Предусилвател: схема, работа, видове, разлики, как да изберете и приложенията му

Предусилвателят или предусилвателят е изобретен за първи път в началото на 20-ти век като основен елемент от развитието на радио и фонографската технология. По-късно се появиха транзисторни предусилватели и накрая цифрови предусилватели, които предлагат по-висока надеждност, по-ниска цена и по-нисък шум. Тези усилватели донесе повече функции и характеристики като; балансира и филтрира допълнително към съраунд звук, изравняване, безжична връзка и корекция на стаята. Предусилвателите са важни компоненти в рамките на аудио системата. Те осигуряват аудио сигнал към усилвателя на мощността и високоговорителя. Те също така регулират нивото на сигнала и маршрутизирането на сигнала, за да отговарят на различни условия. Тази статия обяснява накратко a предусилвател , неговата работа, видове и приложения.

Какво е предусилвател?

Предусилвателят е електронен усилвател, който премахва сигнала от детектора, без да влошава значително съотношението S/N. Функциите на предусилвателя включват главно; контрол на тона, цифрови входове за гъвкавост и регулиране на баланса.

Тези усилватели са критични компоненти в домашното кино и домашните стерео системи. Така че те са предназначени главно да използват аудиосигнал от аудиоизточник и да го усилват до ниво, което може да бъде допълнително обработено чрез усилвател на мощност за възпроизвеждане през високоговорители. Тези видове усилватели също са отговорни за обработката на аудио сигнала като; регулиране на тона, баланса и силата на звука.

Принцип на работа на предусилвателя

Предусилвателят работи, като променя слаб електрически сигнал в силен изходен сигнал, който е устойчив на шум и е достатъчно силен за предаване към усилвател на мощност, както и високоговорителят е известен като предусилвател или предусилвател. Крайният изходен сигнал би бил изкривен или шумен без използването на този усилвател.
Предусилвателите се използват в домашни стерео системи и системи за домашно кино, но изборът на този усилвател зависи главно от различни фактори като; броя на необходимите канали, предпочитаните функции и качеството на звука.

Верига на предусилвателя

Схемата на предусилвателя с един транзистор е показана по-долу. Тази проста схема се използва за осигуряване на около 3 – 30 усилване на напрежението и зависи от източника, както и от импеданса на товара. Тази верига на предусилвателя има нисък входен импеданс.

Необходимите компоненти за направата на тази схема на предусилвател включват главно; резистори R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, кондензатори C1 и C2 електролитни кондензатори – 10 µF, 10V и NPN транзистор T1 = BC148B. Свържете веригата според схемата, показана по-долу.

Работещ

Простата верига на предусилвателя е проектирана с един транзистор на усилвателя с ниска мощност. Този транзистор е конфигуриран в CE ( общ излъчвател ) режим. Всеки път, когато входният сигнал се подава към основния извод на транзистора Т1 през свързващия кондензатор С1, тогава той свързва входния сигнал към изводите BE на транзистора Т1.

12V Vcc се предоставя на колекторния извод на транзистора и служи за допълнителна функция, като дава базов ток. Кондензаторът C1 при състояние на нулев сигнал работи като отворена верига, тъй като реактивното съпротивление на кондензатора е безкрайно при нулева честота. Следователно кондензаторът 'C1' работи като блокиращ кондензатор. По същия начин кондензатор C2 изпълнява подобна функция. Така кондензатор C2 работи като свързващ кондензатор и захранва усиления сигнал, за да формира изходното напрежение. Тази проста схема на предусилвател използва фиксирано отклонение. Така че в горната схема процесът на нулев сигнал може да бъде установен чрез избор на съпротивление R1.

Видове предусилватели

Има три вида предусилватели, чувствителни към тока, паразитни капацитети и чувствителни към заряд предусилватели, които са обсъдени по-долу.

Чувствителен към ток предусилвател

Чувствителният към ток предусилвател с 50Ω входен импеданс осигурява правилното завършване на 50Ω коаксиален кабел и променя токовия импулс в импулс на напрежение от детектора. Ако увеличеното време на усилвателя е малко в сравнение с времето за увеличаване на детектора, усилването на напрежението на предусилвателя е „A“ и амплитудата на импулса на напрежението в предусилвателя o/p ще бъде дадена като;

Vout = 50 Iin A

където „Iin“ е текущата амплитуда на импулса от детектора. Така че този сигнал се подава към бърз дискриминатор за преброяване на приложения, чиито o/p се записват чрез брояч/таймер.

