Стереофонический предварительный усилитель с темброблоком на ОУ NE5532
Главная » Звук » Стереофонический предварительный усилитель с темброблоком на ОУ NE5532
Этот стереофонический предварительный усилитель построен на основе популярного операционного усилителя NE5532 и нескольких дискретных элементов. Предварительный усилитель подходит для работы с любым источником сигнала, таким как mp3 плеер или компьютер, а в дополнении с оконечным усилителем мощности позволит получить дома неплохой звук.
В предусилителе предусмотрен темброблок, позволяющий производить регулировку низких и высоких частот, а также регулировку громкости с помощью трех спаренных поворотных потенциометров. Размещение потенциометров на краю платы позволяет отказаться от проводов, соединяющих потенциометры с платой, что в свою очередь приводит к улучшению параметров усилителя в плане шумов.
Предусилитель питается от двухполярного источника питания с напряжением от +/-18 до +/-30 вольт.
Принципиальная схема предусилителя показана на рисунке ниже:
Усилитель состоит из двух одинаковых каналов. Работу предварительного усилителя изучим на одном из них. Входной сигнал подается на разъем GP1 и поступает прямо на фильтр высоких частот, состоящий из конденсатора C1 (1 мкФ) и резистора R1 (100k) с частотой среза около 1,5 Гц, это позволяет эффективно срезать постоянную составляющую и самые низкие частоты.
Далее сигнал поступает на неинвертирующий усилитель U1 (NE5532) и резисторы R3 (10k) и R7 (4,7 k), что обеспечивает усиление сигнала в 1,5 раза. Небольшой конденсатор C3 (10 пФ) предотвращает возбуждение, в то время как C5 (1 мкФ) разделяет контуры на усилителях U1 и U2(NE5532).
Регулятор частот построен на усилителе U2, а сама регулировка частот построена классическим способом. Элементы, вносящие изменения в характеристики находятся в петле отрицательной обратной связи усилителя U2. Когда оба регуляторы находятся в центральном положении, сопротивление X1 (полученное из элементов: R9 (10k), C9 (33 нФ), C7 (4,7 нФ), а также: P1 (100k), P2 (100k), R11 (10k) и R12 (3,3 к) — «в среднем положении») между входным сигналом и инвертирующим входом усилителя U2 равно сопротивлению X2 (полученное из элементов: R15 (10к), C11 (33 нФ), C13 (4,7 нФ) и в середине также: P1, P2, R11 и R12 — » в среднем положении») между выходом усилителя U2 и инвертирующим вход.
Он равен 1 для всего диапазона рабочих частот усилителя.
Потенциометр P1 отвечает за регулировку низких частот. Для высоких частот конденсаторы C9 и C11, являются короткозамкнутыми, так что регулировка с помощью потенциометра не оказывает никакого влияния на этих частотах. Потенциометр P2 отвечает за регулировку высоких частот, а из-за исключения конденсаторов С7 и C13 регулировка не оказывает никакого влияния на низкие частоты.
Сигнал с выхода регулятора частоты поступает через резистор R17 (4,7 k) на потенциометр регулировки громкости P3 (100k) и далее к следующему контуру усиления, а именно U5 (NE5532). Элементы R19(15k) и R21 (33k) настраивают U5 для работы в качестве инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления около 2. С выхода U5 сигнал через фильтр R23 (100Р), C21 (1 мкФ) и R25 (100k) попадает на выход предусилителя GP3.
Напряжение питания для операционных усилителей получают с помощью стабилизаторов U3 (78L15) и U4 (79L15), и фильтруется с помощью конденсаторов C15–C16 и C17–C18.
Кроме того, питание каждого из четырех операционных усилителей сглаживается с помощью конденсаторов C19–C20 и C23- C26 (100 нФ).
Инвертор 12 В/ 220 В
Инвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно…
Подробнее
Скачать рисунок печатной платы предварительного усилителя
(unknown, скачано: 7 391)Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Categories Звук Tags Усилитель
Отправить сообщение об ошибке.
Темброблок на ne5532 в категории «Техника и электроника»
Предусилитель-темброблок на NE5532
На складе в г. Одесса
Доставка по Украине
340 грн
Купить
КИТ, набор стерео темброблок активный на 2-х NE5532, +/-12…24В
На складе в г. Софиевская Борщаговка
Доставка по Украине
280 грн/комплект
Купить
Предварительный усилитель с темброблоком XH-M164 Аудио усилитель на чипе NE5532 мощность 10 W
Доставка из г.
