Предусилитель на транзисторе. Малошумящий Hi-End предусилитель на транзисторах: схема и особенности конструкции

Как работает малошумящий предусилитель на транзисторах для высококачественного звука. Каковы его преимущества перед предусилителями на операционных усилителях. Какие характеристики делают его Hi-End устройством.

Особенности спектра нелинейных искажений в усилителях

Автор сравнивает особенности спектра нелинейных искажений в усилителях с различной частотой среза АЧХ. Показано, что устройства на операционных усилителях (ОУ) обогащают звуковой сигнал высшими гармониками, что негативно влияет на качество звука. Это связано с низкой собственной частотой среза ОУ (десятки-сотни герц), что приводит к ряду проблем:

• Ухудшение переходной характеристики
• Возможность возникновения динамических искажений
• Уменьшение глубины ООС с ростом частоты
• Рост нелинейных искажений на высоких частотах

Автор приводит графики, демонстрирующие, как меняется соотношение гармоник в зависимости от частоты для усилителей на ОУ. Показано, что с ростом частоты увеличивается относительный уровень высших гармоник, что приводит к «жесткому» звучанию с металлическим оттенком.

Преимущества предусилителя на транзисторах

Предлагаемая конструкция предусилителя на транзисторах лишена недостатков схем на ОУ. Ее ключевые особенности:

• Высокая частота среза (fc’ >> 20 кГц)
• Благоприятный спектр нелинейных искажений
• Очень низкий уровень шума (-109 дБА)
• Высокая линейность
• Широкая полоса пропускания (до 200 кГц)

Такие характеристики позволяют получить звучание, близкое к ламповым усилителям, но с лучшими параметрами.

Принципиальная схема предусилителя

Автор приводит подробную принципиальную схему предусилителя. Ключевые особенности схемотехники:

• Симметричная схема на комплементарных парах транзисторов
• Все транзисторы работают в режиме класса А
• Входной каскад на полевых транзисторах с p-n переходом для снижения шума
• Динамическая нагрузка на полевых транзисторах во входном каскаде
• Глубокая общая ООС (около 66 дБ)

Такое схемотехническое решение обеспечивает высокую линейность и низкий уровень искажений.

Особенности конструкции и настройки

Автор дает рекомендации по подбору элементов и настройке предусилителя:

• Полевые транзисторы нужно подобрать в пары по начальному току стока
• Для С1-С4 рекомендуются неполярные конденсаторы типов К73-16, К73-17, К71-4 и т.п.
• Питание от стабилизированного двуполярного источника ±15 В
• Описана процедура настройки режимов транзисторов

Правильный подбор элементов и настройка позволяют реализовать потенциал схемы и получить заявленные характеристики.

Регулятор громкости и тембра

Автор приводит схему регулятора громкости и тембра, использующего описанный предусилитель. Особенности:

• Физиологический регулятор тембра
• Тонкомпенсированный регулятор громкости
• ФВЧ 4-го порядка для эффективного подавления инфранизких помех
• Возможность обхода регулятора тембра

Такая схема обеспечивает гибкую регулировку тембра и громкости без ухудшения качества звучания.

Преимущества тонкомпенсированного регулятора громкости

Автор предлагает оригинальную схему тонкомпенсированного регулятора громкости (ТКРГ), лишенную недостатков традиционных схем:

• Отсутствие искажений АЧХ из-за изменения сопротивления движка потенциометра
• Стабильная работа даже при ухудшении качества контакта движка
• Отсутствие скачков АЧХ при прохождении движком отводов
• Хорошее приближение к теоретически требуемым характеристикам ТКРГ

Приводятся АЧХ предложенного ТКРГ, демонстрирующие его эффективность при различных положениях регулятора.

Рекомендации по практической реализации

Автор дает практические советы по изготовлению предусилителя:

• Нельзя использовать электролитические конденсаторы в схемах ТКРГ и регулятора тембра
• Рекомендуется тщательно экранировать конструкцию
• Важно обеспечить хороший контакт в цепях заземления
• Следует использовать качественные комплектующие

Соблюдение этих рекомендаций позволит реализовать потенциал схемы и получить превосходное звучание в сочетании с качественным УМЗЧ и акустикой.

Сравнение с ламповыми усилителями

Автор проводит интересное сравнение предложенной схемы с ламповыми усилителями:

• Транзисторная схема имеет более высокую частоту среза, чем типичные ламповые усилители
• Спектр искажений приближается к «ламповому» благодаря специальной коррекции АЧХ
• Уровень шума и искажений ниже, чем у ламповых аналогов
• Сохраняются преимущества транзисторной схемы — компактность, надежность, долговечность

Таким образом, предложенная схема сочетает лучшие черты ламповой и транзисторной техники.

Перспективы дальнейшего совершенствования

Автор намечает возможные пути улучшения схемы:

• Исследование влияния различных видов коррекции АЧХ на спектр искажений
• Оптимизация топологии печатной платы для снижения наводок
• Применение более совершенных транзисторов по мере их появления
• Разработка специализированных пассивных компонентов для аудиоприменений

Эти направления работы могут привести к созданию еще более совершенных предусилителей в будущем.

Малошумящий High-End предусилитель на транзисторах, схема и описание

Предлагаемая автором конструкция ПУ используется в составе звуковоспроизводящего комплекса вместе с УМЗЧ, описанным в статье «Сверхлинейный УМЗЧ класса High-End на транзисторах».

Сравниваются особенности спектра нелинейных искажений в усилителях с различной частотой среза АЧХ. Показано, что устройства на операционных усилителях обогащают звуковой сигнал высшими гармониками, поэтому их применение в аудиокомплексах особо высокого качества нежелательно. Представлена конструкция малошумящего высоколинейного предварительного усилителя с большой частотой среза и блоками регулировок громкости и тембра.

При использовании пассивных регуляторов тембра (РТ) и достаточной чувствительности УМЗЧ назначением предварительного усилителя ЗЧ (ПУЗЧ) остается компенсация вносимого РТ ослабления усиливаемого сигнала и согласования входных и выходных сопротивлений различных звеньев тракта между собой.

Эта функция принадлежит линейным малошумящим каскадам усиления с высоким (десятки-сотни кОм) входным и низким (не более 600 Ом) выходным сопротивлением.

Известные автору конструкции ПУЗЧ не удовлетворяют возросшим к ним требованиям. Если ранее при воспроизведении граммофонной или магнитофонной записи было вполне достаточно, чтобы относительный уровень шума ПУЗЧ был около -80…-85 дБ, что не хуже, чем у источников сигнала, то при прослушивании компакт-дисков, когда «мертвая тишина» в паузах наполняется досадным шипением, такой шум уже становится назойливой помехой. Оставляют желать лучшего и другие параметры, особенно у ПУЗЧ, выполненных с использованием операционных усилителей (ОУ).

Низкая (десятки-сотни герц) собственная частота среза ОУ fc обусловливает не самую лучшую переходную характеристику, определяющую верность передачи фронта импульсных сигналов.

Такая fc заставляет считаться с возможностью возникновения динамических искажений, а также приводит к уменьшению глубины ООС с ростом частоты, т.

Например, если fc<500 Гц и при усилении сигнала с частотой fA=1 кГц получен уровень второй гармоники (на частоте 2 кГц) 0,001%, то при усилении равного по амплитуде сигнала с частотой fB=8 кГц уровень второй гармоники (на частоте 16 кГц) будет примерно в fB/fA=8 раз больше, что дает уже не такие благополучные искажения (0,008%). Однако это еще только полбеды.

Еще хуже то, что вместе с этим изменяется соотношение между гармониками одного и того же сигнала в пользу гармоник более высокого порядка. Это касается НИ, генерируемых теми каскадами ОУ (прежде всего, выходными, из-за значительности их вклада в общий уровень НИ), которые следуют за каскадом, формирующим излом АЧХ на частоте fc. Искажения этих каскадов и будем иметь в виду далее (в первых каскадах ОУ процессы имеют свои особенности).

