Stesso schema con alcune variazioni da "considerare".
Preamplificatori e compressori
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Semplicissimo circuito che permette di ottenere una preamplificazione molto spinta ed è particolarmente utile da utilizzare prima di un oscillatore a RF.
Il microfono e’ costituito da una comune capsula ad elettrete.
Schema elettrico:
Un ottimo preamplificatore a basso rumore utile per amplificare microfoni dinamici con impedenza di uscita tra i 200 e i 600 ohm.
Note:
Questo circuito ha tre stadi discreti e un controllo di gain.Il circuito è stato testato con transistor BC548, ma possono essere usati BC109C, BC547, BC549, BC549C, con piccoli cambiamenti
delle performance del circuito finale.
Il primo stadio del circuito (in corrispondenza di Q1) opera in configurazione a base comune. Solitamente questa configurazione non è usata nei circuiti audio, ma in questo caso, permette a Q1 di migliorare il rapporto segnale-rumore. Q2 e Q3 si limitano ad amplificare il segnale.
Impedenza di Ingesso e di Uscita:
Q1 lavora con una tensione sul Collettore di 2,4V e una bassa corrente, di circa 200uA. Questa piccola corrente di Collettore assicura un basso rumore e mantiene l'impedenza d'ingresso a un
valore intorno ai 400 ohm. L'impedenza di uscita a Q3 è bassa. Il grafico seguente mostra impedenza di ingesso e di uscita in funzione della frequenza.
Gain e risposta in frequenza:
Il guadagno massimo di questo preamplificatore e di circa +39dB vuol dire che con gain al massimo il segnale di ingresso viene moltiplicato per 90, se facciamo un paio di conti: considerando che
un microfono dinamico ha una tensione di uscita solitamnte inferiore ai 10mV se facciamo 10x10^-3 x 90 = 0,9V otteniamo quasi un volt.
Il primo stadio con Q1 ha un guadagno Rc/Re di circa 4,7. Questa tensione è poi dosata, prima di arrivare allo stadio finale, dal potenziometro da 47K. Lo stadio finale formato da Q2 e Q3 ha un
guadagno Rc/Re (con Q3 che ha funzione di inseguitore e ha guadagno unitario) di circa 10 / 0,47 = 21, da questo si ricava il guadagno totale del circuito 4,7 x 21 = 98.
Come si può vedere dalla simulazione di cui riporto il grafico, la risposta in frequenza è lineare nel range 30Hz-100kHz.
Rapporto Segnale/Rumore:
Ogni amplificatore introduce un pò di rumore nel segnale, di seguito riporto il grafico del rumore introdotto da questo preamp misurato su una resistenza di carico da 10K, in funzione della
frequenza.
Condizioni di lavoro del circuito:
Il primo stadio con Q1 e stato progettato per operare con una corrente di collettore di 200uA. Con le resistenze di bias da 15k e 47k e 12V di tensione di alimentazione, la tensione di base sarà
12 x ( 15 / (15+47)) = 2.9 Volts. La tensione sull'emettitore sarà la tensione di base -0.7 V o 2.2 V. Per una corrente di collettore di 200uA la resistenza sull'emettitore sarà di 2.2 / 0.2 mA
=11k, che è una valore non commerciale perciò nel circuito useremo una resistenza da 10k. La corrente di collettore e quella di emettitore sono approssimativamente uguali, percio' la tensione di
collettore sarà 12 - (0.2 * 47) = 2.6 V.
Q2 lavora a emettitore comune e provvede al guadagno in tensione, mentre Q3 lavora da buffer e provvede a tenere bassa l'impedenza d'uscita.
NOTE DI UTILIZZO:
questo preamplificatore nasce per amplificare i debolissimi segnali di un microfono; proprio in virtù di questo fatto l'impedenza di ingresso è estremamente bassa; quindi NON tentare amplificare un segnale gia' preamplificato per non danneggiare il circuito.
KIT PREAMPLIFICATORE COMPRESSORE MICROFONICO
Il preamplificatore microfonico con compressore mantiene costante il livello di uscita anche in presenza di segnali di ingresso di notevole ampiezza. Impedisce che si verifichino sovramodulazioni o saturazioni nei trasmettitori radio e nei sistemi di registrazione. Uno dei problemi più sentiti in campo radio è quello della sovramodulazione; anche in altri settori, come quello della registrazione audio, capita spesso che un suono di ampiezza eccessiva provochi la saturazione del segnale con conseguente distorsione più o meno accentuata.
