luận văn

2.1 Chọn một mạch LNA

Phù hợp với những cân nhắc ở trên, bộ khuếch đại tiếng ồn thấp cần đáp ứng các thông số kỹ thuật sau:

hệ số khuếch đại không nhỏ hơn 20 dB;

con số tiếng ồn không quá 3 dB;

dải động không nhỏ hơn 90 dB,

tần số trung tâm 808 MHz.

Ngoài ra, nó có tính ổn định cao về các đặc tính, độ tin cậy cao khi vận hành, kích thước và trọng lượng nhỏ.

Có tính đến các yêu cầu đối với bộ khuếch đại tiếng ồn thấp, chúng tôi sẽ xem xét các phương án khả thi để giải quyết vấn đề. Khi xem xét các lựa chọn khả thi, chúng tôi sẽ tính đến các điều kiện mà mô-đun nhận-phát sẽ được vận hành (vị trí đặt trên máy bay và tác động của các yếu tố bên ngoài như chênh lệch nhiệt độ, rung động, áp suất, v.v.). Hãy để chúng tôi phân tích các bộ khuếch đại tiếng ồn thấp được thực hiện bằng cách sử dụng cơ sở phần tử khác nhau.

Bộ khuếch đại vi sóng êm nhất hiện nay là bộ khuếch đại thuận từ lượng tử (masers), được đặc trưng bởi nhiệt độ tiếng ồn cực thấp (dưới 20 o K) và kết quả là độ nhạy rất cao. Tuy nhiên, bộ khuếch đại lượng tử bao gồm một hệ thống làm mát bằng chất đông lạnh (lên đến nhiệt độ heli lỏng là 4,2 o K), có kích thước và trọng lượng lớn, giá thành cao, cũng như một hệ thống từ tính cồng kềnh để tạo ra một từ trường mạnh không đổi. Tất cả điều này giới hạn phạm vi của bộ khuếch đại lượng tử đối với các hệ thống vô tuyến độc đáo - liên lạc không gian, radar tầm xa, v.v.

Nhu cầu thu nhỏ máy thu vô tuyến vi ba, tăng hiệu suất của chúng và giảm chi phí đã dẫn đến việc sử dụng rộng rãi các bộ khuếch đại tiếng ồn thấp dựa trên các thiết bị bán dẫn, bao gồm bộ khuếch đại bán dẫn tham số, điốt đường hầm và bộ khuếch đại bóng bán dẫn vi sóng.

Bộ khuếch đại tham số bán dẫn (SPA) hoạt động ở dải tần rộng (0,3 ... 35 GHz), có băng thông từ phân số đến vài phần trăm tần số trung tâm (giá trị điển hình \ u200b \ u200bof 0,5 ... 7%, nhưng băng thông lên đến 40% có thể thu được); hệ số truyền một khâu đạt 17… 30dB, dải động của tín hiệu đầu vào là 70… 80dB. Khi máy phát điện máy bơm, máy phát điện dựa trên điốt tuyết lở và điốt Gunn, cũng như bóng bán dẫn vi sóng (có và không nhân tần số) được sử dụng. Bộ khuếch đại tham số bán dẫn là bộ khuếch đại bán dẫn có tiếng ồn thấp nhất và nói chung, trong tất cả các bộ khuếch đại vi sóng không được làm mát. Nhiệt độ tiếng ồn của chúng nằm trong khoảng từ hàng chục (ở bước sóng decimet) đến hàng trăm (ở bước sóng cm) độ Kelvin. Với khả năng làm mát sâu (lên đến 20 o K trở xuống), chúng có thể so sánh về đặc tính nhiễu với bộ khuếch đại lượng tử. Tuy nhiên, hệ thống làm mát làm tăng kích thước, trọng lượng, tiêu thụ điện năng và chi phí của PPU. Do đó, PPU được làm mát được sử dụng chủ yếu trong các hệ thống vô tuyến mặt đất, nơi yêu cầu máy thu vô tuyến có độ nhạy cao và kích thước, trọng lượng và mức tiêu thụ điện năng không đáng kể.

Ưu điểm của PPU so với các bộ khuếch đại dựa trên điốt đường hầm và bóng bán dẫn vi sóng, ngoài đặc tính nhiễu tốt hơn, bao gồm khả năng hoạt động ở dải tần số cao hơn, khuếch đại lớn hơn một tầng, khả năng điều chỉnh tần số điện tử nhanh chóng và đơn giản ( trong vòng 2 ... 30%). Nhược điểm của PPU là sự hiện diện của máy phát bơm vi ba, băng thông nhỏ hơn, kích thước và trọng lượng lớn, đồng thời giá thành cao hơn đáng kể, trái ngược với bộ khuếch đại vi sóng bán dẫn.

So với các bộ khuếch đại bán dẫn khác, bộ khuếch đại điốt đường hầm có kích thước và trọng lượng nhỏ hơn, chủ yếu được xác định bởi kích thước và khối lượng của bộ tuần hoàn ferit và van, tiêu thụ điện năng thấp hơn và băng thông rộng. Chúng hoạt động trong dải tần 1 ... 20 GHz, có băng thông tương đối 1,7 ... 65% (giá trị điển hình 3,5 ... 18%), hệ số truyền của một tầng là 6 ... 20 dB, con số tiếng ồn là 3,5 ... 4,5 dB ở sóng decimet và 4 ... 7 dB trên centimet, dải động của tín hiệu đầu vào là 50 ... 90 dB. Bộ khuếch đại điốt đường hầm chủ yếu được sử dụng trong các thiết bị cần đặt một số lượng lớn các bộ khuếch đại ánh sáng và kích thước nhỏ trong một khu vực nhỏ, ví dụ, trong các mảng ăng ten hoạt động theo từng giai đoạn. Tuy nhiên, do những nhược điểm cố hữu của chúng (con số nhiễu tương đối cao, dải động không đủ, độ bền điện môi của điốt đường hầm thấp, khó đảm bảo độ ổn định, nhu cầu thiết bị tách), bộ khuếch đại dựa trên điốt đường hầm gần đây đã được thay thế mạnh mẽ bằng bóng bán dẫn vi sóng bộ khuếch đại do những nhược điểm cố hữu của chúng.

Những ưu điểm chính của bộ khuếch đại tiếng ồn thấp bán dẫn - kích thước và trọng lượng nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp, tuổi thọ dài, khả năng xây dựng các mạch tích hợp vi sóng - cho phép chúng được sử dụng trong các mảng ăng ten hoạt động theo từng giai đoạn và trong các thiết bị trên bo mạch. Hơn nữa, bộ khuếch đại bóng bán dẫn vi sóng có triển vọng lớn nhất.

Những tiến bộ trong sự phát triển của vật lý và công nghệ bán dẫn đã cho phép tạo ra các bóng bán dẫn có đặc tính khuếch đại và nhiễu tốt và có khả năng hoạt động trong phạm vi vi sóng. Dựa trên các bóng bán dẫn này, các bộ khuếch đại tiếng ồn thấp vi sóng đã được phát triển.

Bộ khuếch đại bóng bán dẫn, không giống như bộ khuếch đại dựa trên tham số bán dẫn và điốt đường hầm, không có khả năng tái sinh, vì vậy việc đảm bảo hoạt động ổn định của chúng dễ dàng hơn nhiều so với bộ khuếch đại dựa trên điốt đường hầm.

Vi sóng LNA sử dụng bóng bán dẫn có tiếng ồn thấp, cả bóng bán dẫn lưỡng cực (germani và silicon) và bóng bán dẫn hiệu ứng trường có rào cản Schottky (dựa trên silicon và arsenide gali). Các bóng bán dẫn lưỡng cực Germanium cho phép bạn có được con số tiếng ồn thấp hơn so với silicon, nhưng các bóng bán dẫn sau có tần số cao hơn. FETs có rào cản Schottky vượt trội hơn bóng bán dẫn lưỡng cực về đặc tính khuếch đại và có thể hoạt động ở tần số cao hơn, đặc biệt là bóng bán dẫn arsenide gali. Đặc tính nhiễu ở tần số tương đối thấp tốt hơn với bóng bán dẫn lưỡng cực và ở tần số cao hơn với bóng bán dẫn trường. Nhược điểm của bóng bán dẫn hiệu ứng trường là trở kháng đầu vào và đầu ra của chúng cao, làm cho việc kết hợp băng thông rộng trở nên khó khăn.