На рис.1 показаны частотные зависимости отношения коэффициента НИ по гармонике n>2 Qn к коэффициенту НИ по второй гармонике Q2, приведенных к такому же отношению для ОУ без ООС Qn/Q2.

Прямая 1 соответствует ОУ без ООС, прямая 2 — ОУ с замкнутой петлей ООС. Прямая 1 соответствует также усилителю, имеющему высокую частоту среза fc’>>20 кГц, причем безразлично, включена ООС или нет.

Как видно, УЗЧ на ОУ обогащает спектр НИ гармониками высших порядков. Наблюдаемую реально картину сглаживает лишь то, что исходные (без ООС) амплитуды гармоник сами обычно уменьшаются с ростом их номера n, поэтому регистрируемые при измерениях продукты искажений зависят не так сильно от частоты. Понятно, что картина, аналогичная рис.1, имеет место и для компонентов интермодуляционных искажений различных порядков.

Как известно, качество звучания зависит не только от амплитуд гармоник различного порядка, но и от соотношения между ними: желательно, чтобы с ростом номера гармоники ее амплитуда достаточно быстро убывала, в противном случае звучание становится жестким, приобретает неприятный металлический оттенок.

Из рис.1 видно, что УЗЧ на ОУ действует в прямо противоположном направлении, причем практически во всем звуковом диапазоне, исключая лишь самые низкие частоты (и это касается, конечно, не только ПУЗЧ, но и усилителей мощности).

Рис. 1. График 1.

И если регулятор тембра НЧ, поднимая АЧХ тракта на частотах, ниже 1 кГц, в какой-то степени восстанавливает соотношение между гармониками в диапазоне наклона участка своей АЧХ, то подъем высоких частот регулятором тембра ВЧ еще более усугубляет нарушение соотношения между ними на частотах более 1 кГц.

Таким образом, пресловутое «транзисторное звучание» начинает зарождаться еще в ПУЗЧ, выполненных на ОУ. Поэтому увлечение такими схемами, несмотря на все удобства и упрощения при использовании ОУ, идет в ущерб качеству звуковоспроизведения.

И нет ничего удивительного в том, что они звучат хуже ламповых усилителей, имеющих, как правило, достаточно высокую fc (что возможно благодаря относительно неглубокой ООС) и к тому же благоприятный спектр генерируемых лампами гармоник (не выше пятого порядка).

Для получения благоприятного спектра НИ транзисторный усилитель до охвата ООС должен иметь частоту среза fc’>20 кГц (рис.2, кривая 1). Это требование удачно согласуется и с условием отсутствия динамических искажений.

Любопытной вместе с этим выглядит возможность дополнительного улучшения спектра гармоник и приближения его характера к ламповому путем специфической коррекции, заключающейся в подъеме исходной (без ООС) АЧХ с ростом частоты в звуковом диапазоне или хотя бы на некотором его участке (рис.2, ломаная 3). Кривая 2 соответствует случаю 2 рис.1.

Рис. 2. График 2.

Благодаря уменьшению относительной доли ВЧ компонентов в НИ, это позволило бы получить спектр искажений на рис.1, кривая 3, что должно, по-видимому, делать звучание более мягким. Однако этот вопрос требует еще своего изучения.

Характеристики предусилителя

Особенно заметными недостатки известных ПУЗЧ становятся при совместной работе с современными  высококачественными УМЗЧ, например [1].0) -103 дБ

• Взвешенное значение -109 дБА

• Выходное сопротивление < 0,1Ом

• Фазовый угол при f=0,1 …200 кГц < 0,1°

• Минимальное сопротивление нагрузки R 300 Ом.

Принципиальная схема

Усилитель выполнен по симметричной схеме на комплементарных парах транзисторов, такая структура значительно повышает его исходную линейность еще до охвата ООС.

Все транзисторы, включая выходные, работают в режиме класса «А», причем коллекторный ток покоя VT7, VT8 около 10 мА и позволяет им сохранять этот режим при сопротивлениях нагрузки Rh не менее 300 Ом.

Несмотря на то, что VT5 и VT6 включены по схеме с общим эмиттером, их передаточные характеристики достаточно линеаризированы значительными сопротивлениями в эмиттерных цепях (R15, R16).

Уровень НИ оказался настолько мал, что решено было не применять предусматривавшиеся петли ЕПОС [1, 3], которые значительно усложнили бы схему.

Входной каскад с целью получения низкого уровня шума выполнен на полевых транзисторах с р-п-переходом. Входное сопротивление усилителя, равное около 350 кОм, определяется только сопротивлениями резисторов R3, R6 (при этом следует не забыть о соответствующем изменении емкостей С1, С2, чтобы постоянные времени ФВЧ R3C1 и R6C2 оставались прежними).

Делители напряжения R1R2 и R4R5R7 задают рабочие точки VT1 и VT2, резистор R4 служит для начальной установки нулевого напряжения на выходе усилителя и после настройки его можно заменить постоянным резистором нужного сопротивления, причем значение постоянной составляющей на выходе усилителя не столь критично и может находиться в пределах ±200 мВ.

Для получения большого коэффициента усиления входного каскада и малого шума применена динамическая нагрузка на полевых транзисторах VT3, VT4. Поскольку оба плеча входного каскада (VT1-VT3 и VT2-VT4) в конечном итоге работают на общую нагрузку, это дает выигрыш в уровне шума 3 дБ.

В результате шум усилителя оказался примерно втрое (на 10 дБ) меньше, чем у усилителей, входной каскад которых выполнен на ОУ К157УД2.

Рис. 3. Принципиальная схема малошумящего High-End предусилителя на транзисторах.

Сигнал ООС с выхода подается в точку соединения R13R14. Коэффициент передачи цепи ООС определяется цепочками R10R13C3 и R11R1404 вместе с регулятором усиления R12, которым устанавливают коэффициент усиления устройства в пределах 2-5. При желании диапазон регулировки усиления можно расширить уменьшением R10 и R11.

Конденсаторы С5-С7 корректируют АЧХ усилителя с целью получения наилучшей переходной характеристики, но его работоспособность сохраняется и без них, однако фронт прямоугольного импульса в их отсутствие приобретает небольшой выброс, а на «полке» появляется рябь.

Резисторы R19, R20 предохраняют VT7, VT8 от перегрузки при коротком замыкании на выходе.

Режимы усилителя по постоянному току стабилизированы как местной (R13, R14, R8, R9, R15, R16), так и глубокой (около 66 дБ) общей ООС, благодаря чему температурные колебания и дрейф параметров элементов мало сказываются на его работе.

Детали

Полевые транзисторы следует подобрать в пары по начальному току стока. У транзисторов VT1, VT2 он должен быть около 0,8-1,8 мА, у VT3, VT4 — не менее 5-6 мА. VT1 можно взять с индексами Б, А, VT2 — с индексами И, Е, Ж, К, VT3, VT4 — с индексами Д, Г, Е, КТ3107 — с индексами Б или И, КТ3102 — соответственно А или Б, В, Д, VT5-VT8 можно не подбирать

Конденсаторы С5, С7 — типов КТ, КД, С1-С4 — К73-16, К73-17, К71-4, К76-5 и т.п. В качестве С3, С4 можно использовать электролитические конденсаторы, например, К50-16, К50-6 либо импортные.

Питание усилителя — от любого стабилизированного двуполярного источника напряжения ±15 В.

Налаживание

Налаживание собранного из исправных деталей усилителя несложно. Подбором R8 и R9 устанавливают указанные на схеме напряжения на стоках VT1 и VT2 (12± 0,5 В), а подбором R17, R18 — напряжения на эмиттерах VT7, VT8 (0,8-1,2 В). Параллельно этому подстройкой R4 устанавливают близким к нулю выходное напряжение.

Если же нужные режимы транзисторов сразу установить не удается, следует вначале наладить отдельно входной каскад. Для этого выход усилителя соединяют с общим проводом (чтобы отключить общую ООС) и отключают базы VT5 и VT6 от стоков VT1 и VT2, закорачивая затем эти базы со своими эмиттерами.

