Ses Yükselteçleri
Texas Instruments NE5532 işlemsel yükselteci tabanlı, +33.4 dB kapalı çevrim kazancına, DC giriş bloklamasına ve yüksek frekans faz kompanzasyonuna sahip tek kanallı ultra düşük gürültülü eviren ses ön yükselteci.
Devreye genel bakış
Elektriksel değerlerini ve bağlantılarını görmek için yukarıdaki şemadan herhangi bir bileşene tıklayın.
Bu ön yükselteç, Texas Instruments NE5532 işlemsel yükselteci (SLOS075K veri sayfası) kullanılarak düşük empedanslı dinamik mikrofonlar (150 Ω ila 600 Ω) için optimize edilmiş ultra düşük gürültülü bir ses kazanç katı gerçekleştirir. Simetrik ±15 V hatlarından beslenen devre, Av = -RF / RI = -47 kΩ / 1 kΩ = -47 V/V (+33.44 dB, 180° faz evirme) kapalı çevrim gerilim kazancıyla eviren konfigürasyonda çalışır. Giriş direncinin R1 1 kΩ olarak seçilmesi, dinamik mikrofon kapsülleriyle tam uyum sağlar ve işlemsel yükseltecin giriş gürültü akımının (0.7 pA/√Hz) gürültüye katkısını bastırır. Giriş DC bloklama kapasitörü C1 (10 µF), 15.9 Hz değerinde bir yüksek geçiren kesim frekansı oluşturarak mikrofon veya fantom DC akımlarının iç toplama düğümünü kaydırmasını önler. Faz kompanzasyon kapasitörü C2 (47 pF C0G), geri besleme direnci R2'yi 72 kHz üzerinde şöntleyerek ses kalitesinden ödün vermeden koşulsuz kararlılık sağlar ve RF parazitlerini engeller. Evirmeyen giriş (pin 3), giriş polarma akımlarından kaynaklanan gerilim düşümlerini eşitlemek için DC polarma direnci R3 (1 kΩ) üzerinden toprağa bağlanırken, kapasitör C3 (10 µF) düşük gürültülü bir AC toprağı sunar. Çıkış seri direnci R4 (47 Ω), çıkışı kablo kapasitansından yalıtır ve çıkış kapasitörü C6 (10 µF) DC bileşensiz temiz hat seviyesi ses sinyali iletimi sağlar.
| Kapalı Çevrim AC Kazancı (Av) | -47 V/V (+33.44 dB, 180° faz evirme) |
|---|---|
| Giriş Direnci (RI / R1) | 1 kΩ, %1, 0.125 W metal film |
| Geri Besleme Direnci (RF / R2) | 47 kΩ, %1, 0.125 W metal film |
| Frekans Tepkisi (-3 dB) | 15.9 Hz ila 72.0 kHz |
| Eşdeğer Giriş Gürültü Gerilimi | ≈ 6.5 nV/√Hz toplam (5.0 nV/√Hz op-amp geniş bant) |
| Besleme Gerilim Hatları (V+ / V-) | ±15 V simetrik regüle besleme (±3 V ila ±20 V) |
| Giriş Empedansı (ZIN) | 1 kΩ (sanal toprak düğümünde R1 ile belirlenir) |
| Çıkış Akım Kapasitesi | ±38 mA kısa devre akımına kadar, 600 Ω yükleri sürer |
NE5532 işlemsel yükselteci simetrik ±15 V regüle hatlardan beslenir (pin 8'de +15 V, pin 4'te -15 V). Bu ayrık hatlar, dahili Sınıf-AB çıkış katının standart yüklerde orta gerilim polarma devresine gerek kalmadan ±13.5 V tepeye kadar simetrik AC ses sinyalleri sürmesine olanak tanır. Simetrik besleme, sıfır geçişi bozulmalarını ortadan kaldırır ve 110 dB'i aşan dinamik aralık sağlar.
Evirmeyen giriş (pin 3), 0 V DC toprak potansiyelinde tutulur. NE5532'nin yüksek açık çevrim kazancı (A_OL ≈ 100 dB) ve 10 MHz bant genişliği sayesinde negatif geri besleme, eviren ucu (pin 2) pin 3 ile aynı potansiyele zorlayarak 0 V'ta ideal bir sanal toprak düğümü oluşturur. Mikrofon sinyal akımı, giriş direnci R1 (1 kΩ) üzerinden doğrudan geri besleme ağına akar. Kapalı çevrim AC gerilim kazancı doğrudan direnç oranına bağlıdır:
AV = -(RF) / (RI) = -(47 kΩ) / (1 kΩ) = -47 V/VDesibel cinsinden bu, 180° faz evirmeli 20 \log10(47) ≈ +33.44 dB doğrusal gerilim kazancına karşılık gelir.