Những cân nhắc ở trên cho phép chúng tôi phác thảo chiến lược tổng hợp bộ khuếch đại bóng bán dẫn hiệu ứng trường nhiễu thấp trong một thiết kế tích hợp nguyên khối.

Như đã chọn trước đó, LNA sẽ được chế tạo trên cơ sở mô-đun MGA - 86563. Sơ đồ mạch điện được trình bày trong Hình 2.1. Một mạch chuyển mạch điển hình được thể hiện trong hình 2.2: Hình 2.1 Sơ đồ mạch điện MGA-86563. Hình 2...

Đường dẫn nhận tần số cao

Kết quả của công việc được thực hiện, bộ khuếch đại tiếng ồn thấp MGA86563 đã được nghiên cứu. Việc nghiên cứu đáp ứng tần số của LNA được thực hiện bằng cách sử dụng chân đế SNPU-135, một thiết bị để nghiên cứu đáp ứng tần số X1-42. Sơ đồ kết nối để đo đáp ứng tần số được trình bày trong Hình 4 ...

Bộ chuyển đổi đo điện áp AC sang DC

Để thực hiện mạch chỉnh lưu, chúng tôi sử dụng một op-amp tốc độ cao kép với các bóng bán dẫn hiệu ứng trường ở đầu vào của loại KR140UD282. Các thông số của nó được đưa ra trong Bảng 5 và mạch chuyển đổi được thể hiện trong Hình 8 ...

Bộ khuếch đại tích hợp tiếng ồn thấp

Mô hình hóa trong hệ thống MICRO-CAP của đầu dò đo dựa trên cảm biến nhiệt độ

Dựa trên tòa nhà, cần phải xây dựng một mạch ba dây (2 tùy chọn) để đo nhiệt độ sử dụng RTD sử dụng nguồn dòng (xem Hình 6.2.1). Không. Sơ đồ Điện áp ở đầu vào của DUT tại 2 Hình.6.2.1 ...

Thiết kế phần khuếch đại của thiết bị

Hãy sử dụng sơ đồ được hiển thị trong hình. 5 để tính toán bộ khuếch đại công suất. Khi tính MA, các giá trị đã cho là: a). Công suất định mức ở tải Рн = 0,4 W; b). Khả năng chịu tải Rн = 100 Ohm ...

Quá trình mô hình hóa hoạt động của nút chuyển mạch

Vì tiếng ồn của chế độ chung không vượt quá 10V và độ lợi không lớn, nó sẽ đủ để lấy bộ khuếch đại vi sai đơn giản nhất. Mạch của bộ khuếch đại vi sai đơn giản nhất được hiển thị trong Hình 5 ...

Phát triển đầu dò

Hình 2 Bộ tiền khuếch đại (PA) là một bộ khuếch đại hoạt động (op amp) với phản hồi âm. Mạch chuyển mạch (PU) được thể hiện trong Hình 2 ...

Tính toán bộ khuếch đại xung

Bộ khuếch đại điện áp xung là bộ tiền khuếch đại tín hiệu đảm bảo hoạt động bình thường của PA ...

Tổng hợp bộ khuếch đại đảo

Sơ đồ của một bộ khuếch đại đảo với phản hồi âm: Hình 1 - Mạch cơ bản của một bộ khuếch đại đảo ngược với OOS ...

Để thuận tiện cho việc phát triển và thực hiện các phép tính, các khối PU, ULF và UHF2 đã được kết hợp thành một sơ đồ chung. Việc xây dựng dựa trên vi mạch 140-UD20A và bóng bán dẫn lưỡng cực KT817A ...

Các đặc điểm so sánh của dữ liệu kỹ thuật của đài vô tuyến điện

Hình 7.5 mô tả sơ đồ mạch điện của bộ tiền khuếch đại UHF2, bộ khuếch đại tần số thấp và bộ khuếch đại tần số cao. Mạch dựa trên vi mạch 140-UD20A, bao gồm các bộ khuếch đại hoạt động (Da1 ...

Mạch khuếch đại micrô

Hãy xác định tổng độ lợi, dựa trên đó số lượng các giai đoạn khuếch đại được chọn trong đó là tổng độ lợi; điện áp đầu ra định mức hiệu dụng; điện áp đầu vào định mức hiệu dụng ...

Bộ khuếch đại băng thông rộng

Bắt đầu phát triển một bộ khuếch đại, cần phải được hướng dẫn bởi những cân nhắc chung về tính khả thi kinh tế của việc sản xuất nó (giảm thiểu các thiết bị, phần tử và thành phần đang hoạt động theo số lượng của chúng ...

Có nhiều bộ khuếch đại mà một trong những thông số yêu cầu chính là yêu cầu để đảm bảo tiếng ồn đầu ra tối thiểu. Thông thường, các mạch như vậy được sử dụng để khuếch đại tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, cũng như trong các máy thu chuyển đổi trực tiếp, nơi khuếch đại chính được thực hiện ở tần số thấp. Sự gia tăng tiếng ồn làm cho không thể phân biệt tín hiệu yếu với nền nhiễu.

Nhiễu bên trong của bộ khuếch đại xảy ra khi dòng điện đi qua các phần tử thụ động và tích cực của mạch.
Đặc tính của tiếng ồn cũng phụ thuộc một phần lớn vào cấu tạo của mạch điện (mạch điện). Khi phát triển một bộ khuếch đại có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cao, ngoài việc lựa chọn loại mạch tối ưu, điều quan trọng là phải chọn cơ sở phần tử phù hợp và tối ưu hóa hoạt động của các tầng.

Chọn các thành phần giản đồ

Trong một bộ khuếch đại thực, nguồn của tiếng ồn bên trong là:
1) nhiễu nhiệt và hiện tại của điện trở;
2) tiếng ồn nhấp nháy của tụ điện, điốt và điốt zener;
3) tiếng ồn dao động của các phần tử hoạt động (bóng bán dẫn);
4) rung động và tiếng ồn tiếp xúc.

Điện trở

Tiếng ồn cố hữu của điện trở là tổng của nhiễu nhiệt và nhiễu hiện tại.

Nhiễu nhiệt là do sự chuyển động của các electron trong vật liệu dẫn điện mà từ đó tạo ra điện trở (nhiễu này tăng khi nhiệt độ tăng). Nếu không có điện áp nào tác động lên điện trở, thì nhiễu EMF trên nó (tính bằng μV) được xác định từ mối quan hệ:

Esh = 0,0125 x f x R,
trong đó f là dải tần tính bằng kHz; R là điện trở tính bằng kOhm.

Nhiễu hiện tại xảy ra khi dòng điện chạy qua một điện trở. Trong trường hợp này, điện áp nhiễu xuất hiện do ảnh hưởng của dao động điện trở tiếp xúc giữa các hạt dẫn của vật liệu. Giá trị của nó phụ thuộc tuyến tính vào điện áp đặt vào. Do đó, đặc tính nhiễu của điện trở được đặc trưng bởi độ ồn, là tỷ số giữa giá trị hiệu dụng của thành phần biến thiên của điện áp nhiễu Em (μV) với điện áp đặt vào U (V): Em / U.

Phổ tần số của cả hai loại tiếng ồn là liên tục ("tiếng ồn trắng"). Và nếu đối với tiếng ồn nhiệt, nó được phân bố đều lên đến các tần số rất cao, thì đối với tiếng ồn hiện tại, nó bắt đầu giảm xuống từ khoảng 10 MHz.

Tổng lượng nhiễu tỷ lệ với căn bậc hai của điện trở, vì vậy để giảm nó, giá trị điện trở trong mạch cũng phải giảm.
Đôi khi, để giảm tiếng ồn do điện trở gây ra, họ sử dụng kết nối song song (hoặc nối tiếp) và cũng đặt nhiều điện hơn mức cần thiết để hoạt động. Ngoài ra, có thể sử dụng những loại mà do công nghệ chế tạo nên thông số này ít hơn.

