Förförstärkare: krets, fungerande, typer, skillnader, hur man väljer och dess tillämpningar

Förförstärkaren eller förförstärkaren uppfanns först i början av 1900-talet som ett huvudelement i utvecklingen av radio- och fonografteknologi. Senare uppstod transistorbaserade förförstärkare och slutligen digitala förförstärkare genom att erbjuda högre tillförlitlighet, lägre kostnad och lägre brus. Dessa förstärkare medfört fler funktioner och funktioner som; balanserar och filtrerar dessutom till surroundljud, utjämning, trådlös anslutning och rumskorrigering. Förförstärkare är viktiga komponenter i ljudsystemet. De ger ljudsignalen till effektförstärkaren och högtalaren. De justerar också signalnivån och signaldirigeringen för att passa olika förhållanden. Den här artikeln förklarar kortfattat a förförstärkare , dess funktion, typer och applikationer.

Vad är en förförstärkare?

En förförstärkare är en elektronisk förstärkare som tar bort signalen från detektorn utan att avsevärt försämra det inre S/N-förhållandet. Förförstärkarens funktioner inkluderar huvudsakligen; tonkontroll, digitala ingångar för mångsidighet och balansjustering.

Dessa förstärkare är viktiga komponenter i hemmabiosystem och stereosystem. Så dessa är huvudsakligen utformade för att använda en ljudsignal från en ljudkälla och förstärka den till en nivå som kan bearbetas ytterligare genom en effektförstärkare för att spela genom högtalare. Dessa typer av förstärkare är också ansvariga för att bearbeta ljudsignalen som; justering av ton, balans och volym.

Förförstärkarens arbetsprincip

Förförstärkaren fungerar genom att ändra en svag elektrisk signal till en stark utsignal som är brustolerant och tillräckligt stark för att sända till en effektförstärkare. En högtalare är känd som en förförstärkare eller förförstärkare. Den slutliga utsignalen skulle vara förvrängd eller brusig utan att använda denna förstärkare.
Förförstärkare används i stereosystem och hemmabiosystem men valet av denna förstärkare beror främst på olika faktorer som; antalet nödvändiga kanaler, de föredragna funktionerna och ljudkvaliteten.

Förförstärkarkrets

Förförstärkarkretsen med en enkel transistor visas nedan. Denna enkla krets används för att ge ca 3 – 30 spänningsförstärkning och beror på källan samt belastningsimpedansen. Denna förförstärkarkrets har låg ingångsimpedans.

De komponenter som krävs för att göra denna förförstärkarkrets inkluderar huvudsakligen; motstånd R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, kondensatorer C1 & C2 elektrolytiska kondensatorer – 10 µF, 10V och NPN-transistor T1 = BC148B. Anslut kretsen enligt diagrammet nedan.

Arbetssätt

Den enkla förförstärkarkretsen är designad med en enda lågeffektsförstärkartransistor. Denna transistor är konfigurerad i CE ( vanlig sändare ) läge. Närhelst insignalen tillhandahålls till basterminalen på T1-transistorn genom Cl-kopplingskondensatorn, kopplar den insignalen till BE-terminalerna på T1-transistorn.

12V Vcc tillhandahålls till transistorns kollektorterminal och den tjänar den extra funktionen genom att ge basströmmen. C1-kondensatorn i nollsignaltillstånd fungerar som en öppen krets eftersom kondensatorreaktansen är oändlig vid nollfrekvens. Därför fungerar 'C1'-kondensatorn som en blockerande kondensator. På samma sätt har en C2-kondensator en liknande funktion. Så C2 kondensator fungerar som en kopplingskondensator och matar den förstärkta signalen för att bilda utspänningen. Denna enkla förförstärkarkrets använder fast förspänning. Så i ovanstående krets kan nollsignalprocessen etableras genom att välja R1-resistans.

Typer av förförstärkare

Det finns tre typer av förförstärkare som är strömkänsliga, parasitiska kapacitanser och laddningskänsliga förförstärkare som diskuteras nedan.

Strömkänslig förförstärkare

Den strömkänsliga förförstärkaren med 50Ω ingångsimpedans ger korrekt terminering av 50Ω koaxialkabeln & ändrar strömpulsen till en spänningspuls från detektorn. Om den ökade tiden för förstärkaren är liten jämfört med detektorns ökningstid, är förförstärkarens spänningsförstärkning 'A', och spänningspulsamplituden vid förförstärkaren o/p kommer att ges som;

Vout = 50 Iin A

där 'Iin' är den aktuella pulsamplituden från detektorn. Så denna signal matas till en snabb diskriminator för att räkna applikationer vars o/p registreras genom en räknare/timer.