Черновцы
687.60 грн
Купить
Темброблок LM1036 + NE5532 Стерео предусилитель, регулировка громкости, баланса, НЧ, ВЧ. DC12-24В
На складе в г. Тернополь
Доставка по Украине
750 грн
Купить
Попередній підсилювач на 2 каналу XH-A901 Передпідсилювач на чіпі NE5532
На складе
Доставка по Украине
290 грн
Купить
Темброблок XH-A901 NE5532 Предусилитель, регулировка громкости, НЧ, СЧ, ВЧ. DC 12-24В
На складе в г. Тернополь
Доставка по Украине
375 грн
Купить
Темброблок NE5532
Доставка по Украине
200 грн
Купить
Темброблок LM1036 + NE5532 Стерео предусилитель, регулировка громкости, баланса, НЧ, ВЧ. DC12-24В
На складе
Доставка по Украине
675 грн
Купить
NE5532 Стерео Предусилитель, Темброблок
Заканчивается
Доставка по Украине
200 грн
Купить
NE5532 Стерео Предусилитель, Темброблок
Доставка из г.
Кривой Рог
280 грн
Купить
Темброблок XH-M164 NE5532 стерео предусилитель, двухполярное питание
На складе в г. Тернополь
Доставка по Украине
300 грн
Купить
КИТ, набор активный фильтр сабвуфера на м/с NE5532, F=100Гц.
На складе в г. Софиевская Борщаговка
Доставка по Украине
68 грн/комплект
Купить
Активный фильтр сабвуфера на м/с NE5532, F=100Гц.
На складе в г. Софиевская Борщаговка
Доставка по Украине
73 грн
Купить
КИТ, набор усилитель для наушников, на TL072 или NE5532. K275
На складе в г. Софиевская Борщаговка
Доставка по Украине
92 грн/комплект
Купить
Темброблок, предусилитель стерео XH-A901 с Регулировкой громкости ВЧ, НЧ
Доставка по Украине
315 грн
Купить
Смотрите также
Аудио усилитель XH-M164 на чипе NE5532 мощность 5W (15928)
Доставка по Украине
344 грн
Купить
Аудио усилитель 2.
1 2x50w+100W Hi-Fi Плата сабвуфера на базе TPA3116 + NE5532 D класс саб 2-16 Ом 18-24v
Доставка из г. Черновцы
1 286.58 грн
Купить
Аудио усилитель 2.1 2x50w+100W Hi-Fi Плата сабвуфера на базе TPA3116 + NE5532 D класс 18-24v
Под заказ
Доставка по Украине
1 415.23 грн
Купить
Предварительный усилитель на 2 канала XH-A901 Предусилитель на чипе NE5532
Под заказ
Доставка по Украине
596.11 грн
Купить
XH-M273 Караоке — предварительный стерео усилитель звука Hi-Fi класса на NE5532+PT2399 одноп. 12-24В DC
Под заказ
Доставка по Украине
831.99 грн
Купить
LM3886TF + NE5532 Плата усилителя 2.1 канала 80Wx2 + 120W на TDA7293 питание AC20-28V
Доставка по Украине
3 799.69 грн
Купить
Плата предусилителя AIYIMA на NE5532, питание AC 12-15V
Доставка по Украине
1 267.99 грн
Купить
Плата HI-FI стерео темброблок на 2-х NE5532, XH-M164.
На складе в г. Софиевская Борщаговка
Доставка по Украине
103 грн
Купить
Темброблок NE5532 стерео предусилитель, двухполярное питание
На складе в г. Тернополь
Доставка по Украине
270 грн
Купить
Плата активный фильтр сабвуфера на м/с NE5532
На складе в г. Софиевская Борщаговка
Доставка по Украине
25 грн
Купить
Усилитель с темброблоком XH-M164 Аудио усилитель на чипе NE5532 мощность 10 W
Недоступен
396 грн
Смотреть
Темброблок на NE5532P
Недоступен
390 грн
Смотреть
Модуль HIFI стерео предусилитель с темброблоком на NE5532
Недоступен
289 грн
Смотреть
Темброблок на NE5532P (кит набор)
Недоступен
332 грн
Смотреть
пр.158
пр.158| Эллиот Саунд Продактс | проект 158 |
© август 2015 г.
— Род Эллиотт
Обновлено в октябре 2022 г.
Для этого проекта доступны печатные платы Project-88 (обратите внимание, что необходимы некоторые изменения). Пожалуйста, нажмите на изображение печатной платы для прайс-листа.
Введение
Тестовый предусилитель — полезная часть оборудования мастерской, позволяющая измерять и прослушивать сигналы очень низкого уровня. Даже при самой высокой чувствительности большинство осциллографов недостаточно чувствительны, а входной каскад обычно очень шумный. Большинство осциллографов имеют максимальную чувствительность около 2 мВ/деление, но если вы смотрите на сигнал 500 мкВ, вы очень мало видите на осциллограмме, кроме входного шума осциллографа.
не менее проблематично, даже с помощью милливольтметра переменного тока, такого как описанный в Проекте 16. Откалиброванный тестовый предусилитель позволяет не только смотреть на сигнал низкого уровня, но и подключать выход к усилителю и послушай и его.
Тот, который я построил, используется не очень часто, но когда он нужен, альтернативы действительно нет. Вы также можете измерить выходной шум усилителей мощности, предусилителей и регулируемых источников питания, что обычно бывает где-то между трудным и невозможным.