Điện trở không dây có độ nhiễu hiện tại lớn hơn nhiều so với nhiễu nhiệt. Mức ồn tổng thể đối với các loại điện trở khác nhau có thể nằm trong khoảng từ 0,1 đến 100 µV / V.

Để so sánh các điện trở khác nhau (cố định và biến trở từ nhóm SP), giá trị tiếng ồn tối đa \ u200b \ u200b được hiển thị trong bảng 1

Loại điện trở Phiên bản công nghệ Mức ồn, µV / V BLT nâu-cacbon 0,5 S2-13 S2-29V điện môi kim loại 1,0 S2-50 điện môi kim loại 1,5 MLT OMLT S2-23S2-33 điện môi kim loại 1 ... 5 S2- 26 oxit kim loại 0 .5 SP3-4
SP3-19
SP3-23 film composite 47 ... 100
25...47
25...47
Bảng 1 - Đặc tính nhiễu của điện trở

Như có thể thấy từ bảng, điện trở được điều chỉnh ồn hơn nhiều. Vì lý do này, tốt hơn là sử dụng chúng với mệnh giá nhỏ hoặc loại trừ chúng khỏi mạch hoàn toàn.
Các đặc tính nhiễu của điện trở có thể được sử dụng để thực hiện một máy phát nhiễu băng thông rộng.

Như các khuyến nghị về việc chọn điện trở để lắp ráp bộ khuếch đại tiếng ồn thấp, có thể lưu ý rằng thuận tiện nhất là sử dụng các loại: C2-26, C2-29V, C2-33 và C1-4 (thiết kế chip không đóng gói). Gần đây, điện trở điện môi kim loại nhập khẩu có độ ồn thấp đã xuất hiện trên thị trường, có thiết kế tương tự như C2-23, nhưng có độ ồn thấp hơn (0,2 μV / V).

Có thể làm giảm đáng kể tiếng ồn của điện trở bằng cách làm mát mạnh chúng, nhưng phương pháp này quá đắt và rất ít được sử dụng.

Tụ điện

Trong tụ điện, nguồn gây ra nhiễu nhấp nháy là dòng điện rò rỉ. Các tụ điện oxit công suất lớn có dòng rò cao nhất. Hơn nữa, sự rò rỉ tăng lên khi tăng điện dung và giảm khi tăng điện áp hoạt động danh định cho phép.

Dữ liệu tham khảo cho các tụ điện oxit phổ biến nhất được cho trong bảng 29.
Dòng rò rỉ nhỏ nhất trong số các tụ cực là: K53-1A, K53-18, K53-16, K52-18, K53-4 và các loại khác.
Các tụ điện oxit được lắp đặt ở đầu vào như tụ điện cách ly có thể làm tăng đáng kể tiếng ồn của bộ khuếch đại. Do đó, nên tránh sử dụng chúng, thay thế chúng bằng các loại phim (K10-17, K73-9, K73-17, KM-6, v.v.), mặc dù điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng đáng kể về kích thước của cấu trúc .

Loại tụ điện Công nghệ sản xuất Nhiệt độ hoạt động, C Dòng rò, µA K50-6
K50-16
K50-24
nhôm oxit-điện phân -10 ... + 85
-20...+70
-25...+70 4...5000
4...5000
18 ... 3200 K52-1
K52-2
K52-18 Tantali oxit thể tích-xốp -60 ... + 85
-50...+155
-60...+155 1,2...8,5
2...30
1 ... 30 K53-1
K53-1A
K53-18 oxit tantali-bán dẫn -80 ... + 85
-60...+125
-60...+125 2...5
1...8
1...63
Bảng 2 - Các thông số tham chiếu của tụ điện

Điốt và điốt zener

Với dòng điện một chiều, tiếng ồn của điốt là tối thiểu. Tiếng ồn lớn nhất được tạo ra bởi dòng điện rò (dưới tác dụng của điện áp ngược), và càng nhỏ thì càng tốt. Khá nhiều tiếng ồn từ điốt zener. Đặc tính này thậm chí đôi khi được sử dụng để thực hiện các bộ tạo tiếng ồn đơn giản nhất cho đồ chơi trẻ em (mô phỏng tiếng ồn lướt sóng, âm thanh lửa, v.v. -L16, L17). Để có được tiếng ồn tối đa trong các mạch như vậy, điốt zener hoạt động ở dòng điện thấp (với một điện trở bổ sung lớn).

Linh kiện bán dẫn

Trong bản thân bóng bán dẫn, các loại nhiễu chính là nhiệt và tái tổ hợp thế hệ, mật độ phổ công suất của chúng không phụ thuộc vào tần số.

Để giảm mức độ tiếng ồn, ở nước ta thường sử dụng các bóng bán dẫn lưỡng cực có độ ồn thấp với giá trị độ ồn chuẩn hóa (Ksh) ở nước ta để làm việc trong các công đoạn đầu vào. Đó là: (ppp) KT3102D (E), KT342V và (pn-p) KT3107E (W, L) và một số loại khác. Cần lưu ý ở đây rằng việc sử dụng bóng bán dẫn lưỡng cực tần số cao có tiếng ồn thấp ở mức thấp phạm vi tần số, như một quy luật, sẽ xảy ra là không phù hợp. Đối với các bóng bán dẫn như vậy, con số nhiễu chỉ được chuẩn hóa trong vùng tần số cao và trong phạm vi dưới 100 kHz, chúng có thể bị nhiễu như bất kỳ bóng bán dẫn nào khác. Ngoài ra, các bóng bán dẫn như vậy có thể có xu hướng kích thích (tự sinh).

Nếu cần đạt trở kháng đầu vào lớn ở tầng đầu vào của bộ khuếch đại, bóng bán dẫn hiệu ứng trường KP303V (A) thường được sử dụng. Nó được chế tạo với một cổng tiếp giáp p-n (kênh loại n) và có một con số tiếng ồn danh định.

tiếng ồn liên lạc

xảy ra khi hàn kém chất lượng (vi phạm chế độ nhiệt độ) hoặc ở chỗ giao nhau của các đầu nối. Vì lý do này, không nên kết nối các mạch đầu vào của bộ khuếch đại tiếng ồn thấp thông qua các kết nối cắm vào. Tôi cũng đã gặp tình huống bóng bán dẫn sau khi hàn lại tạo ra nhiều tiếng ồn hơn trong cùng một mạch.

Tiếng ồn rung động

có thể xảy ra khi thiết bị được vận hành trên các vật thể chuyển động hoặc ở những nơi có độ rung lớn hơn từ thiết bị đang vận hành. Chúng phát sinh do sự truyền dao động cơ học đến các bản tụ điện, giữa các bản tụ điện có sự khác biệt về điện thế (cái gọi là "hiệu ứng piezo-micrô"). Điều này được quan sát thấy ngay cả trong các tụ điện gốm kích thước nhỏ (K10, K15, v.v.) có điện dung tăng lên (hơn 0,01 μF). Sự can thiệp như vậy có thể đặc biệt mạnh trong các tụ điện ghép nối được lắp đặt ở đầu vào của bộ khuếch đại. Tín hiệu nhiễu trong quá trình dao động cơ học có dạng xung nhọn ngắn, phổ của xung này nằm trong dải tần số thấp. Để chống lại loại nhiễu này, bạn có thể áp dụng khấu hao toàn bộ cấu trúc. Trong tụ điện oxit, những giao thoa này không xảy ra.

Khi lựa chọn các bộ phận để lắp ráp mạch có độ ồn thấp, cần phải tính đến thời gian sản xuất của chúng. Nhà sản xuất chỉ bảo hành các thông số trong thời gian bảo quản nhất định. Điều này thường không quá 8 ... 15 năm. Theo thời gian, các quá trình lão hóa xảy ra, biểu hiện ở việc giảm điện trở cách điện, điện dung của tụ giảm và dòng rò tăng. Các tụ điện oxit thay đổi đặc tính của chúng đặc biệt mạnh mẽ theo thời gian. Vì lý do này, tốt nhất là tránh sử dụng chúng trong chuỗi tín hiệu bất cứ khi nào có thể.

