Wzmacniacze mikrofonowe. Wiele domo-
wych zestawów audio ma wejście AUX -
liniowe, o czułości zbyt niskiej dla mikrofonu.
Choć już wcześniej wykorzystywaliśmy to
wyjście, dopiero teraz zrealizujemy praktyczny
przedwzmacniacz mikrofonowy, a nawet dwa
takie przedwzmacniacze.
Możesz wykonać wersję z rysunku 10.
Jak pokazuje fotografia 11, ja zrealizowałem
ten układ na płytce stykowej, ale Ty możesz
wykonać taki układ choćby w postaci solid-
nego pająka, zasilić z baterii 9-woltowej i
wykorzystywać w praktyce.
Ale być może zapytasz, dlaczego są tu
dwa stopnie o małym wzmocnieniu? Czy nie
wystarczy jeden?
Absolutnie nie twierdzę, że jest to opty-
malne rozwiązanie przedwzmacniacza mikro-
fonowego. Celowo chciałem zagospodarować
oba wzmacniacze, ponieważ takie rozwią-
zanie pozwala wymienić kostkę TL082 na
TL062, która ma wprawdzie nieco gorsze
niektóre parametry, ale za to pobiera kil-
kakrotnie mniej prądu. I właśnie z uwagi
na „gorsze niektóre parametry”, żeby nie
pogorszyć właściwości dynamicznych
przedwzmacniacza, mamy dwa stopnie o
małym wzmocnieniu. Taki przedwzmacniacz
z oszczędną kostką TL062 będzie pobierał
około 0,5mA prądu (model z fotografii 11
pobiera 0,48mA). Popularna alkaliczna 9-
woltowa bateria (6F22) zapewni
pracę takiego wzmacniacza przez
około tysiąc godzin, czyli bez prze-
rwy przez prawie półtora miesiąca.
Taki oszczędny
przedwzmacniacz
można też zasi-
lać z trzech 3-
woltowych bate-
ryjek litowych
albo małej baterii
12V do pilotów
samochodowych
– fotografia 12.
Druga propo-
zycja , pokazana
na rysunku 13
też może Cię zdziwić. Tym razem
do wzmacniania sygnału z powo-
dzeniem wystarczy jedna połówka
wzmacniacza, a drugą wykorzystuje-
my w obwodzie polaryzacji mikrofo-
nu elektretowego. Filtr z rezystorami
R1, R2, C1 dobrze stłumi ewentual-
ne „śmieci”, które mogłyby się prze-
dostawać z dodatniej szyny zasilania
do toru sygnałowego. Zauważ, że
tym razem „górna rezystancja” dziel-
nika sztucznej masy jest podzielona
na dwie części (R2A=R2B=470k
Ω)
i nie filtrujemy bezpośrednio napięcia w punk-
cie sztucznej masy (kolor zielony), tylko „o
piętro wyżej”, między rezystorami R2A, R2B.
Ale jeśli napięcie w tym punkcie będzie dobrze
Elektronika dla początkujących,
Elektronika dla początkujących,
czyli wyprawy na oślą łączkę
czyli wyprawy na oślą łączkę
Ćwiczenie 4. Wzmacnianie sygnałów zmiennych
EdW A07
EdW A07
+
+
+
+
+
+
C
O
C
O
C
F
C
F
R
O
R
O
C
I
C
I
R
P
R
P
U1B
U1A
R
B
R
B
R
A2
R
A2
R
F
R
F
2,2k
+
Me
1M
4,7k
W
4,7k
W
100k
W
100k
W
470k
W
470k
W
470k
W
470k
W
10 F
m
10 F
m
1 F
m
1 F
m
R2B
R2A
C3
100nF
R1
1M
C1
10 F
m
10 F
m
C2
100 F
m
100 F
m
10 F
m
10 F
m
U+
7-15V
L
R
100k
W
100k
W
wzmacniacz
operacyjny
TL072 lub TL082
wzmacniacz
operacyjny
TL072 lub TL082
+
+
+
+
+
+
C
O
C
O
C
F
C
F
R
O
R
O
C
I
C
I
R
P
R
P
R
B1
R
B1
R
B2
R
B2
R
A2
R
A2
R
F
R
F
2,2k
+
Me
1k
W
1k
W
10k
W
10k
W
10k
W
10k
W
47k
W
47k
W
47k
W
47k
W
100 F
m
100 F
m
1 F
m
1 F
m
10 F
m
10 F
m
R2
100k
R2
100k
C3
100nF
R1
100k
C1
wzmacniacz operacyjny
TL062 lub TL072 lub TL082
