Voorversterker: circuit, werking, typen, verschillen, hoe te kiezen en de toepassingen ervan

De voorversterker of voorversterker werd voor het eerst uitgevonden in het begin van de 20e eeuw als een belangrijk onderdeel van de ontwikkeling van radio- en grammofoontechnologie. Later ontstonden op transistors gebaseerde voorversterkers en uiteindelijk digitale voorversterkers die een hogere betrouwbaarheid, lagere kosten en minder ruis boden. Deze versterkers bracht meer functies en features zoals; balans en filters voor surround-geluid, egalisatie, draadloze connectiviteit en kamercorrectie. Voorversterkers zijn belangrijke componenten binnen het audiosysteem. Ze leveren het audiosignaal aan de eindversterker en de luidspreker. Ze passen ook het signaalniveau en de signaalroutering aan om aan verschillende omstandigheden te voldoen. In dit artikel wordt kort uitgelegd a voorversterker , de werking, typen en toepassingen ervan.

Wat is een voorversterker?

Een voorversterker is een elektronische versterker die het signaal van de detector verwijdert zonder de intrinsieke signaal-ruisverhouding aanzienlijk te verslechteren. De kenmerken van de voorversterker omvatten voornamelijk; toonregeling, digitale ingangen voor veelzijdigheid en balansaanpassing.

Deze versterkers zijn cruciale componenten in thuisbioscoop- en thuisstereosystemen. Deze zijn dus voornamelijk ontworpen om een ​​audiosignaal van een audiobronapparaat te gebruiken en dit te versterken tot een niveau dat verder kan worden verwerkt via een eindversterker om via luidsprekers af te spelen. Dit soort versterkers zijn ook verantwoordelijk voor het verwerken van het audiosignaal zoals; het aanpassen van de toon, balans en volume.

Werkingsprincipe van de voorversterker

De voorversterker werkt door een zwak elektrisch signaal te veranderen in een sterk uitgangssignaal dat ruistolerant en sterk genoeg is om naar een eindversterker te verzenden. Een luidspreker wordt ook wel een voorversterker of voorversterker genoemd. Het uiteindelijke uitgangssignaal zou vervormd zijn of ruis bevatten zonder deze versterker te gebruiken.
Voorversterkers worden gebruikt in thuisstereosystemen en thuisbioscoopsystemen, maar de keuze voor deze versterker hangt vooral af van verschillende factoren, zoals; het aantal benodigde kanalen, de gewenste functies en geluidskwaliteit.

Voorversterkercircuit

Het voorversterkercircuit met een enkele transistor wordt hieronder weergegeven. Dit eenvoudige circuit wordt gebruikt om ongeveer 3 – 30 spanningsversterking te leveren en is afhankelijk van zowel de bron als de belastingsimpedantie. Dit voorversterkercircuit heeft een lage ingangsimpedantie.

De benodigde componenten om dit voorversterkercircuit te maken omvatten voornamelijk; weerstanden R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, condensatoren C1 & C2 elektrolytische condensatoren – 10 µF, 10V en NPN-transistor T1 = BC148B. Sluit het circuit aan volgens het onderstaande diagram.

Werken

Het eenvoudige voorversterkercircuit is ontworpen met een enkele versterkertransistor met laag vermogen. Deze transistor is geconfigureerd in CE ( gemeenschappelijke zender ) modus. Telkens wanneer het ingangssignaal via de C1-koppelcondensator aan de basisaansluiting van de T1-transistor wordt geleverd, wordt het ingangssignaal gekoppeld aan de BE-aansluitingen van de T1-transistor.

De 12V Vcc wordt geleverd aan de collectoraansluiting van de transistor en heeft een extra functie door de basisstroom te geven. De C1-condensator in nulsignaaltoestand werkt als een open circuit, aangezien de condensatorreactantie oneindig is bij nulfrequentie. Daarom werkt de ‘C1’-condensator als een blokkeercondensator. Op dezelfde manier heeft een C2-condensator een soortgelijke functie. De C2-condensator werkt dus als een koppelcondensator en voedt het versterkte signaal om de uitgangsspanning te vormen. Dit eenvoudige voorversterkercircuit maakt gebruik van een vaste bias. Dus in het bovenstaande circuit kan het nulsignaalproces tot stand worden gebracht door R1-weerstand te kiezen.