V. P. Matyushkin, Drogobych

Các tính năng của phổ biến dạng phi tuyến trong các bộ khuếch đại có tần số cắt khác nhau được so sánh. Nó chỉ ra rằng các thiết bị dựa trên bộ khuếch đại hoạt động làm phong phú tín hiệu âm thanh với sóng hài cao hơn, vì vậy việc sử dụng chúng trong các tổ hợp âm thanh có chất lượng đặc biệt cao là không mong muốn. Thiết kế của một bộ tiền khuếch đại tuyến tính cao, độ ồn thấp với tần số cắt cao và các điều khiển âm lượng và giai điệu được trình bày.

Khi sử dụng các điều khiển giai điệu thụ động (RT) và đủ độ nhạy của UMZCH, mục đích của bộ tiền khuếch đại ZCH (PUZCH) vẫn là bù cho sự suy giảm của tín hiệu khuếch đại do RT đưa vào và để phù hợp với trở kháng đầu vào và đầu ra của các liên kết khác nhau của đường dẫn với nhau. Chức năng này thuộc về giai đoạn khuếch đại tiếng ồn thấp tuyến tính với đầu vào cao (hàng chục đến hàng trăm kΩ) và trở kháng đầu ra thấp (không quá 600 Ω). Các giá trị này là cần thiết để các lỗi không được đưa vào các đặc tính của điều chỉnh RT và điều khiển âm lượng (RG) và không ảnh hưởng đến các đặc tính của nguồn tín hiệu.

Các thiết kế PUZCH mà tác giả đã biết không đáp ứng các yêu cầu gia tăng đối với chúng. Nếu như trước đây, khi phát máy hát hoặc băng ghi âm, độ ồn tương đối của BUZCH là khoảng -80 ... -85 dB, không kém gì các nguồn tín hiệu, thì khi nghe CD, khi "sự im lặng chết người" trong các lần tạm dừng chứa đầy một tiếng rít khó chịu, tiếng ồn như vậy đã trở thành một trở ngại khó chịu. Các thông số khác cũng để lại nhiều điều mong muốn, đặc biệt là đối với PUZCH được thực hiện bằng bộ khuếch đại hoạt động (op-amps).

Tần số cắt riêng thấp (hàng chục hertz) của op-amp fc không phải là nguyên nhân gây ra phản ứng thoáng qua tốt nhất, điều này xác định độ trung thực của việc truyền các tín hiệu xung trước. Fc như vậy buộc người ta phải tính đến khả năng biến dạng động, và cũng dẫn đến giảm độ sâu của FOS với tần số ngày càng tăng, tức là đến sự phát triển của biến dạng phi tuyến tính (NI). Sự suy giảm khả năng triệt tiêu các biến dạng tín hiệu bắt đầu trong op-amp được OOS che phủ, từ tần số cắt của nó đến và xảy ra xấp xỉ tỷ lệ thuận với tần số. Ví dụ, nếu 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.

Tệ hơn nữa là đồng thời tỷ lệ giữa các sóng hài của cùng một tín hiệu thay đổi theo hướng có lợi cho các sóng hài có bậc cao hơn. Điều này áp dụng cho các NI được tạo ra bởi các tầng op amps đó (trước hết là các tầng đầu ra, do tầm quan trọng của sự đóng góp của chúng đối với mức NI tổng thể), theo tầng tạo ra sự gián đoạn trong đáp ứng tần số ở tần số fc. Sự biến dạng của các tầng này sẽ được lưu ý thêm (trong các tầng đầu tiên của op-amp, các quy trình có đặc điểm riêng của chúng).

Hình 1 cho thấy sự phụ thuộc tần số của tỷ số giữa hệ số NI đối với sóng hài n> 2 Qn và hệ số NI đối với sóng hài thứ hai Q2, được giảm xuống cùng một tỷ số đối với OA không có FOS Qn / Q2. Dòng 1 tương ứng với HĐH không có OOS, dòng 2 - HĐH có OOS vòng kín. Dòng 1 cũng tương ứng với bộ khuếch đại có tần số cắt cao fc ">> 20 kHz và không quan trọng việc phản hồi có được bật hay không. Như bạn có thể thấy, bộ khuếch đại tần số siêu âm trên amp op làm giàu NI phổ với các sóng hài bậc cao. Hình ảnh quan sát được chỉ được làm mịn bởi thực tế là biên độ của các sóng hài ban đầu (không có phản hồi) thường giảm khi tăng số n của chúng, vì vậy các sản phẩm biến dạng ghi được trong các phép đo không phụ thuộc vào như vậy Rõ ràng là một hình ảnh tương tự như Hình 1 cũng xảy ra đối với các thành phần biến dạng xuyên điều chế của các thứ tự khác nhau.

Như bạn đã biết, chất lượng âm thanh không chỉ phụ thuộc vào biên độ của các sóng hài theo các bậc khác nhau, mà còn phụ thuộc vào tỷ lệ giữa chúng: điều mong muốn là khi tăng số lượng hài, biên độ của nó giảm đi khá nhanh, nếu không thì âm thanh trở nên cứng. , có được một màu kim loại khó chịu. Có thể thấy từ Hình 1 rằng UZCH trên op-amp hoạt động theo hướng ngược lại và trong gần như toàn bộ dải âm thanh, chỉ loại trừ các tần số thấp nhất (và điều này tất nhiên, không chỉ áp dụng cho PUZCH, mà còn cũng để cấp nguồn cho bộ khuếch đại). Và nếu điều khiển âm trầm, nâng cao tần số đáp ứng của đường dẫn ở tần số dưới 1 kHz, ở một mức độ nào đó sẽ khôi phục tỷ lệ giữa các hài trong dải độ dốc của phần đáp ứng tần số của nó, thì việc tăng tần số cao bằng điều khiển âm tần số cao làm trầm trọng thêm sự vi phạm tỷ lệ giữa chúng ở tần số lớn hơn 1 kHz.

Do đó, "âm thanh bóng bán dẫn" khét tiếng bắt đầu nổi lên ngay cả trong PUZCH, được thực hiện trên op-amp. Do đó, sự nhiệt tình dành cho các chương trình như vậy, bất chấp tất cả sự tiện lợi và đơn giản khi sử dụng op-amp, đều phải trả giá bằng chất lượng tái tạo âm thanh. Và không có gì đáng ngạc nhiên trong thực tế là chúng cho âm thanh kém hơn so với bộ khuếch đại ống, theo quy luật, có fc khá cao (có thể do phản hồi tương đối nông) và hơn nữa, phổ hài hòa được tạo ra bởi ống ( không cao hơn thứ tự thứ năm).

Để có được phổ NI thuận lợi, bộ khuếch đại bóng bán dẫn phải có tần số cắt fc "\ u003e 20 kHz (Hình 2, đường cong 1) trước khi phủ sóng OOS (Hình 2, đường cong 1). Yêu cầu này cũng phù hợp với điều kiện không có biến dạng động. Đồng thời, khả năng cải thiện bổ sung phổ sóng hài và tính gần đúng của đặc tính của nó đối với bóng đèn bằng cách hiệu chỉnh cụ thể, bao gồm việc tăng đáp ứng tần số ban đầu (không có OOS) với sự gia tăng tần số trong dải âm thanh hoặc ít nhất là trong một số phần của nó (Hình 2, đường đứt đoạn 3). Đoạn 2 tương ứng với trường hợp 2 của Hình 1. Do tỷ lệ tương đối của các thành phần tần số cao trong NI giảm, điều này sẽ làm cho chúng ta có thể thu được phổ biến dạng trong Hình 1, đường cong 3, rõ ràng là sẽ làm cho âm thanh nhẹ nhàng hơn. Tuy nhiên, vấn đề này vẫn cần được nghiên cứu.

Ví dụ, những nhược điểm của PUZCH đã biết trở nên đặc biệt đáng chú ý khi làm việc cùng với UMZCH chất lượng cao hiện đại.