Den dominerande begränsningen för timingapplikationer på timingupplösning genom fotomultiplikatorrör och mikrokanalplattor är variation inom elektronernas transittider när de kaskaderar genom detektorn. Så detta kan orsaka ett jitter inom pulsankomsttiden vid detektorns utgång. Men om detektorsignalerna är tillräckliga för att behöva en strömkänslig förförstärkare, bör förförstärkarens ingångsbruseffekt på tidsupplösningen också beaktas. Dessa typer av förförstärkare är främst konstruerade för timingapplikationer som har AC-kopplade tidskonstanter inom några hundra nsec-intervall.

Parasitisk kapacitans förförstärkare

Förförstärkaren som har en hög (~5 MΩ) ingångsimpedans är känd som en parasitisk kapacitansförförstärkare. Så den genererade strömpulsen av detektorn är inkorporerad i den kombinerade parasitiska kapacitansen som finns tillgänglig vid förförstärkarens ingång och detektorutgång. I allmänhet sträcker sig denna kombinerade parasitiska kapacitans från 10 – 50 pF. Den resulterande signalen är en spänningspuls med amplitud som är proportionell mot hela laddningen inom detektorpulsen och en stigtid som motsvarar perioden för detektorströmsignalen.

Ingångskapacitansen och ett motstånd är parallellkopplade vilket orsakar en exponentiell avklingning av signalen med en ~50 µs tidskonstant. En förstärkare med enhetsförstärkning och hög ingångsimpedans är inbyggd som en buffert för att driva koaxialkabelns låga impedans vid utgången. Här kan 93-Ω-motståndet med utgången i serie absorbera reflekterade signaler inom långa kablar genom att sluta kabeln i sin karakteristiska impedans.

Dessa typer av förförstärkare används inte med halvledardetektorer på grund av den känsliga förstärkningen för små förändringar inom den parasitiska kapacitansen. Detektorkapacitansen för delvis utarmade halvledardetektorer ändras med den applicerade förspänningen till detektordioden. Dessutom kan sammankopplingskabelns små rörelser justera ingångskapacitansen med några tiondelar av en pF.

Laddningskänslig förförstärkare

Laddningsladdningskänslig förförstärkare är en typ av förförstärkare som ofta används vid utformning av avläsningskretsar främst för pulsdetektorer. Deras design ger stabilitet, och lågt brus och deras integrerande karaktär ger en utgång. Så denna utsignal är proportionell mot hela laddningen som tillförs från detektorn under hela pulshändelsen.

Jämfört med andra förförstärkare är förstärkningen för denna förförstärkare stabil. Det beror inte på förstärkarens bandbredd eller ingångskapacitansen. Dessa typer av förförstärkare används normalt inom strålningsdetekteringsapplikationer, där enskilda detekteringssignaler behöver beräknas med hög precision. Dessa kan installeras i hemmaljudsystemet och kan kombineras med annan ljudutrustning. Dessa förstärkare är mycket billiga och genererar ett naturligt ljud.

Hur använder man en förförstärkare med en förstärkare?

I allmänhet används förförstärkaren före förstärkaren eller effektförstärkaren i ett ljudsystem. Vi kan inte leverera signaler till effektförstärkaren från en mikrofon (eller) någon analog ljudsensor. Så vi bör använda förförstärkaren före förstärkaren.

Förstärkaren fokuserar helt enkelt på att förstärka den elektroniska signalen på ett högt intervall, de kan inte ta bort brus och även störningar från signalen. För höghastighetssignalförstärkningen måste en stark och brusfri elektronisk signal ges till förstärkaren. Utsignalen från mikrofoner, givare, analoga sensorer etc är dock inte lämpliga för förstärkarens ingång eftersom de bara skapar brus, svaga och inbäddade interferenssignaler.

Så förförstärkare används för att förbereda signalen för effektförstärkarens i/p. Om förförstärkaren inte är allierad före förstärkaren kommer effektförstärkarens utgång att vara brusig och förvrängd. Dessutom hjälper förförstärkaren till att balansera förstärkningen.

Skillnad svart/vit förförstärkare vs förstärkare

Den huvudsakliga skillnader mellan en förförstärkare och en förstärkare diskuteras nedan.

Hur väljer man rätt förförstärkare?

Vi vet att en förförstärkare förstärker mikrofonsignalen innan den når huvudmixern eller ljudgränssnittet. Denna förstärkare kan ha en inverkan på kvaliteten och karaktären på dina inspelningar, så det är viktigt att välja rätt för ditt system. Så när du väljer en förförstärkare måste många faktorer beaktas som diskuteras nedan.

Gain & Headroom

Mängden förstärkning som en förförstärkare applicerar på ingångssignalen kallas förstärkning medan takhöjden är den högsta nivån som en förförstärkare hanterar utan att förvränga. Så en förförstärkare bör ha en minimum förstärkning – 60 dB och höjd på – 20 dB.

Färg ton

Färg & ton hänvisar till de ljudegenskaper som en förförstärkare ger till signalen som; klarhet, värme, mättnad, ljusstyrka, etc. Alternativet för färg och ton beror främst på dina personliga preferenser och stilen och typen av musik du spelar in.

