tez

2.1 Bir LNA Devresi Seçme

Yukarıdaki hususlara uygun olarak, düşük gürültülü amplifikatörün aşağıdaki özellikleri karşılaması gerekir:

kazanç faktörü 20 dB'den az değil;

gürültü değeri 3 dB'den fazla değil;

dinamik aralık 90 dB'den az değil,

merkez frekansı 808 MHz.

ek olarak, özelliklerin yüksek stabilitesine, yüksek çalışma güvenilirliğine, küçük boyutlara ve ağırlığa sahipti.

Düşük gürültülü bir amplifikatörün gereksinimlerini dikkate alarak, sorunu çözmek için olası seçenekleri ele alacağız. Olası seçenekleri değerlendirirken, alıcı-verici modülünün hangi koşullar altında çalışacağı (uçağa yerleştirme ve sıcaklık farklılıkları, titreşimler, basınç vb. gibi dış faktörlerin etkisi) dikkate alınacaktır. Farklı eleman tabanı kullanılarak yapılan düşük gürültülü amplifikatörleri analiz edelim.

Mikrodalga yükselteçlerin en sessizi, son derece düşük gürültü sıcaklıkları (20 o K'den az) ve sonuç olarak çok yüksek hassasiyet ile karakterize edilen şu anda kuantum paramanyetik yükselticilerdir (maserler). Bununla birlikte, kuantum amplifikatör, büyük boyutlara ve ağırlığa, yüksek maliyete ve ayrıca güçlü bir sabit manyetik alan oluşturmak için hacimli bir manyetik sisteme sahip olan bir kriyojenik soğutma sistemi (4,2 o K sıvı helyum sıcaklığına kadar) içerir. Bütün bunlar, kuantum yükselteçlerinin kapsamını benzersiz radyo sistemleriyle sınırlar - uzay iletişimi, uzun menzilli radar vb.

Mikrodalga radyo alıcılarını minyatürleştirme, verimliliklerini artırma ve maliyetleri düşürme ihtiyacı, yarı iletken parametrik, tünel diyot ve mikrodalga transistör yükselteçlerini içeren yarı iletken cihazlara dayalı düşük gürültülü yükselteçlerin yoğun kullanımına yol açmıştır.

Yarı iletken parametrik yükselticiler (SPA) geniş bir frekans aralığında (0,3 ... 35 GHz) çalışır, kesirlerden merkez frekansın yüzde birkaçına kadar bant genişliklerine sahiptir (tipik değerler% 0,5 ... 7, ancak bant genişlikleri %40'a kadar elde edilebilir); bir kademenin iletim katsayısı 17…30dB'ye ulaşır, giriş sinyallerinin dinamik aralığı 70…80dB'dir. Pompa jeneratörleri olarak, çığ açıklıklı diyotlara ve Gunn diyotlarına ve ayrıca mikrodalga transistörlere (frekans çarpmalı ve frekanssız) dayalı jeneratörler kullanılır. Yarı iletken parametrik yükselteçler, yarı iletken ve genel olarak tüm soğutulmamış mikrodalga yükselteçler arasında en düşük gürültülü olanıdır. Gürültü sıcaklıkları onlarca (desimetre dalga boyunda) ile yüzlerce (santimetre dalga boyunda) Kelvin derece arasında değişir. Derin soğutma ile (20 o K'ye kadar ve altı), gürültü özelliklerinde kuantum yükselteçlerle karşılaştırılabilir. Ancak soğutma sistemi PPU'nun boyutlarını, ağırlığını, güç tüketimini ve maliyetini artırır. Bu nedenle, soğutulmuş PPU'lar, esas olarak, oldukça hassas radyo alıcılarının gerekli olduğu ve boyutların, ağırlığın ve güç tüketiminin çok önemli olmadığı karasal radyo sistemlerinde kullanılır.

Daha iyi gürültü özelliklerine ek olarak, tünel diyotlarına ve mikrodalga transistörlere dayalı amplifikatörlere kıyasla PPU'nun avantajları, daha yüksek frekans aralığında çalışma yeteneğini, bir aşamanın daha fazla yükseltilmesini, hızlı ve basit elektronik frekans ayarlama olasılığını içerir ( 2 ... %30 içinde). PPU'nun dezavantajları, bir mikrodalga pompa jeneratörünün varlığı, daha küçük bir bant genişliği, büyük boyutlar ve ağırlık ve transistör mikrodalga amplifikatörlerinin aksine önemli ölçüde daha yüksek bir maliyettir.

Diğer yarı iletken yükselteçlerle karşılaştırıldığında, tünel diyot yükselteçleri, esas olarak ferrit sirkülatörlerin ve valflerin boyutları ve kütlesi, daha düşük güç tüketimi ve geniş bir bant genişliği ile belirlenen daha küçük boyutlara ve ağırlığa sahiptir. 1 ... 20 GHz frekans aralığında çalışırlar, % 1,7 ... 65 nispi bant genişliğine sahiptirler (tipik değerler %3,5 ... 18), bir aşamanın iletim katsayısı 6 ... 20 dB, gürültü rakamı desimetre dalgalarında 3.5 ... 4.5 dB ve santimetrede 4 ... 7 dB, giriş sinyallerinin dinamik aralığı 50 ... 90 dB'dir. Tünel diyot yükselteçleri esas olarak çok sayıda hafif ve küçük boyutlu yükselteçlerin küçük bir alana yerleştirilmesinin gerekli olduğu cihazlarda, örneğin aktif fazlı anten dizilerinde kullanılır. Bununla birlikte, içsel dezavantajları nedeniyle (nispeten yüksek gürültü rakamı, yetersiz dinamik aralık, tünel diyotunun düşük dielektrik gücü, kararlılığın sağlanmasındaki zorluk, ayırma cihazlarına duyulan ihtiyaç), tünel diyotlarına dayalı amplifikatörler son zamanlarda yoğun bir şekilde mikrodalga transistör ile değiştirilmiştir. doğal dezavantajları nedeniyle amplifikatörler.

Yarı iletken düşük gürültülü amplifikatörlerin ana avantajları - küçük boyut ve ağırlık, düşük güç tüketimi, uzun hizmet ömrü, mikrodalga entegre devreler oluşturma yeteneği - aktif fazlı anten dizilerinde ve yerleşik ekipmanda kullanılmalarına izin verir. Ayrıca, mikrodalga transistör yükselteçleri en büyük beklentilere sahiptir.

Yarı iletken fiziği ve teknolojisindeki gelişmeler, iyi gürültü ve yükseltme özelliklerine sahip ve mikrodalga aralığında çalışabilen transistörler yaratmayı mümkün kılmıştır. Bu transistörlere dayanarak, mikrodalga düşük gürültülü amplifikatörler geliştirildi.

Transistör yükselteçleri, yarı iletken parametrik ve tünel diyotlarına dayalı yükselticilerden farklı olarak, rejeneratif değildir, bu nedenle, örneğin tünel diyotlarına dayalı yükselticilerden daha kararlı çalışmalarını sağlamak çok daha kolaydır.

Mikrodalga LNA, hem bipolar (germanyum ve silikon) hem de Schottky bariyerli (silikon ve galyum arsenit bazlı) alan etkili transistörler olmak üzere düşük gürültülü transistörler kullanır. Germanyum bipolar transistörler, silikondan daha düşük bir gürültü rakamı elde etmenizi sağlar, ancak ikincisi daha yüksek frekanslıdır. Schottky bariyerli FET'ler, güçlendirme özelliklerinde bipolar transistörlerden üstündür ve daha yüksek frekanslarda, özellikle galyum arsenit transistörlerinde çalışabilir. Nispeten düşük frekanslardaki gürültü özellikleri bipolar transistörlerde ve daha yüksek frekanslarda alan olanlarda daha iyidir. Alan etkili transistörlerin dezavantajı, geniş bant eşleşmesini zorlaştıran yüksek giriş ve çıkış empedanslarıdır.