Диапазон частот должен охватывать звуковой диапазон, по крайней мере, с некоторой «резервной» полосой пропускания с каждой стороны, что означает ровную характеристику от 10 Гц до по крайней мере 30 кГц. Диапазоны усиления, которые я использовал, охватывают 3 декады: от x10 (20 дБ), x100 (40 дБ) до x1000 (60 дБ). Поскольку этот предусилитель вряд ли будет использоваться ежедневно, важно свести общую стоимость к минимуму. Исключительно тихие операционные усилители и гибридные конструкции доступны, но обычно по значительной цене для операционных усилителей премиум-класса или много возни для гибридной конструкции. Идеальным операционным усилителем был бы AD79.7 (обычно 0,9 нВ√Гц), но по цене около 15 австралийских долларов каждый за один операционный усилитель, это не будет жизнеспособным для большинства домашних конструкторов.
Гибридные конструкции с использованием малошумящих биполярных транзисторов или JFET (обычно с несколькими параллельными устройствами) также могут дать очень хорошие результаты, но за счет ограниченного диапазона входного напряжения, сложности с поиском компонентов и сравнительно сложной схемы.
Важно, чтобы предусилитель был прост в изготовлении, и он также должен быть легким (или, по крайней мере, возможно ), чтобы услышать шум от резистора 1 кОм (приблизительно 4,1 нВ√Гц при комнатной температуре 25°C или 578 нВ для полосы пропускания 20 кГц). Это устанавливает базовый уровень, который позволяет пользователям понять наиболее фундаментальные аспекты шума в электронных схемах. Для тех, кто этого не сделал, прочтите «Шум в аудиоусилителях», так как это дает хороший обзор различных типов шума и того, как он генерируется и упоминается в спецификациях и другой литературе.
Рис. 1. Внутренняя фотография предусилителя
На фото выше показаны внутренности, и я построил свой, используя плату предусилителя Project 88.
Обратите внимание на перегородки между секциями. Без них схема может колебаться при установке на максимальное усиление (1000 или 60 дБ), и если вы не ограничиваете полосу пропускания и не используете экраны, ваша тоже может колебаться. Конденсаторы емкостью 1 нФ ограничивают высокую частоту -3 дБ до 88 кГц, а с тремя каскадными каскадами верхняя частота -3 дБ составляет 41 кГц. Без этих колпачков вы почти наверняка получите высокочастотные колебания при максимальном усилении. Емкость можно уменьшить, чтобы увеличить пропускную способность. Если вы используете конденсаторы 220 пФ вместо 1 нФ, полоса пропускания при усилении 1000 составит 160 кГц. Изменив мой с 220 пФ до 1 нФ, я настоятельно рекомендую вам использовать 1 нФ, как показано на схемах.
от операционных усилителей с закороченным входом… по крайней мере, в теории (и при измерении шума с использованием полосы пропускания 20 кГц).
Полмилливольт выходного шума может показаться довольно высоким, но помните, что если у вас есть входной сигнал всего 100 мкВ, 9Выходной сигнал 0035 будет 100 мВ, поэтому отношение сигнал/шум будет больше 40 дБ. Это ни в коем случае не замечательно, но это намного лучше, чем вы можете получить от осциллографа, и это позволяет вам прослушивать сигналы очень низкого уровня. Обратите внимание, что приведенные выше цифры предполагают входное сопротивление с нулевым сопротивлением, поэтому с реальными источниками сигнала уровень шума может быть выше. И да, вы можете услышать шум от резистора 1к с помощью этого предусилителя.
В действительности резисторы обратной связи также вносят вклад в шум, поэтому общий выходной шум будет несколько выше, чем указано выше. Следующие два каскада усиления не добавляют столько шума, сколько вы можете себе представить, потому что сигнал уже был усилен.
Шум от первого усилителя всегда будет доминирующим. Первый каскад усиления является наиболее важным для шумовых характеристик. Я измерил общий (широкополосный) выходной шум 1,2 мВ с источником 100 Ом. Это упало до 480 мкВ, когда полоса была ограничена 20 кГц. Шум полного диапазона увеличивается примерно до 4 мВ при открытом входе — увеличение в основном связано с шумом, создаваемым входным резистором 10 кОм (около 1,83 мкВ при 25°C).
Чтобы дать вам представление о том, насколько чувствителен предусилитель, я слушал радио в своей мастерской с ослаблением сигнала в 10 000 раз с помощью резисторов на 1 Мб и 100 Ом. Входной уровень был установлен на 150 мВ (среднеквадратичное значение), поэтому ослабленный уровень составил всего 15 мкВ. После усиления (x1000) было небольшое слышимое шипение, но сигнал был вполне пригоден для прослушивания, так как предусилитель поднял его обратно до 15 мВ. Также удалось получить приличную осциллографическую кривую, хотя она показала довольно много высокочастотного шума, пока я не использовал встроенный фильтр осциллографа, чтобы удалить все, что выше 20 кГц.