После этого добиваются во входном каскаде режимов, как указано выше. Если это удается, то восстанавливают соединения схемы и окончательно подбирают R17,R18 и R4.

Регулятор громкости и тембра

Схема регулятора громкости и тембра с использованием показанного на рис.3 усилителя представлена на рис.4, где А1, А2 — два таких усилителя; ФРТ — физиологический регулятор тембра [3]; ТКРГ — тонкомпенсированный регулятор громкости, выход которого подключается к УМЗЧ.

Инфразвуковые частоты срезаются в каждом из усилителей А1 и А2 как на входе (ФВЧ R1-R3C1 и R4-R5-R6-C2, рис.3), так и в цепи ООС (R10-R13-C3 и R11-R14-C4), что дает в итоге ФВЧ 4-го порядка (а вместе с входным ФВЧ УМЗЧ [1] — 5-го порядка), этого достаточно для эффективного подавления низкочастотных помех с частотой меньше 20 Гц, таких, например, как от коробленных грампластинок.

В обходе ФРТ нет острой необходимости, так как его органами регулировки легко получить строго горизонтальную АЧХ. Однако эту функцию несложно осуществить, как показано на рис.4, с помощью переключателя S1 и делителя R1R2.

Рис. 4. Схема регулятора громкости и тембра.

В качестве R12 (рис.3) использован сдвоенный переменный резистор, «половинки» которого включают в разные каналы стереотракта. В каскадах А1 они включены «синфазно» (сопротивление реостата R12 в обоих каналах изменяется в одну сторону при перемещении движка регулятора) и выполняют роль дополнительного регулятора уровня, повышая тем самым перегрузочную способность ПУЗЧ до 26 дБ и обеспечивая согласование АЧХ ТКРГ с уровнем сигнала. В каскадах А2 они включены «противофазно» (сопротивление R12 в одном канале увеличивается, в другом уменьшается) и играют роль регулятора стереобаланса.

На рис.5 изображена принципиальная схема ТКРГ, выполненного на сдвоенном переменном резисторе с двумя отводами типа СП3-30В. Часто в схемах ТКРГ применяется подключение цепей частотной коррекции к движку потенциометра.

Рис. 5. Принципиальная схема тонкомпенсированныого регулятора громкости.

Движущиеся контакты движка не могут быть идеальными, и при регулировании громкости их сопротивления изменяются от почти нулевого до весьма заметного, особенно после продолжительной эксплуатации.

В простом (не тонкомпенсированном) регуляторе это почти не ощущается, особенно если последующий каскад имеет достаточно большое входное сопротивление, и может проявляться незначительными шорохами при регулировании.

В ТКРГ с подключением цепей коррекции к движку дела обстоят значительно хуже, АЧХ при ухудшениях контакта может искажаться очень сильно и становиться полностью неприемлемой, временами оглушая слушателя резким звуком неестественной окраски.

Искажениями АЧХ страдают и ТКРГ, цепи коррекции которых подключают как к отводам, так и к движку. В таких ТКРГ даже при идеальном постоянном контакте движка хорошо заметны на слух раздражающие изменения АЧХ при проходе движка мимо отвода.

Предлагаемый ТКРГ лишен этих недостатков, так как в нем к движку потенциометра цепи частотной коррекции не подключаются. Его АЧХ представлены на рис.6. Они являются хорошим приближением к требуемым, благодаря детальной проработке частотно-зависимых звеньев.

Рис. 6. АЧХ тонкомпенсированныого регулятора громкости.

В схеме ТКРГ (и в ФРТ) нельзя использовать электролитические конденсаторы, так как постоянная составляющая напряжения на их обкладках при работе данных схем равна нулю.

Следует использовать те же типы неэлектролитических конденсаторов, какие указаны в схеме усилителя. Описанный предварительный усилитель и блок регулировки громкости и тембра при работе вместе с УМЗЧ [1], укомплектованым хорошими акустическими системами, обеспечивают превосходное звучание.

Автор:  В. П. Матюшкин, г. Дрогобыч, Украина.

Литература:

1. Матюшкин В.П. Сверхлинейный УМЗЧ класса Hgh-End на транзисторах // Радіоаматор.-1998.-№8.-С.10-11; №9.-С. 10-11.
2. Матюшкин В.П. Параллельные петли обратной связи и их применение в УЗЧ // Радіоаматор.-2000.-№12.-2001; №1-3.

Предварительный усилитель на полевом транзисторе

Иными словами, если вас хоть немного заботит качество записываемого звука, у вас неплохая звуковая карта и дорогой микрофон, то это устройство – то, что вам необходимо.

Немного о схеме. Устройство начинает работать, если в разъем J1 вставляется моно-джэк, или, если по-научному, штекер диаметром 6,35 мм (1/4 дюйма). При этом через джек минусовой контакт батареи питания замыкается на минус питания и устройство начинает работу. Также вторым контактом этого штекера входной сигнал подается на резистор R1, обеспечивающий высокое входное сопротивление устройства. Конденсатор C2 производит частотную корректировку, обрезая частоты выше звукового диапазона. Резисторы R2-R4 обеспечивают необходимое смещение на затворе полевого транзистора.

Диод VD1 в схеме выполняет функцию защиты от дурака от случайной переполюсовки, поскольку конструктивные особенности разъема батареи «Крона» не исключают такой возможности. Диод лучше применить германиевый, поскольку падение напряжения на нем будет меньше. Но это совершенно не критично, его можно заменить любым маломощным кремниевым диодом, например КД521, КД522, 1N4148 и т.п.

Устройство собирается на плате из однослойнофольгированного текстолита размерами 47х26мм. Трассировка платы в программе Dip Trace будет приведена ниже. Но можно обойтись и без изготовления платы, а собрать все на универсальной монтажной плате (это та, которая с кучей дырочек) такого же размера.

Размеры его деталей следующие:
— боковые стенки 60х50 мм – 2 штуки
— передняя стенка 50х30 мм – 1 штука
— задняя стенка 46х30 мм – 1 штука. Размер 46 миллиметров не критичен, может варьироваться от 50 мм до 35 мм. Все зависит от того, как вы хотите устанавливать батарею питания.
— нижняя и промежуточная стенки 55х30 мм

Первым делом спаиваются между собой все стенки, кроме задней. Затем просверливаются отверстия для разъема джэка диаметром 10 мм, отверстие для проводов питания, где-то 3 мм в диаметре и такое же в задней стенке для экранированного провода с миниджэком.

Также в месте крепления задней стенки припаивается скоба из толстой медной проволоки, в которую будет вставляться низ задней стенки.

После этого нужно будет приклеить разъем для «Кроны». Кстати, его можно взять из уже отработавшей кроны, как я всегда и делаю. Клеится этот разъем термоклеем к задней стороне передней стенки. Важно чтобы ни один из контактов разъема не касался фольги корпуса.

Малошумящий High-End предусилитель на транзисторах

Предлагаемая автором конструкция ПУ используется в составе звуковоспроизводящего комплекса вместе с УМЗЧ, описанным в статье «Сверхлинейный УМЗЧ класса High-End на транзисторах».

Сравниваются особенности спектра нелинейных искажений в усилителях с различной частотой среза АЧХ. Показано, что устройства на операционных усилителях обогащают звуковой сигнал высшими гармониками, поэтому их применение в аудиокомплексах особо высокого качества нежелательно. Представлена конструкция малошумящего высоколинейного предварительного усилителя с большой частотой среза и блоками регулировок громкости и тембра.

При использовании пассивных регуляторов тембра (РТ) и достаточной чувствительности УМЗЧ назначением предварительного усилителя ЗЧ (ПУЗЧ) остается компенсация вносимого РТ ослабления усиливаемого сигнала и согласования входных и выходных сопротивлений различных звеньев тракта между собой. Эта функция принадлежит линейным малошумящим каскадам усиления с высоким (десятки-сотни кОм) входным и низким (не более 600 Ом) выходным сопротивлением. Такие значения необходимы, чтобы не вносились погрешности в характеристики регулирования РТ и регулятора громкости (РГ) и не оказывалось влияние на характеристики источников сигнала.