Yukarıdaki hususlar, monolitik bir entegre tasarımda düşük gürültülü alan etkili bir transistör amplifikatörünün sentezi için bir stratejinin ana hatlarını çizmemize izin verir.

Daha önce seçildiği gibi, LNA, MGA - 86563 modülü bazında inşa edilecektir.Elektrik devre şeması Şekil 2.1'de gösterilmiştir. Tipik bir anahtarlama devresi Şekil 2.2'de gösterilmektedir: Şekil 2.1 MGA-86563 elektrik devre şeması. Şekil 2...

Yüksek frekanslı alma yolu

Yapılan çalışma sonucunda MGA86563 düşük gürültülü amplifikatör incelenmiştir. LNA'nın frekans yanıtı çalışması, X1-42 frekans yanıtını incelemek için bir cihaz olan SNPU-135 standı kullanılarak gerçekleştirildi. Frekans yanıtını ölçmek için bağlantı şeması Şekil 4'te gösterilmektedir...

AC'den DC'ye voltaj ölçüm dönüştürücü

Doğrultucu devresini uygulamak için KR140UD282 tipi girişte alan etkili transistörlere sahip çift yüksek hızlı op-amp kullanıyoruz. Parametreleri Tablo 5'te verilmiştir ve anahtarlama devresi Şekil 8'de gösterilmiştir...

Düşük gürültülü entegre amplifikatör

Sıcaklık sensörlerine dayalı ölçüm dönüştürücülerinin MICRO-CAP sisteminde modelleme

Binaya bağlı olarak, bir akım kaynağı kullanarak RTD kullanarak sıcaklık ölçümü için üç telli bir devre (2 seçenek) kurmak gerekir (bkz. Şekil 6.2.1). No. Şema 2'deki DUT girişindeki Voltaj Şekil.6.2.1...

Cihazın yükseltici kısmının tasarlanması

Şekil 2'de gösterilen şemayı kullanalım. 5 güç yükselticisini hesaplamak. MA hesaplanırken verilen değerler: a). Yükteki nominal güç Рн = 0,4 W; B). Yük direnci Rн = 100 Ohm...

Anahtarlama düğümünün çalışmasını modelleme süreci

Ortak mod gürültüsü 10V'u geçmediği ve kazanç büyük olmadığı için en basit diferansiyel amplifikatörü almak yeterli olacaktır. En basit diferansiyel yükselticinin devresi Şekil 5'te gösterilmiştir ...

Dönüştürücü Geliştirme

Şekil 2 Ön yükseltici (PA), negatif geri beslemeli bir işlemsel yükselticidir (op amp). Anahtarlama devresi (PU) Şekil 2'de gösterilmiştir ...

Bir darbe yükselticisinin hesaplanması

Darbe voltaj yükselticisi, PA'nın normal çalışmasını sağlayan bir sinyal ön yükselticisidir...

Bir ters yükselticinin sentezi

Negatif geri beslemeli bir ters çeviren yükselticinin şeması: Şekil 1 - OOS'lu bir ters çeviren op amp'in temel devresi ...

Hesaplamaları geliştirme ve gerçekleştirme kolaylığı için PU, ULF ve UHF2 blokları ortak bir şemada birleştirildi. Yapı 140-UD20A mikro devre ve KT817A bipolar transistörlere dayanıyordu ...

Radyo istasyonlarının teknik verilerinin karşılaştırmalı özellikleri

Şekil 7.5, UHF2 ön yükselticisinin, düşük frekanslı yükselticinin ve yüksek frekanslı yükselticinin elektrik devre şemasını göstermektedir. Devre, işlemsel yükselteçlerden (Da1 ...

Mikrofon amplifikatör devresi

Toplam kazancın nerede olduğu, yükseltme aşamalarının sayısının seçildiği toplam kazancı belirleyelim; etkin anma çıkış gerilimi; etkin anma giriş gerilimi...

geniş bant amplifikatör

Bir amplifikatörün geliştirilmesine başlayarak, üretiminin ekonomik fizibilitesine ilişkin genel düşüncelerle yönlendirilmelidir (aktif cihazların, elemanların ve bileşenlerin sayılarına göre en aza indirilmesi ...

Minimum çıkış gürültüsü sağlamak için gerekli olan ana parametrelerden birinin gerekli olduğu birçok amplifikatör vardır. Tipik olarak, bu tür devreler, ana amplifikasyonun düşük frekanslarda gerçekleştirildiği doğrudan dönüşüm alıcılarının yanı sıra çeşitli sensörlerden gelen sinyalleri yükseltmek için kullanılır. Gürültüdeki artış, zayıf sinyalleri bir gürültü arka planına karşı ayırt etmeyi imkansız hale getirir.

Amplifikatörün iç gürültüsü, akım devrenin pasif ve aktif elemanlarından geçtiğinde meydana gelir.
Gürültü özellikleri de büyük ölçüde devrenin (devre) yapısına bağlıdır. Yüksek sinyal-gürültü oranına sahip bir amplifikatör geliştirirken, optimum devre tipi seçimine ek olarak, doğru eleman tabanını seçmek ve kaskadların çalışmasını optimize etmek önemlidir.

Şematik Bileşenleri Seçme

Gerçek bir amplifikatörde dahili gürültünün kaynağı:
1) dirençlerin termal ve akım gürültüsü;
2) kapasitörlerin, diyotların ve zener diyotların titreme sesi;
3) aktif elemanların (transistörler) dalgalanma gürültüsü;
4) titreşim ve temas gürültüsü.

dirençler

Dirençlerin doğal gürültüsü, termal ve akım gürültüsünün toplamıdır.

Termal gürültü, direncin yapıldığı iletken malzemedeki elektronların hareketinden kaynaklanır (bu gürültü artan sıcaklıkla artar). Direnç üzerinde herhangi bir voltaj etki etmiyorsa, üzerindeki EMF gürültüsü (μV cinsinden) şu ilişkiden belirlenir:

Esh=0.0125 x f x R,
burada f, kHz cinsinden frekans bandıdır; R, kOhm cinsinden dirençtir.

Akım gürültüsü, akım bir dirençten geçtiğinde oluşur. Bu durumda, malzemenin iletken parçacıkları arasındaki temas dirençlerindeki dalgalanmaların etkisiyle gürültü voltajı ortaya çıkar. Değeri lineer olarak uygulanan gerilime bağlıdır. Bu nedenle, dirençlerin gürültü özellikleri, Em (μV) gürültü geriliminin değişken bileşeninin etkin değerinin uygulanan gerilim U (V): Em / U'ya oranı olan gürültü seviyesi ile karakterize edilir.

Her iki gürültü türünün de frekans spektrumu süreklidir ("beyaz gürültü"). Ve termal gürültü için çok yüksek frekanslara eşit olarak dağıtılırsa, mevcut gürültü için zaten yaklaşık 10 MHz'den düşmeye başlar.

Toplam gürültü miktarı direncin karekökü ile orantılıdır, dolayısıyla onu azaltmak için devredeki direnç değeri de azaltılmalıdır.
Bazen dirençlerin neden olduğu gürültüyü azaltmak için paralel (veya seri) bağlantılarına başvururlar ve ayrıca çalışma için gerekenden daha fazla güç ayarlarlar. Ek olarak, üretim teknolojisi nedeniyle bu parametrenin daha az olduğu türleri kullanmak mümkündür.

Telsiz dirençler, termal gürültüden çok daha fazla akım gürültüsüne sahiptir. Farklı direnç türleri için genel gürültü seviyesi 0,1 ila 100 µV/V arasında değişebilir.

Çeşitli dirençleri (SP grubundan sabit ve düzelticiler) karşılaştırmak için, maksimum gürültü değerleri tablo 1'de gösterilmiştir.