Khi phát triển PUZCH được đề xuất, các cân nhắc trên đã được tính đến; đồng thời, mong muốn đạt được sự đơn giản tối đa của mạch.

Thông số bộ khuếch đại (Hình 3):
Tần số ngắt fc 300 kHz
Hệ số xuyên điều chế NI ở mức 11out< 5 В и Rh >1 kΩ trong dải 0,02-20 kHz< 0, 001 %
Iin định mức 0,25 V
Tôi ra tối đa 9V
Độ ồn (R ^ 0) -103 dB
Giá trị có trọng số -109 dBA
trở kháng đầu ra< 0, 1Ом
Góc pha tại f = 0, 1 ... 200 kHz< 0, 1°
Điện trở tải tối thiểu R 300 Ohm

Bộ khuếch đại được thực hiện theo một mạch đối xứng trên các cặp bóng bán dẫn bổ sung, cấu trúc như vậy làm tăng đáng kể độ tuyến tính ban đầu của nó ngay cả trước khi có vùng phủ sóng OOS. Tất cả các bóng bán dẫn, bao gồm cả bóng bán dẫn đầu ra, hoạt động ở chế độ loại "A" và dòng điện tĩnh VT7, VT8 của bộ thu là khoảng 10 mA và cho phép chúng duy trì chế độ này ở điện trở tải Rh ít nhất 300 ohms.

Mặc dù thực tế là VT5 và VT6 được kết nối theo một mạch phát chung, đặc tính truyền của chúng khá tuyến tính bởi các điện trở đáng kể trong các mạch phát (R15, R16).

Mức NI hóa ra thấp đến mức người ta quyết định không sử dụng các vòng EPOS đã dự kiến, điều này sẽ làm phức tạp đáng kể chương trình.

Giai đoạn đầu vào, để có được mức tiếng ồn thấp, được thực hiện trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường có điểm nối pn. Trở kháng đầu vào của bộ khuếch đại, bằng khoảng 350 kOhm, chỉ được xác định bởi điện trở của các điện trở R3, R6 (trong trường hợp này, không nên quên sự thay đổi tương ứng trong các điện dung C1, C2, sao cho hằng số thời gian của HPF R3C1 và R6C2 vẫn giữ nguyên). Bộ chia điện áp R1R2 và R4R5R7 đặt điểm hoạt động VT1 và VT2, điện trở R4 phục vụ để đặt điện áp ban đầu bằng không ở đầu ra bộ khuếch đại và sau khi điều chỉnh, nó có thể được thay thế bằng một điện trở không đổi có điện trở mong muốn và giá trị của thành phần không đổi ở đầu ra bộ khuếch đại không quá quan trọng và có thể nằm trong khoảng ± 200 mV.

Để có được mức khuếch đại đầu vào lớn và tiếng ồn thấp, một tải động đã được áp dụng trên các bóng bán dẫn hiệu ứng trường VT3, VT4. Vì cả hai nhánh của giai đoạn đầu vào (VT1-VT3 và VT2-VT4) đều kết thúc hoạt động tải chung, điều này dẫn đến mức tăng tiếng ồn là 3 dB. Kết quả là, tiếng ồn của bộ khuếch đại hóa ra ít hơn khoảng ba lần (10 dB) so với tiếng ồn của các bộ khuếch đại có tầng đầu vào dựa trên op-amp K157UD2.

Tín hiệu OOS từ đầu ra được đưa đến điểm kết nối R13R14. Độ lợi của mạch CFO được xác định bởi các chuỗi R10R13C3 và R11R1404 cùng với bộ điều khiển độ lợi R12, đặt độ lợi của thiết bị trong phạm vi 2-5. Nếu muốn, phạm vi điều khiển độ lợi có thể được mở rộng bằng cách giảm R10 và R11.

Các tụ điện C5-C7 điều chỉnh đáp ứng tần số của bộ khuếch đại để có được đáp ứng thoáng qua tốt nhất, nhưng hiệu suất của nó vẫn được duy trì mà không có chúng, tuy nhiên, mặt trước của xung hình chữ nhật khi không có chúng sẽ có hiện tượng vọt lố nhẹ và các gợn sóng xuất hiện trên " cái kệ".

Điện trở R19, R20 bảo vệ VT7, VT8 khỏi quá tải trong trường hợp ngắn mạch ở đầu ra.

Các chế độ khuếch đại DC được ổn định cả cục bộ (R13, R14, R8, R9, R15, R16) và OOS chung sâu (khoảng 66 dB), do đó sự dao động nhiệt độ và độ lệch của các thông số phần tử ít ảnh hưởng đến hoạt động của nó.

Các bóng bán dẫn hiệu ứng trường nên được chọn theo cặp theo dòng tiêu ban đầu. Đối với bóng bán dẫn VT1, VT2, nó phải là khoảng 0,8-1,8 mA, đối với VT3, VT4 - ít nhất là 5-6 mA. VT1 có thể được lấy với các chỉ số B, A, VT2 - với các chỉ số I, E, F, K, VT3, VT4 - với các chỉ số D, G, E, KT3107 - với các chỉ số B hoặc I, KT3102 - tương ứng là A hoặc B, C , D, VT5-VT8 không thể được chọn

Tụ điện C5, C7 - loại KT, KD, C1-C4 - K73-16, K73-17, K71-4, K76-5, v.v. Như C3, C4, bạn có thể sử dụng tụ điện, ví dụ, K50-16, K50-6 hoặc nhập khẩu.

Nguồn cung cấp bộ khuếch đại - từ bất kỳ nguồn điện áp lưỡng cực ổn định nào ± 15 V.

Dễ dàng thiết lập một bộ khuếch đại được lắp ráp từ các bộ phận có thể sử dụng được. Bằng cách chọn R8 và R9, điện áp chỉ ra trên sơ đồ trên bộ thoát VT1 và VT2 (12 ± 0,5 V) được đặt và bằng cách chọn R17, R18 - điện áp tại bộ phát VT7, VT8 (0,8-1,2 V). Song song với điều này, bằng cách điều chỉnh R4, điện áp đầu ra được đặt gần bằng không.

Nếu các chế độ mong muốn của bóng bán dẫn không thể được thiết lập ngay lập tức, trước tiên bạn nên thiết lập riêng giai đoạn đầu vào. Để làm điều này, đầu ra bộ khuếch đại được kết nối với một dây chung (để tắt OOS chung) và các đế VT5 và VT6 được ngắt kết nối khỏi các đầu ra VT1 và VT2, sau đó nối tắt các đế này bằng bộ phát của chúng. Sau đó, các chế độ đạt được trong giai đoạn đầu vào, như đã chỉ ra ở trên. Nếu điều này thành công, thì các kết nối mạch được khôi phục và R17, R18 và R4 cuối cùng được chọn.

Sơ đồ điều khiển âm lượng và âm sắc bằng cách sử dụng bộ khuếch đại trong Hình 3 được hiển thị trong Hình 4, trong đó A1, A2 là hai bộ khuếch đại như vậy; PRT - kiểm soát giai điệu sinh lý; TKRG là một điều khiển âm lượng được bù mỏng, đầu ra của nó được kết nối với UMZCH. Tần số hồng ngoại bị cắt trong mỗi bộ khuếch đại A1 và A2 cả ở đầu vào (HPF R1-R3C1 và R4-R5-R6-C2, Hình 3) và trong mạch OOS (R10-R13-C3 và R11-R14 -C4), dẫn đến HPF bậc 4 (và cùng với HPF đầu vào UMZCH - bậc 5), điều này đủ để triệt tiêu hiệu quả tiếng ồn tần số thấp có tần số dưới 20 Hz, chẳng hạn như, từ hồ sơ bị cong vênh.

Không cần cấp thiết phải bỏ qua PSF, vì dễ dàng có được đáp ứng tần số ngang nghiêm ngặt nhờ các phần tử điều chỉnh của nó. Tuy nhiên, chức năng này rất dễ thực hiện, như trong Hình 4, sử dụng công tắc S1 và bộ chia R1R2.