Известные автору конструкции ПУЗЧ не удовлетворяют возросшим к ним требованиям. Если ранее при воспроизведении граммофонной или магнитофонной записи было вполне достаточно, чтобы относительный уровень шума ПУЗЧ был около -80…-85 дБ, что не хуже, чем у источников сигнала, то при прослушивании компакт-дисков, когда «мертвая тишина» в паузах наполняется досадным шипением, такой шум уже становится назойливой помехой. Оставляют желать лучшего и другие параметры, особенно у ПУЗЧ, выполненных с использованием операционных усилителей (ОУ).

Низкая (десятки-сотни герц) собственная частота среза ОУ fc обусловливает не самую лучшую переходную характеристику, определяющую верность передачи фронта импульсных сигналов. Такая fc заставляет считаться с возможностью возникновения динамических искажений, а также приводит к уменьшению глубины ООС с ростом частоты, т.е. к росту нелинейных искажений (НИ). Ухудшение подавления искажений сигнала начинается в ОУ, охваченном ООС, с частоты его среза to и происходит приблизительно прямо пропорционально частоте. Например, если fc<500 Гц и при усилении сигнала с частотой fA=1 кГц   получен уровень второй гармоники (на частоте 2 кГц) 0,001%, то при усилении равного по амплитуде сигнала с частотой fB=8 кГц уровень второй гармоники (на частоте 16 кГц) будет примерно в fB/fA=8 раз больше, что дает уже не такие благополучные искажения (0,008%). Однако это еще только полбеды.

Еще хуже то, что вместе с этим изменяется соотношение между гармониками одного и того же сигнала в пользу гармоник более высокого порядка. Это касается НИ, генерируемых теми каскадами ОУ (прежде всего, выходными, из-за значительности их вклада в общий уровень НИ), которые следуют за каскадом, формирующим излом АЧХ на частоте fc. Искажения этих каскадов и будем иметь в виду далее (в первых каскадах ОУ процессы имеют свои особенности).

На рис.1 показаны частотные зависимости отношения коэффициента НИ по гармонике n>2 Qn к коэффициенту НИ по второй гармонике Q2, приведенных к такому же отношению для ОУ без ООС Qn/Q2. Прямая 1 соответствует ОУ без ООС, прямая 2 — ОУ с замкнутой петлей ООС. Прямая 1 соответствует также усилителю, имеющему высокую частоту среза fc’>>20 кГц, причем безразлично, включена ООС или нет. Как видно, УЗЧ на ОУ обогащает спектр НИ гармониками высших порядков. Наблюдаемую реально картину сглаживает лишь то, что исходные (без ООС) амплитуды гармоник сами обычно уменьшаются с ростом их номера n, поэтому регистрируемые при измерениях продукты искажений зависят не так сильно от частоты. Понятно, что картина, аналогичная рис.1, имеет место и для компонентов интермодуляционных искажений различных порядков.

Как известно, качество звучания зависит не только от амплитуд гармоник различного порядка, но и от соотношения между ними: желательно, чтобы с ростом номера гармоники ее амплитуда достаточно быстро убывала, в противном случае звучание становится жестким, приобретает неприятный металлический оттенок. Из рис.1 видно, что УЗЧ на ОУ действует в прямо противоположном направлении, причем практически во всем звуковом диапазоне, исключая лишь самые низкие частоты (и это касается, конечно, не только ПУЗЧ, но и усилителей мощности). И если регулятор тембра НЧ, поднимая АЧХ тракта на частотах, ниже 1 кГц, в какой-то степени восстанавливает соотношение между гармониками в диапазоне наклона участка своей АЧХ, то подъем высоких частот регулятором тембра ВЧ еще более усугубляет нарушение соотношения между ними на частотах более 1 кГц.

Таким образом, пресловутое «транзисторное звучание» начинает зарождаться еще в ПУЗЧ, выполненных на ОУ. Поэтому увлечение такими схемами, несмотря на все удобства и упрощения при использовании ОУ, идет в ущерб качеству звуковоспроизведения. И нет ничего удивительного в том, что они звучат хуже ламповых усилителей, имеющих, как правило, достаточно высокую fc (что возможно благодаря относительно неглубокой ООС) и к тому же благоприятный спектр генерируемых лампами гармоник (не выше пятого порядка).

Для получения благоприятного спектра НИ транзисторный усилитель до охвата ООС должен иметь частоту среза fc’>20 кГц (рис.2, кривая 1). Это требование удачно согласуется и с условием отсутствия динамических искажений. Любопытной вместе с этим выглядит возможность дополнительного улучшения спектра гармоник и приближения его характера к ламповому путем специфической коррекции, заключающейся в подъеме исходной (без ООС) АЧХ с ростом частоты в звуковом диапазоне или хотя бы на некотором его участке (рис.2, ломаная 3). Кривая 2 соответствует случаю 2 рис.1. Благодаря уменьшению относительной доли ВЧ компонентов в НИ, это позволило бы получить спектр искажений на рис.1, кривая 3, что должно, по-видимому, делать звучание более мягким. Однако этот вопрос требует еще своего изучения.

Особенно заметными недостатки известных ПУЗЧ становятся при совместной работе с современными  высококачественными УМЗЧ, например [1].

При разработке предлагаемого ПУЗЧ учтены перечисленные соображения, вместе с этим желательно достичь максимальной простоты схемы.0) -103 дБ

• Взвешенное значение -109 дБА

• Выходное сопротивление < 0,1Ом

• Фазовый угол при f=0,1 …200 кГц < 0,1°

• Минимальное сопротивление нагрузки R 300 Ом

Усилитель выполнен по симметричной схеме на комплементарных парах транзисторов, такая структура значительно повышает его исходную линейность еще до охвата ООС. Все транзисторы, включая выходные, работают в режиме класса «А», причем коллекторный ток покоя VT7, VT8 около 10 мА и позволяет им сохранять этот режим при сопротивлениях нагрузки Rh не менее 300 Ом.

Несмотря на то, что VT5 и VT6 включены по схеме с общим эмиттером, их передаточные характеристики достаточно линеаризированы значительными сопротивлениями в эмиттерных цепях (R15, R16).

Уровень НИ оказался настолько мал, что решено было не применять предусматривавшиеся петли ЕПОС [1, 3], которые значительно усложнили бы схему.

Входной каскад с целью получения низкого уровня шума выполнен на полевых транзисторах с р-п-переходом. Входное сопротивление усилителя, равное около 350 кОм, определяется только сопротивлениями резисторов R3, R6 (при этом следует не забыть о соответствующем изменении емкостей С1, С2, чтобы постоянные времени ФВЧ R3C1 и R6C2 оставались прежними). Делители напряжения R1R2 и R4R5R7 задают рабочие точки VT1 и VT2, резистор R4 служит для начальной установки нулевого напряжения на выходе усилителя и после настройки его можно заменить постоянным резистором нужного сопротивления, причем значение постоянной составляющей на выходе усилителя не столь критично и может находиться в пределах ±200 мВ.

Для получения большого коэффициента усиления входного каскада и малого шума применена динамическая нагрузка на полевых транзисторах VT3, VT4. Поскольку оба плеча входного каскада (VT1-VT3 и VT2-VT4) в конечном итоге работают на общую нагрузку, это дает выигрыш в уровне шума 3 дБ. В результате шум усилителя оказался примерно втрое (на 10 дБ) меньше, чем у усилителей, входной каскад которых выполнен на ОУ К157УД2.

Сигнал ООС с выхода подается в точку соединения R13R14. Коэффициент передачи цепи ООС определяется цепочками R10R13C3 и R11R1404 вместе с регулятором усиления R12, которым устанавливают коэффициент усиления устройства в пределах 2-5. При желании диапазон регулировки усиления можно расширить уменьшением R10 и R11.

