača by bol konečný výstupný signál skreslený alebo zašumený.
Predzosilňovače sa používajú v domácich stereo systémoch a systémoch domáceho kina, ale výber tohto zosilňovača závisí hlavne od rôznych faktorov, ako sú; počet požadovaných kanálov, preferované funkcie a kvalita zvuku.

Obvod predzosilňovača

Obvod predzosilňovača s jedným tranzistorom je znázornený nižšie. Tento jednoduchý obvod sa používa na zabezpečenie asi 3 – 30 napäťového zosilnenia a závisí od zdroja, ako aj od impedancie záťaže. Tento obvod predzosilňovača má nízku vstupnú impedanciu.

Požadované komponenty na vytvorenie tohto obvodu predzosilňovača zahŕňajú hlavne; odpory R1 – 2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, kondenzátory C1 a C2 elektrolytické kondenzátory – 10 µF, 10 V a NPN tranzistor T1 = BC148B. Pripojte obvod podľa schémy uvedenej nižšie.

Pracovné

Jednoduchý obvod predzosilňovača je navrhnutý s jedným tranzistorom zosilňovača s nízkym výkonom. Tento tranzistor je konfigurovaný v CE ( spoločný žiarič ) režim. Kedykoľvek je vstupný signál privedený na základnú svorku tranzistora T1 cez väzbový kondenzátor C1, potom pripojí vstupný signál na svorky BE tranzistora T1.

12V Vcc sa privádza do kolektorového terminálu tranzistora a slúži ako doplnková funkcia tým, že dáva základný prúd. Kondenzátor C1 v stave nulového signálu funguje ako otvorený obvod, pretože reaktancia kondenzátora je pri nulovej frekvencii nekonečná. Preto kondenzátor „C1“ funguje ako blokovací kondenzátor. Podobne aj kondenzátor C2 plní podobnú funkciu. Takže kondenzátor C2 funguje ako väzobný kondenzátor a dodáva zosilnený signál, aby vytvoril výstupné napätie. Tento jednoduchý obvod predzosilňovača využíva pevné predpätie. Takže vo vyššie uvedenom obvode môže byť proces nulového signálu vytvorený výberom odporu R1.

Typy predzosilňovačov

Existujú tri typy predzosilňovačov citlivých na prúd, parazitnej kapacity a predzosilňovačov citlivých na náboj, ktoré sú diskutované nižšie.

Predzosilňovač citlivý na prúd

Prúdovo citlivý predzosilňovač so vstupnou impedanciou 50Ω poskytuje správne ukončenie 50Ω koaxiálneho kábla a mení prúdový impulz na napäťový impulz z detektora. Ak je zvýšený čas zosilňovača malý v porovnaní s časom zvýšenia detektora, napäťové zosilnenie predzosilňovača je „A“ a amplitúda napäťového impulzu na predzosilňovači o/p bude uvedená ako;

Vout = 50 Iin A

kde „Iin“ je aktuálna amplitúda impulzu z detektora. Takže tento signál sa privádza do rýchleho diskriminátora na počítanie aplikácií, ktorých o/p sa zaznamenáva cez počítadlo/časovač.

Dominantným obmedzením pre aplikácie časovania na rozlíšenie časovania prostredníctvom fotonásobičov a mikrokanálových platní je variácia v rámci doby prechodu elektrónov, keď kaskádujú cez detektor. Takže to môže spôsobiť chvenie v čase príchodu impulzu na výstupe detektora. Ak sú však signály detektora dostatočné na to, aby potrebovali predzosilňovač citlivý na prúd, potom by sa mal zvážiť aj vplyv vstupného šumu predzosilňovača na časové rozlíšenie. Tieto typy predzosilňovačov sú určené hlavne pre aplikácie časovania, ktoré majú časové konštanty spojené so striedavým prúdom v rozsahu niekoľkých stoviek ns.

Parazitný kapacitný predzosilňovač

Predzosilňovač, ktorý má vysokú (~5 MΩ) vstupnú impedanciu, je známy ako parazitný kapacitný predzosilňovač. Takže generovaný prúdový impulz detektorom je začlenený do kombinovanej parazitnej kapacity dostupnej na vstupe predzosilňovača a výstupe detektora. Vo všeobecnosti sa táto kombinovaná parazitná kapacita pohybuje od 10 do 50 pF. Výsledným signálom je napäťový impulz s amplitúdou, ktorá je úmerná celému náboju v rámci impulzu detektora a dobe nábehu ekvivalentnej perióde signálu prúdu detektora.

Vstupná kapacita a rezistor sú zapojené paralelne, čo spôsobuje exponenciálny pokles signálu s časovou konštantou ~50 µs. Zosilňovač s jednotným ziskom a vysokou vstupnou impedanciou je zabudovaný ako vyrovnávacia pamäť na riadenie nízkej impedancie koaxiálneho kábla na výstupe. Tu môže 93-Ω rezistor s výstupom v sérii absorbovať odrazené signály v dlhých kábloch ukončením kábla v jeho charakteristickej impedancii.