Излишне говорить, что ослабленный сигнал был совершенно не слышен через мою систему усилителя в мастерской и вообще не мог быть виден на осциллографе. Возможность измерять или прослушивать сигнал со среднеквадратичным значением 2 мкВ (с отношением сигнал/шум около 12 дБ) не является ежедневной потребностью, но когда она вам понадобится, вы будете рады, что нашли время для создания этого проекта.
Также стоит упомянуть, что вы можете использовать NE5534A (один операционный усилитель) для первого каскада. Они имеют типичный эквивалентный входной шум 3,5 нВ√Гц на частоте 1 кГц, и один из них (вероятно) будет таким же тихим, как и параллельные NE5532. Недостатком является то, что вы не можете использовать ни одну из печатных плат ESP, потому что я использую почти исключительно двойные операционные усилители. Вы можете улучшить отношение сигнал/шум, используя операционные усилители NJM2068. Они легко доступны, малоизвестны и примерно на 3 дБ тише, чем NE5532 (C3 нужно будет поменять полярность, потому что NJM2068 использует входные транзисторы PNP).
Вы также можете использовать LM4562, который немного меньше шумит, но является дорогим операционным усилителем по сравнению с другими предложенными. AD79Также можно использовать 7 операционных усилителей (но при значительной стоимости ), и, будучи одним операционным усилителем, он не будет работать на печатной плате P86. Они имеют входной шум 0,9 нВ/√Гц.
Со значениями, показанными ниже, вы получите теоретическое отношение сигнал/шум (S/N) около 51 дБ при уровне входного сигнала 200 мкВ при использовании NE5532 или 54 дБ при использовании NJM2068 (с обеими половинами двойного операционный усилитель параллельно). Хотя это можно улучшить примерно на 1 дБ, используя резисторы обратной связи на 180 и 20 Ом, операционные усилители не смогут управлять нагрузкой с уровнем сигнала более нескольких милливольт. Для улучшения на 1 дБ это неприемлемый компромисс, и выбранные мной значения являются предпочтительными.
Описание проекта
Схема проста, но проектирование с низким уровнем шума и чрезвычайно высоким коэффициентом усиления является сложной задачей.
Первый этап является наиболее важным, так как он устанавливает уровень шума при использовании более высоких настроек усиления. Я использовал дешевые, но превосходные операционные усилители NE5532, и общая производительность очень хорошая. Это не самый тихий предусилитель, но он недорогой и делает то, что мне нужно. Вы также можете использовать операционные усилители LM4562 (2,7 нВ√Гц), и хотя они дороже, вы можете ожидать хороших результатов. LM4562 также имеет меньший входной ток смещения, поэтому смещение по постоянному току будет уменьшено. Все резисторы обратной связи имеют низкие значения для минимизации шума. Они представляют собой компромисс между шумом и нагрузкой на операционные усилители, и показанные значения дают хорошие результаты на основе моего прототипа устройства.
Для дальнейшего снижения шума первый каскад работает с двумя параллельно включенными операционными усилителями. Вы можете использовать больше, но сомнительно, что конечный результат стоит дополнительных хлопот, и смещение постоянного тока будет увеличено.
Когда используются два операционных усилителя, как показано ниже, сигнал в каждом из них идентичен, но шум некоррелирован. Когда два источника шума суммируются, уровень выходного сигнала повышается только примерно на 3 дБ, или, в случае показанного расположения, общий уровень шума эффективно снижается на на 3 дБ. Еще два параллельных операционных усилителя (всего четыре) уменьшат шум примерно на 6 дБ.
Вам нужно понять, как это работает. Представьте себе два источника случайного шума, каждый из которых имеет выходное среднеквадратичное значение 1 В и суммируется. Если бы они были точно в фазе, выходной уровень все равно был бы 1 В RMS, но они , а не в фазе, потому что шум случайный. В сумме получается ~707 мВ RMS, что на 3 дБ ниже, чем вы могли себе представить. Мы используем это в наших интересах на первом этапе. Если бы четыре источника шума работали параллельно, шум уменьшился бы на 6 дБ (500 мВ). Точно такой же принцип применим и к операционным усилителям.
Я показал два параллельно, потому что это то, что я использовал в своем предусилителе. Хотя можно и четыре, но для тех целей, для которых будет использоваться этот блок, я сомневаюсь, что это необходимо.
Ограниченный полосой (20 кГц) выходной шум с одним операционным усилителем в первой ступени составил 640 мкВ, снизившись до 480 мкВ с двумя параллельно, улучшение на 2,5 дБ (измерено при полном выбранном усилении 60 дБ (×1000)). Не совсем те 3 дБ, на которые рассчитывали, но достойное снижение. Излишне говорить, что использование более тихих операционных усилителей улучшит ситуацию, но как предусилитель общего назначения он делает все, что мне нужно, и, скорее всего, сделает то же самое для вас. Это дает отношение сигнал/шум чуть более 46 дБ при входном напряжении 100 мкВ.
