Pré-amplificador: circuito, funcionamento, tipos, diferenças, como escolher e suas aplicações

O pré-amplificador ou pré-amplificador foi inventado no início do século 20 como um elemento principal do desenvolvimento da tecnologia de rádio e fonógrafo. Mais tarde, os pré-amplificadores baseados em transistores e, finalmente, os pré-amplificadores digitais surgiram, oferecendo maior confiabilidade, menor custo e menor ruído. Esses amplificadores trouxe mais funções e recursos como; equilíbrio e filtros adicionais para som surround, equalização, conectividade sem fio e correção de ambiente. Os pré-amplificadores são componentes importantes do sistema de áudio. Eles fornecem o sinal de áudio para o amplificador de potência e o alto-falante. Eles também ajustam o nível e o roteamento do sinal para se adequar a diferentes condições. Este artigo explica brevemente um pré-amplificador , seu funcionamento, tipos e aplicações.

O que é um pré-amplificador?

Um pré-amplificador é um amplificador eletrônico que remove o sinal do detector sem degradar consideravelmente a relação S/N intrínseca. Os recursos do pré-amplificador incluem principalmente; controle de tom, entradas digitais de versatilidade e ajuste de equilíbrio.

Esses amplificadores são componentes essenciais em sistemas de home theater e estéreo domésticos. Portanto, eles são projetados principalmente para usar um sinal de áudio de um dispositivo de fonte de áudio e amplificá-lo a um nível que pode ser processado posteriormente por meio de um amplificador de potência para ser reproduzido nos alto-falantes. Esses tipos de amplificadores também são responsáveis ​​​​pelo processamento do sinal de áudio; ajustando o tom, equilíbrio e volume.

Princípio de funcionamento do pré-amplificador

O pré-amplificador funciona alterando um sinal elétrico fraco para um sinal de saída forte que é tolerante ao ruído e forte o suficiente para transmitir para um amplificador de potência, assim como um alto-falante é conhecido como pré-amplificador ou pré-amplificador. O sinal de saída final seria distorcido ou barulhento sem o uso deste amplificador.
Os pré-amplificadores são usados ​​em sistemas estéreo domésticos e sistemas de home theater, mas a escolha deste amplificador depende principalmente de vários fatores como; o número de canais necessários, os recursos preferidos e a qualidade do som.

Circuito Pré-amplificador

O circuito pré-amplificador com um único transistor é mostrado abaixo. Este circuito simples é usado para fornecer cerca de 3 a 30 de ganho de tensão e depende da fonte e também da impedância de carga. Este circuito pré-amplificador possui baixa impedância de entrada.

Os componentes necessários para fazer este circuito pré-amplificador incluem principalmente; resistores R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, capacitores C1 e C2 capacitores eletrolíticos – 10 µF, 10V e transistor NPN T1 = BC148B. Conecte o circuito conforme o diagrama mostrado abaixo.

Trabalhando

O circuito pré-amplificador simples é projetado com um único transistor amplificador de baixa potência. Este transistor está configurado em CE ( emissor comum ) modo. Sempre que o sinal de entrada é fornecido ao terminal base do transistor T1 através do capacitor de acoplamento C1, ele acopla o sinal de entrada aos terminais BE do transistor T1.

O 12V Vcc é fornecido ao terminal coletor do transistor e cumpre a função extra, fornecendo a corrente de base. O capacitor C1 na condição de sinal zero funciona como um circuito aberto, pois a reatância do capacitor é infinita na frequência zero. Portanto, o capacitor ‘C1’ funciona como um capacitor de bloqueio. Da mesma forma, um capacitor C2 tem uma função semelhante. Portanto, o capacitor C2 funciona como um capacitor de acoplamento e alimenta o sinal amplificado para formar a tensão de saída. Este circuito pré-amplificador simples utiliza polarização fixa. Portanto, no circuito acima, o processo do sinal zero pode ser estabelecido escolhendo a resistência R1.

Tipos de pré-amplificador

Existem três tipos de pré-amplificadores sensíveis à corrente, capacitância parasita e pré-amplificador sensível à carga, que são discutidos abaixo.

Pré-amplificador sensível à corrente

O pré-amplificador sensível à corrente com impedância de entrada de 50Ω fornece a terminação correta do cabo coaxial de 50Ω e altera o pulso de corrente para um pulso de tensão do detector. Se o tempo aumentado do amplificador for pequeno em comparação com o tempo de aumento do detector, o ganho de tensão do pré-amplificador será 'A', e a amplitude do pulso de tensão no pré-amplificador o/p será dada como;

Vout = 50 Iin A

onde 'Iin' é a amplitude do pulso atual do detector. Portanto, esse sinal é alimentado em um discriminador rápido para contagem de aplicações cujo o/p é registrado através de um contador/temporizador.