wzmacniacz operacyjny
TL062 lub TL072 lub TL082
10 F
m
10 F
m
C2
100 F
m
100 F
m
U+
7-16V
R
a1
R
a1
L
R
100k
W
100k
W
Rys. 10
Rys. 13
37
Ośla łączka
Elektronika dla Wszystkich
Fot. 11
Fot.12
worldmags & avaxhome
worldmags & avaxhome
38
Ośla łączka
Elektronika dla Wszystkich
Czerwiec 2010
Czerwiec 2010
odfiltrowane, to „czyste” będzie także napięcie
sztucznej masy (ale wcale nie zaszkodzi doda-
nie kondensatora np. 100nF) równolegle do
R1. Dodatkowo obwód R
F
, C
F
filtruje napię-
cie zasilające dla mikrofonu, podawane przez
wtórnik U1B. Stała czasowa R
F
C
F
jest duża
(1M
Ωx10uF=10s), stukrotnie większa, niż we
wcześniejszych układach (1k
Ωx100uF=0,1s),
co też oznacza lepsze tłumienie ewentualnych
„śmieci”. Tego typu rozwiązanie filtru napięcia
zasilającego mikrofon należy też polecić do
przedwzmacniaczy kilkustopniowych o bardzo
dużym wzmocnieniu. Wtedy dobra filtracja
napięcia zasilającego mikrofon jest bardzo
ważna, by zmnieszyć ryzyko samowzbudze-
nia, ale tym tematem zajmiemy się szczegóło-
wo w następnym odcinku.
Ja wykonałem przedwzmacniacz z rysun-
ku 13 na płytce stykowej, jak pokazuje foto-
grafia 14, ale Ty możesz go zrealizować w
sposób bardziej trwały. W takim przypadku
zamiast kostki TL082 wykorzystaj bardziej
niskoszumną TL072. Taki przedwzmacniacz
z TL082 czy TL072 będzie pobierał około
3mA prądu, więc możesz go zasilać nie tylko
z zasilacza stabilizowanego 9...12V, ale nawet
z małej baterii 9V.
Zauważ, że w obu przypadkach mamy
przedwzmacniacz monofoniczny, którego syg-
nał podajemy na oba kanały wzmacniacza
stereofonicznego za pomocą kabla z wtyka-
mi chinch (RCA). Jeślibyś chciał zbudować
przedwzmacniacz dla dwóch mikrofonów, to
najprawdopodobniej nie byłoby dobrym pomy-
słem wykorzystanie dwóch jed-
nakowych przedwzmacniaczy i
podłączenie każdego do inne-
go kanału wzmacniacza stereo.
Wtedy trzeba raczej wykorzy-
stać mikser, który pozwoli uzy-
skać lepsze efekty. Mikserem
i układami korektorów barwy
dźwięku zajmiemy się w jed-
nym z następnych odcinków.
A w najbliższej kolejności zaj-
miemy się problemem dużego
wzmocnienia, samowzbudzenia
i szumów.
A na razie zachęcam Cię,
żebyś przeprowadził rozmaite
własne eksperymenty z opi-
sanymi układami. Do takich
eksperymentów możesz zbu-
dować dwa podobne lub iden-
tyczne układy przedwzmacnia-
czy, dołączyć ich wyjścia do
dwóch wejść stereofonicznego
wzmacniacza audio i wtedy porównywać, jak
wpływa na dźwięk zmiana wartości elemen-
tów jednego z przedwzmacniaczy. Dobrze
byłoby, gdybyś na własne uszy przekonał się,
co daje ograniczenie pasma od dołu i od góry,
ponieważ wśród elektroników panują błęd-
ne wyobrażenia w tym zakresie. Proponuję,
żebyś zmieniał wartości wszystkich kluczo-
wych elementów i porównywał uzyskane
efekty. W przedstawionym do tej pory mate-
riale ćwiczenia 4 przedstawiłem kluczowe
informacje o przedwzmacniaczach. Opierając
się na dotychczasowych informacjach pró-
buj zrealizować jeszcze inne konfiguracje
przedwzmacniaczy. Nie zaszkodziłoby gdzieś
zapisać wnioski z wszystkich takich prób.
