Sirkuit Preamplifier Op Amp - Untuk MIC, Guitars, Pick-up, Buffer

Coba Instrumen Kami Untuk Menghilangkan Masalah





Dalam posting ini kita akan mempelajari berbagai macam sirkuit preamplier, dan harus ada tata letak yang sesuai di sini untuk hampir semua aplikasi audio preamplier standar.

Seperti namanya, preamplifier adalah rangkaian audio yang digunakan sebelum power amplifier, atau antara sumber sinyal kecil dan power amplifier. Tugas preamplifier adalah menaikkan level sinyal kecil ke level yang wajar sehingga cocok untuk power amplifier untuk penguatan lebih lanjut ke dalam loudspeaker.



Kontribusi oleh: Matrix

Preamp Mikrofon

Itu mikrofon preamplifir yang ditunjukkan di atas menampilkan penguatan tegangan lebih dari 52dB (400 kali) yang dapat disesuaikan dengan dinamika impedansi tinggi atau mikrofon electret ke hampir semua bagian perlengkapan audio.



Jika digunakan dalam kaitannya dengan mikrofon standar seperti yang disebutkan di sini, keluaran sekitar 1 volt RMS dapat dengan mudah diperoleh, meskipun kontrol penguatan memungkinkan untuk menetapkan keluaran yang lebih rendah untuk memastikan bahwa beban berlebih pada rangkaian oleh beban dapat dihilangkan .

Rasio sinyal terhadap kebisingan dari rangkaian ini luar biasa dan biasanya di atas 70 dB sehubungan dengan output 1 V RMS (dengan penguatan penuh dan dibongkar).

Bagaimana itu bekerja

Rangkaian preamplifier MIC op amp yang diusulkan terdiri dari beberapa tahap, yang mencakup IC1 sebagai penguat non-pembalik. dan IC2 sebagai penguat pembalik.

Setiap penguat biasanya merupakan tipe yang tersedia. Gain loop tertutup IC1 ditetapkan sekitar 45 kali melalui rangkaian umpan balik negatif yang dibangun menggunakan jaringan R3 dan R5. Impedansi masukan rangkaian ditetapkan pada nilai minimal 27k melalui R4, yang cukup untuk memastikan bahwa pemuatan mikrofon yang ekstrem tidak terjadi, C2 memungkinkan pemblokiran DC pada masukan rangkaian.

Rangkaian ini juga memiliki jaringan bagian-bagian yang terhubung dengan jack input yang menghilangkan segala jenis pengambilan derau listrik yang menyimpang dan juga menghambat kemungkinan osilasi yang disebabkan oleh umpan balik palsu. Perangkat yang digunakan untuk IC1 adalah NESS34 atau NE5534A yang sebenarnya merupakan penguat operasional kelas atas. NE5534A sedikit lebih unggul dari i NE5534 meskipun kedua IC tersebut memberikan fungsionalitas yang luar biasa dengan menggunakan noise dan angka distorsi yang minimal.

C3 digunakan sebagai kapasitor kopling di output IC1 dan VR1. VR1 bertindak seperti kontrol penguatan pot normal. Selanjutnya, sinyal digabungkan ke tahap amplifikasi berikut. Resistor R6 dan R9 merupakan jaringan umpan balik negatif yang memastikan penguatan tegangan loop tertutup 10 ke IC2. Hal ini memungkinkan rangkaian untuk mencapai penguatan tegangan keseluruhan sekitar 450.

Berkenaan dengan efisiensi kebisingan, kinerja tinggi yang ekstrim tidak penting di sini, dan oleh karena itu op amp yang sesuai menggantikan IC2 akan berfungsi. Di sini kami telah menggunakan op amp TL081CP, namun, jenis lain seperti LF351 juga akan berfungsi dengan baik. Jenis ini sebagai op amp BiFET memberikan besaran distorsi yang sangat rendah.

