Предусилитель: схема, работа, типы, различия, как выбрать и его применение

Предварительный усилитель или предусилитель был впервые изобретен в начале 20 века как основной элемент развития радио- и фонографической техники. Позже появились транзисторные предусилители и, наконец, цифровые предусилители, предлагающие более высокую надежность, меньшую стоимость и меньший уровень шума. Эти усилители добавлено больше функций и возможностей, таких как; баланс и дополнительные фильтры для объемного звука, эквалайзера, беспроводного подключения и коррекции помещения. Предусилители являются важными компонентами аудиосистемы. Они передают аудиосигнал на усилитель мощности и громкоговоритель. Они также регулируют уровень сигнала и маршрутизацию сигнала в соответствии с различными условиями. В этой статье кратко объясняется предусилитель , его работа, типы и приложения.

Что такое предусилитель?

Предварительный усилитель — это электронный усилитель, который снимает сигнал с детектора без значительного ухудшения собственного отношения сигнал/шум. Функции предусилителя в основном включают в себя; регулятор тембра, цифровые входы универсальности и регулировки баланса.

Эти усилители являются важными компонентами домашнего кинотеатра и домашних стереосистем. Таким образом, они в основном предназначены для использования аудиосигнала от устройства-источника звука и усиления его до уровня, который можно дополнительно обработать с помощью усилителя мощности для воспроизведения через динамики. Эти типы усилителей также отвечают за обработку аудиосигнала, например; регулировка тона, баланса и громкости.

Принцип работы предусилителя

Предварительный усилитель работает путем преобразования слабого электрического сигнала в сильный выходной сигнал, который устойчив к шуму и достаточно силен для передачи на усилитель мощности, а громкоговоритель известен как предусилитель или предусилитель. Без использования этого усилителя конечный выходной сигнал будет искажен или зашумлен.
Предусилители используются в домашних стереосистемах и системах домашнего кинотеатра, но выбор этого усилителя в основном зависит от различных факторов, таких как; количество необходимых каналов, предпочтительные функции и качество звука.

Схема предусилителя

Схема предусилителя с одним транзистором показана ниже. Эта простая схема используется для обеспечения коэффициента усиления напряжения примерно 3–30 и зависит от источника, а также импеданса нагрузки. Эта схема предусилителя имеет низкое входное сопротивление.

Необходимые компоненты для создания этой схемы предусилителя в основном включают в себя: резисторы R1-2,2 МОм, R2 – 4,7 КОм, конденсаторы С1 и С2 электролитические конденсаторы – 10 мкФ, 10 В и NPN-транзистор T1 = BC148B. Подключите цепь согласно схеме, показанной ниже.

Работающий

Простая схема предусилителя построена на одном транзисторе усилителя малой мощности. Этот транзистор настроен в CE ( общий эмиттер ) режим. Всякий раз, когда входной сигнал подается на клемму базы транзистора Т1 через разделительный конденсатор C1, он подает входной сигнал на клеммы BE транзистора Т1.

Напряжение 12 В постоянного тока подается на клемму коллектора транзистора и выполняет дополнительную функцию, обеспечивая ток базы. Конденсатор C1 в условиях нулевого сигнала работает как разомкнутая цепь, поскольку реактивное сопротивление конденсатора бесконечно на нулевой частоте. Следовательно, конденсатор «С1» работает как блокирующий конденсатор. Аналогично, конденсатор C2 выполняет аналогичную функцию. Таким образом, конденсатор C2 работает как конденсатор связи и подает усиленный сигнал для формирования выходного напряжения. В этой простой схеме предусилителя используется фиксированное смещение. Таким образом, в приведенной выше схеме процесс нулевого сигнала можно установить, выбрав сопротивление R1.

Типы предусилителей

Существует три типа предусилителей: токочувствительные, паразитно-емкостные и зарядочувствительные предусилители, которые обсуждаются ниже.

Токочувствительный предусилитель

Токочувствительный предусилитель с входным сопротивлением 50 Ом обеспечивает правильное оконцевание коаксиального кабеля 50 Ом и меняет импульс тока на импульс напряжения от детектора. Если увеличенное время усилителя мало по сравнению со временем увеличения детектора, коэффициент усиления по напряжению предусилителя равен «A», а амплитуда импульса напряжения на выходе предусилителя будет равна:

Vout = 50 Iвх А

где Iin — амплитуда импульса тока от детектора. Таким образом, этот сигнал подается на быстрый дискриминатор для подсчета приложений, чья производительность записывается через счетчик/таймер.

