AVT2017.pdf

Do czego to służy?

W poprzednich numerach EdW przed−

stawiliśmy kilka wzmacniaczy mocy au−

dio. Przedstawiony dziś przedwzmac−

niacz zasilany pojedynczym napięciem,

jest znakomitym uzupełnieniem każdej

takiej końcówki mocy − umożliwia budo−

wę prostego systemu nagłośnieniowe−

go o bardzo dobrych parametrach.

Typowe wzmacniacze mocy dla peł−

nego wysterowania potrzebują sygnału

o wartości kilkuset miliwoltów. Tymcza−

sem typowy mikrofon może dostarczyć

sygnał o wartości kilku do co najwyżej

kilkudziesięciu miliwoltów. Potrzebny

jest więc przedwzmacniacz. Co ważne,

od parametrów tego przedwzmacniacza

zależy końcowy poziom szumów. Opisy−

wany układ zawiera popularną i tanią, ale

bardzo dobrą kostkę NE542 (krajowy od−

powiednik UL1322).

Nieprzypadkowo elementem czyn−

nym jest kostka NE542. Jak wiadomo

kluczowym parametrem przedwzmac−

niacza jest poziom szumów własnych.

Z doświadczeń Autora wynika, że

układ NE542 pochodzący z dobrej za−

chodniej firmy, pozwala uzyskać mniej−

sze szumy, niż znany niskoszumny

wzmacniacz operacyjny NE5532. Krajo−

wy odpowiednik UL1322 ma jednak nie−

co większe szumy niż, na przykład kost−

ka NE542 firmy Signetics (Philips).

Na uwagę zasługują niewielkie szumy

napięciowe (7nV/(Hz) 2 ). Nie jest to

wprawdzie rewelacja w porównaniu

z zaprezentowaną w Klubie konstrukto−

rów kostką SSM−2016, ale nawet przy

współpracy z mikrofonem o rezystancji

200...700 W jest to wartość zupełnie

Niskoszumny

przedwzmacniacz

mikrofonowy

2017

przyzwoita, biorąc pod uwagę cenę obu

kostek. Układ NE542 ma najlepsze para−

metry szumowe przy współpracy ze

źródłem sygnału o rezystancji rzędu kil−

kudziesięciu kiloomów − wtedy szumi

mniej, niż słynny układ SSM−2016! Kost−

ka ma bowiem bardzo małe szumy prą−

dowe (0,2pA/(Hz) 2 ). Tak więc szczegól−

nie mały współczynnik szumów (rzędu

1,2dB) uzyskuje się stosując transforma−

tor mikrofonowy o przekładni 1:7...1:10.

Jak to działa?

Schemat ideowy układu pokazany

jest na rysunku 1

densatory separujące. W przedstawio−

nym układzie są to elementy C1, C2, C5,

C6. Natomiast rezystory R1, R2, R9, R10

zapewniają, że w spoczynku na we−

jściach A, C oraz wyjściach B, D napięcie

stałe jest równe zeru − jest to potencjał

masy. Wartości tych rezystorów nie są

krytyczne i można je zmieniać w szero−

kim zakresie (1k W ... 1M W ). Trzeba jed−

nak pamiętać, że rezystory R1 i R2 decy−

dują o rezystancji wejściowej przed−

wzmacniacza (należy też uwzględnić re−

zystancję wejściową samej kostki, która

wynosi około 100k W ).

Układ scalony NE542 może być zasila−

ny napięciem 9...24V i pobiera typowo

około 10mA prądu.

Ponieważ układ zasilany jest pojedyn−

czym napięciem, konieczne jest zastoso−

wanie rezystorów ustalających wartość

spoczynkowego napięcia stałego na wy−

jściu. Wewnętrzny układ polaryzacji we−

jścia nieodwracającego (nóżki 1, 8) utrzy−

rysunku 1. Jak widać, przed−

wzmacniacz jest zasilany pojedynczym

napięciem i ma dwa niezależne kanały.

Elementy R11, C7, C8 tworzą filtr od−

sprzęgający zasilanie i zmniejszający

możliwość samowzbudzenia w przypad−

ku stosowania słabo stabilizowanego na−

pięcia zasilającego. Przy zasilaniu poje−

dynczym napięciem, niezbędne są kon−

rysunku 1

Rys. 1. Schemat ideowy.

Rys. 2. Przebiegi napięć na wyjściu.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/96

jściach. Mają także wpływ na wzmocnie−

nie sygnału. Ściśle biorąc wzmocnienie

jest wyznaczone stosunkiem rezystancji

R3 do równolegle połączonych rezystan−

cji R5 i R7 (dla drugiego kanału R4 do

R6||R8). W praktyce, dla ułatwienia po−

ziom wyjściowego napięcia stałego

ustala się zmieniając R5 (R6), a wzmoc−

nienie reguluje się wartością R7 (R8).

Wzmocnienie można dobierać w za−

kresie 4,5...150 stosując rezystory R7

i R8 o dowolnych wartościach więk−

szych niż 160 W (przy proponowanej war−

tości 464 W wzmocnienie wynosi około

50x).

W obwodach sygnałowych zastoso−

wano metalizowane rezystory o toleran−

cji 1%. Nie jest to konieczne, ale wiado−

mo, że takie rezystory mają małe szumy

i na pewno nie pogorszą parametrów

układu. Z tego samego względu zapro−

ponowano użycie jako C3 i C4 konden−

satorów tantalowych.