Desain PCB

Tata Letak Komponen

Preamplifier Universal menggunakan Op amp LM382

Diagram sirkuit di bawah ini menunjukkan preamp audio universal dasar menggunakan IC LM382, yang menawarkan noise sangat rendah, distorsi rendah, dan gain cukup tinggi, dan sirkuit ini dapat digunakan untuk hampir semua aplikasi rangkaian pre-amplifier audio normal.

Bagaimana itu bekerja

Resistor R2 dan kapasitor C6 memungkinkan pemerataan, yang dapat dilihat antara keluaran preamplifier dan masukan pembalik. Pada frekuensi rendah C6 mencakup impedansi tinggi yang menghasilkan frekuensi umpan balik rendah dan penguatan tegangan tinggi. Pada frekuensi yang lebih besar, impedansi C6 perlahan berkurang, memberikan umpan balik negatif yang ditingkatkan dan menggulung respons rangkaian pada 6dB yang diperlukan per oktaf.

Ini hanya meluas hingga frekuensi sekitar 2kHz, karena di atasnya frekuensi impedansi C6 cukup kecil dibandingkan dengan R2, yang tidak memiliki pengaruh pada tingkat umpan balik atau penguatan tegangan rangkaian.

R1 dan C4 juga merupakan bagian dari sistem umpan balik. C2 adalah kapasitor pemblokir DC input dan C3 adalah kondensor filter RF yang membantu mencegah gangguan RF dan masalah ketidakstabilan karena sinyal yang menyimpang dari sumber ke input non-pembalik (yang menghubungkan sinyal input).

LM382 memang memiliki tingkat pengecualian riak keluaran yang tinggi, namun karena tingkat sinyal masukannya yang lebih rendah dan kemungkinan fluktuasi kebisingan dapat ditambahkan ke jalur suplai.

Meskipun IC1 menciptakan sejumlah besar penguatan tegangan, entah bagaimana ia menyediakan suatu tempat antara tingkat keluaran RMS 50mV, yang sekitar sepersepuluh dari tegangan penggerak yang dibutuhkan oleh sebagian besar penguat hi-fr.

Oleh karena itu Tr1 digabungkan dalam bentuk penguat common emitter dengan gain tegangan mungkin 20dB. R4 memungkinkan umpan balik konstruktif yang menurunkan penguatan tegangan Tr1 ke tingkat yang tepat, yang juga memberikan tingkat distorsi yang lebih rendah. IC9 menghubungkan output Tr1 ke attenuator VR1 untuk mendapatkan output yang dapat disesuaikan.

Respon Frekuensi

Untuk sinyal tanpa filter, sejumlah kecil pengurangan kebisingan dapat dicapai, pada dasarnya dengan menggunakan filter pemotongan treble, dan respons frekuensi rata-rata yang relatif halus dapat diperoleh.

Prosesnya dilakukan dengan menerapkan treble boost namun jumlah boost yang disesuaikan bergantung pada tingkat dinamika sinyal. Ini tertinggi di seluruh interval sinyal rendah dan turun ke nol secara maksimal dengan sinyal level dinamis.

Ketika sinyal musik diterapkan pada input, sirkuit memungkinkan pemotongan treble yang lagi-lagi dioptimalkan secara dinamis, ini sebenarnya terjadi untuk mengkompensasi respons peningkatan trebel yang tinggi.

Rangkaian pra-amplifier universal memiliki filter potongan atas menggunakan R7 dan c8, yang memungkinkan redaman sekitar 5 dB dengan frekuensi 10 kHz. Karena itu frekuensi tinggi dapat ditingkatkan sebesar 5 dB untuk level sinyal tinggi. Untuk input sinyal sedang, respon frekuensi yang ditawarkan oleh desain hanya datar.

Sirkuit Preamplifier Gitar

Fungsi dasar dari rangkaian pre-amplifier gitar ini adalah untuk berintegrasi dengan gitar listrik standar dan meningkatkan sinyal string input rendah menjadi sinyal pre-amplifikasi yang cukup tinggi yang kemudian dapat diumpankan ke power amplifier yang lebih besar untuk meningkatkan output yang diinginkan.