Direnç tipi Teknolojik versiyon Gürültü seviyesi, µV/V BLT kahverengi-karbon 0,5 S2-13 S2-29V metal-dielektrik 1,0 S2-50 metal-dielektrik 1,5 MLT OMLT S2-23S2-33 metal-dielektrik 1...5 S2- 26 metal oksit 0,5 SP3-4
SP3-19
SP3-23 film kompozit 47...100
25...47
25...47
Tablo 1 - Dirençlerin gürültü özellikleri

Tablodan da görülebileceği gibi, ayarlanmış dirençler çok daha gürültülüdür. Bu nedenle, bunları küçük değerlerle kullanmak veya devreden tamamen çıkarmak daha iyidir.
Dirençlerin gürültü özellikleri, geniş bantlı bir gürültü üreteci uygulamak için kullanılabilir.

Düşük gürültülü bir amplifikatörün montajı için direnç seçimi önerileri olarak, C2-26, C2-29V, C2-33 ve C1-4 (paketlenmemiş çip tasarımı) türlerini kullanmanın en uygun olduğu belirtilebilir. Son zamanlarda, tasarımda C2-23'e benzer, ancak daha düşük bir gürültü rakamıyla (0,2 μV / V) düşük gürültülü ithal metal dielektrik dirençler satışa çıktı.

Dirençleri güçlü bir şekilde soğutarak gürültüyü önemli ölçüde azaltmak mümkündür, ancak bu yöntem çok pahalıdır ve çok nadiren kullanılır.

kapasitörler

Kondansatörlerde titreşim gürültüsünün kaynağı kaçak akımdır. Büyük kapasiteli oksit kapasitörler en yüksek kaçak akımlara sahiptir. Ayrıca, kapasitedeki bir artışla kaçak artar ve izin verilen nominal çalışma voltajındaki bir artışla azalır.

En yaygın oksit kapasitörler için referans verileri tablo 29'da verilmiştir.
Polar kapasitörler arasındaki en küçük kaçak akımlar şunlardır: K53-1A, K53-18, K53-16, K52-18, K53-4 ve diğerleri.
İzolasyon kapasitörleri olarak girişe takılan oksit kapasitörler, amplifikatörün gürültüsünü önemli ölçüde artırabilir. Bu nedenle, kullanımlarından kaçınmak, bunları film olanlarla (K10-17, K73-9, K73-17, KM-6, vb.) Değiştirmek istenir, ancak bu, yapının boyutunda önemli bir artışa yol açacaktır. .

Kondansatör tipi Üretim teknolojisi Çalışma sıcaklığı, C Kaçak akım, µA K50-6
K50-16
K50-24
alüminyum oksit-elektrolitik -10...+85
-20...+70
-25...+70 4...5000
4...5000
18...3200 K52-1
K52-2
K52-18 tantal oksit hacim-gözenekli -60...+85
-50...+155
-60...+155 1,2...8,5
2...30
1...30 K53-1
K53-1A
K53-18 tantal oksit-yarı iletken -80...+85
-60...+125
-60...+125 2...5
1...8
1...63
Tablo 2 - Kondansatörlerin referans parametreleri

Diyotlar ve zener diyotlar

Doğru akım akışı ile diyotların gürültüsü minimumdur. En büyük gürültü, kaçak akım tarafından sağlanır (ters voltajın etkisi altında) ve ne kadar küçükse o kadar iyidir. Zener diyotlardan oldukça fazla gürültü geliyor. Bu özellik bazen çocuk oyuncakları için en basit gürültü jeneratörlerini gerçekleştirmek için bile kullanılır (sörf gürültüsü simülatörleri, yangın sesleri vb. -L16, L17). Bu tür devrelerde maksimum gürültü elde etmek için zener diyotlar düşük akımlarda (büyük bir ek dirençle) çalışır.

transistörler

Transistörün kendisinde, ana gürültü türleri, güç spektral yoğunluğu frekansa bağlı olmayan termal ve üretim-rekombinasyondur.

Gürültü seviyesini azaltmak için ülkemizde genellikle giriş kademelerinde çalışmak için normalleştirilmiş gürültü rakamına (Ksh) sahip düşük gürültülü bipolar transistörler kullanılmaktadır. Bunlar: (ppp) KT3102D (E), KT342V ve (pn-p) KT3107E (W, L) ve diğerleri.Burada düşük gürültülü yüksek frekanslı bipolar transistörlerin kullanımının düşük olduğu belirtilmelidir. frekans aralığı, kural olarak, uygunsuz olur. Bu tür transistörler için, gürültü rakamı yalnızca yüksek frekans bölgesinde normalleştirilir ve 100 kHz'in altındaki aralıkta diğerleri kadar gürültülü olabilirler. Ek olarak, bu tür transistörler uyarılma (kendi kendini üretme) eğilimi gösterebilir.

Amplifikatörün giriş aşamasında büyük bir giriş empedansı elde etmek gerekirse, genellikle KP303V(A) alan etkili transistör kullanılır. Bir p-n bağlantı kapısı (n-tipi kanal) ile yapılır ve nominal bir gürültü değerine sahiptir.

temas gürültüsü

kalitesiz lehimleme (sıcaklık rejiminin ihlali ile) veya konektörlerin kavşağında meydana gelir. Bu nedenle, düşük gürültülü bir amplifikatörün giriş devrelerinin geçmeli bağlantılar aracılığıyla bağlanması önerilmez. Aynı devrede yeniden lehimlemeden sonra transistörlerin daha fazla ses çıkardığı bir durumla da karşılaştım.

Titreşim sesleri

cihaz hareketli nesneler üzerinde çalıştırıldığında veya çalışan ekipmandan kaynaklanan titreşimin arttığı yerlerde meydana gelebilir. Mekanik titreşimlerin, aralarında potansiyel bir farkın ("piezo-mikrofon etkisi" olarak adlandırılan) olduğu kapasitör plakalarına iletilmesi nedeniyle ortaya çıkarlar. Bu, artan kapasitansa (0,01 μF'den fazla) sahip küçük boyutlu seramik kapasitörlerde (K10, K15, vb.) bile gözlenir. Bu tür parazitler, özellikle amplifikatörün girişine monte edilmiş kapasitörlerin kapasitörlerinde güçlü olabilir. Mekanik titreşimler sırasındaki girişim sinyali, spektrumu düşük frekans aralığında olan kısa sivri darbeler şeklindedir. Bu tür bir müdahaleyle mücadele etmek için tüm yapıya amortisman uygulayabilirsiniz. Oksit kapasitörlerde bu parazitler oluşmaz.

Düşük gürültülü bir devrenin montajı için parçalar seçerken, üretim sürelerini dikkate almak gerekir. Üretici, parametreleri yalnızca belirli bir saklama süresi için garanti eder. Bu genellikle 8 ... 15 yıldan fazla değildir. Zamanla, yalıtım direncinde bir azalma ile kendini gösteren yaşlanma süreçleri meydana gelir, kapasitörlerin kapasitansı azalır ve kaçak akımlar artar. Oksit kapasitörler, özelliklerini zamanla özellikle güçlü bir şekilde değiştirir. Bu nedenle, mümkün olduğunca sinyal zincirlerinde kullanımlarından kaçınmak en iyisidir.

V.P. Matyushkin, Drogobych

Farklı kesme frekanslarına sahip yükselteçlerdeki doğrusal olmayan bozulmaların spektrumunun özellikleri karşılaştırılmıştır. İşlemsel yükselteçlere dayalı cihazların ses sinyalini daha yüksek harmoniklerle zenginleştirdiği, bu nedenle özellikle yüksek kaliteli ses komplekslerinde kullanımlarının istenmediği gösterilmiştir. Yüksek kesme frekansına ve ses ve ton kontrollerine sahip düşük gürültülü, oldukça doğrusal bir ön yükselticinin tasarımı sunulmaktadır.