Доминиращото ограничение за приложенията за синхронизиране на разделителната способност на синхронизирането чрез фотоумножителни тръби и микроканални пластини е вариацията в рамките на времето за преминаване на електроните, когато те каскадират в целия детектор. Така че това може да причини трептене в рамките на времето за пристигане на импулса на изхода на детектора. Но ако сигналите на детектора са достатъчни, за да се нуждаете от чувствителен към ток предусилвател, тогава трябва да се вземе предвид и шумовият ефект на входа на предусилвателя върху времевата разделителна способност. Тези типове предусилватели са проектирани главно за приложения за синхронизиране, които имат времеви константи, свързани с променлив ток, в рамките на няколкостотин nsec диапазон.

Предусилвател с паразитен капацитет

Предусилвателят, който има висок (~5 MΩ) входен импеданс, е известен като предусилвател с паразитен капацитет. И така, генерираният токов импулс от детектора се включва в комбинирания паразитен капацитет, наличен на входа на предусилвателя и изхода на детектора. Обикновено този комбиниран паразитен капацитет варира от 10 – 50 pF. Полученият сигнал е импулс на напрежение с амплитуда, която е пропорционална на целия заряд в импулса на детектора и време на нарастване, еквивалентно на периода на токовия сигнал на детектора.

Входният капацитет и резисторът са свързани паралелно, което причинява експоненциално затихване на сигнала с времева константа ~50 µs. Усилвател с единично усилване и висок входен импеданс е включен като буфер за управление на ниския импеданс на коаксиалния кабел на изхода. Тук резисторът от 93 Ω с последователен изход може да абсорбира отразени сигнали в рамките на дълги кабели, като завършва кабела в неговия характерен импеданс.

Тези типове предусилватели не се използват с полупроводникови детектори поради чувствителното усилване към малки промени в рамките на паразитния капацитет. Капацитетът на детектора за частично изчерпани полупроводникови детектори се променя с приложеното преднапрежение към диода на детектора. Освен това малките движения на свързващия кабел могат да регулират входния капацитет с няколко десети от pF.

Чувствителен на заряд предусилвател

Чувствителният към заряд предусилвател е вид предусилвател, който често се използва при проектирането на схеми за отчитане главно за импулсни детектори. Техният дизайн осигурява стабилност, а ниският шум и интегриращият им характер предлагат изход. Така че този изход е пропорционален на целия заряд, доставен от детектора по време на импулсното събитие.

В сравнение с други предусилватели, усилването на този предусилвател е стабилно. Не зависи от честотната лента на усилвателя или входния капацитет. Тези типове предусилватели обикновено се използват в приложения за откриване на радиация, където индивидуалните сигнали за откриване трябва да бъдат изчислени с висока точност. Те могат да бъдат инсталирани в домашната аудио система и могат да се комбинират с друго аудио оборудване. Тези усилватели са много евтини и генерират естествен звук.

Как да използвате предусилвател с усилвател?

Обикновено предусилвателят се използва преди усилвателя или усилвателя на мощността в аудиосистема. Не можем да подадем сигнали към усилвателя на мощността от микрофон (или) аналогов аудио сензор. Така че трябва да използваме предусилвателя преди усилвателя.

Усилвателят просто се фокусира върху усилването на електронния сигнал във висок диапазон, те не са в състояние да премахнат шума и смущенията от сигнала. За високоскоростно усилване на сигнала към усилвателя трябва да бъде подаден силен електронен сигнал без шум. Изходът на микрофоните, преобразувателите, аналоговите сензори и т.н. обаче не е подходящ за входа на усилвателя, тъй като те създават само шум, слаби и вградени сигнали за смущения.

Така че предусилвателят се използва за подготовка на сигнала за i/p на усилвателя на мощност. Ако предусилвателят не е свързан преди усилвателя, изходът на усилвателя на мощност ще бъде шумен и изкривен. В допълнение, предусилвателят помага за балансиране на печалбата.

Разлика Ч/Б предусилвател срещу усилвател

Основното разлики между предусилвател и усилвател са обсъдени по-долу.

Как да изберем правилния предусилвател?

Знаем, че предусилвателят усилва сигнала от микрофона, преди да достигне главния миксер или аудио интерфейса. Този усилвател може да окаже влияние върху качеството и характера на вашите записи, поради което изборът на правилния за вашата система е от съществено значение. Така че, докато избирате предусилвател, трябва да се вземат предвид много фактори, които са обсъдени по-долу.

Печалба и запас

Количеството усилване, което предусилвателят прилага към входния сигнал, е известно като печалба, докато пространството за височина е най-високото ниво, което предусилвателят обработва без изкривяване. Така че предусилвателят трябва да има минимално усилване – 60 dB и пространство за височина – 20 dB.

Цвят и тон

Цвят и тон се отнасят до звуковите характеристики, които предусилвателят придава на сигнала като; яснота, топлина, наситеност, яркост и т.н. Опцията за цвят и тон зависи главно от вашите лични предпочитания и стила и вида на музиката, която записвате.