Tieto typy predzosilňovačov sa nepoužívajú s polovodičovými detektormi kvôli citlivému zosilneniu na malé zmeny v rámci parazitnej kapacity. Kapacita detektora pre čiastočne vyčerpané polovodičové detektory sa mení s privedeným predpätím na diódu detektora. Navyše, malé pohyby prepojovacieho kábla môžu upraviť vstupnú kapacitu o niekoľko desatín pF.

Predzosilňovač citlivý na náboj

Predzosilňovač citlivý na náboj je typ predzosilňovača, ktorý sa často používa pri navrhovaní čítacích obvodov hlavne pre detektory impulzov. Ich dizajn poskytuje stabilitu a nízky hluk a ich integračná povaha ponúka výstup. Takže tento výstup je úmerný celému náboju dodávanému z detektora počas pulznej udalosti.

V porovnaní s inými predzosilňovačmi je zisk tohto predzosilňovača stabilný. Nezáleží na šírke pásma zosilňovača ani na vstupnej kapacite. Tieto typy predzosilňovačov sa bežne používajú v aplikáciách detekcie žiarenia, všade tam, kde je potrebné vypočítať jednotlivé detekčné signály s vysokou presnosťou. Môžu byť inštalované v domácom audio systéme a môžu byť kombinované s iným audio zariadením. Tieto zosilňovače sú veľmi lacné a vytvárajú prirodzený zvuk.

Ako používať predzosilňovač so zosilňovačom?

Vo všeobecnosti sa predzosilňovač používa pred zosilňovačom alebo výkonovým zosilňovačom v audio systéme. Nemôžeme dodávať signály do výkonového zosilňovača z mikrofónu (alebo) akéhokoľvek analógového zvukového snímača. Pred zosilňovačom by sme teda mali použiť predzosilňovač.

Zosilňovač sa jednoducho zameriava na zosilnenie elektronického signálu vo vysokom rozsahu, ktorý nie je schopný odstrániť šum a tiež rušenie zo signálu. Pre vysokorýchlostné zosilnenie signálu je potrebné do zosilňovača priviesť silný elektronický signál bez šumu. Výstup mikrofónov, prevodníkov, analógových snímačov atď. však nie je vhodný pre vstup zosilňovača, pretože vytvárajú len šum, slabé a rušivé signály.

Predzosilňovač sa teda používa na prípravu signálu pre i/p výkonového zosilňovača. Ak predzosilňovač nie je spojený pred zosilňovačom, výstup výkonového zosilňovača bude zašumený a skreslený. Predzosilňovač navyše pomáha pri vyrovnávaní zisku.

Rozdiel medzi B/W predzosilňovačom a zosilňovačom

Hlavný rozdiely medzi predzosilňovačom a zosilňovačom sú diskutované nižšie.

Ako si vybrať správny predzosilňovač?

Vieme, že predzosilňovač zosilňuje signál mikrofónu skôr, ako dosiahne hlavný mixážny pult alebo audio rozhranie. Tento zosilňovač môže mať vplyv na kvalitu a charakter vašich nahrávok, takže výber správneho zosilňovača pre váš systém je nevyhnutný. Takže pri výbere predzosilňovača je potrebné zvážiť veľa faktorov, ktoré sú popísané nižšie.

Gain & Headroom

Množstvo zosilnenia, ktoré predzosilňovač aplikuje na vstupný signál, je známe ako zosilnenie, zatiaľ čo svetlá výška je najvyššia úroveň, ktorú predzosilňovač zvláda bez skreslenia. Takže predzosilňovač by mal mať minimálne zosilnenie – 60 dB a výšku – 20 dB.

Farba a tón

Farba a tón sa vzťahujú na zvukové vlastnosti, ktoré predzosilňovač prepožičiava signálu, napr. čistota, teplo, sýtosť, jas atď. Možnosť farby a tónu závisí hlavne od vašich osobných preferencií a štýlu a typu hudby, ktorú nahrávate.

Vlastnosti a funkcie

Toto sú ďalšie možnosti, ktoré ovládajú, ako predzosilňovač ponúka; prepínač polarity, fantómové napájanie, low-cut filter, podložka, fázové zarovnanie alebo meranie. Takže všetky tieto vlastnosti, ako aj funkcie vám pomôžu pri tvarovaní a optimalizácii signálu pred tým, ako dosiahne ďalšiu fázu signálneho reťazca. Takže pred výberom predzosilňovača musíte hľadať vlastnosti a funkcie, ktoré vyhovujú vašim potrebám, ako aj pracovnému postupu.