Per questo motivo l’amplificazione del segnale microfonico non può essere costante ma deve variare in funzione dell’ampiezza del segnale di ingresso: più è forte il segnale minore deve essere l’amplificazione e viceversa. In questo modo l’ampiezza massima viene contenuta entro un valore ben preciso, sicuramente al di sotto della soglia di sovramodulazione. Questa funzione viene affidata a dispositivi che prendono il nome di compressori e che sono più o meno complessi in funzione della banda passante, della dinamica, del rapporto segnale/disturbo e di altre caratteristiche ancora. Il circuito descritto in queste pagine è appunto un preamplificatore microfonico per uso generale dotato di compressore.
L’occasione per occuparci di questo argomento ci è stata data da un nuovo prodotto della Plessey, un piccolo ed economico integrato in grado di assolvere questo compito. Con questo chip abbiamo realizzato il progetto proposto in queste pagine. Il dispositivo presenta un’amplificazione in tensione massima di 52 dB; con segnali di ingresso inferiori ad 1 millivolt l’amplificazione è sempre massima mentre con segnali di ampiezza superiore il guadagno si riduce in proporzione. In questo modo l’ampiezza del segnale di uscita non supera mai il limite di 90 mV.
Ma vediamo più da vicino il circuito. L’integrato utilizza in ingresso uno stadio a guadagno variabile che viene controllato da un AGC che “legge” l’ampiezza del segnale audio presente in uscita.
Quando tale segnale tende a raggiungere un livello di 90 mV, la tensione di controllo aumenta riducendo in proporzione il guadagno del primo operazionale. Il guadagno massimo in tensione del
preamplificatore è di circa 52 dB per cui l’effetto della “compressione” incomincia a farsi sentire quando l’ampiezza del segnale di ingresso supera il livello di 1 millivolt.
Il segnale di uscita del primo operazionale è disponibile sul pin 2 ; da qui, tramite il condensatore esterno C3, giunge all’ingresso del secondo operazionale contenuto nel chip. Questo secondo stadio presenta un guadagno costante che dipende dai valori delle due resistenze presenti all’interno: 680 Ohm e 10 Kohm. E’ possibile, utilizzando una resistenza esterna collegata tra i pin 8 e 7, ridurre il guadagno complessivo del circuito. Ad esempio, collegando una resistenza da 1 Kohm si ottiene una riduzione di 20 dB; in questo modo è possibile modificare la soglia di intervento del compressore (nell’esempio si passa da 1 a circa 5 mV). Il condensatore C4 limita la banda passante del preampli evitando l’insorgere di autoscillazioni parassite. Il condensatore C6 controlla il tempo di attacco dell’AGC. Completa il circuito un regolatore a tre pin che fornisce allo stesso una tensione di alimentazione di poco inferiore a 6 volt (5 volt del regolatore più la caduta di D1). L’integrato infatti può funzionare con una tensione compresa tra 4,5 e 10 volt.
La corrente assorbita è di circa 5 mA. Per effetto della presenza di U2, il nostro circuito accetta tensioni di alimentazione comprese tra 9 e 15 volt. L’ingresso di bassa frequenza presenta una impedenza di circa 300 Ohm: il compressore può dunque funzionare con qualsiasi microfono magnetico, anche con quelli a bassa impedenza. Per il montaggio di questo semplice progetto abbiamo utilizzato un circuito stampato appositamente approntato; è tuttavia possibile, in considerazione della semplicità del circuito, utilizzare una basetta millefori. Il dispositivo non richiede alcuna taratura o messa a punto. Dopo aver dato tensione verificate che il compressore funzioni a dovere strillando a pochi centimetri dal microfono. Se disponete di una adeguata strumentazione (generatore BF e oscilloscopio) potrete verificare tutti i parametri operativi. In caso di necessità potrete modificare tali parametri agendo su C6 per quanto riguarda il tempo di attacco dell’AGC ed aggiungendo una resistenza esterna tra i pin 7 e 8 per quanto riguarda il guadagno.
Il kit è disponibile da Futura Elettronica
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Se la fonte dei 12V. è abbastanza stabile e livellata puoi anche risparmiarti i 2 condensatori elettrolitici.
La tensione in uscita di 9V. andrà collegata direttamente all’ingresso (+9 Volt) del preamplificatore.