Конденсаторы С5-С7 корректируют АЧХ усилителя с целью получения наилучшей переходной характеристики, но его работоспособность сохраняется и без них, однако фронт прямоугольного импульса в их отсутствие приобретает небольшой выброс, а на «полке» появляется рябь.

Резисторы R19, R20 предохраняют VT7, VT8 от перегрузки при коротком замыкании на выходе.

Режимы усилителя по постоянному току стабилизированы как местной (R13, R14, R8, R9, R15, R16), так и глубокой (около 66 дБ) общей ООС, благодаря чему температурные колебания и дрейф параметров элементов мало сказываются на его работе.

Полевые транзисторы следует подобрать в пары по начальному току стока. У транзисторов VT1, VT2 он должен быть около 0,8-1,8 мА, у VT3, VT4 — не менее 5-6 мА. VT1 можно взять с индексами Б, А, VT2 — с индексами И, Е, Ж, К, VT3, VT4 — с индексами Д, Г, Е, КТ3107 — с индексами Б или И, КТ3102 — соответственно А или Б, В, Д, VT5-VT8 можно не подбирать

Конденсаторы С5, С7 — типов КТ, КД, С1-С4 — К73-16, К73-17, К71-4, К76-5 и т.п. В качестве С3, С4 можно использовать электролитические конденсаторы, например, К50-16, К50-6 либо импортные.

Питание усилителя — от любого стабилизированного двуполярного источника напряжения ±15 В.

Налаживание собранного из исправных деталей усилителя несложно. Подбором R8 и R9 устанавливают указанные на схеме напряжения на стоках VT1 и VT2 (12± 0,5 В), а подбором R17, R18 — напряжения на эмиттерах VT7, VT8 (0,8-1,2 В). Параллельно этому подстройкой R4 устанавливают близким к нулю выходное напряжение.

Если же нужные режимы транзисторов сразу установить не удается, следует вначале наладить отдельно входной каскад. Для этого выход усилителя соединяют с общим проводом (чтобы отключить общую ООС) и отключают базы VT5 и VT6 от стоков VT1 и VT2, закорачивая затем эти базы со своими эмиттерами. После этого добиваются во входном каскаде режимов, как указано выше. Если это удается, то восстанавливают соединения схемы и окончательно подбирают R17,R18 и R4.

Схема регулятора громкости и тембра с использованием показанного на рис.3 усилителя представлена на рис.4, где А1, А2 — два таких усилителя; ФРТ — физиологический регулятор тембра [3]; ТКРГ -тонкомпенсированный регулятор громкости, выход которого подключается к УМЗЧ. Инфразвуковые частоты срезаются в каждом из усилителей А1 и А2 как на входе (ФВЧ R1-R3C1 и R4-R5-R6-C2, рис.3), так и в цепи ООС (R10-R13-C3 и R11-R14-C4), что дает в итоге ФВЧ 4-го порядка (а вместе с входным ФВЧ УМЗЧ [1] — 5-го порядка), этого достаточно для эффективного подавления низкочастотных помех с частотой меньше 20 Гц, таких, например, как от коробленных грампластинок.

В обходе ФРТ нет острой необходимости, так как его органами регулировки легко получить строго горизонтальную АЧХ. Однако эту функцию несложно осуществить, как показано на рис.4, с помощью переключателя S1 и делителя R1R2.

В качестве R12 (рис.3) использован сдвоенный переменный резистор, «половинки» которого включают в разные каналы стереотракта. В каскадах А1 они включены «синфазно» (сопротивление реостата R12 в обоих каналах изменяется в одну сторону при перемещении движка регулятора) и выполняют роль дополнительного регулятора уровня, повышая тем самым перегрузочную способность ПУЗЧ до 26 дБ и обеспечивая согласование АЧХ ТКРГ с уровнем сигнала. В каскадах А2 они включены «противофазно» (сопротивление R12 в одном канале увеличивается, в другом уменьшается) и играют роль регулятора стереобаланса.

На рис.5 изображена принципиальная схема ТКРГ, выполненного на сдвоенном переменном резисторе с двумя отводами типа СП3-30В. Часто в схемах ТКРГ применяется подключение цепей частотной коррекции к движку потенциометра. Движущиеся контакты движка не могут быть идеальными, и при регулировании громкости их сопротивления изменяются от почти нулевого до весьма заметного, особенно после продолжительной эксплуатации. В простом (не тонкомпенсированном) регуляторе это почти не ощущается, особенно если последующий каскад имеет достаточно большое входное сопротивление, и может проявляться незначительными шорохами при регулировании.

В ТКРГ с подключением цепей коррекции к движку дела обстоят значительно хуже, АЧХ при ухудшениях контакта может искажаться очень сильно и становиться полностью неприемлемой, временами оглушая слушателя резким звуком неестественной окраски. Искажениями АЧХ страдают и ТКРГ, цепи коррекции которых подключают как к отводам, так и к движку. В таких ТКРГ даже при идеальном постоянном контакте движка хорошо заметны на слух раздражающие изменения АЧХ при проходе движка мимо отвода.

Предлагаемый ТКРГ лишен этих недостатков, так как в нем к движку потенциометра цепи частотной коррекции не подключаются. Его АЧХ представлены на рис.6. Они являются хорошим приближением к требуемым, благодаря детальной проработке частотно-зависимых звеньев.

В схеме ТКРГ (и в ФРТ) нельзя использовать электролитические конденсаторы, так как постоянная составляющая напряжения на их обкладках при работе данных схем равна нулю. Следует использовать те же типы неэлектролитических конденсаторов, какие указаны в схеме усилителя. Описанный предварительный усилитель и блок регулировки громкости и тембра при работе вместе с УМЗЧ [1], укомплектованым хорошими акустическими системами, обеспечивают превосходное звучание.

Автор:  В. П. Матюшкин, г. Дрогобыч

Литература:

1. Матюшкин В.П. Сверхлинейный УМЗЧ класса Hgh-End на транзисторах//Радюаматор.-1998.-№8.-С.10-11; №9.-С. 10-11.

2. Матюшкин В.П. Параллельные петли обратной связи и их применение в УЗЧ//Рад1оаматор.-2000.-№12.-2001; №1-3.®

Предусилитель для микрофона. Подборка схем

Предусилитель для микрофона, он же предварительный усилитель или усилитель для микрофона — это такой вид усилителя, назначение которого — усиление слабого сигнала до величины линейного уровня (порядка 0,5-1,5 вольт), то есть до приемлемой величины, при которой работают обычные усилители звуковой мощности.

Входным источником акустических сигналов для предварительного усилителя обычно являются звукосниматели виниловых пластинок, микрофоны, звукосниматели различных музыкальных инструментов. Ниже приводится три схемы микрофонных усилителей на транзисторах, а так же вариант усилителя микрофона на микросхеме 4558. Все их без труда можно собрать своими руками.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Схема простого микрофонного предусилителя на одном транзисторе

Данная схема микрофонного предусилителя работает как с динамическим, так и с электретными микрофонами.

Динамические микрофоны по конструкции схожи с громкоговорителями. Акустическая волна оказывает воздействие на мембрану и на прикрепленную к ней акустическую катушку. В момент колебания мембраны, в катушке, находящейся под воздействием магнитного поля постоянного магнита, образуется электрический ток.

Работа электретных микрофонов базируется на возможности определенных видов материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью (электретов) менять поверхностный заряд под воздействием акустической волны. Данный тип микрофонов отличается от динамического высоким входным сопротивлением.

При использовании электретного микрофона, для смещения напряжения на микрофоне, необходимо установить сопротивление R1

Поскольку эта схема микрофонного усилителя для динамического микрофона, то при использовании электродинамического микрофона его сопротивление должно быть в диапазоне от 200 до 600 Ом. При этом конденсатор C1 необходимо поставить до 10 мкф. Если это будет электролитический конденсатор, то его плюсовой вывод необходимо подключить в сторону транзистора.