A limitação dominante para aplicações de temporização na resolução de temporização através de tubos fotomultiplicadores e placas de microcanais é a variação nos tempos de trânsito dos elétrons quando eles caem em cascata pelo detector. Portanto, isso pode causar jitter dentro do tempo de chegada do pulso na saída do detector. Mas, se os sinais do detector forem suficientes para necessitar de um pré-amplificador sensível à corrente, então o efeito do ruído de entrada do pré-amplificador na resolução do tempo também deverá ser considerado. Esses tipos de pré-amplificadores são projetados principalmente para aplicações de temporização que possuem constantes de tempo acopladas a CA dentro de uma faixa de algumas centenas de nseg.

Pré-amplificador de capacitância parasita

O pré-amplificador que possui uma impedância de entrada alta (~ 5 MΩ) é conhecido como pré-amplificador de capacitância parasita. Assim, o pulso de corrente gerado pelo detector é incorporado à capacitância parasita combinada disponível na entrada do pré-amplificador e na saída do detector. Geralmente, esta capacitância parasita combinada varia de 10 a 50 pF. O sinal resultante é um pulso de tensão com amplitude proporcional a toda a carga dentro do pulso do detector e um tempo de subida equivalente ao período do sinal de corrente do detector.

A capacitância de entrada e um resistor são conectados em paralelo, o que causa um decaimento exponencial do sinal com uma constante de tempo de ~50 µs. Um amplificador com ganho unitário e alta impedância de entrada é incorporado como um buffer para acionar a baixa impedância do cabo coaxial na saída. Aqui, o resistor de 93 Ω com saída em série pode absorver sinais refletidos em cabos longos, finalizando o cabo em sua impedância característica.

Esses tipos de pré-amplificadores não são utilizados com detectores semicondutores devido ao ganho sensível a pequenas mudanças na capacitância parasita. A capacitância do detector para detectores semicondutores parcialmente esgotados muda com a tensão de polarização aplicada ao diodo detector. Além disso, pequenos movimentos do cabo de interligação podem ajustar a capacitância de entrada com alguns décimos de pF.

Pré-amplificador sensível à carga

O pré-amplificador sensível à carga é um tipo de pré-amplificador frequentemente usado ao projetar circuitos de leitura, principalmente para detectores de pulso. Seu design oferece estabilidade e baixo ruído e sua natureza integradora oferece uma saída. Portanto, esta saída é proporcional a toda a carga fornecida pelo detector durante o evento de pulso.

Em comparação com outros pré-amplificadores, o ganho deste pré-amplificador é estável. Não depende da largura de banda do amplificador ou da capacitância de entrada. Esses tipos de pré-amplificadores são normalmente usados ​​em aplicações de detecção de radiação, sempre que sinais de detecção individuais precisam ser calculados com alta precisão. Eles podem ser instalados no sistema de áudio doméstico e combinados com outros equipamentos de áudio. Esses amplificadores são muito baratos e geram um som natural.

Como usar um pré-amplificador com amplificador?

Geralmente, o pré-amplificador é usado antes do amplificador ou amplificador de potência em um sistema de áudio. Não podemos fornecer sinais ao amplificador de potência a partir de um microfone (ou) de qualquer sensor de áudio analógico. Portanto devemos usar o pré-amplificador antes do amplificador.

O amplificador simplesmente se concentra em amplificar o sinal eletrônico em uma faixa alta, eles não são capazes de remover o ruído e também a interferência do sinal. Para a amplificação do sinal de alta taxa, um sinal eletrônico forte e sem ruído precisa ser fornecido ao amplificador. Porém a saída dos microfones, transdutores, sensores analógicos, etc não são apropriados para a entrada do amplificador pois criam apenas ruído, sinais fracos e interferências embutidas.

Portanto, o pré-amplificador é usado para preparar o sinal para o i/p do amplificador de potência. Se o pré-amplificador não estiver aliado ao amplificador, a saída do amplificador de potência será barulhenta e distorcida. Além disso, o pré-amplificador auxilia no equilíbrio do ganho.

Diferença Pré-amplificador B/W Vs Amplificador

O principal diferenças entre um pré-amplificador e um amplificador são discutidos abaixo.

Como escolher o pré-amplificador certo?

Sabemos que um pré-amplificador aumenta o sinal do microfone antes de chegar ao mixer principal ou interface de áudio. Este amplificador pode ter um impacto na qualidade e no caráter de suas gravações, portanto, é essencial selecionar o amplificador correto para o seu sistema. Portanto, ao selecionar um pré-amplificador, muitos fatores precisam ser considerados, os quais serão discutidos abaixo.

Ganho e espaço livre

A quantidade de amplificação que um pré-amplificador aplica ao sinal de entrada é conhecida como ganho, enquanto o headroom é o nível mais alto que um pré-amplificador suporta sem distorcer. Portanto, um pré-amplificador deve ter um ganho mínimo de – 60 dB e headroom de – 20 dB.

Tom de cor

Cor e tom referem-se às características sonoras que um pré-amplificador transmite ao sinal; clareza, calor, saturação, brilho, etc. A opção de cor e tom depende principalmente de sua preferência pessoal e do estilo e tipo de música que você está gravando.