Voorversterker typen

Er zijn drie soorten voorversterkers: stroomgevoelige, parasitaire capaciteit en ladingsgevoelige voorversterker, die hieronder worden besproken.

Stroomgevoelige voorversterker

De stroomgevoelige voorversterker met een ingangsimpedantie van 50Ω zorgt voor de juiste afsluiting van de 50Ω coaxkabel en verandert de stroompuls in een spanningspuls van de detector. Als de toegenomen tijd van de versterker klein is in vergelijking met de toenametijd van de detector, is de spanningsversterking van de voorversterker 'A' en wordt de spanningspulsamplitude bij de voorversterker o/p gegeven als;

Vuit = 50 Iin A

waarbij ‘Iin’ de huidige pulsamplitude van de detector is. Dit signaal wordt dus naar een snelle discriminator gevoerd voor teltoepassingen waarvan de o/p wordt geregistreerd via een teller/timer.

De dominante beperking voor timingtoepassingen op het gebied van timingresolutie via fotomultiplicatorbuizen en microkanaalplaten is variatie binnen de transittijden van de elektronen wanneer ze door de detector cascaderen. Dit kan dus een jitter veroorzaken binnen de pulsaankomsttijd aan de uitgang van de detector. Maar als de detectorsignalen voldoende zijn om een ​​stroomgevoelige voorversterker nodig te hebben, moet ook rekening worden gehouden met het ingangsruiseffect van de voorversterker op de tijdresolutie. Dit soort voorversterkers zijn voornamelijk ontworpen voor timingtoepassingen met AC-gekoppelde tijdconstanten binnen een bereik van een paar honderd nsec.

Voorversterker met parasitaire capaciteit

De voorversterker met een hoge ingangsimpedantie (~ 5 MΩ) staat bekend als een parasitaire capaciteitsvoorversterker. De door de detector gegenereerde stroompuls wordt dus opgenomen in de gecombineerde parasitaire capaciteit die beschikbaar is aan de ingang van de voorversterker en de detectoruitgang. Over het algemeen varieert deze gecombineerde parasitaire capaciteit van 10 – 50 pF. Het resulterende signaal is een spanningspuls met een amplitude die evenredig is met de gehele lading binnen de detectorpuls en een stijgtijd die equivalent is aan de periode van het detectorstroomsignaal.

De ingangscapaciteit en een weerstand zijn parallel geschakeld, wat een exponentieel verval van het signaal veroorzaakt met een tijdconstante van ~50 µs. Een versterker met een eenheidsversterking en hoge ingangsimpedantie is ingebouwd als buffer om de lage impedantie van de coaxkabel aan de uitgang aan te sturen. Hier kan de weerstand van 93 Ω met de uitgang in serie gereflecteerde signalen in lange kabels absorberen door de kabel in zijn karakteristieke impedantie te beëindigen.

Dit soort voorversterkers worden niet gebruikt bij halfgeleiderdetectoren vanwege de gevoelige versterking voor kleine veranderingen binnen de parasitaire capaciteit. De detectorcapaciteit voor gedeeltelijk uitgeputte halfgeleiderdetectoren verandert met de aangelegde voorspanning op de detectordiode. Bovendien kunnen de kleine bewegingen van de verbindingskabel de ingangscapaciteit met enkele tienden van een pF aanpassen.

Laadgevoelige voorversterker

Ladingsladingsgevoelige voorversterker is een type voorversterker dat vaak wordt gebruikt bij het ontwerpen van uitleescircuits, voornamelijk voor pulsdetectoren. Hun ontwerp zorgt voor stabiliteit, weinig ruis en hun integrerende karakter biedt output. Deze uitvoer is dus evenredig met de gehele lading die door de detector wordt geleverd tijdens de pulsgebeurtenis.