Giriş dönüştürücüsünden gelen doğru akım, seri kapasitör C1 (10 µF) ile engellenir. Giriş direnci R1 (1 kΩ) ile birlikte C1 kapasitörü, -3 dB kesim frekansına sahip tek kutuplu yüksek geçiren filtre karakteristiği oluşturur:
fL = (1) / (2\pi × RI × C1) = (1) / (2\pi × 1000\,Ω × 10 × 10^(-6) F) ≈ 15.9 HzBu kesim frekansı, 20 Hz üzerindeki tüm duyulabilir bas spektrumunu 0.8 dB'den daha az zayıflamayla geçirir ve mekanik mikrofon kullanım titreşimlerini bastırır.
Geri besleme direnci R2'ye paralel olarak bağlanan seramik kapasitör C2 (47 pF C0G), duyulabilir aralığın üzerinde kazancı düşüren bir kutup ekler:
fH = (1) / (2\pi × RF × CF) = (1) / (2\pi × 47000\,Ω × 47 × 10^(-12) F) ≈ 72.0 kHzYüksek frekans kazancının sınırlandırılması, cep telefonlarından ve anahtarlamalı güç kaynaklarından gelen RF parazitlerinin geri besleme döngüsüne girmesini engeller, faz payını korur ve her koşulda tam kararlılık sağlar.
Geri besleme ve giriş dirençlerinin oranına bağlı olarak kapalı çevrim gerilim kazancı büyüklüğünü ve faz evirmesini hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| AV | Kapalı çevrim gerilim kazancı | -47V/V |
| RF | Geri besleme direnci | 47kΩ |
| RI | Giriş seri direnci | 1kΩ |
Giriş DC bloklama kapasitörü C1 ve giriş direnci R1 tarafından belirlenen alt kesim frekansını hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| fL | Düşük frekans -3 dB kesim noktası | 15.9Hz |
| RI | Giriş devresi direnci | 1kΩ |
| C1 | Giriş kuplaj kapasitörü | 10µF |
Geri besleme direnci R2'ye paralel bağlanan C2 kapasitörünün belirlediği üst kesim kutup frekansını hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| fH | Yüksek frekans -3 dB kesim noktası | 72.0kHz |
| RF | Geri besleme direnci | 47kΩ |
| CF | Geri besleme kompanzasyon kapasitörü | 47pF |
Yükselteç gerilim gürültüsü, direnç ısıl gürültüsü ve akım gürültüsünü içeren toplam giriş gürültü yoğunluğunu hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| en(total) | Toplam giriş gürültü yoğunluğu | 6.5nV/√Hz |
| en(amp) | NE5532 geniş bant gerilim gürültüsü | 5.0nV/√Hz |
| RI | Giriş sinyal kaynağı direnci | 1.0kΩ |
| in | NE5532 giriş gürültü akımı | 0.7pA/√Hz |
Bu devreyi kurmak için gereken tüm parçalar. Şemada incelemek için bir referans tanımlayıcı seçin.
| Ref. | Bileşen | Değer | Kılıf | Devredeki rolü | Kaynak |
|---|---|---|---|---|---|
| Çift Düşük Gürültülü Yüksek Hızlı Ses İşlemsel Yükselteci Texas Instruments NE5532P, SLOS075K Rev. K; Bacak 1 OUT1, Bacak 2 IN1-, Bacak 3 IN1+, Bacak 4 V- (-15V), Bacak 8 V+ (+15V). | NE5532P | PDIP-8 | Eviren mikrofon ön yükselteç katı (Kanal A kullanıldı) | Çift Düşük Gürültülü Yüksek Hızlı Ses İşlemsel Yükselteci: pin yapısı ve veri sayfası | |
| Giriş Seri Direnci 1 kΩ, %1, 0.125 W metal film direnç. Isıl gürültüyü en aza indirmek için giriş empedansını 1 kΩ olarak belirler. | 1kΩ | Axial / 0805 | Giriş sinyali ölçekleme ve empedans belirleme | — | |
| Kapalı Çevrim Geri Besleme Direnci 47 kΩ, %1, 0.125 W metal film direnç. Kapalı çevrim AC kazancını Av = -47 V/V (+33.4 dB) olarak ayarlar. | 47kΩ | Axial / 0805 | Kapalı çevrim gerilim kazancı ayarı | — | |
| Evirmeyen Giriş DC Polarma Direnci 1 kΩ, %1, 0.125 W metal film direnç. Diferansiyel girişlerin gördüğü DC kaynak direncini eşitler. | 1kΩ | Axial / 0805 | Giriş polarma akımı ofset kompanzasyonu | — | |
| Çıkış Kablosu Yalıtım Direnci 47 Ω, %1, 0.125 W metal film direnç. Kablo kapasitansından kaynaklanan faz kaybını ve salınımı engeller. | 47Ω | Axial / 0805 | Kapasitif kablo yükü yalıtımı | — | |
| Giriş AC Kuplaj Kapasitörü 10 µF, 50 V alüminyum elektrolitik veya kutupsuz kapasitör. R1 ile birlikte 15.9 Hz alt kesim frekansı oluşturur. | 10µF | Radial / 1206 | Giriş DC bloklama | — | |
| Geri Besleme Faz Kompanzasyon Kapasitörü 47 pF, 50 V C0G/NP0 seramik kapasitör. R2 ile birlikte 72 kHz alçak geçiren filtre oluşturur. | 47pF | 0805 / Radial | Yüksek frekans RF bastırma ve döngü kararlılığı | — | |
| Evirmeyen Polarma AC Baypas Kapasitörü 10 µF, 50 V alüminyum elektrolitik kapasitör. R3 direncinin ısıl gürültüsünü ses frekanslarında toprağa şöntler. | 10µF | Radial / 1206 | Evirmeyen polarma düğümü AC topraklama | — | |
| Çıkış AC Kuplaj Kapasitörü 10 µF, 50 V alüminyum elektrolitik veya kutupsuz kapasitör. Artık DC geriliminin ses ekipmanına geçişini engeller. | 10µF | Radial / 1206 | Çıkış DC bloklama | — |
Gerçek montajlarda karşılaşılan tuzaklar ve her birinin çözümü.