Như R12 (Hình 3), một biến trở kép được sử dụng, "một nửa" của chúng được bao gồm trong các kênh khác nhau của đường dẫn âm thanh nổi. Trong các tầng A1, chúng được kết nối "theo pha" (điện trở của bộ lưu biến R12 trong cả hai kênh thay đổi theo một hướng khi thanh trượt bộ điều chỉnh được di chuyển) và hoạt động như một bộ điều chỉnh mức bổ sung, do đó tăng khả năng quá tải của BUZCH lên đến 26 dB và đảm bảo sự phù hợp của đáp ứng tần số của TKRG với mức tín hiệu. Trong các tầng A2, chúng được bao gồm "lệch pha" (điện trở R12 trong một kênh tăng lên, kênh kia giảm) và đóng vai trò của một bộ điều chỉnh cân bằng âm thanh nổi.

Hình 5 cho thấy một sơ đồ TKRG được thực hiện trên một biến trở kép có hai vòi loại SP3-30V. Thường trong các mạch TKRG, kết nối của mạch hiệu chỉnh tần số với động cơ chiết áp được sử dụng. Các chân chuyển động của động cơ không thể hoàn hảo và khi điều chỉnh âm lượng, điện trở của chúng thay đổi từ gần như bằng không đến khá rõ rệt, đặc biệt là sau khi sử dụng lâu dài. Trong bộ điều chỉnh đơn giản (không được bù mỏng), điều này hầu như không được cảm nhận, đặc biệt nếu giai đoạn tiếp theo có trở kháng đầu vào đủ lớn và có thể biểu hiện bằng tiếng sột soạt nhẹ trong quá trình điều chỉnh.

Trong TKRG với sự kết nối của các mạch điều chỉnh với động cơ, mọi thứ còn tệ hơn nhiều, tần số đáp ứng khi tiếp xúc suy giảm có thể bị bóp méo rất mạnh và trở nên hoàn toàn không thể chấp nhận được, đôi khi làm người nghe choáng váng với âm thanh sắc nét có màu sắc không tự nhiên. TKRG cũng bị biến dạng đáp ứng tần số, các mạch điều chỉnh được kết nối với cả vòi và động cơ. Trong TKRG như vậy, ngay cả khi động cơ tiếp xúc liên tục lý tưởng, những thay đổi khó chịu trong tần số đáp ứng có thể nhìn thấy rõ ràng bằng tai khi động cơ đi ngang qua vòi.

TKRG được đề xuất không có những thiếu sót này, vì trong đó các mạch điều chỉnh tần số không được kết nối với động cơ chiết áp. Đáp ứng tần số của nó được thể hiện trong Hình 6. Chúng là một giá trị gần đúng tốt cho những giá trị được yêu cầu, nhờ vào nghiên cứu chi tiết về các liên kết phụ thuộc vào tần số.

Tụ điện không thể được sử dụng trong mạch TKRG (và trong PRT), vì thành phần không đổi của điện áp trên các bản của chúng trong quá trình hoạt động của các mạch này bằng không. Nên sử dụng các loại tụ điện không nhiễm điện tương tự như được chỉ ra trong mạch khuếch đại. Bộ tiền khuếch đại được mô tả và bộ điều khiển âm lượng và giai điệu, khi làm việc cùng với UMZCH, được trang bị hệ thống âm thanh tốt, sẽ cung cấp âm thanh tuyệt vời.

Văn chương

1. Matyushkin V.P. Siêu tuyến tính lớp UMZCH Hgh-End trên bóng bán dẫn // Radiumator.-1998.-Số 8.-S.10-11; Số 9.-S. 10-11.

2. Matyushkin V.P. Vòng phản hồi song song và ứng dụng của chúng trong siêu âm // Radioamator.-2000.-No. 12.-2001; №1-3.®

Các phương án và thiết kế của micrô có độ nhạy cao kết hợp với bộ khuếch đại tần số thấp tiếng ồn thấp (ULF) tự chế tạo được xem xét.

Thiết kế của một bộ khuếch đại nhạy và tiếng ồn thấp (ULF) có những đặc điểm riêng. Ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng tái tạo âm thanh và độ rõ của giọng nói được tạo ra bởi đặc tính biên độ-tần số (AFC) của bộ khuếch đại, mức độ tiếng ồn của nó, các thông số của micrô (đáp ứng tần số, dạng định hướng, độ nhạy, v.v.) hoặc cảm biến thay thế nó, cũng như tính nhất quán lẫn nhau của chúng với bộ khuếch đại. Bộ khuếch đại phải có đủ khuếch đại.

Khi sử dụng micrô, đây là 60db-80db, tức là 1000-10000 lần. Có tính đến các đặc thù của việc nhận tín hiệu hữu ích và giá trị thấp của nó trong các điều kiện luôn tồn tại mức nhiễu tương đối đáng kể, nên trong thiết kế của bộ khuếch đại nên cung cấp khả năng hiệu chỉnh đáp ứng tần số. lựa chọn tần số của tín hiệu đã xử lý.

Cần lưu ý rằng phần nhiều thông tin nhất của dải âm thanh tập trung ở dải tần từ 300 Hz đến 3-3,5 kHz. Đúng, đôi khi để giảm nhiễu, dải tần này còn giảm nhiều hơn nữa. Việc sử dụng bộ lọc thông dải như một phần của bộ khuếch đại cho phép bạn tăng đáng kể phạm vi nghe (gấp 2 lần trở lên).

Có thể đạt được phạm vi lớn hơn nữa bằng cách sử dụng các bộ lọc chọn lọc với hệ số chất lượng cao như một phần của ULF, giúp cô lập hoặc triệt tiêu tín hiệu ở các tần số nhất định. Điều này giúp cải thiện đáng kể tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu.

cơ sở nguyên tố

Cơ sở phần tử hiện đại cho phép bạn tạo ULF chất lượng cao dựa trên bộ khuếch đại hoạt động có độ ồn thấp(OU), ví dụ: K548UN1, K548UN2, K548UNZ, KR140UD12, KR140UD20, v.v.

Tuy nhiên, mặc dù có nhiều loại microcircuits và op-amps chuyên dụng, và các thông số cao của chúng, ULF trên bóng bán dẫnđã không làm mất đi ý nghĩa của chúng. Việc sử dụng các bóng bán dẫn hiện đại, ít nhiễu, đặc biệt ở giai đoạn đầu, cho phép bạn tạo ra các bộ khuếch đại tối ưu về mặt thông số và độ phức tạp: ít nhiễu, nhỏ gọn, tiết kiệm, được thiết kế cho nguồn điện hạ áp. Do đó, các ULF bóng bán dẫn thường trở thành một giải pháp thay thế tốt cho các bộ khuếch đại dựa trên mạch tích hợp.

Để giảm thiểu mức độ nhiễu trong bộ khuếch đại, đặc biệt là trong giai đoạn đầu tiên, nên sử dụng các phần tử chất lượng cao. Các phần tử này bao gồm các bóng bán dẫn lưỡng cực tiếng ồn thấp với độ lợi cao, ví dụ, KT3102, KT3107. Tuy nhiên, tùy thuộc vào mục đích của ULF, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường cũng được sử dụng.

Các thông số của các yếu tố khác cũng rất quan trọng. Trong các tầng có độ ồn thấp của mạch điện tử, các tụ oxit K53-1, K53-14, K50-35, v.v. được sử dụng, các tụ điện không phân cực - KM6, MBM, v.v., điện trở - không tệ hơn MLT 5% truyền thống- 0,25 và ML T- 0,125, tùy chọn điện trở tốt nhất là điện trở quấn, không cảm ứng.

Trở kháng đầu vào của ULF phải tương ứng với điện trở của nguồn tín hiệu - micrô hoặc cảm biến thay thế nó. Thông thường, họ cố gắng làm cho trở kháng đầu vào ULF bằng (hoặc cao hơn một chút) với điện trở của bộ chuyển đổi tín hiệu nguồn ở các tần số chính.

Để giảm thiểu nhiễu điện, bạn nên sử dụng dây được bảo vệ có chiều dài tối thiểu để kết nối micrô với ULF. Bạn nên gắn micrô điện tử IEC-3 trực tiếp lên bo mạch của bộ khuếch đại micrô đầu tiên.