Frekuensi sinyal keluaran dari pickup gitar cenderung sangat berbeda dari pick-up ke pick-up, dan meskipun beberapa memiliki tegangan yang sangat tinggi yang dapat mendorong hampir semua penguat daya, beberapa hanya memiliki sekitar 30 milivolt RMS atau lebih tegangan.

Amplifier yang dibangun secara tegas yang dapat digunakan dengan gitar biasanya memiliki sensitivitas yang relatif tinggi dan ini dapat digunakan dengan andal untuk hampir semua pick-up, namun saat menggunakan gitar dengan beberapa bentuk amplifier lain (seperti amplifier hi-fl) volume keseluruhan yang dicapai selalu dianggap tidak mencukupi.

Solusi mudah untuk masalah ini adalah dengan menggunakan penguat awal seperti yang ditunjukkan di atas, sebelum memasukkannya ke penguat daya untuk menaikkan amplitudo frekuensi sinyal. Konfigurasi dasar yang disebutkan di sini memiliki penguatan tegangan yang benar-benar dapat bervariasi dari unit ke lebih dari 26dB (20 kali), oleh karena itu konfigurasi ini harus sesuai secara virtual untuk setiap pick-up gitar hingga hampir semua penguat daya.

Impedansi masukan preamplifier harus sekitar 50k, dan impedansi keluarannya rendah. Oleh karena itu rangkaian dapat digunakan sebagai penguat buffer dasar dengan penguatan tegangan satu untuk menyesuaikan impedansi keluaran yang cukup tinggi dari pickup gitar ke penguat daya yang memiliki impedansi masukan rendah jika diperlukan.

Penguat operasional BIFET kebisingan rendah soliter (IC1) telah digunakan sebagai dasar untuk unit, yang karenanya memiliki tingkat distorsi marjinal serta rasio signal-to-noise sekitar -70dB atau lebih tinggi bahkan ketika unit orksw dengan a instrumen dengan output sangat rendah seperti gitar.

Bagaimana itu bekerja

Desain ini sebenarnya adalah rangkaian konfigurasi non-pembalik penguat operasional normal dengan R2 dan R3 yang digunakan untuk membiaskan masukan IC1 non-pembalik pada sekitar 50% dari tegangan suplai.

Ini juga mengatur impedansi input rangkaian di sekitar 50k. R1 dan R4 membentuk jaringan dengan umpan balik negatif, juga dengan R4 pada nilai minimum sinyal kontrol pembalik 1C1 secara langsung digabungkan satu sama lain, dan rangkaian memberikan penguatan tegangan unit.

Karena R4 dikalibrasi untuk resistansi yang lebih tinggi, penguatan tegangan AC menurun secara bertahap, namun C2 memperkenalkan pemblokiran DC sehingga penguatan tegangan DC tetap bervariasi, dan keluaran penguat tetap bias pada @ ½ tegangan suplai.

Penguatan tegangan penguat kira-kira setara dengan R1 + R4, dibagi dengan R1, menghasilkan gain tegangan keseluruhan nominal mungkin di atas 22 kali dengan R4 pada nilai tertinggi.

Konsumsi arus rangkaian sekitar 2 milliamps melalui supply 9 volt, yang meningkat menjadi sekitar 2.5 milliamps ketika supply 30 volt digunakan.

Suplai tegangan efektif untuk perangkat ini adalah baterai 9 volt yang ringkas seperti tipe PP3. Ketika catu 9 volt digunakan, tegangan keluaran rata-rata yang tidak terpotong adalah sekitar 2 volt RMS, dan ini berfungsi cukup baik.

Detail Koneksi Papan Strip PCB dan Diagram Tata Letak Komponen

Daftar Bagian

Amplifier Buffer Impedansi Tinggi

Penguat penyangga juga berfungsi seperti penguat awal yang ideal untuk sebagian besar aplikasi, namun bersama dengan penguat awal, penguat ini juga berfungsi seperti penyangga impedansi tinggi antara tahap masukan sinyal dan tahap penguat daya. Hal ini khususnya memungkinkan jenis preamplifier ini digunakan dengan sinyal input arus sangat rendah, yang tidak mampu memuat dengan preamp jenis impedansi rendah lainnya.

