2)Использовать резисторы минимального номинала
3)Использовать малошумящие резисторы
4)Уменьшить количество резистивных источников шума
Усилители низкой частоты Усилитель низкой частоты (усилители звуковой частоты) (УНЧ,
УЗЧ) – в диапазоне частот 20 Гц…20 кГц Но ОУ – усилитель постоянного тока (УПТ) с бесконечно широкой
полосой пропускания (ПП)
Для применения ОУ в диапазоне НЧ необходимо использовать цепи коррекции и компенсации (цепи, которые не вносят существенных искажений или шума в исходный сигнал)
Характеристики ОУ для УНЧ
•Максимальная скорость нарастания выходного сигнала – vmax ВЫХ
•Коэффициенты усиления o К0
o KU = K0 / F (F – глубина ООС)
•Площадь усиления – ПУ
•Уровень шума
Некоторые влияют на другие параметры (KU, K0 влияют RВХ и RВЫХ)
Особенности реализации УНЧ
На выходе ОУ – конденсатор для разрядки предыдущего и последующего каскадов по постоянному току.
Каскады:
•Инвертирующий
•Неинвертирующий
•Буферный
•Дифференциальный Использование ОУ в диапазоне НЧ для реализации:
1.Усилителей с низким KU (инверторы, буферы, повторители, диф. и сумм. каскады)
71
2. Усилителей с большим KU (предварительные усилители и усилители мощности)
УНЧ на основе инвертирующего усилителя
С1 и С2 – разделительные конденсаторы для развязки каскадов по постоянному току.
НО! При включении С1 схема работает на частотах выше частоты среза усилителя:
f1 = (2πR1C1)-1
и имеет коэффициент усиления:
KU = R2 / R1
Благодаря С1 усилитель не пропускает постоянное напряжение и низкочастотный шум
С2 вместе с RН определяет частоту среза
f2 = (2πRНC2)-1
Обычно элементы выбирают так, чтобы
f1 = f2
72
УНЧ на основе неивертирующего усилителя
Включение С1, С2 и С3 поэтому имеется 3
частоты среза:
f1 = f(C1) = (2πR1C1)-1 f2 = f(C2) = (2πR3C2)-1 f2 = f(C3) = (2πRНC3)-1
Для уменьшения уровня низкочастотного шума:
f1 >> (f2 = f3) f1 ≈ (5…10) f2
Входное сопротивление схемы:
RВХ ≈ R3 (R4 ≈ 100R3)
Дифференциальный усилитель низкой частоты
Для увеличения КООС определяемые входными
RC-цепями:
f1 = (2πR1C1)-1 = f2 = (2πR1C2)-1
Выходная RC-цепь определяет f3 = (2πRНC3)-1 , обычно берется f3 = f1
На частотах выше частоты среза:
КU = R2 / R1
73
Сравнение инвертирующего и неинвертирующего усилителей
№ |
Параметр |
НЕивертирующий |
Инвертирующий |
|
|
усилитель |
усилитель |
1 |
Входное сопротивление |
(1+К0)RВХ |
ROC / K0 |
2 |
Выходное сопротивление |
R0 / (1+К0) |
R0 / (1+К0) |
3 |
Коэффициент нелинейных |
Kr / (1+К0) |
Kr / (1+К0) |
|
искажений |
|
|
4 |
Коэффициент усиления шума |
К |
1 + К |
5 |
Частота единичного |
f1 / K |
f1 / (K+1) |
|
усиления |
|
|
Предусилители Предусилитель – для усиления слабых сигналов < 10 мВ
Так как является первым каскадом усилительной системы, то его характеристики влияют на характеристики системы в целом
Проблемы – уровень собственных шумов (Джонсона, дробовой, тепловой и проч.)
Типы звукоснимателей
Усилители для записи и воспроизведения звука отличаются от микрофонных усилителей – их частотная характеристика должна быть скомпенсирована или выровнена с учетом характеристик процесса звукозаписи.
Типы звукоснимателей:
1)Магнитный – на выходе низкий уровень сигнала и постоянная частотная характеристика в диапазоне +6дБ/окт
2)Керамический звукосниматель – на выходе высокий уровень сигнала (100 мВ…2В), неизменный по уровню при изменении частоты, и не требует выравнивания (регулировки) АЧХ.
74
Стандартная АЧХ для звукоснимателей
ГОСТ 7893-72 – стандартная АЧХ для звукоснимателей
• < 50 Гц – максимум коэффициента передачи сигнала
• 50…500 Гц – спад АЧХ от - 6дБ/окт (до -20 дБ/дек)
• > 2,1 кГц – спад АЧХ - 6дБ/окт
АЧХ ОУ без ООС
Предусилитель на основе ОУ с f1 = 1 МГц должен иметь на f > 2,1 кГц глубину ООС < 20 дБ
(К = К0 / F)
Предусилитель на основе ОУ с f1 = 10 МГц должен иметь FдБ минимум 34 дБ
При добавлении в схему RCцепи с частотой среза > 21 кГц стандартная кривая будет соответствовать 20 дБ
75
Пример схемы предусилителя
R7, R8, C4, C5 – внешние элементы компенсации (↓)
Кu до 20 дБ
Это позволяет использовать ОУ с f1 = 10 МГц
На низких частотах Ku = 1000
(60 дБ) т.к. Ku = R2 / R1,
нижняя граничная частота fн.гр. = (2πR2C2)-1 ≈ 50 Гц
o > 50 Гц – спад АЧХ со скоростью -6дБ/окт до 500 Гц
(определяется R3 и C2)
o 500 Гц…2,1 кГц
(определяется R3 и C3) Ku = 100 (40 дБ), т.к. Ku = R3 / R1
o > 2,1 кГц (↓) Кu со скоростью -6дБ/окт до f1 = 21 кГц (определяемой R4 и С3), где Кu = R4 / R1
76