NE5532, 0.7 pA/√Hz giriş gürültü akımı yoğunluğuna sahip bipolar bir giriş katına sahip olduğundan, 10 kΩ üzerindeki kaynak veya giriş dirençleri akım kaynaklı gürültünün (i_n · R) 5 nV/√Hz'lik düşük gerilim gürültüsünü bastırmasına neden olur.
Giriş direncini R1 1 kΩ veya altında tutun ve düşük empedanslı dönüştürücüler (150 Ω ila 600 Ω) kullanın. Gitar manyetikleri gibi yüksek empedanslı kaynaklar (> 100 kΩ) için OPA2134 veya TL072 gibi JFET girişli op-amplar tercih edin.
NE5532 çıkışına doğrudan uzun ekranlı ses kabloları veya 100 pF'yi aşan kapasitif yükler bağlamak, op-amp açık çevrim çıkış empedansı (50 ila 100 Ω) ile bir kutup oluşturarak faz payını düşürür ve 5 ila 15 MHz arasında salınımlara yol açar.
Op-amp çıkış pininin hemen yanına, kuplaj kapasitörü C6 ve kablo çıkışından önce 47 Ω seri yalıtım direnci R4 (%1 metal film) yerleştirin.
NE5532 giriş katı, pin 2 ve 3 arasında dahili ters paralel koruma diyotlarına sahiptir. Hızlı geçişlerde veya ±0.6 V'u aşan büyük giriş darbelerinde bu diyotlar iletime geçerek sinyalde bozulmaya ve aşırı akım çekilmesine neden olur.
Giriş kuplaj kapasitörünün C1 50 V gerilime dayanıklı olduğundan emin olun ve giriş sinyal genliğini sınırlayın. Giriş direnci R1 (1 kΩ), aşırı yük durumlarında akımı güvenli bir şekilde sınırlar.
100 kHz üzerinde NE5532'nin güç kaynağı bastırma oranı (PSRR) belirgin şekilde düşer. ±15 V hatlarında yerel seramik baypas kapasitörleri olmadan çalışmak, yüksek frekanslı besleme parazitlerinin ses sinyaline sızmasına yol açar.
Pin 8 (V+) ile toprak arasına ve pin 4 (V-) ile toprak arasına, entegre kılıfına en fazla 5 mm mesafede 100 nF X7R seramik baypas kapasitörleri bağlayın.
Bu devreyi kurdunuz, simüle ettiniz veya incelediniz mi? Onaylayın ya da yanlış bir parça, değer veya bağlantıyı bildirin.
GitHub'da bu sayfanın önceden doldurulduğu herkese açık bir form açar; ücretsiz bir GitHub hesabı gerekir. Bildirimler ve onaylar nasıl işler
TI LM386 veri sayfasındaki en az parçalı hoparlör amplifikatörü: bir ses potansiyometresi, dahili 20 kazançlı LM386, bir çıkış kondansatörü ve 9 V pilden 8 Ω hoparlör süren bir RC devresi.
TI Şekil 9-9'un düzenlenebilir şeması: 10 kΩ ve 33 nF geri besleme kolu, ses seviyesi kontrolü ve 9 V pille çalışan 8 Ω hoparlör içeren LM386 bas güçlendirme devresi.
3.3V/5V MCU kontrolü için 1N4007 flyback sönümleme diyotu, beyz doyum sürmesi ve besleme dekuplajına sahip ayrık NPN transistörlü alçak taraf 12V röle sürücü devresi.