Питание осуществляется от батареи крона или же от стабилизированного источника питания. Хотя лучше от батареи, чтобы исключить шумы. Биполярный транзистор BC547 можно заменить на отечественный КТ3102. Конденсаторы электролитические на напряжение 16 вольт. Для предотвращения помех, подключать предусилитель к источнику сигнала и к входу усилителя необходимо экранированным проводом. Если необходимо дальнейшее мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на микросхеме TDA2030.

Микрофонный предварительный усилитель на 2-х транзисторах

Структура построения любого предусилителя очень сильно влияет на его шумовые характеристики. Если брать во внимание тот факт, что используемые в схеме предусилителя качественные радиодетали все равно в той или иной мере приводят к искажениям (шумам), то очевидно, что единственный выход получить более-менее качественный микрофонный усилитель — это сократить число радиокомпонентов схемы. Примером может послужить следующая схема двухкаскадного предварительного усилителя на транзисторах.

В данном варианте количество разделительных конденсаторов сведено к минимуму, поскольку транзисторы включены по схеме с общим эмиттером. Так же между каскадами существует непосредственная связь. Для стабилизации режима работы схемы, при изменении внешней температуры и напряжения питания, в схему добавлена ООС по постоянному току.

Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах

Это еще один вариант микрофонного усилителя для электретного микрофона. Особенность данной схемы усилителя для микрофона в том, что подача питания на схему предусилителя осуществляется по тому же проводнику (фантомное питание) по которому идет входной сигнал.

Данный микрофонный предусилитель предназначен для совместной работы с электретным микрофоном, например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. Делителем напряжения, состоящим из сопротивлений R2, R3 создается необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выступающий в роли нагрузки, идет на базу VT2 который является частью эмиттерного повторителя на VT2 и VT3.

Возле разъема на выходе, установлены дополнительно два элемента: нагрузочное сопротивление R6, через которое идет питание, и разделительный конденсатор СЗ, отделяющий выходной аудио сигнал от напряжения питания.

Предварительный микрофонный усилитель на микросхеме 4558

Операционный усилитель 4558 выпускается фирмой ROHM. Он характеризуется как маломощный и малошумящий усилитель. Применяется данная микросхема в усилителе микрофона, звуковых усилителях, активных фильтрах, генераторах управляемых напряжением. Микросхема 4558 имеет внутреннюю фазовую компенсацию, увеличенный порог входного напряжения, большой коэффициент усиления и малый уровень шума. Также у данного операционного усилителя имеется защита от короткого замыкания.

Микросхема 4558- характеристики

Скачать datasheet 4558 (140,5 KiB, скачано: 3 669)

Это хороший вариант для постройки микрофонного предусилителя на микросхеме. Схема предусилителя для микрофона отличается высоким качеством усиления, простотой и не требует большой обвязки. Этот микрофонный усилитель для динамического микрофона также хорошо работает и с электретными микрофонами.

При безошибочной сборке, схема не требует настройки и начинает работать сразу. Наибольший ток потребления – 9 мА, а в состоянии покоя потребляемый ток в районе 3 мА.

⚡️Схема предварительного усилителя на транзисторе

На чтение 2 мин Опубликовано 01.05.2017 Обновлено 07.07.2019

Не менее важной частью УНЧ чем усилитель мощности является так же и предварительный усилитель в котором осуществляется не только предварительное усиление сигнала, но и его частотная коррекция с помощью регулятора тембра.

На сайте Радиочипи показана простая электрическая схема предварительного УНЧ с регулятором тембра по низким и высоким частотам и регулятором громкости. На транзисторе VT1 выполнен не столько предварительный усилитель, сколько активный регулятор тембра.

Тембр по низким частотам регулируется переменным резистором R2. Тембр по высоким частотам регулируется переменным резистором R4. Частото-зависимый мост включен между входом и выходом каскада на VT1, превращая его в регулируемый активный фильтр.

Входной сигнал поступает сразу на схему регулировки тембра без каких-то предварительных каскадов. Если выходное сопротивление источника сигнала небольшое это вполне допустимо. Но при высокоомном выходе, например, если источником сигнала должен служить старый проигрыватель виниловых дисков с пьезоэлектрическим звукоснимателем, нужно сделать

предварительный каскад для повышения входного сопротивления, например, по схеме эмиттерного повторителя, как показано на рисунке 2. В этом случае входной сигнал поступает на базу VT2, а сигнал на вход активного регулятора тембра снимается с его эмиттера. Режим работы каскада устанавливается подбором сопротивления резистора R10.

Режим работы по постоянному току каскада на транзисторе VT1 задает делитель напряжения R5-R6. Переменный резистор R9 служит для регулировки громкости. С него сигнал подается на усилитель мощности звуковой частоты. Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже напряжения питания.

Автор

Предусилитель для электретного микрофона

Предусилитель для микрофона, он же предварительный усилитель или усилитель для микрофона — это такой вид усилителя, назначение которого — усиление слабого сигнала до величины линейного уровня (порядка 0,5-1,5 вольт), то есть до приемлемой величины, при которой работают обычные усилители звуковой мощности.

Входным источником акустических сигналов для предварительного усилителя обычно являются звукосниматели виниловых пластинок, микрофоны, звукосниматели различных музыкальных инструментов. Ниже приводится три схемы микрофонных усилителей на транзисторах, а так же вариант усилителя микрофона на микросхеме 4558. Все их без труда можно собрать своими руками.

Схема простого микрофонного предусилителя на одном транзисторе

Данная схема микрофонного предусилителя работает как с динамическим, так и с электретными микрофонами.

Динамические микрофоны по конструкции схожи с громкоговорителями. Акустическая волна оказывает воздействие на мембрану и на прикрепленную к ней акустическую катушку. В момент колебания мембраны, в катушке, находящейся под воздействием магнитного поля постоянного магнита, образуется электрический ток.

Работа электретных микрофонов базируется на возможности определенных видов материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью (электретов) менять поверхностный заряд под воздействием акустической волны. Данный тип микрофонов отличается от динамического высоким входным сопротивлением.

При использовании электретного микрофона, для смещения напряжения на микрофоне, необходимо установить сопротивление R1

микрофонный усилитель на одном транзисторе

Поскольку эта схема микрофонного усилителя для динамического микрофона, то при использовании электродинамического микрофона его сопротивление должно быть в диапазоне от 200 до 600 Ом. При этом конденсатор C1 необходимо поставить до 10 мкф. Если это будет электролитический конденсатор, то его плюсовой вывод необходимо подключить в сторону транзистора.

Питание осуществляется от батареи крона или же от стабилизированного источника питания. Хотя лучше от батареи, чтобы исключить шумы. Биполярный транзистор BC547 можно заменить на отечественный КТ3102. Конденсаторы электролитические на напряжение 16 вольт. Для предотвращения помех, подключать предусилитель к источнику сигнала и к входу усилителя необходимо экранированным проводом. Если необходимо дальнейшее мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на микросхеме TDA2030.

Микрофонный предварительный усилитель на 2-х транзисторах

Структура построения любого предусилителя очень сильно влияет на его шумовые характеристики. Если брать во внимание тот факт, что используемые в схеме предусилителя качественные радиодетали все равно в той или иной мере приводят к искажениям (шумам), то очевидно, что единственный выход получить более-менее качественный микрофонный усилитель — это сократить число радиокомпонентов схемы. Примером может послужить следующая схема двухкаскадного предварительного усилителя на транзисторах.

С данном варианте количество разделительных конденсаторов сведено к минимуму, поскольку транзисторы включены по схеме с общим эмиттером. Так же между каскадами существует непосредственная связь. Для стабилизации режима работы схемы, при изменении внешней температуры и напряжения питания, в схему добавлена ООС по постоянному току.

Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах

Это еще один вариант микрофонного усилителя для электретного микрофона. Особенность данной схемы усилителя для микрофона в том, что подача питания на схему предусилителя осуществляется по тому же проводнику (фантомное питание) по которому идет входной сигнал.