Pasif ton kontrollerini (RT) ve UMZCH'nin yeterli hassasiyetini kullanırken, ön amplifikatör ZCH'nin (PUZCH) amacı, RT tarafından verilen yükseltilmiş sinyalin zayıflamasını telafi etmek ve giriş ve çıkış empedanslarını eşleştirmek için kalır. yolun çeşitli bağlantıları birbirleriyle. Bu işlev, yüksek (onlarca ila yüzlerce kΩ) giriş ve düşük (600 Ω'dan fazla olmayan) çıkış empedansı ile doğrusal düşük gürültülü amplifikasyon aşamalarına aittir. Bu tür değerler, RT düzenlemesinin ve ses kontrolünün (RG) özelliklerine hataların dahil edilmemesi ve sinyal kaynaklarının özelliklerini etkilememesi için gereklidir.

Yazar tarafından bilinen PUZCH tasarımları, onlar için artan gereksinimleri karşılamıyor. Daha önce, bir gramofon veya kaset kaydı çalarken, BUZCH'nin göreceli gürültü seviyesinin, sinyal kaynaklarından daha kötü olmayan yaklaşık -80 ... -85 dB olması yeterliydi, o zaman CD'leri dinlerken, duraklamalardaki "ölü sessizlik" can sıkıcı bir tıslama ile dolduğunda, bu tür gürültü zaten can sıkıcı bir engel haline geliyor. Diğer parametreler de, özellikle işlemsel yükselteçler (op-amp'ler) kullanılarak yapılan PUZCH için arzulanan çok şey bırakmaktadır.

Op-amp fc'nin düşük (onlarca yüz hertz) kendi kesme frekansı, darbe sinyallerinin ön iletiminin doğruluğunu belirleyen en iyi geçici tepkiye neden olmaz. Bu tür fc, dinamik bozulma olasılığını hesaba katmaya zorlar ve ayrıca artan frekansla birlikte FOS'un derinliğinde bir azalmaya yol açar, yani. doğrusal olmayan bozulmaların (NI) büyümesine. Sinyal bozulmalarının bastırılmasının bozulması, OOS tarafından kapsanan op-amp'de kesim frekansından başlar ve yaklaşık olarak frekansla doğru orantılı olarak gerçekleşir. Örneğin, eğer fc<500 Гц и при усилении сигнала с частотой fA=1 кГц получен уровень второй гармоники (на частоте 2 кГц) 0, 001%, то при усилении равного по амплитуде сигнала с частотой fB=8 кГц уровень второй гармоники (на частоте 16 кГц) будет примерно в fB/fA=8 раз больше, что дает уже не такие благополучные искажения (0, 008%). Однако это еще только полбеды.

Daha da kötüsü, aynı zamanda, aynı sinyalin harmonikleri arasındaki oranın, daha yüksek dereceli harmonikler lehine değişmesidir. Bu, fc frekansında frekans yanıtında bir kesinti oluşturan kaskadını takip eden op-amp'lerin (her şeyden önce, genel NI seviyesine katkılarının öneminden dolayı çıkış olanlar) tarafından üretilen NI'ler için geçerlidir. Bu basamakların çarpıklıkları daha sonra akılda tutulacaktır (op-amp'in ilk basamaklarında, süreçlerin kendi özellikleri vardır).

Şekil 1, harmonik n>2 Qn için NI katsayısının, ikinci harmonik Q2 için NI katsayısına oranının, FOS Qn/Q2'siz OA için aynı orana indirgenmiş frekans bağımlılıklarını göstermektedir. 1. satır, OOS'suz işletim sistemine, 2. satır - kapalı döngü OOS'lu işletim sistemine karşılık gelir. Hat 1 ayrıca yüksek kesme frekansı fc ">> 20 kHz olan bir amplifikatöre karşılık gelir ve geri beslemenin açık olup olmadığı önemli değildir. Gördüğünüz gibi, op amp üzerindeki ultrasonik frekans amplifikatörü NI'yi zenginleştirir. yüksek mertebeden harmoniklerle spektrum Gözlenen resim sadece orijinalin (geri besleme olmadan) harmoniklerin genliklerinin kendilerinin sayılarının artmasıyla genellikle azalması gerçeğiyle yumuşatılır, bu nedenle ölçümler sırasında kaydedilen bozulma ürünleri buna bağlı değildir. Şekil 1'e benzer bir resmin, çeşitli derecelerdeki intermodülasyon distorsiyon bileşenleri için de ortaya çıktığı açıktır.

Bildiğiniz gibi, ses kalitesi sadece farklı sıralardaki harmoniklerin genliklerine değil, aynı zamanda aralarındaki orana da bağlıdır: harmonik sayının artmasıyla genliğinin oldukça hızlı bir şekilde azalması arzu edilir, aksi takdirde ses sertleşir. , hoş olmayan bir metalik renk tonu alır. Şekil 1'den, op-amp üzerindeki UZCH'nin, sadece en düşük frekanslar hariç, ters yönde ve neredeyse tüm ses aralığında etki ettiği görülebilir (ve bu, elbette, sadece PUZCH için değil, aynı zamanda ayrıca güç amplifikatörleri için). Ve bas ton kontrolü, 1 kHz'in altındaki frekanslarda yolun frekans tepkisini yükselterek, frekans tepkisi bölümünün eğim aralığındaki harmonikler arasındaki oranı bir dereceye kadar geri yüklerse, yüksek frekanslı ton kontrolü ile yüksek frekansları yükseltir. 1 kHz'den büyük frekanslarda aralarındaki oranın ihlalini daha da kötüleştirir.

Böylece, op-amp üzerinde yapılan PUZCH'ta bile kötü şöhretli "transistör sesi" ortaya çıkmaya başlar. Bu nedenle, op-amp kullanırken tüm kolaylık ve basitleştirmeye rağmen, bu tür şemalara duyulan coşku, ses yeniden üretiminin kalitesi pahasınadır. Ve, kural olarak, oldukça yüksek bir fc'ye (nispeten sığ geri besleme nedeniyle mümkündür) ve ayrıca, tüpler tarafından üretilen uygun bir harmonik spektrumuna sahip olan tüp amplifikatörlerinden daha kötü ses çıkarmalarında şaşırtıcı bir şey yoktur ( beşinci dereceden daha yüksek değil).

Uygun bir NI spektrumu elde etmek için, transistör yükselticinin OOS'u (Şekil 2, eğri 1) kaplamadan önce fc "\u003e 20 kHz (Şekil 2, eğri 1) bir kesme frekansına sahip olması gerekir. Bu gereklilik aynı zamanda aşağıdakilerle de uyumludur. dinamik bozulmaların olmaması durumu Aynı zamanda, harmonik spektrumunun ek iyileştirilmesi ve karakterinin lambaya özel bir düzeltme ile yaklaşma olasılığı, artan ile orijinal (OOS olmadan) frekans tepkisini yükseltmekten oluşur. ses aralığındaki veya en azından bir bölümündeki frekans (Şekil 2, kesik çizgi 3).Eğri 2, Şekil 1'deki durum 2'ye karşılık gelir. NI'deki yüksek frekanslı bileşenlerin nispi oranındaki azalma nedeniyle , bu Şekil 1, eğri 3'te, görünüşe göre sesi daha yumuşak yapması gereken bir distorsiyon spektrumu elde etmeyi mümkün kılacaktır. Ancak, bu konunun hala çalışılması gerekmektedir.

Bilinen PUZCH'un dezavantajları, örneğin modern yüksek kaliteli UMZCH ile birlikte çalışırken özellikle fark edilir hale gelir.

Önerilen PUZCH'u geliştirirken, yukarıdaki hususlar dikkate alındı; aynı zamanda, devrenin maksimum basitliğinin elde edilmesi arzu edilir.