Jeszcze raz gorąco namawiam do prak-
tycznych eksperymentów, które są wręcz bez-
cenne, ponieważ dają doświadczenie, którego
nie można zdobyć przez lekturę książek czy
czasopism.
Piotr Górecki
Pasmo przenoszenia
Jak już wiesz, we wzmac-
niaczu odwracającym
mamy jasną sytuację:
Dobierając pojemność C
I
,
możemy łatwo regulo-
wać dolną częstotliwość
graniczną wzmacniacza
przebiegów zmiennych.
W razie potrzeby może-
my też łatwo ograniczyć
pasmo od góry, obcinając najwyższe częstot-
liwości. Wystarczy do rezystora R
B
dołą-
czyć równolegle pojemność C
B
– rysunek T.
Wraz ze wzrostem częstotliwości zmniejsza
się reaktancja pojemnościowa kondensatora
C
B
. Dla jakiejś częstotliwości reaktancja ta
stanie się liczbowo równa rezystancji R
B
. I
to będzie (górna) częstotliwość graniczna
tego wzmacniacza. Powyżej tej częstotliwo-
ści zmniejszająca się reaktancja C
B
będzie
tłumić wysokie częstotliwości. We wzmac-
niaczu odwracającym, zmieniając wartości
C
I
oraz C
B
, możemy zmieniać dolną i górną
częstotliwość graniczną, a tym samym pasmo
przenoszenia. Zilustrowane jest to na rysun-
ku U. Analogicznie jest we wzmacniaczu
nieodwracającym. Wprawdzie we wzmac-
niaczu nieodwracającym teoretycznie można
byłoby uzyskać lepszą stromość z uwagi na
obecność dwóch filtrów
górnoprzepustowych (patrz rysunek R), jed-
nak nie byłoby to optymalne rozwiązanie i
w praktyce obwód R
A
C
A
najczęściej ma czę-
stotliwość graniczną 20Hz lub niższą, czyli
nie ogranicza pasma akustycznego. A dolną
częstotliwość graniczną wyznacza obwód
kondensator CI, współpracujący z rezystancją
wejściową wzmacniacza (R3 na rysunku R).
Należy też podkreślić, że pokazana na
rysunku U zmiana szerokości pasma przeno-
szenia nie ma nic wspólnego z charaktery-
styczną dla obwodów rezonansowych regu-
lacją szerokości pasma przez zmianę dobroci
Q. To nie jest obwód rezonansowy, tylko naj-
prostszy filtr i nie można tu mówić o dobroci
Q. Szybkość opadania charakterystyki czę-
stotliwościowej poza pasmem przepustowym
jest niezmienna i wynosi 20dB/dekadę, czyli
6dB na oktawę.
Choć w opisywanych wzmacniaczach
dolną i górną częstotliwość graniczną można
regulować niezależnie za pomocą kondensa-
torów C
I
, C
B
, jednak nie ma sensu próba rea-
lizacji w ten sposób filtrów wąskopasmowych
o dużej skuteczności. W jednym z następnych
odcinków zajmiemy się skutecznymi filtrami
o małym paśmie i dużej dobroci.
Wzmacniacze zasilane symetrycznie
Jak wskazują wcześniejsze rozważania, zasto-
sowanie obwodu sztucznej masy oraz konden-
satorów sprzęgających w pewnym niewielkim
stopniu pogarsza parametry wzmacniacza. Taki
bardzo niewielki wzrost zniekształceń i szumów
nie ma znaczenia w sprzęcie klasy popularnej i
średniej. Jednak w najwyższej jakości układach
audio nigdy nie stosuje się pojedynczego zasila-
nia i sztucznej masy, tylko zasilanie napięciem
TECHNIKALIA
+
+
C
B
C
B
C
B
C
B
C
A
C
A
R
B
R
B
R
B
R
B
R
A
R
A
R
A
R
A
+
wzmacniacz
odwracający
wzmacniacz
odwracający
wzma-
cniacz
nieodwra-
cający
wzma-
cniacz
nieodwra-
cający
Rys. T
+
C
B
C
B
R
B
R
B
R
A
R
A
R
A
R
A
R
B
R
B
R
A
R
A
R
B
R
B
C
I
C
I
C
I
C
I
C
B
C
B
G=
regulacja
dolnej
częstotliwości
granicznej przez
regulacja
dolnej
częstotliwości
granicznej przez
regulacja
górnej częstotliwości
granicznej przez
regulacja
górnej częstotliwości
granicznej przez
częstotliwość w skali logarytmicznej
częstotliwość w skali logarytmicznej
Rys. U
Fot.14
worldmags & avaxhome
worldmags & avaxhome
39
Ośla łączka
Czerwiec 2010
Czerwiec 2010
Elektronika dla Wszystkich
symetrycznym, często ±15V lub
nawet większym. Zasilane syme-
trycznie są też liczne wzmacnia-
cze mocy audio.