Рис. 2. Первый каскад предусилителя
Как видите, два операционных усилителя имеют отдельные цепи обратной связи, но у них общие входной резистор (R1) и защитные диоды (D1 и D2).
Все остальные части, составляющие первую ступень, включены параллельно, поэтому номиналы всех резисторов фактически составляют половину фактического значения. Это помогает свести к минимуму тепловой шум резистора. Одна вещь, которой NE5532 не известен, — это смещение постоянного тока, и показанная схема не разочарует — он будет иметь смещение постоянного тока не менее -31 мВ без подключенного источника входного сигнала (каждая половина операционного усилителя вносит около 15 мВ смещения). Это уменьшается примерно до -5,5 мВ, когда используется источник сигнала с низким импедансом (< 100 Ом). Хотя смещение по постоянному току можно уменьшить, используя конденсаторы последовательно с R5 и R7, они не включены, поскольку для получения хорошей низкочастотной характеристики требуется большое значение (не менее 470 мкФ).
Входной импеданс равен 10 кОм (достаточно близко) просто потому, что очень низкий входной импеданс ограничивает полезность предварительного усилителя, а высокий входной импеданс также не очень полезен.
Большинство источников сигнала низкого уровня имеют низкий импеданс, и 10 кОм — это разумный компромисс. Вы можете изменить его, если хотите, используя другое значение для R1, но обратите внимание, что более высокие значения вызовут большее смещение постоянного тока.
Коэффициент усиления по напряжению предусилителя (Av) определяется резисторами обратной связи. Коэффициент усиления операционного усилителя определяется выражением …
Av = ( R4 / R5 ) + 1 (с использованием только частей вокруг U1A), поэтому …
Av = ( 1800 / 200 ) + 1 = 10 (20 дБ)
Естественно точность усиления определяется точностью резисторов. Для общего использования подойдут 1% металлопленочные резисторы, но не стесняйтесь выбирать их для более точных допусков, если хотите. Точное согласование также поможет минимизировать любой циркулирующий ток через R8 и R9, но при 22 Ом, как показано, обычно будет не более нескольких микроампер.
Из-за смещения постоянного тока без C3 на выходе всего предварительного усилителя будет до 3,1 В постоянного тока при максимальном усилении, поскольку следующие два каскада будут усиливать 31 мВ на 100.
C3 сохраняет смещение на управляемом уровне, но будучи большим значением, оно мало влияет на низкочастотную характеристику (-3 дБ при 0,32 Гц).
D1 и D2 помогут предотвратить повреждение операционных усилителей, но если вы сделаете что-то глупое, вы все равно можете взорвать входной каскад. Поскольку диоды подключены к источникам питания, источник напряжения с низким импедансом может повысить напряжение питания предусилителя настолько, что это может привести к повреждению. Последовательный входной резистор использовать нельзя, так как это повлияет на шумовые характеристики, поэтому всегда будьте очень осторожны, если вы контролируете что-либо, имеющее постоянное напряжение. Вам также потребуется подключить к входу разделительный конденсатор емкостью 1 мкФ при измерении шума регулятора напряжения (например). Соединительная крышка не включена, так как она ограничивает низкочастотную характеристику и увеличивает низкочастотный шум.
Следующие два каскада являются обычными и используют каждую половину второго NE5532.
Каждый из них имеет коэффициент усиления 10, а с двумя каскадами общий коэффициент усиления равен 100. Каждый каскад должен быть отключен от предыдущего и последующего каскадов, если он не используется. Если этого не сделать, следующий операционный усилитель будет сильно ограничиваться, и на выходе будут очевидны искажения. К счастью, это легко сделать с помощью пары тумблеров DPDT . Следующие два каскада имеют резистор от неинвертирующего входа к земле, потому что без них выходы операционных усилителей будут переключаться на полный источник постоянного тока (и, возможно, также колебаться) при отключении.
Рисунок 3. Вторая и третья ступени
Второй и третий каскады усиления используют каждую половину U2, еще один NE5532. Каждый из них имеет усиление 10, поэтому при каскадировании общее усиление равно 100. Коммутация устроена так, что ступень 1 всегда включена, поскольку единичное усиление не предусмотрено или не требуется.
Либо ступень 2, либо ступень 3 можно переключить, чтобы получить усиление 100, а с обеими схемами усиление составляет 1000 (60 дБ). Выход предусилителя включает конечный выходной конденсатор для минимизации смещения постоянного тока, а также добавочный резистор на 100 Ом для предотвращения нестабильности при подключении к коаксиальному кабелю.
Рисунок 4. Переключение усиления
Коммутация несложная, но прокладка кабеля очень важна. Каждый переключатель либо полностью шунтирует, либо включает каскад усиления в схему. Конечный выходной конденсатор блокирует постоянный ток, который появится на выходе каскада 2 или каскада 3. Поскольку операционный усилитель NE5532 использует входные транзисторы NPN, смещение всегда будет отрицательным. Входные резисторы для каскадов 2 и 3 имеют номинал 10 кОм и необходимы для того, чтобы операционные усилители имели опорное нулевое напряжение при отключении от цепи.
