Elektronika - baza wiedzy

Przedwzmacniacz z regulacja barwy dźwięku


W artukule opisano układ przedwzmacniacza, który może służyć jako przedwzmacniacz wejściowo-uniwersalny, przedwzmacniacz mikrofonowy lub gitarowy. Układ umożliwia regulowanie barwy dźwięku i wzmocnienia.Układ przedwzmacniacza zawiera dwa stopnie wzmocnienia ze scalonymi wzmacniaczami operacyjnymi. Między nimi znajduje się bierny układ zmieniający przebieg charakterystyki częstotliwości przedwzmacniacza, za pomocą dwóch potencjometrów. Trzeci potencjometr służy do regulowania poziomu napięcia wyjściowego przedwzmacniacza. Układ jest przeznaczony do wzmacniania przebiegów m.cz. o napięciu od 2 do 30 mV. Napięcie wyjściowe układu wynosi 2 V. Impedancja wejściowa wzmacniacza zależy od wartości rezystora R1. Wartość tego rezystora ustala się w zależności od źródła sygnału, z którym przedwzmacniacz ma współpracować. Typowe wartości są następujące: 1÷10 kiloomów - mikrofony dynamiczne, 47 kiloomów - tuner, 470 kiloomów - gitara elektryczna. Kondensator C1 blokuje pojawiające się na wejściu sygnały w.cz. Jego pojemność wynosi 220÷1000 pF. Kondensator Cx jest zbędny, gdy nie jest konieczne oddzielenie wejścia przedwzmacniacza od źródła sygnału (np. w przypadku podłączenia mikrofonu dynamicznego). W innych przypadkach jego pojemność powinna być dobrana stosownie do wartości rezystora R1 (np. 220 nF dla R1=47 kiloomów).
Stopnie wzmacniające z układami scalonymi US1 i US2 są jednakowe. Wzmocnienie każdego z nich wynosi 100 i jest ustalone stosunkiem wartości rezystorów R2, R3 i R9, R10. Pasmo przenoszenia obu stopni wynosi około 160 kHz i jest ustalone elementami C2, R3 i C3, R10. Bierny układ RC włączony między stopnie wzmacniające ma tę zaletę, że nie wpływa on na warunki pracy elementów czynnych, co jest wadą tzw. aktywnych regulatorów barwy dźwięku. Wartości elementów są tak dobrane, że regulator zapewnia zmianę przebiegu charakterystyki w zakresie (nominalnie) +/-20 dB. W rzeczywistości regulacja przebiegu charakterystyki wynosi: przy częstotliwości 50 Hz: +18 dB,-14 dB a przy częstotliwości 10 kHz: +12 dB,-10dB. Częstotliwość środkowa regulacji wynosi 750÷1000 Hz. Przebieg regulacji jest zależny w pewnym stopniu od charakterystyki zastosowanych potencjometrów.
Kondensator sprzęgający C4 ma względnie małą pojemność i łącznie z rezystancją potencjometru P3 tworzy filtr górnoprzepustowy 6dB/okt. o częstotliwości granicznej ok. 30 Hz. Założono, że przenoszenie przez przedwzmacniacz sygnałów o częstotliwościach podakustycznych jest niepożądane. Gdyby było potrzebne ograniczenie przenoszenia częstotliwości podakustycznych za pomocą filtru o większej stromości przebiegu charakterystyki, można do tego celu wykorzystać kondensator Cx i tak dobrać jego wartość, aby stałe czasu układów C4, P1 i Cx, R1 były jednakowe. Wówczas gdy osłabienie przenoszenia najmniejszych częstotliwości nie jest potrzebne, wartość pojemności kondensatora C4 powinna być zwiększona do 150 nF.
Impedancja wyjściowa ma małą wartość. Może być tego przedwzmacniacza sterowany każdy wzmacniacz nawet przy zastosowaniu długiego kabla łączącego. Wzmocnienie stopnia pierwszego z układem scalonym US1 jest duże, w związku z tym występuje niebezpieczeństwo jego przesterowania wówczas, gdy doprowadzi się do wejścia sygnał o zbyt dużej wartości napięcia. Jeżeli więc przedwzmacniacz ma być wykorzystany do współpracy z kilkoma różnymi źródłami sygnału, przy gniazdach wejściowych należy zastosować odpowiednie dzielniki rezystancyjne, wyrównujące poziomy napięcia. Jeżeli przedwzmacniacz ma współpracować głównie z mikrofonem, zaleca się zastosowanie jako układu scalonego US1 wzmacniacza operacyjnego typu NE5534A. Wzmacniacz ten odznacza się wybitnie niskim poziomem szumów własnych. Wówczas, gdy stosuje się ten wzmacniacz operacyjny rezystor R1 nie powinien mieć rezystancji większej niż 220 kiloomów.
W przypadku wykorzystania przedwzmacniacza do stałej współpracy z gitarą elektryczną zleca się zmniejszenie wzmocnienia wzmacniacza przy zapewnieniu dużej wartości impedancji wejściowej. Zalecane wartości elementów są w tym przypadku następujące: Cx-220 nF, C1 - 220 pF, R1 - 470k, R2 - 3,3k, R3 - 100k, R9 - 1k, C2 - 22 pF. Zmieniając wartości elementów można przystosować przedwzmacniacz z piezoelektrycznym przetwornikiem gramofonowym. W tym celu należy zwiększyć impedancję wejściową i zmniejszyć wzmocnienie, szczególnie pierwszego stopnia wzmacniającego. zalecane wartości elementów są następujące: Cx i C1 - zbędne, R1 - 1M, R2 - 100k, R3 - 100k, C2 - 22 pF, R9 - 1k. W przypadku stosowania magnetycznego przetwornika gramofonowego konieczne jest zastosowanie wstępnego wzmacniacza korekcyjnego.
Przedwzmacniacz powinien być zasilany stabilizowanym napięciem +/-15V. Przedwzmacniacz pobiera prąd o natężeniu 12÷15 mA. Gdy przedwzmacniacz jest używany jako samodzielne urządzenie np. wzmacniacz do gitary elektrycznej) może być zastosowane zasilanie z dwóch małych baterii o napięciu 9V. Stosując elementy o małych rozmiarach i staranny, ciasny montaż, przedwzmacniacz można wykonać na płytce o rozmiarach 110x55 mm, na której są umieszczone również potencjometry.
W przypadku przedwzmacniacza stereofonicznego zaleca się wykonanie dwóch płytek umieszczonych jedna nad drugą za pomocą długich śrub i odcinków rurki mosiężnej, utrzymujących płytki w odpowiedniej odległości od siebie.