Характеристики и функции

Това са допълнителните опции, които контролират, които предлага предусилвателят; превключвател за полярност, фантомно захранване, нискочестотен филтър, подложка, подравняване на фазите или измерване. Така че всички тези функции, както и функциите ви помагат при оформянето и оптимизирането на сигнала, преди той да достигне следващата фаза на сигналната верига. Така че, преди да изберете предусилвател, трябва да потърсите характеристики и функции, които отговарят на вашите нужди, както и на работния процес.

Съвместимост и свързаност

Отнася се до това колко добре функционира един предусилвател с друго студийно оборудване и софтуер като миксер, аудио интерфейс, монитори или DAW. Ако искате предусилвател за текущата ви настройка, тогава трябва да потърсите предусилвател, който има подходящи входни и изходни конектори като; TRS, RCA или XLR. Трябва също да проверите съвместимостта на предусилвателя с вашата операционна система и DAW,

Качество и бюджет

Това се отнася главно за това колко сте готови да похарчите за предусилвател и какво ниво на надеждност и производителност очаквате от него. Ако имате нужда от предусилвател въз основа на вашия бюджет, както и на качеството, което изисквате за вашите записи, тогава трябва да проверите неговите прегледи, гаранция и поддръжка от клиенти.

Предимства недостатъци

The предимствата на предусилвателя включват следното.

• Този усилвател усилва сигналите от оборудването източник до диапазон, с който усилвателят на мощност може да работи ефективно.
• Тези усилватели предоставят техника за превключване между различни компоненти източник.
• Има по-добро качество на звука.
• Този усилвател има по-малко шум и по-голямо усилване.
• Предусилвателят има по-висока честотна лента.
• Този усилвател има висок динамичен обхват.
• Тези не са скъпи.
• Този усилвател Инсталирането и отстраняването на неизправности са много прости.
• Те са достъпни лесно и реагират силно.
• Предусилвателите са линейни.
• Има висок входен и нисък изходен импеданс.
• Те обикновено са чувствителни към заряд и ток.
• Този усилвател осигурява специфична характеристика/нагласа за вашия звук.
• Аудио сигналите с ниско напрежение се трансформират много бързо.

The недостатъци на предусилвателя включват следното.

• Този усилвател има по-малък брой входове и изходи.
• Тези са по-тежки.
• Не позволява допълнителен контрол.
• Това е критичен компонент в електрониката на жирометъра.

Приложения

The приложения на предусилватели включват следното.

• Предусилвателят идентифицира AE сигнал с много ниска амплитуда, генериран от AE сензори, и се променя в използваеми и усилени форми.
• Този усилвател се използва навсякъде, където входният сигнал е много малък и усилвателят на мощност не е в състояние да открие този малък сигнал без етап на предусилвател.
• Обикновено той предхожда още един усилвател, за да организира електронен сигнал за по-нататъшна обработка или усилване.
• Това се използва в комуникационните системи за усилване на изключително малките сигнали, получени от антената и често се поставя много близо до антената.
• Използва се за модифициране на сигнал от ниско напрежение и висок импеданс към сигнал с високо напрежение и нисък импеданс, който е податлив на влошаване на сигнала.
• Този усилвател усилва електронните сигнали, като просто подобрява съотношенията S/N, преди те да преминат по кабел към усилвател.
• Използва се главно за аудио с висока прецизност, за да поддържа стерео канали, както и превключва между аудио входове.
• Този вид усилвател предлага RIAA изравняване главно за запис и възпроизвеждане на грамофонни плочи.
• Този усилвател се използва за поддръжка на различни аудио канали в системи за домашно кино.
• Този усилвател се използва във всяка аудио система за подготовка на входния аудио сигнал главно за усилване в рамките на следващия етап.
• Те се използват в звукови карти, еквилайзери, DJ миксери и много други.
• Тези усилватели се използват с аналогови сензори, преобразуватели като сензори за близост, както и микрофони за подобряване на изхода им.
• Предусилвателите се използват в края на приемника на комуникационна система за да се отървете от шума и смущенията от сигналите за придобиване.

По този начин, това е преглед на предусилвател , работа, видове, верига и техните приложения. Предусилвателят играе ключова роля във висококачествените аудио системи за усилване и прецизиране на сигнала от оборудването източник. Всеки път, когато избирате предусилвател, трябва да се вземат предвид някои решаващи фактори като съвместимост с друго аудио оборудване, предпочитано качество на звука и т.н. Така че, разбирането на основната роля и също така нейните типове може значително да подобри вашето аудио изживяване. Ето един въпрос към вас, какво е усилвател?