Recursos e funções

Estas são as opções extras que controlam o que um pré-amplificador oferece; uma chave de polaridade, alimentação fantasma, filtro de corte de graves, pad, alinhamento de fase ou medição. Portanto, todos esses recursos, bem como funções, ajudam você a moldar e otimizar o sinal antes que ele atinja a próxima fase da cadeia de sinal. Portanto, antes de selecionar um pré-amplificador, você deve procurar recursos e funções que atendam às suas necessidades e também ao fluxo de trabalho.

Compatibilidade e conectividade

Refere-se ao quão bem um pré-amplificador funciona com outros equipamentos e softwares de estúdio, como um mixer, interface de áudio, monitores ou DAW. Se você deseja um pré-amplificador para sua configuração atual, você deve procurar um pré-amplificador que tenha conectores de entrada e saída adequados, como; TRS, RCA ou XLR. Você também deve verificar a compatibilidade do pré-amplificador com seu sistema operacional e DAW,

Qualidade e Orçamento

Isso se refere principalmente a quanto você está disposto a gastar em um pré-amplificador e ao nível de confiabilidade e desempenho que você espera dele. Se você precisa de um pré-amplificador com base no seu orçamento e também na qualidade que você exige para suas gravações, verifique suas avaliações, garantia e suporte dos clientes.

Vantagens desvantagens

O vantagens do pré-amplificador inclui o seguinte.

• Este amplificador aumenta os sinais do equipamento fonte para uma faixa na qual um amplificador de potência pode funcionar com eficiência.
• Esses amplificadores fornecem uma técnica para alternar entre diferentes componentes de fonte.
• Tem uma qualidade de som melhor.
• Este amplificador tem menos ruído e mais ganho.
• O pré-amplificador tem uma largura de banda maior.
• Este amplificador possui uma alta faixa dinâmica.
• Estes não são caros.
• A instalação e solução de problemas deste amplificador são muito simples.
• Eles estão disponíveis prontamente e são altamente responsivos.
• Os pré-amplificadores são lineares.
• Possui altas impedâncias de entrada e baixas impedâncias de saída.
• Normalmente são sensíveis à carga e à corrente.
• Este amplificador fornece uma característica/atitude particular para o seu som.
• Os sinais de áudio de baixa tensão são transformados muito rapidamente.

O desvantagens do pré-amplificador inclui o seguinte.

• Este amplificador possui menos número de entradas e saídas.
• Estes são mais pesados.
• Não permite controle extra.
• É um componente crítico na eletrônica do giroscópio.

Formulários

O aplicações de pré-amplificadores inclui o seguinte.

• O pré-amplificador identifica o sinal AE de amplitude muito baixa gerado a partir de sensores AE e muda para formas utilizáveis ​​e amplificadas.
• Este amplificador é usado sempre que o sinal de entrada é muito pequeno e um amplificador de potência não é capaz de detectar este pequeno sinal sem um estágio de pré-amplificador.
• Normalmente, precede mais um amplificador para organizar um sinal eletrônico para processamento ou amplificação adicional.
• Isto é usado em sistemas de comunicação para amplificar os sinais extremamente pequenos obtidos pela antena e é frequentemente colocado muito próximo da antena.
• É usado para modificar um sinal de baixa tensão e alta impedância para um sinal de alta tensão e baixa impedância que é suscetível à degradação do sinal.
• Este amplificador amplifica os sinais eletrônicos simplesmente melhorando as relações S/N antes que eles passem por um cabo para um amplificador.
• É usado principalmente para áudio de alta fidelidade para suportar canais estéreo, bem como alternar entre entradas de áudio.
• Este tipo de amplificador oferece equalização RIAA principalmente para gravação e reprodução de discos fonográficos.
• Este amplificador é usado para suportar diferentes canais de áudio em home theaters.
• Este amplificador é usado em qualquer sistema de áudio para preparar o sinal de áudio de entrada principalmente para amplificação no próximo estágio.
• Eles são usados ​​em placas de som, máquinas de equilíbrio, mixadores de DJ e muito mais.
• Esses amplificadores são usados ​​com sensores analógicos, transdutores como sensores de proximidade e também microfones para aprimorar sua saída.
• Pré-amplificadores são usados ​​na extremidade do receptor do sistema de comunicação para se livrar do ruído e da interferência dos sinais de aquisição.

Assim, isso é uma visão geral de um pré-amplificador , funcionamento, tipos, circuito e suas aplicações. Um pré-amplificador desempenha um papel fundamental nos sistemas de áudio de alta qualidade, aumentando e refinando o sinal do equipamento fonte. Ao selecionar um pré-amplificador, alguns fatores cruciais precisam ser considerados, como compatibilidade com outros equipamentos de áudio, qualidade de som preferida, etc. Portanto, compreender a função principal e também seus tipos pode melhorar significativamente sua experiência de áudio. Aqui fica uma pergunta para você, o que é um amplificador?