Zasadniczo przy zasilaniu
symetrycznym, do wzmacnia-
nia przebiegów zmiennych
można wykorzystywać kla-
syczne wzmacniacze, bez żadnych konden-
satorów, jak pokazuje wcześniejszy rysunek
A. Jednak z kilku powodów zazwyczaj doda-
wany jest kondensator C
I
– rysunek W, a w
we wzmacniaczu nieodwracającym oprócz C
I
dodatkowo rezystor Rx, podający potencjał
masy na wejście nieodwracające, a także
elektrolityczny, czyli biegunowy kondensator
C
A
– rysunek X. Początkujący często zapo-
minają o rezystorze Rx i wtedy wzmacniacz
nie chce działać. Kondensatory C
A
występują
też w wielu aplikacja scalonych wzmacniaczy
mocy audio, które bardzo często mają układ
aplikacyjny jak na rysunku X. I tu początkują-
cy często mają poważną na pozór wątpliwość.
Przy zasilaniu napięciem pojedynczym nie
ma problemu, bo na absolutnie niezbędnym
wtedy kondensatorze C
A
występuje napięcie
sztucznej masy (połowa napięcia zasilania), a
tym samym nie ma wątpliwości co do biegu-
nowości C
A
. Natomiast przy zasilaniu syme-
trycznym według rysunku X, napięcie stałe
na kondensatorze
C
A
jest równe zeru i
pojawia się pytanie
o prawidłową biegu-
nowość tego kondensatora. Otóż choć na
większości schematów można spotkać biegu-
nowość kondensatora C
A
jak na rysunku X,
jednak równie dobrze można włączyć kon-
densator C
A
odwrotnie, według rysunku Y.
Nie ma natomiast żadnej potrzeby stosowania
dwóch połączonych szeregowo-przeciwsob-
nie „elektrolitów” według rysunku Z. Taka
kombinacja byłaby potrzebna, gdyby na C
A
okresowo mogło pojawiać się napięcie stałe o
różnej biegunowości. Jednak w omawianym
przypadku średnie napięcie stałe na C
A
jest
bliskie zeru. Ewentualne napięcie zmienne na
tym kondensatorze jest niewielkie. Owszem,
w praktyce na C
A
może wystąpić niewielkie
napięcie stałe rzędu miliwoltów, ale nawet
gdyby w układach z rysunków X, Y wystąpiło
takie małe napięcie niezgodne z biegunowoś-
cią C
A
, to nie przeszkodzi ono w prawid-
łowej pracy
z w y k ł e g o
kondensatora
elektrolitycz-
nego. Zwykłe
a l u m i n i o w e
„elektrolity”
mogą praco-
wać z mały-
mi napięcia-
mi stałymi o
niewłaściwej
b i e g u n o -
wości. Jeśli
jednak ktoś nadal
miałby wątpliwości, może zmierzyć rzeczy-
wiste napięcie stałe na C
A
(które może być
rzędu miliwoltów) i stosownie do bieguno-
wości tego napięcia wlutować C
A
albo według
rysunku X, albo Y.
TECHNIKALIA
C
A
C
A
R
X
R
X
R
B
R
B
R
A
R
A
+
C
I
C
I
U+
U_
U_
we
wy
+
C
A
C
A
R
X
R
X
R
B
R
B
R
A
R
A
+
C
I
C
I
U+
U_
U_
we
wy
+
C
A
C
A
R
X
R
X
R
B
R
B
R
A
R
A
+
+
C
I
C
I
U+
U_
U_
we
+
U_
U_
+
R
B
R
B
R
A
R
A
C
I
C
I
U+
we
wy
Rys. X
Rys. Y
Rys. W
Rys. Z
R E K L A M A
worldmags & avaxhome
worldmags & avaxhome