Nếu cần loại bỏ đáng kể micrô khỏi ULF, nên sử dụng bộ khuếch đại có đầu vào vi sai và kết nối phải được thực hiện bằng một cặp dây xoắn trong màn hình. Màn hình được kết nối với mạch tại một điểm của dây chung càng gần op-amp đầu tiên càng tốt. Điều này giảm thiểu mức độ nhiễu điện gây ra trong dây dẫn.

ULF độ ồn thấp cho micrô trên K548UN1A

Hình 1 cho thấy một ví dụ về ULF dựa trên vi mạch chuyên dụng - IS K548UN1A, chứa 2 op-amps tiếng ồn thấp. Op amp và ULF, được tạo ra trên cơ sở các amp op này (IS K548UN1A), được thiết kế cho điện áp cung cấp đơn cực là 9V - ZOV. Trong sơ đồ ULF ở trên, op-amp đầu tiên được bao gồm trong phiên bản cung cấp mức ồn tối thiểu của op-amp.

Cơm. 1. Mạch ULF trên op-amp K548UN1A và các tùy chọn để kết nối micrô: a - ULF trên op-amp K548UN1A, b - kết nối micrô động, c - kết nối micrô điện tử, d - kết nối micrô từ xa.

Các phần tử cho mạch trong Hình 1:

• R1 = 240-510, R2 = 2,4k, R3 = 24k-51k (mức tăng),
• R4 = 3k-10k, R5 = 1k-3k, R6 = 240k, R7 = 20k-100k (tăng giảm), R8 = 10; R9 = 820-1,6k (đối với 9V);
• 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-amps 1 và 2 - op-amps IS K548UN1A (B), hai op-amps trong một gói IS;
• T1, T2 - KT315, KT361 hoặc KT3102, KT3107 hoặc tương tự;
• T - TM-2A.

Các bóng bán dẫn đầu ra của mạch ULF này hoạt động mà không có sai lệch ban đầu (từ Irest = 0). Các biến dạng kiểu bước thực tế không có do phản hồi âm sâu bao phủ op-amp thứ hai của vi mạch và các bóng bán dẫn đầu ra. Hai điện trở 3-5k mỗi điện trở từ đế của bóng bán dẫn đến dây chung và dây nguồn.

Nhân tiện, trong ULF ở các giai đoạn đầu ra đẩy-kéo mà không có sai lệch ban đầu, các bóng bán dẫn germani lỗi thời hoạt động tốt. Điều này cho phép sử dụng một op-amp có tốc độ quay tương đối thấp với cấu trúc giai đoạn đầu ra này mà không có nguy cơ biến dạng liên quan đến dòng điện tĩnh bằng không. Để loại bỏ nguy cơ kích thích bộ khuếch đại ở tần số cao, một tụ điện C3 được sử dụng, được kết nối bên cạnh op-amp và mạch R8C8 ở đầu ra ULF (thường có thể loại trừ RC ở đầu ra bộ khuếch đại).

Micrô độ ồn thấp ULF trên bóng bán dẫn

Hình 2 cho thấy một ví dụ Mạch ULF trên bóng bán dẫn. Trong giai đoạn đầu, các bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ vi dòng, giúp giảm thiểu tiếng ồn bên trong của ULF. Ở đây, khuyến khích sử dụng các bóng bán dẫn có độ lợi lớn, nhưng dòng điện ngược nhỏ.

Ví dụ, nó có thể là 159HT1B (Ik0 = 20nA) hoặc KT3102 (Ik0 = 50nA), hoặc tương tự.

Cơm. 2. Mạch ULF trên bóng bán dẫn và các tùy chọn để kết nối micrô: a ULF trên bóng bán dẫn, b - kết nối của micrô động, c - kết nối của micrô điện tử, d - kết nối của micrô từ xa.

Các phần tử cho mạch trong Hình 2:

• R3 = 5.6k-6.8k (điều khiển âm lượng), R4 = 3k, R5 = 750,
• R6 = 150k, R7 = 150k, R8 = 33k; R9 = 820-1,2k, R10 = 200-330,
• R11 = 100k (điều chỉnh, Uet5 = Uet6 = 1.5V),
• R12 \ u003d 1 k (điều chỉnh dòng tĩnh T5 và T6, 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 hoặc tương tự,
• T4, T5 - KT315 hoặc tương tự, nhưng MP38A cũng có thể,
• T6 - KT361 hoặc tương tự, nhưng MP42B cũng có thể;
• M - MD64, MD200 (b), IEC-3 hoặc tương tự (c),
• T - TM-2A.

Việc sử dụng các bóng bán dẫn như vậy có thể đảm bảo không chỉ hoạt động ổn định của các bóng bán dẫn ở dòng thu thấp mà còn đạt được các đặc tính khuếch đại tốt ở mức nhiễu thấp.

Các bóng bán dẫn đầu ra có thể được sử dụng cả silicon (KT315 và KT361, KT3102 và KT3107, v.v.) và germanium (MP38A và MP42B, v.v.). Thiết lập mạch là giảm đặt điện trở R2 và điện trở R3 các hiệu điện thế tương ứng trên các tranzito: 1,5V - trên cực thu T2 và 1,5V - trên cực phát T5 và T6.

Bộ khuếch đại micrô op-amp với đầu vào vi sai

Hình 3 cho thấy một ví dụ về ULF trên Op-amp với đầu vào vi sai. ULF được lắp ráp và điều chỉnh đúng cách cung cấp khả năng triệt tiêu đáng kể tiếng ồn ở chế độ thông thường (60 dB trở lên). Điều này đảm bảo việc lựa chọn một tín hiệu hữu ích có mức nhiễu chế độ chung đáng kể.

Cần nhắc lại rằng nhiễu ở chế độ chung là nhiễu đến trong các pha bằng nhau ở cả hai đầu vào của op-amp ULF, ví dụ, nhiễu gây ra trên cả hai dây tín hiệu từ micrô. Để đảm bảo hoạt động chính xác của khâu vi sai, cần thực hiện chính xác điều kiện: R1 = R2, R3 = R4.

Hình 3. Mạch ULF trên op-amp có đầu vào vi sai và các tùy chọn để kết nối micrô: a - ULF với đầu vào vi sai, b - kết nối micrô động, c - kết nối micrô điện tử, d - kết nối micrô từ xa.

Các phần tử cho mạch trong Hình 3:

• R7 = 47k-300k (điều chỉnh độ lợi, 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 hoặc các đơn vị tổ chức khác ở dạng bao gồm điển hình, tốt nhất là có hiệu chỉnh bên trong;
• D1 - diode zener, ví dụ, KS133, bạn có thể sử dụng đèn LED khi bật bình thường, ví dụ, AL307;
• M - MD64, MD200 (b), IEC-3 hoặc tương tự (c),
• T - TM-2A.

Nên chọn điện trở sử dụng ohm kế trong số 1% điện trở có độ ổn định nhiệt độ tốt. Để đảm bảo sự cân bằng cần thiết, chúng tôi khuyến nghị rằng một trong bốn điện trở (ví dụ, R2 hoặc R4) được làm biến đổi. Nó có thể là một tông đơ biến trở có độ chính xác cao với một bánh răng bên trong.

Để giảm thiểu tiếng ồn, trở kháng đầu vào của VLF (điện trở R1 và R2) phải tương ứng với điện trở của micrô hoặc cảm biến thay thế nó. Các bóng bán dẫn đầu ra ULF hoạt động mà không có sai lệch ban đầu (từ 1 phần còn lại = 0). Thực tế không có hiện tượng méo dạng bước do phản hồi âm sâu bao phủ op-amp thứ hai và các bóng bán dẫn đầu ra. Nếu cần, có thể thay đổi mạch chuyển đổi của các bóng bán dẫn.