Montaż i uruchomienie

Montaż układu na płytce drukowanej,

przedstawionej na rysunku 3

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R2, R3, R4: 22,6k W 1%

(20,5...24,9k W 1%)

R5, R6: 6,19k W 1% (5,62...6,81k W

1%)

R7, R8: 464 W 1% (422...511 W

1%)

R9, R10: 100k W 5%

R11: 47...56 W 5%

Kondensatory

C1, C2: 100nF

C3, C4: 22µF/10V tantalowy

C5, C6: 10µF/16V

C7: 100µF/16V

C8: 100nF ceramiczny

Półprzewodniki

Rys. 3. Płytka drukowana.

muje na nich napięcie około 1,3V. Takie

same napięcie musi występować na we−

jściu odwracającym (nóżki 2, 7). Napięcie

stałe na wyjściu przyjmie więc taką war−

tość, żeby na wejściu odwracającym by−

ło wspomniane 1,3V. Tak więc stosunek

rezystancji R3/R5 i R3/R6 wyznacza na−

pięcie stałe na wyjściach (nóżki 4 i 5).

Wartości podane na rysunku 1 zostały

dobrane dla napięcia zasilającego rzędu

12V. Gdyby napięcie zasilające było zde−

cydowanie większe lub mniejsze, nale−

żałoby dobrać rezystancje R5 i R6, aby

na wyjściach (nóżki 4 i 5) uzyskać napię−

cie stałe mniej więcej równe połowie na−

pięcia zasilającego. Ściślej biorąc, nie

chodzi tu o uzyskanie jakiegoś określo−

nego napięcia stałego, tylko jak najwięk−

szego zakresu niezniekształconych

zmiennych napięć wejściowych. Ilustru−

je to rysunek 2

Półprzewodniki

U1: NE542 (lub UL1322)

rysunku 3, jest prosty

i nie sprawi nikomu kłopotów. Elementy

można zmontować w dowolnej kolejnoś−

ci, jednak najpraktyczniejsze jest zmon−

towanie najpierw rezystorów, potem

układu scalonego i kondensatorów. Pod−

czas montażu kondensatorów elektroli−

tycznych, należy zwrócić szczególną

uwagę na ich biegunowość: w konden−

satorach tantalowych biegunowość

oznacza się zazwyczaj znakami +, −,

a w aluminiowych oznaczony jest mi−

nus, ponadto dodatnia końcówka jest

dłuższa.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów nie wymaga uruchomiania −

można tylko sprawdzić, czy przy danym

napięciu zasilającym poziomy napięć na

wyjściach (nóżki 4 i 5) są takie jak na ry−

sunku 2b.

Uwagi końcowe

Układ znajdzie wiele zastosowań do

wzmacniania małych sygnałów zmien−

rysunku 3

nych, w szczególności jako wzmacniacz

mikrofonowy. Najprostszy przykład wy−

korzystania modułu w systemie nagłoś−

nienia pokazuje rysunek 4

rysunek 4.

W niektórych praktycznych zastoso−

waniach zajdzie potrzeba dobrania innej

wartości wzmocnienia za pomocą rezys−

torów R7 i R8. Po ich usunięciu wzmoc−

nienie jest najmniejsze − poniżej 5x,

o przy minimalnej wartości (160 W )

wzmocnienie wyniesie około 150x. Jeśli

wzmocnienie miałoby być jeszcze więk−

sze, można zmniejszyć rezystancje R7

i R8 nawet do 22 W , ale należy odpowied−

nio zwiększyć pojemności C3 i C4, aby

pasmo przenoszenia nie zostało obcięte

od dołu.

Praktyka dowodzi, że niekiedy przy

stosowaniu długich kabli mikrofonowych

i niewłaściwym prowadzeniu masy, do

wzmacniacza przenikają zakłócające syg−

nały radiowe. Autor ma dobre doświad−

czenia ze stosowania kostki NE542, jed−

nak w rzadkich przypadkach może zajść

potrzeba zastosowania na wejściu

przedwzmacniacza dodatkowego filtru,

niedopuszczającego do układu sygnałów

radiowych. W najprostszym przypadku

może to być dławik o indukcyjności kil−

kudziesięciu mikrohenrów, włączony

szeregowo na wejściu (między mikrofo−

nem i punktem A lub C) i kondensator

ceramiczny o pojemności rzędu

1...4,7nF, włączony równolegle do rezys−

tora R1 (R2).

rysunek 4

rysunek 2, przedstawiający przebie−

gi na wyjściu, przy różnej wartości stałe−

go napięcia spoczynkowego. Gdyby

więc zachodziła potrzeba pracy przy in−

nym niż 12V napięciu zasilającym, należy

na wejścia podać sygnał zmienny (np.

1kHz) o odpowiedniej amplitudzie, i tak

skorygować wartości R5 i R6, żeby na

wyjściach (n. 4 i 5) uzyskać przebieg jak

na rysunku 2b.

Ale elementy R3−R6 nie tylko decydu−

ją o poziomie napięcia stałego na wy−

rysunek 2

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2017.

Rys. 4. Przykład wykorzystania przedwzmacniacza.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 10/96

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

Kondensatory

Półprzewodniki

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: