Preamplificatore: circuito, funzionamento, tipi, differenze, come scegliere e sue applicazioni

Il preamplificatore o preamplificatore è stato inventato per la prima volta all'inizio del XX secolo come elemento principale dello sviluppo della tecnologia radiofonica e fonografica. Successivamente sono emersi i preamplificatori a transistor e infine i preamplificatori digitali che offrono maggiore affidabilità, costi inferiori e rumore inferiore. Questi amplificatori ha portato più funzioni e caratteristiche come; bilanciamento e filtri aggiuntivi per suono surround, equalizzazione, connettività wireless e correzione ambientale. I preamplificatori sono componenti importanti all'interno del sistema audio. Forniscono il segnale audio all'amplificatore di potenza e all'altoparlante. Regolano anche il livello e il routing del segnale per adattarsi alle diverse condizioni. Questo articolo spiega brevemente a preamplificatore , il suo funzionamento, i tipi e le applicazioni.

Cos'è un preamplificatore?

Un preamplificatore è un amplificatore elettronico che rimuove il segnale dal rilevatore senza degradare notevolmente il rapporto S/N intrinseco. Le caratteristiche del preamplificatore includono principalmente; controllo del tono, ingressi digitali di versatilità e regolazione del bilanciamento.

Questi amplificatori sono componenti critici nei sistemi home theater e stereo domestici. Quindi sono progettati principalmente per utilizzare un segnale audio proveniente da un dispositivo sorgente audio e amplificarlo a un livello che può essere ulteriormente elaborato attraverso un amplificatore di potenza per riprodurlo attraverso gli altoparlanti. Questi tipi di amplificatori sono anche responsabili dell'elaborazione del segnale audio come; regolazione del tono, del bilanciamento e del volume.

Principio di funzionamento del preamplificatore

Il preamplificatore funziona modificando un segnale elettrico debole in un segnale di uscita forte che è tollerante al rumore e abbastanza forte da trasmettere a un amplificatore di potenza e un altoparlante è noto come preamplificatore o preamplificatore. Il segnale di uscita finale sarebbe distorto o rumoroso senza l'utilizzo di questo amplificatore.
I preamplificatori vengono utilizzati negli impianti stereo domestici e nei sistemi home theater, ma la scelta di questo amplificatore dipende principalmente da vari fattori come; il numero di canali richiesti, le funzionalità preferite e la qualità del suono.

Circuito preamplificatore

Di seguito è mostrato il circuito del preamplificatore con un singolo transistor. Questo semplice circuito viene utilizzato per fornire un guadagno di tensione di circa 3 – 30 e dipende dalla sorgente e dall'impedenza di carico. Questo circuito preamplificatore ha una bassa impedenza di ingresso.

I componenti richiesti per realizzare questo circuito preamplificatore includono principalmente; resistori R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, condensatori C1 e C2 condensatori elettrolitici – Transistor T1 da 10 µF, 10 V e NPN = BC148B. Collegare il circuito secondo lo schema riportato di seguito.

Lavorando

Il semplice circuito del preamplificatore è progettato con un singolo transistor amplificatore a bassa potenza. Questo transistor è configurato in CE ( emettitore comune ) modalità. Ogni volta che il segnale di ingresso viene fornito al terminale di base del transistor T1 attraverso il condensatore di accoppiamento C1, accoppia il segnale di ingresso ai terminali BE del transistor T1.

Il 12V Vcc viene fornito al terminale del collettore del transistor e svolge la funzione extra fornendo la corrente di base. Il condensatore C1 in condizione di segnale zero funziona come un circuito aperto poiché la reattanza del condensatore è infinita a frequenza zero. Pertanto, il condensatore 'C1' funziona come un condensatore di blocco. Allo stesso modo, un condensatore C2 svolge una funzione simile. Quindi il condensatore C2 funziona come un condensatore di accoppiamento e alimenta il segnale amplificato per formare la tensione di uscita. Questo semplice circuito preamplificatore utilizza polarizzazione fissa. Quindi, nel circuito sopra, il processo del segnale zero può essere stabilito scegliendo la resistenza R1.

Tipi di preamplificatore

Esistono tre tipi di preamplificatori sensibili alla corrente, alla capacità parassita e al preamplificatore sensibile alla carica, discussi di seguito.

Preamplificatore sensibile alla corrente

Il preamplificatore sensibile alla corrente con impedenza di ingresso di 50 Ω fornisce la terminazione corretta del cavo coassiale da 50 Ω e trasforma l'impulso di corrente in un impulso di tensione proveniente dal rilevatore. Se il tempo di aumento dell'amplificatore è piccolo rispetto al tempo di aumento del rivelatore, il guadagno di tensione del preamplificatore è 'A' e l'ampiezza dell'impulso di tensione sull'o/p del preamplificatore sarà data come;

Vout = 50 Iin A

dove 'Iin' è l'ampiezza dell'impulso corrente proveniente dal rilevatore. Quindi questo segnale viene inviato ad un discriminatore veloce per il conteggio delle applicazioni il cui o/p viene registrato tramite un contatore/timer.

La limitazione dominante per le applicazioni di temporizzazione sulla risoluzione temporale attraverso tubi fotomoltiplicatori e piastre a microcanali è la variazione nei tempi di transito degli elettroni quando si riversano a cascata attraverso il rivelatore. Ciò può quindi causare un jitter nel tempo di arrivo dell'impulso all'uscita del rilevatore. Ma, se i segnali del rivelatore sono sufficienti a richiedere un preamplificatore sensibile alla corrente, allora dovrebbe essere considerato anche l'effetto del rumore in ingresso del preamplificatore sulla risoluzione temporale. Questi tipi di preamplificatori sono progettati principalmente per applicazioni di temporizzazione con costanti di tempo accoppiate in CA entro un intervallo di poche centinaia di nsec.

Preamplificatore a capacità parassita

Il preamplificatore che ha un'impedenza di ingresso elevata (~5 MΩ) è noto come preamplificatore a capacità parassita. Pertanto, l'impulso di corrente generato dal rilevatore viene incorporato nella capacità parassita combinata disponibile all'ingresso del preamplificatore e all'uscita del rilevatore. Generalmente, questa capacità parassita combinata varia da 10 a 50 pF. Il segnale risultante è un impulso di tensione con ampiezza proporzionale all'intera carica all'interno dell'impulso del rilevatore e un tempo di salita equivalente al periodo del segnale di corrente del rilevatore.

La capacità di ingresso e un resistore sono collegati in parallelo il che provoca un decadimento esponenziale del segnale con una costante di tempo di ~50 µs. Un amplificatore con guadagno unitario e alta impedenza di ingresso è incorporato come buffer per pilotare la bassa impedenza del cavo coassiale in uscita. Qui, il resistore da 93 Ω con l'uscita in serie può assorbire i segnali riflessi all'interno di cavi lunghi terminando il cavo nella sua impedenza caratteristica.

Questi tipi di preamplificatori non vengono utilizzati con rilevatori a semiconduttore a causa del guadagno sensibile a piccoli cambiamenti all'interno della capacità parassita. La capacità del rivelatore per rivelatori a semiconduttore parzialmente esauriti cambia con la tensione di polarizzazione applicata al diodo rivelatore. Inoltre, i piccoli movimenti del cavo di interconnessione possono regolare la capacità di ingresso con pochi decimi di pF.

Preamplificatore sensibile alla carica

Il preamplificatore sensibile alla carica è un tipo di preamplificatore che viene spesso utilizzato durante la progettazione di circuiti di lettura principalmente per rilevatori di impulsi. Il loro design fornisce stabilità e il basso rumore e la loro natura integrativa offrono un output. Quindi questa uscita è proporzionale all'intera carica fornita dal rilevatore durante l'evento dell'impulso.

Rispetto ad altri preamplificatori, il guadagno di questo preamplificatore è stabile. Non dipende dalla larghezza di banda dell'amplificatore o dalla capacità di ingresso. Questi tipi di preamplificatori vengono normalmente utilizzati nelle applicazioni di rilevamento delle radiazioni, ovunque sia necessario calcolare i singoli segnali di rilevamento con elevata precisione. Questi possono essere installati all'interno del sistema audio domestico e possono essere combinati con altre apparecchiature audio. Questi amplificatori sono molto economici e generano un suono naturale.

Come utilizzare un preamplificatore con un amplificatore?

Generalmente, il preamplificatore viene utilizzato prima dell'amplificatore o dell'amplificatore di potenza in un sistema audio. Non possiamo fornire segnali all'amplificatore di potenza da un microfono (o) da qualsiasi sensore audio analogico. Quindi dovremmo usare il preamplificatore prima dell'amplificatore.

L'amplificatore si concentra semplicemente sull'amplificazione del segnale elettronico a una gamma alta e non è in grado di rimuovere il rumore e le interferenze dal segnale. Per l'amplificazione del segnale ad alta velocità, è necessario fornire all'amplificatore un segnale elettronico forte e privo di rumore. Tuttavia, l'uscita di microfoni, trasduttori, sensori analogici, ecc. non è adatta all'ingresso dell'amplificatore poiché creano solo rumore, segnali deboli e interferenze incorporate.

Quindi il preamplificatore viene utilizzato per preparare il segnale per l'i/p dell'amplificatore di potenza. Se il preamplificatore non è collegato prima dell'amplificatore, l'uscita dell'amplificatore di potenza sarà rumorosa e distorta. Inoltre, il preamplificatore aiuta a bilanciare il guadagno.

Differenza tra preamplificatore e amplificatore in bianco e nero

Il principale differenze tra un preamplificatore e un amplificatore sono discussi di seguito.

Come scegliere il preamplificatore giusto?

Sappiamo che un preamplificatore potenzia il segnale del microfono prima che raggiunga il mixer principale o l'interfaccia audio. Questo amplificatore può avere un impatto sulla qualità e sul carattere delle tue registrazioni, quindi è essenziale selezionare quello corretto per il tuo sistema. Pertanto, durante la scelta di un preamplificatore, è necessario considerare molti fattori che verranno discussi di seguito.

Guadagno e headroom

La quantità di amplificazione che un preamplificatore applica al segnale di ingresso è nota come guadagno, mentre l'headroom è il livello più alto che un preamplificatore gestisce senza distorcere. Quindi un preamplificatore dovrebbe avere un guadagno minimo di – 60 dB e un headroom di – 20 dB.

Tonalità di colore

Colore e tono si riferiscono alle caratteristiche sonore che un preamplificatore conferisce al segnale come; chiarezza, calore, saturazione, luminosità, ecc. L'opzione di colore e tono dipende principalmente dalle preferenze personali, dallo stile e dal tipo di musica che si sta registrando.

Caratteristiche e funzioni

Queste sono le opzioni extra che controllano le offerte di un preamplificatore; un interruttore di polarità, alimentazione phantom, filtro low-cut, pad, allineamento di fase o misurazione. Quindi tutte queste caratteristiche e funzioni ti aiutano a modellare e ottimizzare il segnale prima che raggiunga la fase successiva della catena del segnale. Quindi, prima di selezionare un preamplificatore, devi cercare caratteristiche e funzioni adatte alle tue esigenze e al tuo flusso di lavoro.

Compatibilità e connettività

Si riferisce a quanto bene funziona un preamplificatore con altre apparecchiature e software da studio come un mixer, un'interfaccia audio, monitor o DAW. Se desideri un preamplificatore per la tua configurazione attuale, devi cercare un preamplificatore dotato di connettori di ingresso e uscita adatti come; TRS, RCA o XLR. È inoltre necessario verificare la compatibilità del preamplificatore con il sistema operativo e la DAW,

Qualità e budget

Ciò si riferisce principalmente a quanto sei disposto a spendere per un preamplificatore e al livello di affidabilità e prestazioni che ti aspetti da esso. Se hai bisogno di un preamplificatore in base al tuo budget e alla qualità richiesta per le tue registrazioni, controlla le recensioni, la garanzia e il supporto da parte dei clienti.