Основным ограничением временного разрешения фотоумножителей и микроканальных пластин в приложениях для измерения времени является изменение времени прохождения электронов, когда они каскадом проходят по детектору. Таким образом, это может вызвать джиттер во время поступления импульса на выходе детектора. Но если сигналов детектора достаточно, чтобы использовать токочувствительный предусилитель, то следует также учитывать влияние входного шума предусилителя на временное разрешение. Эти типы предусилителей предназначены в основном для задач синхронизации, которые имеют постоянные времени, связанные с переменным током, в диапазоне нескольких сотен нс.

Предварительный усилитель с паразитной емкостью

Предварительный усилитель с высоким (~ 5 МОм) входным сопротивлением известен как предусилитель с паразитной емкостью. Таким образом, генерируемый детектором импульс тока включается в общую паразитную емкость, доступную на входе предусилителя и выходе детектора. Обычно эта совокупная паразитная емкость находится в диапазоне 10–50 пФ. Результирующий сигнал представляет собой импульс напряжения с амплитудой, которая пропорциональна всему заряду в импульсе детектора, а время нарастания эквивалентно периоду токового сигнала детектора.

Входная емкость и резистор соединены параллельно, что вызывает экспоненциальное затухание сигнала с постоянной времени ~ 50 мкс. Усилитель с единичным коэффициентом усиления и высоким входным сопротивлением используется в качестве буфера для управления низким сопротивлением коаксиального кабеля на выходе. Здесь резистор сопротивлением 93 Ом с последовательным выходом может поглощать отраженные сигналы в длинных кабелях, заканчивая кабель его характеристическим сопротивлением.

Эти типы предусилителей не используются с полупроводниковыми детекторами из-за чувствительности усиления к небольшим изменениям паразитной емкости. Емкость детектора для частично обедненных полупроводниковых детекторов изменяется в зависимости от приложенного напряжения смещения к диоду детектора. Кроме того, небольшие движения соединительного кабеля могут регулировать входную емкость на несколько десятых пФ.

Зарядочувствительный предусилитель

Зарядо-чувствительный предусилитель — это тип предусилителя, который часто используется при разработке схем считывания, главным образом, для импульсных детекторов. Их конструкция обеспечивает стабильность, а низкий уровень шума и интегрированный характер обеспечивают высокую производительность. Таким образом, этот выходной сигнал пропорционален всему заряду, подаваемому детектором на протяжении всего импульса.

По сравнению с другими предусилителями коэффициент усиления этого предусилителя стабилен. Это не зависит от полосы пропускания усилителя или входной емкости. Эти типы предусилителей обычно используются в приложениях обнаружения радиации, где отдельные сигналы обнаружения должны рассчитываться с высокой точностью. Их можно установить в домашнюю аудиосистему и комбинировать с другим аудиооборудованием. Эти усилители очень дешевы и генерируют естественный звук.

Как использовать предусилитель с усилителем?

Обычно предусилитель используется перед усилителем или усилителем мощности в аудиосистеме. Мы не можем подавать сигналы на усилитель мощности от микрофона (или) любого аналогового аудиодатчика. Поэтому мы должны использовать предусилитель перед усилителем.

Усилитель просто фокусируется на усилении электронного сигнала в высоком диапазоне, они не способны удалять шум, а также помехи из сигнала. Для высокоскоростного усиления сигнала на усилитель необходимо подавать сильный и свободный от шумов электронный сигнал. Однако выходы микрофонов, преобразователей, аналоговых датчиков и т. д. не подходят для входа усилителя, поскольку они создают только шум, слабые сигналы и встроенные помехи.

Таким образом, предусилитель используется для подготовки сигнала для i/p усилителя мощности. Если предусилитель не подключен к усилителю, выход усилителя мощности будет шумным и искаженным. Кроме того, предусилитель помогает сбалансировать усиление.

Разница между черно-белым предусилителем и усилителем

Главный различия между предусилителем и усилителем обсуждаются ниже.

Как правильно выбрать предусилитель?

Мы знаем, что предусилитель усиливает сигнал микрофона до того, как он достигнет основного микшера или аудиоинтерфейса. Этот усилитель может повлиять на качество и характер ваших записей, поэтому очень важно выбрать правильный усилитель для вашей системы. Поэтому при выборе предусилителя необходимо учитывать множество факторов, которые обсуждаются ниже.

Усиление и запас

Величина усиления, которую предусилитель применяет к входному сигналу, называется усилением, тогда как запас — это самый высокий уровень, который предусилитель обрабатывает без искажений. Таким образом, предусилитель должен иметь минимальное усиление – 60 дБ и запас по мощности – 20 дБ.

Цветовой тон

Цвет и тон относятся к звуковым характеристикам, которые предусилитель придает сигналу; четкость, теплота, насыщенность, яркость и т. д. Выбор цвета и тона в основном зависит от ваших личных предпочтений, а также стиля и типа записываемой музыки.