Thiết lập giai đoạn vi sai: áp dụng tín hiệu hình sin 50 Hz cho cả hai đầu vào của kênh vi sai cùng một lúc, bằng cách chọn giá trị của R3 hoặc R4, đảm bảo mức tín hiệu bằng không là 50 Hz ở đầu ra của op-amp 1 . Tín hiệu 50 Hz được sử dụng để điều chỉnh, vì nguồn điện 50 Hz cho mức đóng góp lớn nhất vào tổng điện áp nhiễu. Điện trở tốt và điều chỉnh cẩn thận có thể đạt được mức từ chối chế độ phổ biến là 60dB-80dB hoặc hơn.

Để tăng tính ổn định của ULF, bạn nên ngắt các đầu nối nguồn của op-amp bằng tụ điện và bật phần tử RC ở đầu ra bộ khuếch đại (như trong mạch khuếch đại trong Hình 1). Với mục đích này, bạn có thể sử dụng tụ điện KM6.

Một cặp dây xoắn trong màn hình được sử dụng để kết nối micrô. Màn hình được kết nối với ULF (chỉ tại một điểm !!) càng gần đầu vào của op-amp càng tốt.

Bộ khuếch đại cải tiến cho micrô nhạy cảm

Việc sử dụng bộ khuếch đại op tốc độ thấp trong các giai đoạn đầu ra ULF và hoạt động của bóng bán dẫn silicon trong bộ khuếch đại công suất ở chế độ không có phân cực ban đầu (dòng tĩnh là 0 - chế độ B), như đã lưu ý ở trên, có thể dẫn đến biến dạng tạm thời của loại "bước". Trong trường hợp này, để loại bỏ các biến dạng này, nên thay đổi cấu trúc của khâu đầu ra để các bóng bán dẫn đầu ra hoạt động với dòng điện ban đầu nhỏ (chế độ AB).

Hình 4 cho thấy một ví dụ về sự nâng cấp như vậy của mạch khuếch đại đầu vào vi sai ở trên (Hình 3).

Hình 4. Mạch ULF trên op-amp có đầu vào vi sai và giai đoạn đầu ra có độ méo thấp.

Các phần tử cho mạch trong Hình 4:

• R1 = R2 = 20k (bằng hoặc cao hơn một chút so với trở kháng nguồn tối đa trong dải tần hoạt động),
• RЗ = R4 = 1m-2m; R5 = 2k-10k, R6 = 1k-Zk,
• R7 = 47k-300k (điều chỉnh độ lợi, 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 hoặc OU khác trong loại bao gồm điển hình và tốt nhất là có hiệu chỉnh bên trong;
• T1, T2 - KT3102, KT3107 hoặc KT315, KT361, hoặc tương tự;
• D2, D3 - KD523 hoặc tương tự;
• M - MD64, MD200, IEC-3 hoặc tương tự (c),
• T - TM-2A.

Hình 5 cho thấy một ví dụ ULF trên bóng bán dẫn. Trong giai đoạn đầu, các bóng bán dẫn hoạt động ở chế độ vi dòng, giúp giảm thiểu nhiễu VLF. Mạch ở nhiều khía cạnh tương tự như mạch trong Hình 2. Để tăng phần chia sẻ của tín hiệu mức thấp hữu ích so với nền của nhiễu không thể tránh khỏi, một bộ lọc thông dải được bao gồm trong mạch ULF, đảm bảo lựa chọn tần số trong dải tần 300 Hz -3,5 kHz.

Hình 5. Mạch ULF trên bóng bán dẫn với bộ lọc thông dải và các tùy chọn để kết nối micrô: a - ULF với bộ lọc thông dải, b - kết nối micrô động, c - kết nối micrô điện tử.

Các phần tử cho mạch trong Hình 5:

• R1 = 43k-51k, R2 = 510k (điều chỉnh, Ukt2 = 1,2V-1,8V),
• R3 = 5.6k-6.8k (điều khiển âm lượng), 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 (điều chỉnh, Uet5 = Uet6 = 1.5V), R16 = 1k (điều chỉnh dòng tĩnh T5 và 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 hoặc tương tự;
• T4, T5 - KT3102, KT315 hoặc các bóng bán dẫn germanium tương tự nhưng đã lỗi thời, ví dụ, MP38A,
• T6 - KT3107 (nếu T5 - KT3102), KT361 (nếu T5 - KT315) hoặc các bóng bán dẫn germanium tương tự nhưng đã lỗi thời, ví dụ, MP42B (nếu T5 - MP38A);
• M - MD64, MD200 (b), IEC-3 hoặc tương tự (c),
• T - TM-2A.

Trong mạch này, cũng nên sử dụng các bóng bán dẫn có mức khuếch đại cao, nhưng dòng thu ngược nhỏ (Ik0), ví dụ, 159NT1V (Ik0 \ u003d 20nA) hoặc KT3102 (Ik0 \ u003d 50nA), hoặc tương tự. Các bóng bán dẫn đầu ra có thể được sử dụng cả silicon (KT315 và KT361, KT3102 và KT3107, v.v.) và germanium (bóng bán dẫn lỗi thời MP38A và MP42B, v.v.).

Thiết lập mạch, như trong trường hợp mạch ULF trong Hình 11.2, đi xuống để thiết lập điện trở R2 và điện trở R3 của các điện áp tương ứng trên các bóng bán dẫn T2 và T5, T6: 1,5V - trên bộ thu T2 và 1,5V - trên bộ phát T5 và T6.

Thiết kế micrô

Từ một tờ giấy dày lớn có đóng cọc, dưới lớp nhung, người ta tạo ra một cái ống có đường kính 10-15 cm và dài 1,5-2 m. Cái cọc, như bạn có thể đoán, tất nhiên, không được ở bên ngoài, nhưng bên trong. Một micrô nhạy được lắp vào một đầu của ống này. Sẽ tốt hơn nếu đó là một micrô động hoặc micrô tụ điện tốt.

Tuy nhiên, bạn có thể sử dụng micrô thông thường, gia dụng. Ví dụ, nó có thể là một micrô động như MD64, MD200 hoặc thậm chí là MKE-3 thu nhỏ.

Đúng vậy, với một micrô gia dụng, kết quả sẽ kém hơn một chút. Tất nhiên, micrô phải được kết nối bằng cáp được che chắn với bộ khuếch đại nhạy cảm với mức độ tự ồn thấp (Hình 1 và 2). Nếu chiều dài cáp vượt quá 0,5 m, thì tốt hơn nên sử dụng bộ khuếch đại micrô có đầu vào vi sai, ví dụ: ULF trên amp op (Hình.

Điều này sẽ làm giảm thành phần nhiễu ở chế độ phổ biến - nhiều loại nhiễu khác nhau từ các thiết bị điện từ gần đó, nền 50 Hz từ mạng 220 V, v.v. Bây giờ là phần cuối thứ hai của ống giấy này. Nếu đầu ống tự do này được hướng đến nguồn âm thanh, chẳng hạn như đến một nhóm người đang nói chuyện, thì giọng nói có thể được nghe thấy. Nó sẽ có vẻ không có gì đặc biệt.

Đó là những gì micro dành cho. Và bạn thậm chí không cần một đường ống cho điều đó. Tuy nhiên, điều đáng ngạc nhiên là khoảng cách đến loa có thể rất lớn, chẳng hạn như 100 mét hoặc hơn. Cả bộ khuếch đại và micrô, được trang bị một đường ống như vậy, cho phép mọi thứ được nghe khá tốt ở một khoảng cách đáng kể như vậy.

Khoảng cách thậm chí có thể được tăng lên bằng cách sử dụng các bộ lọc chọn lọc đặc biệt giúp cô lập hoặc triệt tiêu tín hiệu trong các dải tần số hẹp.

Điều này làm cho nó có thể tăng mức tín hiệu hữu ích khi đối mặt với nhiễu không thể tránh khỏi. Trong một phiên bản đơn giản hóa, thay vì các bộ lọc đặc biệt, bạn có thể sử dụng bộ lọc thông dải trong ULF (Hình 4) hoặc sử dụng bộ cân bằng thông thường - bộ điều khiển âm nhiều dải, trong các trường hợp nghiêm trọng - truyền thống, t.s. thông thường, hai chiều, điều khiển âm trầm và âm bổng.

Văn học: Rudomedov E.A., Rudometov V.E. - Điện tử và đam mê gián điệp-3.