Amplifikatör parametreleri (Şekil 3):
Kesme frekansı fc 300 kHz
11out'ta intermodülasyon NI katsayısı< 5 В и Rh >0,02-20 kHz aralığında 1 kΩ< 0, 001 %
0,25 V olarak derecelendirildi
Maksimum I çıkışı 9V
Gürültü seviyesi (R^0) -103 dB
Ağırlıklı değer -109 dBA
çıkış empedansı< 0, 1Ом
f=0, 1 ...200 kHz'de faz açısı< 0, 1°
Minimum yük direnci R 300 Ohm

Amplifikatör, tamamlayıcı transistör çiftleri üzerindeki simetrik bir devreye göre yapılır, böyle bir yapı, OOS kapsamından önce bile ilk doğrusallığını önemli ölçüde artırır. Çıkış olanlar da dahil olmak üzere tüm transistörler "A" sınıfı modunda çalışır ve kollektör sessiz akımı VT7, VT8 yaklaşık 10 mA'dır ve bu modu en az 300 ohm'luk Rh yük dirençlerinde tutmalarına izin verir.

VT5 ve VT6'nın ortak bir emitör devresine göre bağlanmasına rağmen, transfer özellikleri emiter devrelerindeki (R15, R16) önemli dirençlerle oldukça lineerleştirilir.

NI seviyesi o kadar düşüktü ki, şemayı önemli ölçüde karmaşıklaştıracak öngörülen EPOS döngülerini kullanmamaya karar verildi.

Giriş aşaması, düşük gürültü seviyesi elde etmek için pn eklemli alan etkili transistörler üzerinde yapılır. Amplifikatörün yaklaşık 350 kOhm'a eşit giriş empedansı, yalnızca R3, R6 dirençlerinin dirençleri tarafından belirlenir (bu durumda, C1, C2 kapasitanslarındaki karşılık gelen değişikliği unutmamalısınız, böylece zaman sabitleri HPF R3C1 ve R6C2 aynı kalır). Gerilim bölücüler R1R2 ve R4R5R7, VT1 ve VT2 çalışma noktalarını ayarlar, direnç R4 başlangıçta amplifikatör çıkışında sıfır voltaj ayarlamaya yarar ve ayarlandıktan sonra istenen direncin sabit bir direnci ve sabit bileşenin değeri ile değiştirilebilir amplifikatör çıkışında çok kritik değildir ve ± 200 mV içinde olabilir.

Giriş aşamasının büyük bir kazancını ve düşük gürültüyü elde etmek için, alan etkili transistörler VT3, VT4'e dinamik bir yük uygulandı. Giriş aşamasının her iki kolu da (VT1-VT3 ve VT2-VT4) ortak bir yükü sürdüğü için bu, 3 dB'lik bir gürültü kazancı ile sonuçlanır. Sonuç olarak, amplifikatör gürültüsünün, giriş aşaması K157UD2 op-amp'e dayanan amplifikatörlerinkinden yaklaşık üç kat (10 dB) daha az olduğu ortaya çıktı.

Çıkıştan gelen OOS sinyali R13R14 bağlantı noktasına beslenir. CFO devresinin kazancı, cihazın kazancını 2-5 aralığında ayarlayan kazanç kontrolü R12 ile birlikte R10R13C3 ve R11R1404 zincirleri tarafından belirlenir. İstenirse, kazanç kontrol aralığı R10 ve R11 azaltılarak genişletilebilir.

C5-C7 kapasitörleri, en iyi geçici tepkiyi elde etmek için amplifikatörün frekans tepkisini düzeltir, ancak performansı onlarsız korunur, ancak, dikdörtgen darbenin önü onların yokluğunda hafif bir aşma elde eder ve " raf".

Dirençler R19, R20, çıkışta kısa devre olması durumunda VT7, VT8'i aşırı yükten korur.

DC amplifikatör modları hem yerel (R13, R14, R8, R9, R15, R16) hem de derin (yaklaşık 66 dB) genel OOS'ta stabilize edilir, çünkü sıcaklık dalgalanmaları ve eleman parametrelerinin kayması, çalışması üzerinde çok az etkiye sahiptir.

Alan etkili transistörler, ilk boşaltma akımına göre çiftler halinde seçilmelidir. VT1, VT2 transistörleri için, VT3, VT4 için yaklaşık 0,8-1,8 mA olmalıdır - en az 5-6 mA. VT1, B, A, VT2 endeksleriyle alınabilir - I, E, F, K, VT3, VT4 endeksleriyle - D, G, E, KT3107 endeksleriyle - B veya I endeksleriyle, KT3102 - sırasıyla A veya B, C endeksleriyle , D, VT5-VT8 seçilemez

Kondansatörler C5, C7 - KT, KD, C1-C4 - K73-16, K73-17, K71-4, K76-5, vb. C3, C4 olarak elektrolitik kapasitörler kullanabilirsiniz, örneğin K50-16, K50-6 veya ithal.

Amplifikatör güç kaynağı - herhangi bir stabilize bipolar voltaj kaynağından ±15 V.

Servis verilebilir parçalardan monte edilmiş bir amplifikatör kurmak kolaydır. R8 ve R9 seçilerek, VT1 ve VT2 tahliyelerinde (12 ± 0,5 V) şemada belirtilen voltajlar ayarlanır ve R17, R18 seçilerek - emitörlerdeki VT7, VT8 (0,8-1,2 V) voltajlar ayarlanır. Buna paralel olarak R4 ayarı yapılarak çıkış gerilimi sıfıra yakın ayarlanır.

Transistörlerin istenilen modları hemen ayarlanamıyorsa, öncelikle giriş aşamasını ayrı olarak ayarlamalısınız. Bunu yapmak için, amplifikatör çıkışı ortak bir kabloya bağlanır (ortak OOS'u kapatmak için) ve VT5 ve VT6 tabanları VT1 ve VT2 kanallarından ayrılır, ardından bu tabanları yayıcılarıyla kısa devre yapar. Bundan sonra, yukarıda belirtildiği gibi giriş aşamasında modlara ulaşılır. Bu başarılı olursa, devre bağlantıları geri yüklenir ve son olarak R17, R18 ve R4 seçilir.

Şekil 3'te gösterilen amplifikatörü kullanan ses ve ton kontrolünün şeması Şekil 4'te gösterilmektedir, burada A1, A2 bu tür iki amplifikatördür; PRT - fizyolojik ton kontrolü; TKRG, çıkışı UMZCH'ye bağlı olan, ince dengelenmiş bir ses kontrolüdür. A1 ve A2 amplifikatörlerinin her birinde hem girişte (HPF R1-R3C1 ve R4-R5-R6-C2, Şekil 3) hem de OOS devresinde (R10-R13-C3 ve R11-R14) infrasonik frekanslar kesilir. -C4) , bu da 4. dereceden bir HPF ile sonuçlanır (ve UMZCH girişi HPF ile birlikte - 5. sıra), bu, örneğin, 20 Hz'den daha düşük bir frekansla düşük frekanslı gürültüyü etkili bir şekilde bastırmak için yeterlidir, örneğin, çarpık kayıtlardan.

PSF'yi atlamaya acil bir ihtiyaç yoktur, çünkü ayar elemanları ile kesinlikle yatay bir frekans yanıtı elde etmek kolaydır. Bununla birlikte, Şekil 4'te gösterildiği gibi, S1 anahtarı ve R1R2 bölücü kullanılarak bu işlevin uygulanması kolaydır.

R12 (Şekil 3) gibi, "yarıları" stereo yolun farklı kanallarına dahil edilen çift değişkenli bir direnç kullanılır. A1 kaskadlarında, "fazda" bağlanırlar (her iki kanaldaki reosta R12'nin direnci, regülatör kaydırıcısı hareket ettirildiğinde bir yönde değişir) ve ek bir seviye regülatörü görevi görür, böylece BUZCH'nin aşırı yük kapasitesini arttırır. 26 dB'ye kadar ve TKRG'nin frekans yanıtının sinyal seviyesi ile eşleşmesini sağlamak. A2 kaskadlarına "faz dışı" dahil edilirler (bir kanaldaki R12 direnci artar, diğerinde azalır) ve bir stereo denge düzenleyici rolü oynarlar.