Особенности и функции

Это дополнительные параметры, которые контролируют возможности предусилителя; переключатель полярности, фантомное питание, фильтр верхних частот, пэд, выравнивание фазы или измерение. Таким образом, все эти функции, а также функции помогают вам формировать и оптимизировать сигнал до того, как он достигнет следующего этапа сигнальной цепочки. Поэтому, прежде чем выбирать предусилитель, вы должны найти характеристики и функции, которые соответствуют вашим потребностям, а также рабочему процессу.

Совместимость и подключение

Это относится к тому, насколько хорошо предусилитель работает с другим студийным оборудованием и программным обеспечением, таким как микшер, аудиоинтерфейс, мониторы или DAW. Если вам нужен предусилитель для вашей текущей установки, вам следует поискать предусилитель с подходящими входными и выходными разъемами, например; TRS, RCA или XLR. Вы также должны проверить совместимость предусилителя с вашей операционной системой и DAW.

Качество и бюджет

В основном это относится к тому, сколько вы готовы потратить на предусилитель и какой уровень надежности и производительности вы от него ожидаете. Если вам нужен предусилитель в зависимости от вашего бюджета, а также качества, которое вам требуется для ваших записей, необходимо проверить его обзоры, гарантию и поддержку со стороны клиентов.

Преимущества недостатки

преимущества предусилителя включая следующее.

• Этот усилитель усиливает сигналы от исходного оборудования до диапазона, с которым может эффективно работать усилитель мощности.
• Эти усилители обеспечивают возможность переключения между различными компонентами источника.
• У него лучшее качество звука.
• Этот усилитель имеет меньше шума и больше усиления.
• Предварительный усилитель имеет более высокую полосу пропускания.
• Этот усилитель имеет широкий динамический диапазон.
• Это не дорого.
• Установка и устранение неисправностей этого усилителя очень просты.
• Они доступны легко и быстро реагируют.
• Предусилители линейные.
• Он имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление.
• Обычно они чувствительны к заряду и току.
• Этот усилитель придает вашему звуку особую характеристику.
• Низковольтные аудиосигналы преобразуются очень быстро.

недостатки предусилителя включая следующее.

• Этот усилитель имеет меньшее количество входов и выходов.
• Они тяжелее.
• Это не позволяет осуществлять дополнительный контроль.
• Это важнейший компонент электроники гирометра.

Приложения

применение предусилителей включая следующее.

• Предварительный усилитель идентифицирует сигнал АЭ очень малой амплитуды, генерируемый датчиками АЭ, и преобразует его в пригодную для использования и усиленную форму.
• Этот усилитель используется там, где входной сигнал очень мал и усилитель мощности не способен обнаружить этот слабый сигнал без каскада предварительного усилителя.
• Обычно ему предшествует еще один усилитель для подготовки электронного сигнала для дальнейшей обработки или усиления.
• Он используется в системах связи для усиления чрезвычайно слабых сигналов, получаемых антенной, и часто размещается очень близко к антенне.
• Он используется для изменения сигнала с низкого напряжения и высокого импеданса на сигнал высокого напряжения и низкого импеданса, который подвержен ухудшению качества сигнала.
• Этот усилитель усиливает электронные сигналы, просто улучшая соотношение сигнал/шум, прежде чем они пойдут по кабелю к усилителю.
• Он используется в основном для высококачественного звука для поддержки стереоканалов, а также для переключения между аудиовходами.
• Этот тип усилителя предлагает эквализацию RIAA, главным образом, для записи и воспроизведения граммофонных пластинок.
• Этот усилитель используется для поддержки различных аудиоканалов в домашних кинотеатрах.
• Этот усилитель используется в любой аудиосистеме для подготовки входного аудиосигнала, главным образом, для усиления на следующем этапе.
• Они используются в звуковых картах, эквалайзерах, DJ-микшерах и многом другом.
• Эти усилители используются с аналоговыми датчиками, преобразователями, такими как датчики приближения, а также микрофонами для улучшения их выходного сигнала.
• Предварительные усилители используются на приемной стороне система связи чтобы избавиться от шума и помех от принимающих сигналов.

Таким образом, это обзор предусилителя , работа, типы, схемы и их применение. Предварительный усилитель играет ключевую роль в высококачественных аудиосистемах, усиливая и улучшая сигнал исходного оборудования. При выборе предусилителя необходимо учитывать некоторые важные факторы, такие как совместимость с другим аудиооборудованием, предпочтительное качество звука и т. д. Таким образом, понимание основной роли, а также его типов может значительно улучшить качество звука. Вот вам вопрос, что такое усилитель?