In vergelijking met andere voorversterkers is de versterking van deze voorversterker stabiel. Het is niet afhankelijk van de bandbreedte van de versterker of de ingangscapaciteit. Dit soort voorversterkers worden normaal gesproken gebruikt binnen stralingsdetectietoepassingen, waar individuele detectiesignalen met hoge precisie moeten worden berekend. Deze kunnen in het home-audiosysteem worden geïnstalleerd en kunnen worden gecombineerd met andere audioapparatuur. Deze versterkers zijn erg goedkoop en genereren een natuurlijk geluid.

Hoe gebruik je een voorversterker met een versterker?

Over het algemeen wordt de voorversterker gebruikt vóór de versterker of eindversterker in een audiosysteem. We kunnen geen signalen aan de eindversterker leveren vanaf een microfoon (of) een analoge audiosensor. We moeten dus de voorversterker vóór de versterker gebruiken.

De versterker richt zich eenvoudigweg op het versterken van het elektronische signaal op een hoog bereik. Ze zijn niet in staat ruis en ook interferentie uit het signaal te verwijderen. Voor de signaalversterking met hoge snelheid moet een sterk en ruisvrij elektronisch signaal naar de versterker worden gestuurd. De uitvoer van de microfoons, transducers, analoge sensoren, enz. is echter niet geschikt voor de invoer van de versterker, omdat deze alleen ruis, zwakke en interferentie-ingebedde signalen creëren.

Er wordt dus een voorversterker gebruikt om het signaal voor te bereiden op de i/p van de eindversterker. Als de voorversterker niet vóór de versterker is geplaatst, zal de uitvoer van de eindversterker luidruchtig en vervormd zijn. Bovendien helpt de voorversterker bij het balanceren van de versterking.

Verschil B/W voorversterker versus versterker

De belangrijkste verschillen tussen een voorversterker en een versterker worden hieronder besproken.

Hoe kies je de juiste voorversterker?

We weten dat een voorversterker het microfoonsignaal versterkt voordat het de hoofdmixer of audio-interface bereikt. Deze versterker kan een impact hebben op de kwaliteit en het karakter van uw opnames, dus het selecteren van de juiste versterker voor uw systeem is essentieel. Bij het selecteren van een voorversterker moet dus met veel factoren rekening worden gehouden, die hieronder worden besproken.

Winst en hoofdruimte

De hoeveelheid versterking die een voorversterker op het ingangssignaal toepast, staat bekend als versterking, terwijl de hoofdruimte het hoogste niveau is dat een voorversterker aankan zonder vervorming. Een voorversterker moet dus een minimale versterking hebben van – 60 dB en een hoofdruimte van – 20 dB.

Kleurtoon

Kleur en toon verwijzen naar de sonische kenmerken die een voorversterker aan het signaal geeft, zoals; helderheid, warmte, verzadiging, helderheid, etc. De keuze voor kleur en toon hangt vooral af van uw persoonlijke voorkeur en de stijl en het type muziek dat u opneemt.

Kenmerken en functies

Dit zijn de extra opties die bepalen wat een voorversterker biedt, zoals; een polariteitsschakelaar, fantoomvoeding, laagdoorlaatfilter, pad, fase-uitlijning of meting. Dus al deze kenmerken en functies helpen u bij het vormgeven en optimaliseren van het signaal voordat het de volgende fase van de signaalketen bereikt. Voordat u een voorversterker selecteert, moet u dus op zoek gaan naar kenmerken en functies die bij uw behoeften en workflow passen.

Compatibiliteit en connectiviteit

Het verwijst naar hoe goed een voorversterker functioneert met andere studioapparatuur en software zoals een mixer, audio-interface, monitoren of DAW. Als je een voorversterker wilt voor je huidige opstelling, dan moet je op zoek gaan naar een voorversterker met geschikte in- en uitgangsaansluitingen zoals; TRS, RCA of XLR. U moet ook de compatibiliteit van de voorversterker met uw besturingssysteem en DAW verifiëren,

Kwaliteit en budget

Dit heeft voornamelijk betrekking op hoeveel u bereid bent te besteden aan een voorversterker en welk niveau van betrouwbaarheid en prestaties u ervan verwacht. Als je een voorversterker nodig hebt op basis van je budget en de kwaliteit die je nodig hebt voor je opnames, controleer dan de beoordelingen, garantie en ondersteuning van klanten.