Обратите внимание на экраны между каждым этапом.
Их легко сделать из небольшого куска белой жести или можно использовать небольшие кусочки печатной платы с медным покрытием, как показано на рис. 1. Алюминий не подходит, потому что к нему нельзя припаять. Экраны изолируют каждую секцию от следующей, чтобы предотвратить колебания или нестабильность на высоких частотах.
Усиление дБ -3 дБ Полоса пропускания При 20 кГц x 10 20 дБ 82,4 кГц -0,25 дБ x 100 40 дБ 52,9 кГц -0,5 дБ x 1000 60 дБ 41,8 кГц -0,75 дБ
В приведенной выше таблице показаны усиление и отклик для каждого диапазона. Уменьшите порог обратной связи 1 нФ для улучшения высокочастотного отклика, но имейте в виду, что шум также увеличится. Рекомендуемое минимальное значение емкости конденсатора составляет 220 пФ, что (теоретически) обеспечивает полосу пропускания -3 дБ на частоте 158 кГц с коэффициентом усиления 20 дБ.
В реальности будет меньше. Искажения проверялись измерителем искажений, но они неизмеримы, так как находятся ниже уровня шума. См. рис. 7 для спектра, снятого с полным усилением (60 дБ).
Блок питания
Используемый вами внешний источник питания должен быть регулируемым и бесшумным, а также должен быть плавающим (т. е. ни провод, подключенный к заземлению, ни литой корпус предусилителя). Я включил расширенную фильтрацию на своем устройстве, но даже этого недостаточно, если вы используете импульсный источник питания. Высокочастотный шум сумеет пройти, и, хотя он не слышен, он делает осциллограмму очень грязной и мешает вам четко видеть сигналы низкого уровня.
Как показано ниже, вход постоянного тока фильтруется парой резисторов по 10 Ом и двумя конденсаторами по 1000 мкФ. Также включены конденсаторы 100 нФ для обеспечения низкого импеданса на очень высоких частотах. Фильтрация не устранит гул, но большая часть шума подавляется довольно хорошо, при условии, что источник питания изначально достаточно бесшумный.
С11 и С12 подключаются как можно ближе к каждому корпусу ОУ. Если вы используете рекомендованную печатную плату P88, на плате предусмотрены эти колпачки, а также C9 и C10.
Рисунок 5. Соединения источника питания
Входное напряжение постоянного тока может варьироваться от 10 В до максимум 30 В. Для большинства целей проще всего обеспечить напряжение в диапазоне от 12 В до 24 В, которое обеспечит хорошую производительность. Операционные усилители NE5532 вполне успешно работают уже от ±3 В, но это ограничивает доступный запас и означает, что максимальный выходной сигнал будет меньше 2 В RMS в начале ограничения. У меня есть ряд доступных настольных источников питания, и я обычно использую предусилитель с входным напряжением около 15-20 В постоянного тока.
Светодиод не является обязательным, но рекомендуется, чтобы вы знали, что на предусилитель подается питание и что полярность правильная. D3 предотвращает повреждение операционных усилителей при случайном изменении направления питания.
Операционные усилители NE5532 потребляют больше тока, чем многие другие, поэтому для питания предусилителя требуется не менее 30 мА от источника питания.
Строительство
В целом конструкция довольно критична из-за очень высокого коэффициента усиления и достаточно широкой полосы пропускания предварительного усилителя. Поскольку каждый конструктор будет использовать различную компоновку в зависимости от используемого корпуса, на самом деле невозможно показать рекомендуемую компоновку. Очень легко перенести показанные схемы на печатную плату P88, и единственное, что осталось, это коммутация, входные и выходные разъемы и источник питания. Все это может быть установлено на передней панели коробки.
Предусилитель должен быть установлен в металлическом корпусе, чтобы предотвратить возникновение фоновых помех. Рекомендуется литой алюминиевый корпус. Проводку от каждого предусилителя к переключателям не нужно экранировать, но все входы и выходы должны быть хорошо разделены, чтобы схема не генерировала колебания при любых настройках усиления.
Как я обнаружил, когда собирал свой блок, без колпачков 1 нФ на каждом резисторе обратной связи 1,8 кОм предусилитель будет генерировать с максимальным усилением. Как отмечалось ранее, вы можете использовать керамику NP0/C0G 220 пФ или 470 пФ для более широкой полосы пропускания, если хотите.
Все резисторы должны быть из металлической пленки. Использование любого другого типа увеличит шум, создаваемый в предусилителе, что сделает его гораздо менее полезным. Многослойные керамические конденсаторы необходимо размещать как можно ближе к каждому корпусу ОУ. Все муфты и колпачки фильтров должны быть электролитического типа, и, если возможно, для муфт следует использовать типы с низкой утечкой (C3 и C6). Если вы хотите использовать операционный усилитель, отличный от предложенного NE5532, вам нужно будет определить полярность любого смещения постоянного тока. При условии, что оно ниже 100 мВ, стандартные электролитические конденсаторы не будут повреждены, даже если изменить полярность, но не требуется больших усилий для проверки смещения полярности перед установкой соединительных колпачков.