Egenskaper och funktioner

Dessa är de extra alternativen som styr att en förförstärkare erbjuder som; en polaritetsomkopplare, fantommatning, low-cut filter, pad, fasinriktning eller mätning. Så alla dessa funktioner samt funktioner hjälper dig att forma och optimera signalen innan den når nästa fas i signalkedjan. Så innan du väljer en förförstärkare måste du leta efter funktioner och funktioner som passar dina behov såväl som arbetsflöde.

Kompatibilitet och anslutning

Det hänvisar till hur bra en förförstärkare fungerar med annan studioutrustning och programvara som en mixer, ljudgränssnitt, monitorer eller DAW. Om du vill ha en förförstärkare för din nuvarande installation måste du leta efter en förförstärkare som har lämpliga in- och utgångskontakter som; TRS, RCA eller XLR. Du måste också verifiera förförstärkarens kompatibilitet med ditt operativsystem och DAW,

Kvalitet & Budget

Detta syftar främst på hur mycket du är redo att spendera på en förförstärkare och vilken nivå av tillförlitlighet och prestanda du förväntar dig av den. Om du behöver en förförstärkare baserat på din budget såväl som den kvalitet du behöver för dina inspelningar, måste du kontrollera dess recensioner, garanti och support från kunder.

Fördelar & nackdelar

De fördelarna med förförstärkaren inkluderar följande.

• Denna förstärkare förstärker signaler från källutrustning till ett område som en effektförstärkare kan fungera effektivt med.
• Dessa förstärkare tillhandahåller en teknik för att växla mellan olika källkomponenter.
• Den har en bättre ljudkvalitet.
• Denna förstärkare har mindre brus och mer förstärkning.
• Förförstärkaren har en högre bandbredd.
• Denna förstärkare har ett högt dynamiskt omfång.
• Dessa är inte dyra.
• Denna förstärkare Installation och felsökning är mycket enkel.
• Dessa är lätt tillgängliga och lyhörda.
• Förförstärkare är linjära.
• Den har hög ingång och låg utgångsimpedans.
• Dessa är normalt laddningskänsliga och strömkänsliga.
• Denna förstärkare ger en speciell egenskap/attityd för ditt ljud.
• Lågspänningsljudsignaler omvandlas mycket snabbt.

De nackdelar med förförstärkaren inkluderar följande.

• Denna förstärkare har mindre antal in- och utgångar.
• Dessa är tyngre.
• Det tillåter inte extra kontroll.
• Det är en kritisk komponent inom gyromätarelektronik.

Ansökningar

De tillämpningar av förförstärkare inkluderar följande.

• Förförstärkaren identifierar AE-signaler med mycket låg amplitud som genereras från AE-sensorer och ändras till användbara och förstärkta former.
• Denna förstärkare används överallt där ingångssignalen är mycket liten och en effektförstärkare kan inte detektera denna lilla signal utan ett förförstärkarsteg.
• Vanligtvis föregår den ytterligare en förstärkare för att arrangera en elektronisk signal för vidare bearbetning eller förstärkning.
• Detta används i kommunikationssystem för att förstärka de extremt små signalerna som erhålls av antennen och placeras ofta mycket nära antennen.
• Den används för att modifiera en signal från lågspänning och högimpedans till en högspännings- och lågimpedanssignal som är känslig för signalförsämring.
• Denna förstärkare förstärker de elektroniska signalerna genom att helt enkelt förbättra S/N-förhållandena innan de går in i en kabel till en förstärkare.
• Den används främst för högfientlig ljud för att stödja stereokanaler samt växlar mellan ljudingångar.
• Denna typ av förstärkare erbjuder RIAA-utjämning främst för inspelning och uppspelning av grammofonskivor.
• Denna förstärkare används för att stödja olika ljudkanaler i hemmabio.
• Denna förstärkare används i alla ljudsystem för att förbereda den ingående ljudsignalen huvudsakligen för förstärkning inom nästa steg.
• Dessa används i ljudkort, Equilizer-maskiner, DJ-mixers och många fler.
• Dessa förstärkare används med analoga sensorer, givare som närhetssensorer samt mikrofoner för att förbättra deras uteffekt.
• Förförstärkare används i mottagarens ände kommunikationssystem för att bli av med brus och störningar från de mottagna signalerna.

Detta är alltså en översikt över en förförstärkare , arbete, typer, kretsar och deras tillämpningar. En förförstärkare spelar en nyckelroll inom högkvalitativa ljudsystem för att förstärka och förfina signalen från källutrustning. När du väljer en förförstärkare måste vissa avgörande faktorer beaktas som kompatibilitet med annan ljudutrustning, föredragen ljudkvalitet, etc. Så att förstå huvudrollen och även dess typer kan förbättra din ljudupplevelse avsevärt. Här är en fråga till dig, vad är en förstärkare?