|
Autor: Andy Collinson email
Niskoszumny przedwzmacniacz do mikrofonów dynamicznych, o impedancji wyjściowej 200 - 600Ω.
Jest to 3-stopniowy wzmacniacz na elementach dyskretnych, wraz z regulacja wzmocnienia. Inne tranzystory które można użyć to BC109C, BC548, BC549, BC549C z małymi zmianami. Stopień pierwszy na tranzystorze Q1 pracuje w układzie wspólnej bazy. Nie jest to popularne w układach audio, lecz tutaj pozwala to na mały poziom szumów I ulepsza odporność całego układu na szumy. Q2 i Q3 są to dwa stopnie wzmacniacza. Jeśli sygnał z mikrofonu dynamicznego będzie mniejszy niż powinien, czyli mniejszy niż 10mV wówczas należy zmienić wzmocnienie Q1 ustalają poziom połowy Ucc na jego kolektorze. Taki układ daje największe wzmocnienie, ale pod warunkiem ze jest niski poziom wejściowy, wartości elementów nie trzeba zmieniać, by charakterystyka była liniowa. W układzie jak na rysunku napięcie na kolektorze Q1 wynosi ok. 2,4V, a prąd kolektora jest poniżej 200uA. Ten niski prąd wynika z niskich szumów i zwiększa impedancję wejściową do ok. 400Ω. Jest to dobra wartość dla mikrofonów dynamicznych 200 - 600Ω. Impedancja wyjściowa Q3 jest niska. Poniżej przedstawiono wykres impedancji wejściowej i wyjściowej w funkcji częstotliwości:
Całkowite wzmocnienie przedwzmacniacza wynosi +39dB lub około 90 razy. Wzmocnienie pierwszego stopnia ustalane jest poprzez stosunek Rc/Re lub wartość stałą równą 4,7. Poziom z pierwszego stopnia można obniżyć potencjometrem 4,7k. Wzmocnienie Q2 jest ustalane poprzez Rc/Re, a wtórnik emiterowy ma stałem wzmocnienie napięciowe równe jedności. Wzmocnienie stopnia Q2 i Q3 to 10/0,47 = 21, dlatego też całkowite wzmocnienie wynosi 4,7 x 21 = 98. Charakterystyka częstotliwościowa jest płaska aż do wartości 100kHz. A w dolnej części zaokrągla się dopiero poniżej 30Hz, co pokazane jest poniżej na wykresie:
Każdy wzmacniacz dodaje szumy własne do sygnału, obniżając w ten sposób wzmocnienie. Szumy tego przedwzmacniacza pokazano poniżej przy obciążeniu układu rezystorem 10k:
Stosunek sygnał/szum pokazany jest poniżej. Wejściem jest generator i impedancji 200Ω i amplitudzie 1mV:
Stopień pierwszy pracuje z prądem kolektora 200uA. Wraz z rezystorami 15k i 47k i napięciu zasilania 12V, napięcie na bazie będzie równe 12 x (15/(15+47)) = 2,9V. Napięcie na emiterze będzie mniejsze o 0,7V, czyli wynosić będzie 2,2V. Dla prądu kolektora 200uA, rezystor emiterowy powinien wynosić: 2,2/0,2 = 11k, użyty został rezystor 10k. Jeśli Ic i Ie są w przybliżeniu równe, wówczas napięcie na kolektorze wynosi 12 - (0,2 * 47) = 2,6V.Ostatni stopień złożony jest ze wzmacniacza podobnego do posiadanego przedwzmacniacza mikrofonowego. Tranzystor Q2 pracuje w układzie wspólnego emitera i zapewnia wzmocnienie, podczas gdy Q3 to wtórnik emiterowy, który buforuje wyjście i zapewnia niską impedancję wyjściową odpowiednią dla długich kabli, jeśli zachodzi taka potrzeba. Stopień ostatni zaprojektowany jest dla maksymalnych skoków napięcia, a zatem na emiterze Q3 powinno być około 6V. Różnice w parametrach tranzystora spowodują jednak że zmierzone wartości nie będą dokładnie takie jak wyliczone. Napięcie kolektora Q2 wahające się wokół 6,7V, jest napięciem B-E (Q3), a prąd kolektora jest ustawiony na (12 - 6,7)/10k = 530uA. Jest to również prąd emitera, dla Q2 wahania napięcia wynoszą (0,53*0,47) = 0,24V. Baza jest na potencjale wyższym o 0,7V. Skoro baza Q2 podłączona jest do emitera Q3, wobec tego stan spoczynkowy jest stabilizowany jest dla zmian temperatury i prądu. Jeśli mamy możliwość ze skorzystania z testera współczynnika wzmocnienia beta tranzystorów, wówczas można użyć tranzystor z większym wzmocnieniem prądowym w miejsce Q2. |