Колпачки 1 нФ должны быть изготовлены из полиэстера MKT «box» или аналогичного.
Для входов и выходов я рекомендую разъемы BNC. Это позволяет использовать пробник осциллографа x1 на входе и кабель BNC-BNC от выхода к осциллографу. Вы также можете включить разъемы RCA или мини-разъемы 3,5 мм для входа и выхода, если хотите.
Блок питания можно собрать на отдельном листе Veroboard или соединить проводами и прикрепить к внутренней стороне передней панели с помощью двустороннего скотча или силикона. В этом нет ничего особенного, да и конструкция блока питания совсем не критична.
Входные и выходные разъемы BNC (и разъемы RCA, если хотите) должны быть единственным прямым подключением к корпусу. Если вы используете пластиковый корпус, то металлической обшивкой может быть алюминиевая фольга, аккуратно наклеенная на внутреннюю часть корпуса аэрозольным клеем. Убедитесь, что вы обеспечили хорошее электрическое соединение между секциями, если корпус имеет какие-либо съемные панели, и убедитесь, что никакая фольга не может отсоединиться и войти в контакт с какой-либо внутренней схемой.
Вывод
Из-за большого номинала фильтра и разделительных конденсаторов предусилителю потребуется несколько секунд для стабилизации, прежде чем он будет готов к использованию. Эта схема не претендует на звание идеального малошумящего усилителя, но это очень полезный инструмент в мастерской. Существуют экзотические операционные усилители, которые превосходят показанную схему, но для 99% приложений описанная система будет более чем приемлемой. С откликом от ниже 10 Гц до по крайней мере 30 кГц, существует не так много источников аудиосигнала, с которыми он не может справиться. Этот предусилитель предназначен для усиления сигналов только в аудиодиапазоне — нет особой пользы от такого предусилителя, который усиливает сигналы, которые вы не слышите. Все, что это делает, это увеличивает шум, что значительно затрудняет измерения низкого уровня.
Рис. 6. Выходной сигнал прямоугольной формы с частотой 1 кГц, коэффициент усиления = 1000
Выше показан выходной сигнал с усилением, установленным на 1000 — входной прямоугольный сигнал с частотой 1 кГц и среднеквадратичным значением 2 мВ.
Отклик выходит за пределы 30 кГц, и это можно улучшить, уменьшив значение конденсаторов обратной связи 1 нФ. Это может поставить под угрозу стабильность, а приведет к увеличению выходного шума (более широкая полоса пропускания = больше шума). С таким высоким коэффициентом усиления можно исследовать, измерять и прослушивать сигналы очень низкого уровня. Например, если вход подключен к старой ленточной головке или небольшой катушке индуктивности, у вас есть отличный инструмент для контроля магнитного поля рассеяния от трансформаторов. Вы также можете использовать его для проверки напряжения, генерируемого в шасси трансформатором, просто подключив вход между двумя точками на шасси.
Рис. 7. Выход с частотой 400 Гц, входом 2,48 мВ, усилением = 1000
Спектр показывает предусилитель с настройками, близкими к наихудшим: коэффициент усиления 1000 (60 дБ), входной сигнал всего 2,48 мВ, а входная проводка была (намеренно) несколько неопрятной.
Входной сигнал подавался от аттенюатора примерно 2000:1, подключенного с помощью зажимов (поэтому он улавливал гул). Нет никаких признаков продуктов искажения, и при низком входном уровне ими можно было бы пренебречь в любом случае. Это тест , и он не предназначен для Hi-Fi, но все же работает на удивление хорошо.
Одно из применений, которое заинтересует тех, кто играет с гитарными эффектами, — это то, для чего я неоднократно использовал свой — проверка выходного сигнала пружинных резервуаров реверберации. В случае, если вам интересно, коэффициент усиления 100 в значительной степени идеален и ясно показывает, что операционные усилители NE5532 очень хорошо подходят для использования с выходными преобразователями со средним импедансом (вероятно, наиболее распространенными). Преимущество используемой схемы переключения усиления заключается в том, что вы можете выбрать усиление, действительно необходимое для измерения, — вы не ограничены одним усилением, скажем, 60 дБ. Для большинства измерений и тестов потребуется усиление 40 дБ (100), а многим будет достаточно усиления 20 дБ (10).
При максимальном усилении вы сможете измерить напряжение на любых двух частях металлического шасси, и нет лучшего способа понять контуры заземления. Вы можете удивиться, узнав, насколько сильный сигнал сетевого шума может быть развит через короткую петлю кабеля (или лист алюминия), когда поблизости есть трансформатор. Возможность делать слышимыми сигналы всего в несколько микровольт значительно расширяет ваши возможности испытаний и измерений.