Penguat buffer yang diilustrasikan di sini memiliki impedansi input yang biasanya lebih dari 100 M pada 1kHz, dan impedansi input dapat dengan mudah disesuaikan ke hampir semua level yang dapat diterima di bawah titik itu. Gain tegangan rangkaian adalah satu.

Bagaimana itu bekerja

Gambar di atas menampilkan diagram rangkaian Penguat Impedansi Penyangga Tinggi, dan unit ini pada dasarnya hanyalah penguat operasi yang bekerja sebagai penguat non-pembalik untuk penguatan kesatuan. Dengan menggabungkan output IC1 langsung ke input pembalik, 100 persen umpan balik negatif ditambahkan ke sistem untuk mencapai penguatan tegangan unit yang diperlukan bersama dengan impedansi input yang sangat tinggi.

Yang sedang berkata, rangkaian bias, yang dalam situasi ini termasuk dari R1 ke R3, shunt impedansi masukan penguat sehingga rangkaian secara keseluruhan memberikan impedansi masukan yang jauh lebih kecil daripada IC1 saja. Impedansi masukan sekitar 2,7 megohms, dan untuk sebagian besar aplikasi, ini mungkin cukup.

Namun, aksi shunting dari resistor bias dapat dihilangkan, dan ini adalah tujuan dari 'bootstrap' kapasitor C2. Ini menghubungkan sinyal output ke persimpangan tiga resistor bias, dan dengan demikian setiap penyesuaian tegangan input diimbangi dengan pergeseran tegangan yang sama pada output IC1 dan di persimpangan tiga resistor bias.

Dalam peran IC1, penguat operasional 741 C dasar digunakan, dan seperti yang dinyatakan sebelumnya, ini memberikan impedansi input yang biasanya melebihi 100 megohms pada 1 kHz yang seharusnya cukup memadai untuk implementasi standar apa pun.

Impedansi input yang lebih tinggi yang dapat dicapai dengan menggunakan penguat operasi untuk input FET sebenarnya tidak penting secara praktis, jadi ada beberapa kelemahan dengan sebagian besar sistem input FET di rangkaian ini.

Pertama bahwa mereka benar-benar memiliki kecenderungan untuk berosilasi ketika input terbuka (ketika input dipasang ke perangkat, osilasi dilemahkan dan dihilangkan).

Kelemahan lainnya adalah bahwa daya input dari begitu banyak perangkat input FET secara substansial lebih tinggi daripada perangkat bipolar seperti IC 741. Melalui tindakan shunting ini, pada sebagian besar frekuensi impedansi input sekarang berkurang sementara pada frekuensi bass dan menengah rendah, impedansi input lebih tinggi.

Untuk tujuan ini, impedansi masukan yang relatif rendah (seperti pickup yang memiliki impedansi muatan yang disarankan banyak 100 k ohm dan M ohm diperlukan), salah satu cara untuk mencapainya adalah dengan menghilangkan C2 dan mengubah jumlah R1 ke R3 untuk mencapai impedansi masukan yang diinginkan.

Daftar Bagian

Tata Letak PCB

Preamplifier Op Amp untuk Sinyal 2,5 mV

Rangkaian preamplifier op amp khusus ini sangat sensitif dan akan memungkinkan Anda meningkatkan sinyal serendah 2,5 mV hingga 100 mV. Ini sebenarnya berasal dari konsep preamplifier RIAA lama.

Di masa lalu, keluaran dari kartrid kumparan bergerak dari magnet atau tegangan tinggi biasanya berkisar 2,5 hingga 10 milivolt, sehingga pickup dapat diseimbangkan dengan penguat daya (ini mungkin memerlukan sinyal keluaran beberapa ratus milivolt RMS).

Meskipun keluaran dari peluru magnet dan kumparan bergerak akan naik pada 6dB per oktaf, hal itu dapat dilakukan tanpa perlu pemerataan apapun untuk mengatasi hal ini karena pemerataan yang sesuai harus dilibatkan selama proses perekaman.

Meskipun demikian, pemerataan tetap diperlukan karena selama proses perekaman akan digunakan bass cut dan treble boost, selain untuk menyesuaikan, respons frekuensi sering kali diimbangi dengan peningkatan output pick-up 6dB oktaf.

Potongan bass harus disertakan untuk menghentikan modulasi alur frekuensi rendah yang tidak perlu dan peningkatan tiga kali lipat (dengan pemotongan tiga kali dalam pemutaran) akan memberikan fasilitas pengurangan kebisingan yang sederhana namun efisien.

Gambar di atas sebenarnya adalah grafik respons frekuensi rangkaian preamplifier RIAA lama yang menunjukkan parameter yang diperlukan untuk berhasil menerapkan preamplifier yang sangat sensitif seperti ini.

Bagaimana Sirkuit Bekerja

Dalam penggunaan nyata amplifier pemerataan RIAA biasanya akan sedikit menyimpang dari respons yang sempurna, meskipun spesifikasi perangkat tidak dipertimbangkan secara kritis.

Sebenarnya, namun bahkan jaringan pemerataan langsung yang terdiri dari enam set kapasitor resistansi biasanya menghasilkan kesalahan maksimum tidak lebih dari satu atau 2 dB, yang sebenarnya terlihat cukup baik.

R2, R3 digunakan untuk menghubungkan tegangan distorsi ini ke IC1. R2. C2 menyaring distorsi atau dengungan pada catu daya, mencegah interferensi ditambahkan ke penguat amplifier.

Nilai R3 yang tinggi memberikan impedansi masukan yang tinggi untuk rangkaian, namun ini ditransfer oleh R4 ke tingkat yang diperlukan sekitar 47k.

Beberapa pick-up lainnya mungkin menghadirkan penghalang beban 100k dan oleh karena itu R4 harus ditingkatkan menjadi 100k jika unit akan diimplementasikan melalui sinyal input seperti yang kami miliki di pick-up lama.

Impedansi masukan penguat yang tinggi memungkinkan nilai bagian yang sangat kecil digunakan untuk C3 tanpa mengorbankan respons bass rangkaian.

Ini menguntungkan karena menghilangkan tingkat lonjakan arus yang signifikan dari sakelar sinyal pick-up input ON, segera setelah perangkat ini menjalankan proses fungsi normalnya.

Umpan balik negatif selektif frekuensi melalui IC1 memberikan penyesuaian yang diperlukan dari respons frekuensi.

Pada frekuensi menengah R5 dan R7 adalah penentu utama penguatan rangkaian, tetapi pada frekuensi frekuensi rendah C6 menambahkan impedansi besar R5 untuk meminimalkan umpan balik negatif dan meningkatkan penguatan yang diperlukan.

Demikian juga, impedansi C5 kecil pada frekuensi tinggi dibandingkan dengan impedansi R5, dan dampak shunting C5 mengarah pada umpan balik yang lebih besar dan diperlukan roll-off frekuensi tinggi.

Karena rangkaian menghasilkan penguatan tegangan lebih dari 50db pada frekuensi audio menengah, output menjadi cukup tinggi untuk menjalankan penguat daya standar apa pun bahkan ketika digunakan dengan sinyal input hanya sekitar 2,5 mV RMS.

Sirkuit ini diberi daya dari tegangan apa pun antara sekitar 9 dan 30 volt, tetapi disarankan untuk bekerja dengan potensi suplai yang cukup tinggi (sekitar 20-30 volt) untuk memungkinkan persentase kelebihan beban yang wajar.

Ketika rangkaian diterapkan dengan sinyal output tinggi tetapi hanya dengan tegangan suplai sekitar 9 volt, beban berlebih kecil kemungkinan besar akan terjadi pada minimum.

Daftar Bagian

Tata Letak PCB




Sepasang: Sirkuit Catu Daya Laboratorium Berikutnya: Bagaimana Merancang Sirkuit Penguat Daya MOSFET - Penjelasan Parameter