Şekil 5, SP3-30V tipi iki musluklu bir çift değişken direnç üzerinde yapılan bir TKRG'nin şematik bir diyagramını göstermektedir. TKRG devrelerinde sıklıkla frekans düzeltme devrelerinin potansiyometre motoruna bağlantısı kullanılır. Bir motorun hareketli pimleri mükemmel olamaz ve hacim ayarlandığında, dirençleri özellikle uzun süreli kullanımdan sonra neredeyse sıfırdan oldukça fark edilir hale gelir. Basit (ince dengelenmemiş) bir regülatörde, özellikle sonraki aşama yeterince büyük bir giriş empedansına sahipse bu neredeyse hissedilmez ve düzenleme sırasında hafif hışırtı olarak kendini gösterebilir.

Düzeltme devrelerinin motora bağlanmasıyla TKRG'de işler çok daha kötüdür, temas bozulduğunda frekans tepkisi çok güçlü bir şekilde bozulabilir ve tamamen kabul edilemez hale gelebilir, bazen dinleyiciyi keskin bir doğal olmayan renklendirme sesiyle şaşırtabilir. TKRG ayrıca düzeltme devreleri hem musluklara hem de motora bağlı olan frekans tepkisi bozulmalarından muzdariptir. Bu tür TKRG'de, motorun ideal sabit temasıyla bile, motor musluğun yanından geçtiğinde frekans yanıtındaki rahatsız edici değişiklikler kulaktan açıkça görülebilir.

Önerilen TKRG, bu eksikliklerden yoksundur, çünkü içinde frekans düzeltme devreleri potansiyometre motoruna bağlı değildir. Frekans yanıtı Şekil 6'da gösterilmektedir. Frekansa bağlı bağlantıların ayrıntılı çalışması sayesinde, gerekli olanlara iyi bir yaklaşımdır.

TKRG devresinde (ve PRT'de) elektrolitik kapasitörler kullanılamaz, çünkü bu devrelerin çalışması sırasında plakalarındaki voltajın sabit bileşeni sıfırdır. Amplifikatör devresinde belirtilenle aynı tip elektrolitik olmayan kapasitörler kullanılmalıdır. Tanımlanan ön amplifikatör ve ses ve ton kontrol ünitesi, UMZCH ile birlikte çalışırken, iyi akustik sistemlerle donatılmış, mükemmel ses sağlar.

Edebiyat

1. Matyushkin V.P. Transistörlerde Superlinear UMZCH sınıfı Hgh-End // Radiumator.-1998.-No. 8.-S.10-11; 9.-S. 10-11.

2. Matyushkin V.P. Paralel geri besleme döngüleri ve ultrasonda uygulamaları // Radioamator.-2000.-No. 12.-2001; №1-3.®

Kendi kendine yapılan düşük gürültülü düşük frekanslı amplifikatörler (ULF) ile birlikte yüksek hassasiyetli mikrofonların şemaları ve tasarımları göz önünde bulundurulur.

Hassas ve düşük gürültülü bir amplifikatörün (ULF) tasarımının kendine has özellikleri vardır. Ses yeniden üretiminin kalitesi ve konuşma anlaşılırlığı üzerindeki en büyük etki, amplifikatörün genlik-frekans özelliği (AFC), gürültü seviyesi, mikrofon parametreleri (frekans yanıtı, yönlülük modeli, hassasiyet vb.) veya sensörler tarafından uygulanır. değiştirilmesi ve amplifikatör ile karşılıklı tutarlılığı . Amplifikatör yeterli kazanca sahip olmalıdır.

Mikrofon kullanırken bu 60db-80db'dir, yani. 1000-10000 kez. Yararlı bir sinyal almanın özelliklerini ve her zaman var olan nispeten önemli bir parazit seviyesi koşulları altında düşük değerini dikkate alarak, amplifikatörün tasarımında, frekans yanıtını düzeltme olasılığını sağlamak için tavsiye edilir. işlenen sinyalin frekans seçimi.

Ses aralığının en bilgilendirici bölümünün 300 Hz ila 3-3,5 kHz bandında yoğunlaştığı dikkate alınmalıdır. Doğru, bazen paraziti azaltmak için bu bant daha da azaltılır. Bir amplifikatörün parçası olarak bir bant geçiren filtrenin kullanılması, dinleme aralığını önemli ölçüde artırmanıza (2 veya daha fazla kat) izin verir.

ULF'nin bir parçası olarak, sinyali belirli frekanslarda izole etmeyi veya bastırmayı mümkün kılan yüksek kalite faktörüne sahip seçici filtreler kullanılarak daha da geniş bir menzil elde edilebilir. Bu, sinyal-gürültü oranını önemli ölçüde iyileştirmeyi mümkün kılar.

temel taban

Modern eleman tabanı oluşturmanıza olanak sağlar düşük gürültülü işlemsel yükselteçlere dayalı yüksek kaliteli ULF(OU), örneğin, K548UN1, K548UN2, K548UNZ, KR140UD12, KR140UD20, vb.

Bununla birlikte, çok çeşitli özel mikro devreler ve op-amp'lere ve bunların yüksek parametrelerine rağmen, transistörlerde ULFönemini kaybetmemiştir. Modern, düşük gürültülü transistörlerin kullanımı, özellikle ilk aşamada, parametreler ve karmaşıklık açısından en uygun amplifikatörler oluşturmanıza olanak tanır: düşük gürültülü, kompakt, ekonomik, düşük voltajlı güç kaynağı için tasarlanmıştır. Bu nedenle, transistörlü ULF'ler genellikle entegre devrelere dayalı amplifikatörlere iyi bir alternatif olarak ortaya çıkıyor.

Amplifikatörlerde özellikle ilk aşamalarda gürültü seviyesini en aza indirmek için yüksek kaliteli elemanların kullanılması tavsiye edilir. Bu elemanlar, örneğin KT3102, KT3107 gibi yüksek kazançlı düşük gürültülü bipolar transistörleri içerir. Ancak ULF'nin amacına bağlı olarak alan etkili transistörler de kullanılır.

Diğer elementlerin parametreleri de büyük önem taşımaktadır. Elektronik devrelerin düşük gürültülü kaskadlarında, oksit kapasitörler K53-1, K53-14, K50-35, vb. kullanılır, polar olmayanlar - KM6, MBM, vb., dirençler - geleneksel% 5 MLT'den daha kötü değildir- 0.25 ve ML T- 0.125, en iyi direnç seçeneği kablolu, endüktif olmayan dirençlerdir.

ULF'nin giriş empedansı, sinyal kaynağının direncine karşılık gelmelidir - bir mikrofon veya onun yerini alan bir sensör. Genellikle, ULF giriş empedansını ana frekanslarda kaynak sinyal dönüştürücünün direncine eşit (veya biraz daha yüksek) yapmaya çalışırlar.

Elektrik parazitini en aza indirmek için, mikrofonu ULF'ye bağlamak için minimum uzunlukta blendajlı kabloların kullanılması tavsiye edilir. IEC-3 elektret mikrofonunun doğrudan mikrofon amplifikatörünün ilk aşamasının kartına monte edilmesi önerilir.

Mikrofonu ULF'den önemli ölçüde çıkarmak gerekirse, diferansiyel girişli bir amplifikatör kullanılmalı ve ekrandaki bükümlü bir çift kablo ile bağlantı yapılmalıdır. Ekran, ilk op-amp'e mümkün olduğunca yakın ortak kablonun bir noktasında devreye bağlanır. Bu, tellerde indüklenen elektriksel gürültü seviyesini en aza indirir.

K548UN1A'da bir mikrofon için düşük gürültülü ULF

Şekil 1, özel bir mikro devreye dayalı bir ULF örneğini gösterir - 2 düşük gürültülü op-amp içeren IS K548UN1A. Bu op amperler (IS K548UN1A) temelinde oluşturulan op amp ve ULF, 9V - ZOV'luk tek kutuplu bir besleme gerilimi için tasarlanmıştır. Yukarıdaki ULF şemasında, ilk op-amp, op-amp'in minimum gürültü seviyesini sağlayan versiyona dahil edilmiştir.