Вы также можете использовать этот предусилитель для прослушивания шума от регулируемых источников питания, но имейте в виду, что вы должен использовать конденсатор для соединения входа, и вы также должны обеспечить некоторую защиту от переходных процессов высокого уровня, когда вход подключен или отключен. Отсутствие защиты входного каскада приведет к повреждению операционного усилителя. Хотя схема на рис. 2 показывает диоды, вам также потребуется включить некоторое (внешнее) последовательное сопротивление. Вы можете использовать конденсатор 1 мкФ для связи, что дает частоту -3 дБ 16 Гц при входном сопротивлении 10 кОм.
Для тех, кто хочет поэкспериментировать с конструкциями малошумящих усилителей, предусилитель с высоким коэффициентом усиления — единственный способ получить значимую индикацию шума схемы. Например, вам определенно понадобится что-то вроде этого проекта, чтобы иметь возможность измерять шум от головных усилителей фонокорректора с подвижной катушкой, микрофонных предусилителей и других малошумящих схем. Вы также можете убедиться, что резисторы шумят, и что некоторые типы намного хуже, чем другие. Например, сравните углеродистый состав и металлопленочный резистор — избыточный шум от углеродистых составов обычно будет сразу заметен.
Это один из тех проектов, который вы, вероятно, не будете использовать слишком часто, но как только он у вас появится, он откроет целый мир новых измерений, о которых вы, возможно, никогда не думали. Мой используется уже некоторое время, и я не помню, что я делал, когда решил, что мне действительно нужен предусилитель с высоким коэффициентом усиления и разумной калибровкой, чтобы можно было легко измерить невероятно малые уровни сигнала.
Теперь я не был бы без этого.
Каталожные номера
Калькулятор шума операционных усилителей
Аудиодизайн для малых сигналов — Дуглас Селф (ISBN 978-0-240-52177-0)
| Основной индекс
Указатель проектов |
| Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая весь текст и диаграммы, но не ограничиваясь ею, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и © 2015-2022. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Страница опубликована и защищена авторскими правами © Rod Elliott, август 2015 г.
/ Обновлено в октябре 2022 г. — добавлен рис. 7.
Операционный усилитель — простая схема предусилителя NE5532, устранение неполадок — звук исчезает на верхнем конце потенциометра усиления
спросил
Изменено 1 год, 3 месяца назад
Просмотрено 613 раз
\$\начало группы\$
Я немного запутался, пытаясь решить проблему, связанную с подключенной схемой микрофонного предусилителя. Если кто-нибудь узнает, в чем проблема, я был бы очень признателен за любую помощь — в любом случае большое спасибо!
Проблема: когда я поворачиваю потенциометр на 50k, усиление увеличивается, и все вроде бы работает нормально, но звук исчезает, когда ручка повернута примерно на 85% — 100%.
Когда источником входного сигнала является прямоугольная волна, я слышу звук с шириной импульса, который сужается в тот момент, когда звук исчезает. К сожалению, у меня нет доступа к осциллографу, поэтому я не могу точно увидеть, как выглядит выходной сигнал.
У меня были некоторые предположения: начинаются какие-то неслышимые высокочастотные колебания или проблема с блоком питания, поскольку +/-5 В является минимальным рекомендуемым рабочим напряжением для NE5532.
Напряжение питания составляет +/-5 В, которое генерируется 7805 (от входа постоянного тока 9 В), затем -5 В генерируется LM2662. На мультиметре они читаются как +4,99 и -4,98 на контактах питания NE55332.
Вот даташиты на NE5532 и LM2662:
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1809301912_Texas-Instruments-NE5532DR_C7426.pdf
https://datasheet.lcsc.com/lcsc/1811041150_Texas-Instruments-LM2662MX-NOPB_C129316.pdf
- operational-amplifier
- troubleshooting
- preamp
\$\конечная группа\$
10
\$\начало группы\$
Я думаю, что ваша основная проблема заключается в том, что ваш усилитель имеет коэффициент усиления по постоянному току, который намного выше 1 (единицы).
Для усилители звука вас обычно интересуют частоты от 20 Гц до 20 кГц, поэтому усиление 0 Гц (постоянный ток) не требуется, а также создает проблемы!
Я предлагаю это изменение, чтобы сделать усиление по постоянному току = 1:
симулировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab
Я добавил компонент C2.
Я упомянул в комментариях, что у вас не одинаковое сопротивление на землю от входов + и — операционного усилителя. Это вызовет Смещение постоянного тока .
Хорошая вещь в том, что коэффициент усиления по постоянному току = 1, так это то, что это смещение по постоянному току больше не будет иметь большого значения! Смещение постоянного тока — это напряжение постоянного тока, которое в вашей исходной схеме равно , усиленному .
Когда вы добавляете C2, как я предлагаю, это усиление становится равным 1 (одному), и поэтому оно больше не имеет большого значения.