Vantaggi e svantaggi

IL vantaggi del preamplificatore include il seguente.

• Questo amplificatore amplifica i segnali provenienti dall'apparecchiatura sorgente in una gamma con cui un amplificatore di potenza può funzionare in modo efficiente.
• Questi amplificatori forniscono una tecnica per passare da un componente sorgente all'altro.
• Ha una migliore qualità del suono.
• Questo amplificatore ha meno rumore e più guadagno.
• Il preamplificatore ha una larghezza di banda maggiore.
• Questo amplificatore ha un'elevata gamma dinamica.
• Questi non sono costosi.
• L'installazione e la risoluzione dei problemi di questo amplificatore sono molto semplici.
• Questi sono disponibili prontamente e altamente reattivi.
• I preamplificatori sono lineari.
• Ha impedenze di ingresso elevate e basse impedenze di uscita.
• Questi sono normalmente sensibili alla carica e alla corrente.
• Questo amplificatore fornisce una caratteristica/attitudine particolare al tuo suono.
• I segnali audio a bassa tensione vengono trasformati molto rapidamente.

IL svantaggi del preamplificatore include il seguente.

• Questo amplificatore ha un numero inferiore di ingressi e uscite.
• Questi sono più pesanti.
• Non consente un controllo aggiuntivo.
• È un componente critico all'interno dell'elettronica del giroscopio.

Applicazioni

IL applicazioni dei preamplificatori include il seguente.

• Il preamplificatore identifica il segnale AE di ampiezza molto bassa generato dai sensori AE e si trasforma in forme utilizzabili e amplificate.
• Questo amplificatore viene utilizzato ovunque il segnale di ingresso sia molto piccolo e un amplificatore di potenza non sia in grado di rilevare questo piccolo segnale senza uno stadio preamplificatore.
• Di solito precede un altro amplificatore per predisporre un segnale elettronico per un'ulteriore elaborazione o amplificazione.
• Viene utilizzato nei sistemi di comunicazione per amplificare i segnali estremamente piccoli ottenuti dall'antenna ed è spesso posizionato molto vicino all'antenna.
• Viene utilizzato per modificare un segnale da bassa tensione e alta impedenza a un segnale ad alta tensione e bassa impedenza che è suscettibile al degrado del segnale.
• Questo amplificatore amplifica i segnali elettronici semplicemente migliorando i rapporti S/N prima che entrino in un cavo verso un amplificatore.
• Viene utilizzato principalmente per l'audio ad alta fedeltà per supportare i canali stereo e gli scambi tra gli ingressi audio.
• Questo tipo di amplificatore offre l'equalizzazione RIAA principalmente per la registrazione e la riproduzione di dischi fonografici.
• Questo amplificatore viene utilizzato per supportare diversi canali audio negli home theater.
• Questo amplificatore viene utilizzato in qualsiasi sistema audio per preparare il segnale audio in ingresso principalmente per l'amplificazione nello stadio successivo.
• Questi sono utilizzati nelle schede audio, nelle macchine Equilizer, nei mixer DJ e molti altri.
• Questi amplificatori vengono utilizzati con sensori analogici, trasduttori come sensori di prossimità e microfoni per migliorarne l'uscita.
• I preamplificatori vengono utilizzati all'estremità del ricevitore sistema di comunicazione per eliminare rumore e interferenze dai segnali di acquisizione.

Quindi, questo è una panoramica di un preamplificatore , funzionamento, tipi, circuito e loro applicazioni. Un preamplificatore svolge un ruolo chiave all'interno dei sistemi audio di alta qualità nell'amplificare e perfezionare il segnale proveniente dall'apparecchiatura sorgente. Ogni volta che si seleziona un preamplificatore è necessario considerare alcuni fattori cruciali come la compatibilità con altre apparecchiature audio, la qualità del suono preferita, ecc. Pertanto, comprenderne il ruolo principale e anche i suoi tipi può migliorare significativamente la tua esperienza audio. Ecco una domanda per te: cos'è un amplificatore?