Данный микрофонный предусилитель предназначен для совместной работы с электретным микрофоном, например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. Делителем напряжения, состоящим из сопротивлений R2, R3 создается необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выступающий в роли нагрузки, идет на базу VT2 который является частью эмиттерного повторителя на VT2 и VT3.

Возле разъема на выходе, установлены дополнительно два элемента: нагрузочное сопротивление R6, через которое идет питание, и разделительный конденсатор СЗ, отделяющий выходной аудио сигнал от напряжения питания.

Предварительный микрофонный усилитель на микросхеме 4558

Операционный усилитель 4558 выпускается фирмой ROHM. Он характеризуется как маломощный и малошумящий усилитель. Применяется данная микросхема в усилителе микрофона, звуковых усилителях, активных фильтрах, генераторах управляемых напряжением. Микросхема 4558 имеет внутреннюю фазовую компенсацию, увеличенный порог входного напряжения, большой коэффициент усиления и малый уровень шума. Также у данного операционного усилителя имеется защита от короткого замыкания.

Микросхема 4558- характеристики

Скачать datasheet 4558 (140,5 Kb, скачано: 2 466)

предусилитель микрофона на 4558

Это хороший вариант для постройки микрофонного предусилителя на микросхеме. Схема предусилителя для микрофона отличается высоким качеством усиления, простотой и не требует большой обвязки. Этот микрофонный усилитель для динамического микрофона также хорошо работает и с электретными микрофонами.

При безошибочной сборке, схема не требует настройки и начинает работать сразу. Наибольший ток потребления – 9 мА, а в состоянии покоя потребляемый ток в районе 3 мА.

Предусилитель для микрофона, он же предварительный усилитель или усилитель для микрофона — это такой вид усилителя, назначение которого — усиление слабого сигнала до величины линейного уровня (порядка 0,5-1,5 вольт), то есть до приемлемой величины, при которой работают обычные усилители звуковой мощности.

Входным источником акустических сигналов для предварительного усилителя обычно являются звукосниматели виниловых пластинок, микрофоны, звукосниматели различных музыкальных инструментов. Ниже приводится три схемы микрофонных усилителей на транзисторах, а так же вариант усилителя микрофона на микросхеме 4558. Все их без труда можно собрать своими руками.

Схема простого микрофонного предусилителя на одном транзисторе

Данная схема микрофонного предусилителя работает как с динамическим, так и с электретными микрофонами.

Динамические микрофоны по конструкции схожи с громкоговорителями. Акустическая волна оказывает воздействие на мембрану и на прикрепленную к ней акустическую катушку. В момент колебания мембраны, в катушке, находящейся под воздействием магнитного поля постоянного магнита, образуется электрический ток.

Работа электретных микрофонов базируется на возможности определенных видов материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью (электретов) менять поверхностный заряд под воздействием акустической волны. Данный тип микрофонов отличается от динамического высоким входным сопротивлением.

При использовании электретного микрофона, для смещения напряжения на микрофоне, необходимо установить сопротивление R1

микрофонный усилитель на одном транзисторе

Поскольку эта схема микрофонного усилителя для динамического микрофона, то при использовании электродинамического микрофона его сопротивление должно быть в диапазоне от 200 до 600 Ом. При этом конденсатор C1 необходимо поставить до 10 мкф. Если это будет электролитический конденсатор, то его плюсовой вывод необходимо подключить в сторону транзистора.

Питание осуществляется от батареи крона или же от стабилизированного источника питания. Хотя лучше от батареи, чтобы исключить шумы. Биполярный транзистор BC547 можно заменить на отечественный КТ3102. Конденсаторы электролитические на напряжение 16 вольт. Для предотвращения помех, подключать предусилитель к источнику сигнала и к входу усилителя необходимо экранированным проводом. Если необходимо дальнейшее мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на микросхеме TDA2030.

Микрофонный предварительный усилитель на 2-х транзисторах

Структура построения любого предусилителя очень сильно влияет на его шумовые характеристики. Если брать во внимание тот факт, что используемые в схеме предусилителя качественные радиодетали все равно в той или иной мере приводят к искажениям (шумам), то очевидно, что единственный выход получить более-менее качественный микрофонный усилитель — это сократить число радиокомпонентов схемы. Примером может послужить следующая схема двухкаскадного предварительного усилителя на транзисторах.

С данном варианте количество разделительных конденсаторов сведено к минимуму, поскольку транзисторы включены по схеме с общим эмиттером. Так же между каскадами существует непосредственная связь. Для стабилизации режима работы схемы, при изменении внешней температуры и напряжения питания, в схему добавлена ООС по постоянному току.

Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах

Это еще один вариант микрофонного усилителя для электретного микрофона. Особенность данной схемы усилителя для микрофона в том, что подача питания на схему предусилителя осуществляется по тому же проводнику (фантомное питание) по которому идет входной сигнал.

Данный микрофонный предусилитель предназначен для совместной работы с электретным микрофоном, например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. Делителем напряжения, состоящим из сопротивлений R2, R3 создается необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выступающий в роли нагрузки, идет на базу VT2 который является частью эмиттерного повторителя на VT2 и VT3.

Возле разъема на выходе, установлены дополнительно два элемента: нагрузочное сопротивление R6, через которое идет питание, и разделительный конденсатор СЗ, отделяющий выходной аудио сигнал от напряжения питания.

Предварительный микрофонный усилитель на микросхеме 4558

Операционный усилитель 4558 выпускается фирмой ROHM. Он характеризуется как маломощный и малошумящий усилитель. Применяется данная микросхема в усилителе микрофона, звуковых усилителях, активных фильтрах, генераторах управляемых напряжением. Микросхема 4558 имеет внутреннюю фазовую компенсацию, увеличенный порог входного напряжения, большой коэффициент усиления и малый уровень шума. Также у данного операционного усилителя имеется защита от короткого замыкания.

Микросхема 4558- характеристики

Скачать datasheet 4558 (140,5 Kb, скачано: 2 466)

предусилитель микрофона на 4558

Это хороший вариант для постройки микрофонного предусилителя на микросхеме. Схема предусилителя для микрофона отличается высоким качеством усиления, простотой и не требует большой обвязки. Этот микрофонный усилитель для динамического микрофона также хорошо работает и с электретными микрофонами.

При безошибочной сборке, схема не требует настройки и начинает работать сразу. Наибольший ток потребления – 9 мА, а в состоянии покоя потребляемый ток в районе 3 мА.

Среди задач, решаемых с помощью электретных микрофонов, можно выделить озвучивание больших помещений (например, конференцзалов? храмов и т.п.), с относительно большим расстоянием от источника звука, что требует повышенной чувствительности и помехозащищенности. Промышленно выпускаемые микрофоны для подобных целей достаточно дорогостоящи и, кроме того, требуют автономного источника питания для предусилителя.

Целью данной разработки явилось удешевление изготовления высокочувствительного и помехозащищенного микрофона, без существенной потери качества воспроизведения.

За основу взята схема [1] балансного предусилителя, питающегося непосредственно от фантомного питания (+48 В) микшерного пульта:

Её основным недостатком является избыточное усиление, приводящее к клиппированию вывокочувствительных микрофонных входов пульта. Кроме того, недостаточно рационально выполнено питание электретного микрофона [2], а также зависимое от температуры смещение баз транзисторов на шести диодах, включенных как стабисторы. Наличие этих диодов, а также электролических конденсаторов, увеличивает размеры платы и не способствует миниатюризации.

Попытка замены стабилизации диодами на обратносмещенный базо-эмиттерный переход планарного транзистора (КТ315) оказалась неудачной из-за повышенной шумности (шипения) в полезном сигнале.

Поэтому в последующем применялась стабилизация на шунтовом регуляторе TL431, продемонстрировавшая практическое отсутствие посторонних шумов и высокую термостабильность напряжения смещения.

Окончательная схема предусилителя электретного микрофона показана ниже.