Voordelen nadelen

De voordelen van de voorversterker omvatten het volgende.

• Deze versterker versterkt de signalen van bronapparatuur naar een bereik waarmee een eindversterker efficiënt kan functioneren.
• Deze versterkers bieden een techniek om te schakelen tussen verschillende broncomponenten.
• Het heeft een betere geluidskwaliteit.
• Deze versterker heeft minder ruis en meer gain.
• Voorversterker heeft een hogere bandbreedte.
• Deze versterker heeft een hoog dynamisch bereik.
• Deze zijn niet duur.
• Deze versterker Installatie en probleemoplossing zijn heel eenvoudig.
• Deze zijn direct beschikbaar en reageren zeer goed.
• Voorversterkers zijn lineair.
• Het heeft een hoge ingangsimpedantie en een lage uitgangsimpedantie.
• Deze zijn normaal gesproken ladingsgevoelig en stroomgevoelig.
• Deze versterker geeft een bijzondere karakteristiek/attitude aan uw geluid.
• Laagspanningsaudiosignalen worden zeer snel omgezet.

De nadelen van de voorversterker omvatten het volgende.

• Deze versterker heeft minder in- en uitgangen.
• Deze zijn zwaarder.
• Extra controle is niet mogelijk.
• Het is een cruciaal onderdeel binnen de elektronica van gyrometers.

Toepassingen

De toepassingen van voorversterkers omvatten het volgende.

• Voorversterker identificeert AE-signalen met zeer lage amplitude gegenereerd door AE-sensoren en verandert in bruikbare en versterkte vormen.
• Deze versterker wordt overal gebruikt waar het ingangssignaal erg klein is en een eindversterker niet in staat is dit kleine signaal te detecteren zonder een voorversterkertrap.
• Meestal gaat er nog een versterker aan vooraf om een ​​elektronisch signaal te regelen voor verdere verwerking of versterking.
• Dit wordt gebruikt in communicatiesystemen om de extreem kleine signalen te versterken die door de antenne worden ontvangen en wordt vaak heel dicht bij de antenne geplaatst.
• Het wordt gebruikt om een ​​signaal te wijzigen van laagspanning en hoge impedantie naar een hoogspannings- en lage impedantiesignaal dat gevoelig is voor signaalverslechtering.
• Deze versterker versterkt de elektronische signalen door simpelweg de S/N-verhoudingen te verbeteren voordat ze via een kabel naar een versterker gaan.
• Het wordt voornamelijk gebruikt voor high-fidelity-audio ter ondersteuning van stereokanalen en om te schakelen tussen audio-ingangen.
• Dit type versterker biedt RIAA-equalisatie, voornamelijk voor het opnemen en afspelen van grammofoonplaten.
• Deze versterker wordt gebruikt om verschillende audiokanalen in thuisbioscopen te ondersteunen.
• Deze versterker wordt in elk audiosysteem gebruikt om het ingangsaudiosignaal voor te bereiden, voornamelijk voor versterking in de volgende fase.
• Deze worden gebruikt in geluidskaarten, Equilizer Machines, DJ Mixers en nog veel meer.
• Deze versterkers worden gebruikt met analoge sensoren, transducers zoals nabijheidssensoren en microfoons om hun output te verbeteren.
• Aan de ontvangerzijde van de versterker worden voorversterkers gebruikt communicatie systeem om zich te ontdoen van ruis en interferentie van de verwervende signalen.

Dit is dus het geval een overzicht van een voorversterker , werking, typen, circuit en hun toepassingen. Een voorversterker speelt binnen hoogwaardige audiosystemen een sleutelrol bij het versterken en verfijnen van het signaal van de bronapparatuur. Wanneer u een voorversterker selecteert, moet u rekening houden met een aantal cruciale factoren, zoals compatibiliteit met andere audioapparatuur, gewenste geluidskwaliteit, enz. Het begrijpen van de hoofdrol en ook de typen ervan kan uw audio-ervaring aanzienlijk verbeteren. Hier is een vraag voor jou: wat is een versterker?