Pirinç. Şekil 1. op-amp K548UN1A üzerindeki ULF devresi ve mikrofonları bağlama seçenekleri: a - K548UN1A op-amp'ı üzerindeki ULF, b - dinamik mikrofon bağlantısı, c - elektret mikrofon bağlantısı, d - uzak mikrofon bağlantısı.

Şekil 1'deki devre için elemanlar:

• R1=240-510, R2=2.4k, R3=24k-51k (kazanç trimi),
• R4=3k-10k, R5=1k-3k, R6=240k, R7=20k-100k (kazanç trimi), R8=10; R9=820-1.6k (9V için);
• C1=0.2-0.47, C2=10uF-50uF, C3=0,1, C4=4.7uF-50uF,
• C5=4.7uF-50uF, C6=10uF-50uF, C7=10uF-50uF, C8=0.1-0.47, C9=100uF-500uF;
• Op-amp'ler 1 ve 2 - op-amp'ler IS K548UN1A (B), bir IS paketinde iki op-amp;
• T1, T2 - KT315, KT361 veya KT3102, KT3107 veya benzeri;
• T-TM-2A.

Bu ULF devresinin çıkış transistörleri, ilk sapma olmadan çalışır (Irest = 0'dan). Adım tipi bozulmalar, mikro devrenin ikinci op-amp'ini ve çıkış transistörlerini kapsayan derin negatif geri besleme nedeniyle pratik olarak yoktur.Transistörlerin tabanlarından ortak bir kabloya ve bir güç kablosuna her biri 3-5k'lık iki direnç.

Bu arada, ULF'de, ilk önyargı olmadan itme-çekme çıkış aşamalarında, eski germanyum transistörler iyi çalışıyor. Bu, sıfır hareketsiz akımla bağlantılı bozulma riski olmadan bu çıkış aşaması yapısıyla nispeten düşük dönüş hızına sahip bir op-amp kullanımına izin verir. Amplifikatörün yüksek frekanslarda uyarılması tehlikesini ortadan kaldırmak için, op-amp'in yanına bağlı bir C3 kondansatörü ve ULF çıkışındaki R8C8 devresi kullanılır (genellikle amplifikatör çıkışındaki RC hariç tutulabilir).

Transistörlerde düşük gürültülü mikrofon ULF

Şekil 2 bir örneği göstermektedir Transistörlerde ULF devreleri. İlk aşamalarda, transistörler, ULF'nin dahili gürültüsünü en aza indiren mikro akım modunda çalışır. Burada büyük kazançlı, ancak küçük ters akımlı transistörlerin kullanılması tavsiye edilir.

Örneğin, 159HT1B (Ik0=20nA) veya KT3102 (Ik0=50nA) veya benzeri olabilir.

Pirinç. 2. Transistörlerde ULF devresi ve mikrofon bağlama seçenekleri: a transistörlerde ULF, b - dinamik mikrofon bağlantısı, c - elektret mikrofon bağlantısı, d - uzak mikrofon bağlantısı.

Şekil 2'deki devre için elemanlar:

• R3=5.6k-6.8k (ses kontrolü), R4=3k, R5=750,
• R6=150k, R7=150k, R8=33k; R9=820-1.2k, R10=200-330,
• R11=100k (ayar, Uet5=Uet6=1,5V),
• R12 \u003d 1 k (sessiz akım T5 ve T6'nın ayarlanması, 1-2 mA);
• C1=10uF-50uF, C2=0.15uF-1uF, C3=1800,
• C4=10uF-20uF, C5=1uF, C6=10uF-50uF, C7=100uF-500uF;
• T1, T2, T3 -159NT1 V, KT3102E veya benzeri,
• T4, T5 - KT315 veya benzeri, ancak MP38A da mümkündür,
• T6 - KT361 veya benzeri, ancak MP42B de mümkündür;
• M - MD64, MD200 (b), IEC-3 veya benzeri (c),
• T-TM-2A.

Bu tür transistörlerin kullanımı, yalnızca düşük kollektör akımlarında transistörlerin kararlı çalışmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda düşük gürültü seviyesinde iyi yükseltme özellikleri elde etmeyi mümkün kılar.

Çıkış transistörleri hem silikon (KT315 ve KT361, KT3102 ve KT3107, vb.) hem de germanyum (MP38A ve MP42B, vb.) kullanılabilir. Devrenin kurulumu, transistörlerde karşılık gelen voltajların R2 direnci ve R3 direncinin ayarlanmasına indirgenir: 1.5V - T2 toplayıcısında ve 1.5V - T5 ve T6 yayıcılarında.

Diferansiyel girişli op-amp mikrofon amplifikatörü

Şekil 3, ULF'nin bir örneğini göstermektedir. Diferansiyel girişli op-amp. Düzgün bir şekilde monte edilmiş ve ayarlanmış bir ULF, ortak mod gürültüsünün (60 dB veya daha fazla) önemli ölçüde bastırılmasını sağlar. Bu, önemli düzeyde ortak mod gürültüsü ile kullanışlı bir sinyalin seçimini sağlar.

Ortak mod girişiminin, ULF op-amp'in her iki girişine eşit fazlarda gelen girişim, örneğin bir mikrofondan her iki sinyal kablosunda indüklenen girişim olduğu hatırlanmalıdır. Diferansiyel kademenin doğru çalışmasını sağlamak için şu koşulun tam olarak yerine getirilmesi gerekir: R1 = R2, R3 = R4.

Şekil 3. Diferansiyel girişli bir op-amp üzerinde ULF devresi ve mikrofon bağlama seçenekleri: a - diferansiyel girişli ULF, b - dinamik mikrofon bağlama, c - elektret mikrofon bağlama, d - uzak mikrofon bağlama.

Şekil 3'teki devre için elemanlar:

• R7=47k-300k (kazanç ayarı, K=1+R7/R6), R8=10, R9=1.2k-2.4k;
• C1=0.1-0.22, C2=0.1-0.22, SZ=4.7uF-20uF, C4=0.1;
• OU - KR1407UD2, KR140UD20, KR1401UD2B, K140UD8 veya tipik bir eklemede, tercihen dahili düzeltme ile diğer OU;
• D1 - zener diyot, örneğin, KS133, LED'i normal bir açmada, örneğin AL307'de kullanabilirsiniz;
• M - MD64, MD200 (b), IEC-3 veya benzeri (c),
• T-TM-2A.

İyi sıcaklık kararlılığına sahip %1 dirençler arasından bir ohmmetre kullanarak dirençlerin seçilmesi tavsiye edilir. Gerekli dengeyi sağlamak için dört dirençten birinin (örneğin R2 veya R4) değişken yapılması önerilir. Dahili dişliye sahip yüksek hassasiyetli değişken dirençli bir düzeltici olabilir.

Gürültüyü en aza indirmek için, VLF'nin (dirençler R1 ve R2) giriş empedansı, mikrofonun veya onu değiştiren sensörün direncine karşılık gelmelidir. ULF çıkış transistörleri, başlangıç ​​önyargısı olmadan çalışır (1 dinlenme = 0'dan). İkinci op-amp ve çıkış transistörlerini kapsayan derin negatif geri besleme nedeniyle adım tipi bozulma pratikte yoktur.Gerekirse transistörlerin anahtarlama devresi değiştirilebilir.

Diferansiyel aşamanın ayarlanması: R3 veya R4 değerini seçerek, diferansiyel kanalın her iki girişine aynı anda 50 Hz'lik bir sinüzoidal sinyal uygulayın, op-amp 1'in çıkışında 50 Hz'lik bir sıfır sinyal seviyesi sağlayın . Ayar için 50 Hz'lik bir sinyal kullanılır, çünkü 50 Hz şebeke, toplam parazit voltajına maksimum katkı sağlar. İyi dirençler ve dikkatli ayarlama, 60dB-80dB veya daha fazlasının ortak mod reddini sağlayabilir.