Её особенностями явились дополнительные коллекторные резисторы R7 и R9, примерно в 4,5 раза снижающие амплитуду сигнала на контактах разъема по сравнению с имеющейся на коллекторах транзисторов VT1 и VT2, а также задание смещения базы VT2 непосредственно от делителя, подключенного к управляющему электроду шунтового регулятора DA1 (+2,5 В). Электретный микрофон запитывается от катода DA1 через делитель R3R6, таким образом, чтобы постоянное напряжение на нем составило половину от питающего (т.е., +2,5 В от +5 В) и стало равным напряжению на управляющем электроде DA1. Такое подключение микрофона обеспечивает максимальную чувствительность. Оно было апробировано в проекте [3] и продемонстрировало свою практическую применимость.

Схема выполнена на компонентах поверхностного монтажа (SMD) на печатной плате размерами 37 х 15 мм (чертеж в формате *.lay7 приведен в аттаче):

Настройка сводится к уравниванию потенциалов между контактными точками (показаны стрелкой), выведенными на лицевую сторону платы путем вращения движка подстроечного резистора.

Апробация данного предусилителя продемонстрировала его полную работоспособность (файл с записью голоса приаттачен).

Russian Hamradio — Предусилитель на транзисторе АП320.

Предусилитель о котором пойдет речь в данной статье обладает рядом преимуществ перед другими схемами благодаря своим параметрам, а то есть низким коэффициентом шума. Коэффициент шума данного усилителя, определяется только шумами самого транзистора АП320А2. Схема усилителя особенностей в настройке не имеет. Принципиальная схема предусилителя приведена на рис.1.

Рис.1.

Во время передачи вход усилителя нагружен на резистор R1, что обеспечивает работоспособность данного усилителя и сохранность транзистора АП320А2. Обмотка реле РПВ2/7 на рис.1 не показана. Управление при переходе с прима на передачу производится по стандартной схеме, а т.е. по кабелю.

Детали

Катушка L1 имеет 5 витков и намотана проводом ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Диаметр катушки — 8 мм.  Трансформатор Тр1 намотан на кольце 30 ВЧ диаметром 7 мм, проводом ПЭЛШО диаметром 0,31мм. Обмотки трансформатора соединить, как показано на схеме приведенной — рис.1.

Рис.2.

Трансформатор закрепить на плате только через диэлектрик толщиной не менее 5 мм. Конструкция трансформатора и расположение выводов, а также маркировка выводов транзистора АП320 приведена на рис.2. Перед установкой транзистора на плату, необходимо закоротить все выводы между собой мягкой проволокой.

Монтаж усилителя выполнен на монтажных пятачках, обеспечивающих более стабильную работу усилителя, чем традиционный монтаж с изготовлением полной печатной платы. Корпус усилителя выполняется из двухстороннего стеклотекстолита и имеет размеры 80х80х35 мм. Расположение деталей и конструкция усилителя показана на рис.3. После настройки усилитель закрывается крышкой из двухстороннего стеклотекстолита.

Рис.3.

Все соединения корпуса, разъемов тщательно пропаиваются. При пайке выводы радиодеталей должны быть минимальными и короткими их пайка должна производится по кратчайшему пути.

Настройка

Настройка усилителя особенностей не имеет. Все действия по общепринятой методике. При настройке, возможно потребуется произвести подбор резистора R2 от указанного номинала. При большой длине кабеля необходимо учитывать падение напряжения от трансивера до антенны и возможно потребуется увеличение питающего напряжения с +12В до +14В и более для нормальной работы усилителя на АП320А2 особенно в холодное время.

Материал подготовил Ю. Погребан, (UA9XEX).

4 Схема предусилителя на транзисторах

Если нам нужна качественная звуковая система. Первое, что стоит выбрать, — хорошую схему предусилителя. Некоторые сказали, что в этом нет необходимости. Позвольте мне объяснить вам, почему вы должны использовать схемы транзисторных предусилителей.

Представьте, что у нас есть усилитель на 100 Вт RMS. И коэффициент усиления примерно в 22 раза превышает входную чувствительность или уровень входного сигнала 1,2 В.

Итак, нам нужно ввести входной сигнал 1,2 В (размах), чтобы услышать 100 Вт полной мощности.

Но если мы введем более низкий звуковой сигнал, например 0,1 В (размах), это также приведет к понижению звука в динамике.

Следовательно, нам нужен базовый усилитель или предусилитель, чтобы усилить сигнал и получить достаточную мощность около 1,2 В (размах) с низким уровнем искажений.

Во многих случаях усилителю требуются различные компоненты, такие как усиление, чувствительность или даже согласование импеданса.

Мы должны изучить или создать 4 схемы предусилителя, в каждой из которых используется только один транзистор.И расположите разные схемы, чтобы они соответствовали потребностям усилителя.

Примечание: Все 4 схемы имеют одинаковую печатную плату, поэтому мы можем выбрать расположение различных устройств для выбранной схемы.

Входной предусилитель с низким сопротивлением на транзисторе

В старой схеме усилителя, например, в системе внутренней связи Используйте 2 или более громкоговорителей вместо микрофона.

В этом случае звуковая катушка этого динамика имеет очень низкий импеданс, не более 20 Ом. Напряжение звуковой катушки очень низкое, только менее 0.01V. В старых AM-радиоприемниках также используются динамики с низким сопротивлением.

Мы можем увеличить импеданс, используя согласующие трансформаторы. Для преобразования как более высокого импеданса, так и напряжения. Но использование трансформаторов приведет к потере высокой частоты. Поэтому лучше использовать транзистор,

ПОДРОБНЕЕ:

Схема предусилителя со средним импедансом

Если мы хотим разработать схему предусилителя со средним импедансом, используя только один транзистор, мы должны превратить ее в общий эмиттер.

Мы можем использовать это для многих сигнальных входов, например конденсаторного микрофона, тюнера, AUX и т. Д.

ПОДРОБНЕЕ:

И / ИЛИ

Посмотрите на пример старой схемы ниже.

Схема предусилителя на транзисторе

Это интересно, потому что используется только один транзистор. Если у вас нет этого (2SD30). Вы можете использовать другие, такие как 2SC1815 или 2SC945 или 2SC828 и т. Д.

Схема предусилителей с использованием транзистора

Схема выше представляет собой моносистему.Если хотите стерео. Вам нужно построить еще один Mono. Это простая схема.

Можно подключить выход схемы к входу усилителей мощности. Для входящего сигнала должен быть достаточно высокий уровень, например, от проигрывателя компакт-дисков, сотового телефона и т. Д. Не подходит для слабого сигнала. Из-за низкого прироста.

Цепь предусилителя с высоким сопротивлением

Нужна схема предусилителя с высоким сопротивлением? Для керамического проигрывателя и т. Д. Сделать схему эмиттерного повторителя малошумной, чтобы звук был лаконичным.

Конечно, мы любим выбирать простые и дешевые схемы, и эту схему тоже.

См. Активные схемы ниже. Это простая схема. ПОДРОБНЕЕ

Если мы хотим еще больше увеличить входное сопротивление биполярной цепи. Мы можем сделать это проще, используя 2 или 3 транзистора, как схему усилителя магнитофона. Это обычно используется.

Примеры схем см. Ниже.

Простой предусилитель на транзисторах BC547

Это схема предусилителя более высокого уровня.Также, чтобы увеличить небольшой аудиосигнал до силы, нужно перейти в схему усилителя мощности.

Подходит для тюнера, ленты и т. Д. Чтобы сила входных сигналов в мкВ увеличилась до мВ. Он может получить эффективный доступ к усилителю мощности.

 R1 4,7 кОм
R2 220 кОм
R3 2,2 кОм
R4 120 Ом
C1..C4 10 мкФ 16 В электролитический
C5 100 мкФ 16 В электролитический
D1 Красный светодиод
1 квартал BC547B
SW1 переключатель вкл / выкл
 

 От микрофонного усилителя> ------ +
  выход |
                     | | 10 кОм лог
                     | | <---------------- Вывод
                     | _ |
                      |
  Земля ------------- + ------------------ Земля