Kompatibilita a konektivita

Vzťahuje sa na to, ako dobre funguje predzosilňovač s iným štúdiovým zariadením a softvérom, ako je mixér, audio rozhranie, monitory alebo DAW. Ak chcete predzosilňovač pre vaše aktuálne nastavenie, musíte hľadať predzosilňovač, ktorý má vhodné vstupné a výstupné konektory, ako napríklad; TRS, RCA alebo XLR. Musíte tiež overiť kompatibilitu predzosilňovača s vaším operačným systémom a DAW,

Kvalita a rozpočet

To sa týka hlavne toho, koľko ste pripravení minúť za predzosilňovač a akú úroveň spoľahlivosti a výkonu od neho očakávate. Ak potrebujete predzosilňovač na základe vášho rozpočtu, ako aj kvality, ktorú požadujete pre svoje nahrávky, musíte skontrolovať jeho recenzie, záruku a podporu od zákazníkov.

Výhody nevýhody

The výhody predzosilňovača zahŕňajú nasledujúce.

• Tento zosilňovač zosilňuje signály zo zdrojového zariadenia na rozsah, s ktorým môže výkonový zosilňovač efektívne fungovať.
• Tieto zosilňovače poskytujú techniku ​​na prepínanie medzi rôznymi zdrojovými komponentmi.
• Má lepšiu kvalitu zvuku.
• Tento zosilňovač má menší šum a väčší zisk.
• Predzosilňovač má väčšiu šírku pásma.
• Tento zosilňovač má vysoký dynamický rozsah.
• Tieto nie sú drahé.
• Inštalácia tohto zosilňovača a riešenie problémov sú veľmi jednoduché.
• Tieto sú ľahko dostupné a vysoko reagujú.
• Predzosilňovače sú lineárne.
• Má vysokú vstupnú a nízku výstupnú impedanciu.
• Tieto sú zvyčajne citlivé na náboj a prúd.
• Tento zosilňovač poskytuje osobitnú charakteristiku/postoj pre váš zvuk.
• Nízkonapäťové zvukové signály sa transformujú veľmi rýchlo.

The nevýhody predzosilňovača zahŕňajú nasledujúce.

• Tento zosilňovač má menší počet vstupov a výstupov.
• Tieto sú ťažšie.
• Neumožňuje extra kontrolu.
• Je to kritický komponent v elektronike gyrometra.

Aplikácie

The aplikácie predzosilňovačov zahŕňajú nasledujúce.

• Predzosilňovač identifikuje signál AE s veľmi nízkou amplitúdou generovaný zo snímačov AE a mení sa na použiteľné a zosilnené formy.
• Tento zosilňovač sa používa všade tam, kde je vstupný signál veľmi malý a výkonový zosilňovač nie je schopný detekovať tento malý signál bez predzosilňovacieho stupňa.
• Zvyčajne predchádza ešte jeden zosilňovač, aby sa usporiadal elektronický signál na ďalšie spracovanie alebo zosilnenie.
• Používa sa v komunikačných systémoch na zosilnenie extrémne malých signálov získaných anténou a je často umiestnený veľmi blízko antény.
• Používa sa na úpravu signálu z nízkonapäťového a vysokoimpedančného signálu na vysokonapäťový a nízkoimpedančný signál, ktorý je náchylný na degradáciu signálu.
• Tento zosilňovač zosilňuje elektronické signály jednoduchým zlepšením pomerov S/N predtým, ako idú do kábla k zosilňovaču.
• Používa sa hlavne pre zvuk s vysokou vernosťou na podporu stereo kanálov, ako aj prepínanie medzi zvukovými vstupmi.
• Tento druh zosilňovača ponúka RIAA ekvalizáciu hlavne pre nahrávanie a prehrávanie gramofónových platní.
• Tento zosilňovač sa používa na podporu rôznych zvukových kanálov v domácich kinách.
• Tento zosilňovač sa používa v akomkoľvek audio systéme na prípravu vstupného audio signálu hlavne na zosilnenie v rámci ďalšej fázy.
• Používajú sa vo zvukových kartách, ekvalizéroch, DJ mixéroch a mnohých ďalších.
• Tieto zosilňovače sa používajú s analógovými snímačmi, prevodníkmi, ako sú snímače priblíženia, ako aj mikrofóny na zlepšenie ich výstupu.
• Predzosilňovače sa používajú na konci prijímača komunikačný systém zbaviť sa šumu a rušenia zo získavania signálov.

Teda toto je prehľad predzosilňovača , práca, typy, obvody a ich aplikácie. Predzosilňovač hrá kľúčovú úlohu v rámci vysokokvalitných audio systémov pri zosilnení a spresnení signálu zo zdrojového zariadenia. Vždy, keď si vyberáte predzosilňovač, je potrebné zvážiť niektoré kľúčové faktory, ako je kompatibilita s iným audio zariadením, preferovaná kvalita zvuku atď. Takže pochopenie hlavnej úlohy a tiež jeho typov môže výrazne zlepšiť váš zvukový zážitok. Tu je otázka pre vás, čo je zosilňovač?