ULF'nin kararlılığını artırmak için, op-amp'in güç kaynağı terminallerini kapasitörlerle şönt etmeniz ve amplifikatör çıkışında RC elemanını açmanız önerilir (Şekil 1'deki amplifikatör devresinde olduğu gibi). Bu amaçla KM6 kapasitörlerini kullanabilirsiniz.

Mikrofonu bağlamak için ekrandaki bükülü bir çift kablo kullanıldı. Ekran ULF'ye (sadece bir noktada !!) op-amp girişine mümkün olduğunca yakın bağlanır.

Hassas mikrofonlar için geliştirilmiş amplifikatörler

ULF çıkış aşamalarında düşük hızlı op amp'lerin kullanılması ve güç amplifikatörlerinde silikon transistörlerin ilk önyargı olmadan modda çalışması (sessiz akım sıfır - mod B'dir), yukarıda belirtildiği gibi, geçici bozulmalara yol açabilir. "adım" türü. Bu durumda, bu bozulmaları ortadan kaldırmak için, çıkış transistörlerinin küçük bir başlangıç ​​akımı (AB modu) ile çalışması için çıkış aşamasının yapısının değiştirilmesi tavsiye edilir.

Şekil 4, yukarıdaki diferansiyel giriş yükseltici devresinin böyle bir yükseltmesinin bir örneğini göstermektedir (Şekil 3).

Şekil 4. Diferansiyel girişli ve düşük distorsiyonlu çıkış aşamasına sahip bir op-amp üzerinde ULF devresi.

Şekil 4'teki devre için elemanlar:

• R1=R2=20k (çalışma frekansı aralığında maksimum kaynak empedansına eşit veya biraz daha yüksek),
• RЗ=R4=1m-2m; R5=2k-10k, R6=1k-Zk,
• R7=47k-300k (kazanç ayarı, K=1+R7/R6),
• R8=10, R10=10k-20k, R11=10k-20k;
• C1=0.1-0.22, C2=0.1-0.22, C3=4.7uF-20uF, C4=0.1;
• OU - K140UD8, KR1407UD2, KR140UD12, KR140UD20, KR1401UD2B veya tipik bir dahil etme ve tercihen dahili düzeltme ile diğer OU;
• T1, T2 - KT3102, KT3107 veya KT315, KT361 veya benzeri;
• D2, D3 - KD523 veya benzeri;
• M - MD64, MD200, IEC-3 veya benzeri (c),
• T-TM-2A.

Şekil 5 bir örneği göstermektedir transistörlerde ULF. İlk aşamalarda, transistörler ULF gürültüsünü en aza indiren mikro akım modunda çalışır. Devre, birçok açıdan Şekil 2'deki devreye benzerdir. Kullanışlı bir düşük seviyeli sinyalin kaçınılmaz girişimin arka planına karşı payını artırmak için, ULF devresine frekans seçimini sağlayan bir bant geçiren filtre dahildir. 300 Hz -3,5 kHz bandında.

Şek.5. Bant geçiren filtreli transistörlerde ULF devresi ve mikrofonları bağlamak için seçenekler: a - Bant geçiren filtreli ULF, b - dinamik mikrofon bağlantısı, c - elektret mikrofon bağlantısı.

Şekil 5'teki devre için elemanlar:

• R1=43k-51k, R2=510k (ayar, Ukt2=1.2V-1.8V),
• R3=5.6k-6.8k (ses kontrolü), R4=3k, R5=8.2k,
• R6=8.2k, R7=180, R8=750; R9=150k, R10=150k, R11=33k,
• R12=620, R13=820-1.2k, R14=200-330,
• R15=100k (ayar, Uet5=Uet6=1,5V), R16=1k (sessiz akım ayarı T5 ve T6, 1-2mA);
• C1=10uF-50uF, C2=0.15-0.33, C3=1800,
• C4=10uF-20uF, C5=0.022, C6=0.022,
• C7=0.022, C8=1uF, C9=10uF-20uF, C10=100uF-500uF;
• T1, T2, T3 -159NT1 V, KT3102E veya benzeri;
• T4, T5 - KT3102, KT315 veya benzeri, ancak eski, germanyum transistörler, örneğin MP38A,
• T6 - KT3107 (T5 - KT3102 ise), KT361 (T5 - KT315 ise) veya benzeri, ancak modası geçmiş germanyum transistörler, örneğin MP42B (T5 - MP38A ise);
• M - MD64, MD200 (b), IEC-3 veya benzeri (c),
• T-TM-2A.

Bu devrede, yüksek kazançlı, ancak küçük bir ters kollektör akımı (Ik0), örneğin 159NT1V (Ik0 \u003d 20nA) veya KT3102 (Ik0 \u003d 50nA) veya benzeri olan transistörlerin kullanılması da tavsiye edilir. Çıkış transistörleri hem silikon (KT315 ve KT361, KT3102 ve KT3107, vb.) hem de germanyum (eski transistörler MP38A ve MP42B, vb.) kullanılabilir.

Devreyi kurmak, Şekil 11.2'deki ULF devresinde olduğu gibi, T2 ve T5 transistörlerinde karşılık gelen voltajların R2 direnci ve R3 direncinin ayarlanmasına iner: T6: 1.5V - T2 ve 1.5V kollektöründe - emitörler T5 ve T6 üzerinde.

mikrofon tasarımı

Kadife altında, havlı büyük bir kalın kağıt tabakasından, 10-15 cm çapında ve 1.5-2 m uzunluğunda bir boru yapılır.Tahmin edebileceğiniz gibi, yığın, elbette, dışarıda olmamalıdır, ama içeride. Bu tüpün bir ucuna hassas bir mikrofon yerleştirilmiştir. İyi bir dinamik veya yoğunlaştırıcı mikrofon olması daha iyidir.

Ancak, normal, ev tipi bir mikrofon kullanabilirsiniz. Örneğin, MD64, MD200 gibi dinamik bir mikrofon veya hatta minyatür bir MKE-3 olabilir.

Doğru, bir ev mikrofonu ile sonuç biraz daha kötü olacak. Elbette mikrofon, düşük seviyede kendi kendine gürültüye sahip hassas bir amplifikatöre blendajlı bir kablo ile bağlanmalıdır (Şekil 1 ve 2). Kablo uzunluğu 0,5 m'yi aşarsa, diferansiyel girişi olan bir mikrofon amplifikatörü, örneğin bir op amp üzerinde bir ULF kullanmak daha iyidir (Şek.

Bu, parazitin ortak mod bileşenini azaltacaktır - yakındaki elektromanyetik cihazlardan gelen çeşitli parazit türleri, 220 V ağdan 50 Hz'lik bir arka plan, vb. Şimdi bu kağıt borunun ikinci ucu hakkında. Borunun bu serbest ucu bir ses kaynağına, örneğin konuşan bir grup insana yönlendirilirse, konuşma duyulabilir. Özel bir şey yok gibi görünüyor.

Mikrofonlar bunun için var. Ve bunun için bir boruya bile ihtiyacınız yok. Ancak, hoparlörlere olan mesafenin önemli olması, örneğin 100 metre veya daha fazla olması şaşırtıcıdır. Hem amplifikatör hem de böyle bir boru ile donatılmış mikrofon, her şeyin bu kadar önemli bir mesafeden oldukça iyi duyulmasını sağlar.

Dar frekans bantlarında sinyali izole etmeyi veya bastırmayı mümkün kılan özel seçici filtreler kullanılarak mesafe bile artırılabilir.

Bu, kaçınılmaz parazit karşısında faydalı sinyalin seviyesini arttırmayı mümkün kılar. Basitleştirilmiş bir versiyonda, özel filtreler yerine, ULF'de bir bant geçiren filtre kullanabilir (Şekil 4) veya geleneksel bir ekolayzır - aşırı durumlarda çok bantlı bir ton kontrolü - geleneksel bir, t.s. geleneksel, iki yönlü, bas ve tiz ton kontrolü.

Literatür: Rudomedov E.A., Rudometov V.E. - Elektronik ve casusluk tutkuları-3.