UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MARE

UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MARE

FACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALIZAREA: ELECTRONIC APLICATPROIECT

PREAMPLIFICATOR PENTRU MICROFON CU EMITOR FM

Coordonator:

Student:

2010Preamplificator

Cuprins

1. Rezumat 42. Introducere ....4

2.1 Date de proiectare....42.2. Date de catalog pentru AO din circuitul integrat (CI) LM324...................52.3 Configuraia terminalelor pentru AO de tipul LM32462.4 Influena offset-ului.........................................63. Amplificatorul operaional integrator...................................................................................84. Influena reaciei negative asupra parametrilor amplificatorului...94.1 Influena reaciei negative asupra amplificatorului..9

4.2 Influena reaciei negative asupra caracteristicilor amplitudine-frecven.10

4.3 Influena reaciei negative asupra distorsiunilor liniare..10

4.4 Influena reaciei negative asupra impedanelor de intrare i de ieire ale amplificatorului...115. Dimensiunile fizice ale componentelor...............................................................................126. Proiectarea preamplificatorului cu amplificare constant....................................................127. Proiectarea corectorului de ton.13

8. Proiectarea preamplificatorului cu impedan mare de intrare.............................................159. Rezultatesimularilor n Pspice..............................................................................................1710. Concluzii.........1811.Bibliografie..19PREAMPLIFICATOR PENTRU MICROFON CU EMITOR FM1)Rezumat

Aceast lucrare trateaz modalitile(metodele) prin care putem obine preamplificarea pentru un microfon cu emitor fm ,n banda de frecven ,ncepnd de la 96 MHz pn la 100 MHz.

Orice amplificator are un etaj de preamplificare i unul de putere. Pe etajul de preamplificare se gsesc reglajele de ton , de volum , filtrele. Orice intrare in amplificator este ,de fapt ,intrare n preamplificator. Preamplificatorul i amplificatorul de putere pot fi i separate , ceea ce este foarte bine. n amplificatorul de putere se intr cu semnal de peste 1 V i este ,n majoritatea cazurilor ,unic. Preamplificatorul are mai multe intrri ,inclusiv cele de pick-up (MM, MC),coaxial ,optic etc i o singur ieire ,spre amplificatorul de putere.

Se poate ataca un amplificator de putere i direct ,printr-un EQ.

Regul : Un preamplificator niciodat nu va putea aciona (electric) un difuzor ,de acest lucru se ocup partea de amplificator de putere sau poweramp.

Preamplificatoarele pot fi specializate n anumite categorii : preamplificatoare HI-FI, preamplificatoare de instrument (chitar ,chitar bass etc.) ,preamplificatoare de microfon.

Unele preamplificatoare sunt fcute ca s distorsioneze (faimosul distors de chitar) ,la altele nu se pune problema de aa ceva(cele hi-fi i de microfon).

2)Introducere

Preamplificatorul este un amplificator utilizat ntr-un lan de transmisie naintea

unui amplificator principal ,pentru a ridica nivelul semnalului de intrare al amplificatorului principal i pentru a realiza adaptarea.

n primul rnd un preamplificator are urmtorul rol : de a preamplifica semnale mici, adic de a aduce nivelul unui semnal mic (doz chitar, semnalul unei doze de pick-up ,semnalul unui microfon etc.) ,la un nivel ndeajuns de ridicat pentru a putea fi amplificat de un etaj de putere. n general amplitudinea la ieirea unui preamp lificator este de 1Vpp (acest lucru nseamn 1 volt vrf la vrf / peek to peek) este semnalul standard de line.

2.1 Datele de proiectare preamplificator pentru micfon cu emitor fm ctigul ; Rin1,min = 10k(; Vcc = +9V; Vin = 1V.2.2 Date de catalog pentru AO din circuitul integrat (CI) LM324

Tabel 1.-Caracteristicile circuitul integrat (CI) LM324ParametrulCondiiiMin.TipicMax.Uniti

Tensiunea de alimentare, VCC

surs simpl

surs dubl+3+30

(1,5(15V

V

Tensiunea de intrare, Vi-0.3 ( 32V

Tensiunea de intrare diferenial, Vid+32V

Puterea disipat, Ptot500mW

Curentul de intrare, Ii50mA

Tensiunea de offset, VIO27mV

Curentul de polarizare, Iib20150nA

Curentul de offset, IIO230nA

Ctigul n bucl deschis, aoVCC=+15V, RL=2k(,

Vo=1,4V11,4V50100V/mV

Rejecia tensiunii de alimentare, SVRR65110dB

Curentul de alimentare, ICC1,53mA

Tensiunea de intrare de mod comun, VicVCC=+30VVCC-1,5VV

Rejecia modului comun, CMRR7080dB

Curentul de ieire (debitat)Vid=+1V, VCC=+15V,

Vo=+2V204070mA

Curentul de ieire (absorbit)Vid=-1V, VCC=+15V, Vo=+2V1020mA

Viteza de variaie a semnalului de ieire, SRA=10,4V/(s

Produsul amplificare-band, PAB1,3MHz

Frecvena primului pol, fp113Hz

Rezistena de intrare diferenial, rd (determinat prin simulare n Spice)6,54M(

Diafonia ntre canale, Vo1/Vo21kHz(f(20kHz120dB

2.3 Configuraia terminalelor pentru AO de tipul LM3242.4 Influena offset-ului

Offset-ul sau decalajul semnalului de ieire reprezint o eroare de curent continuu. Ideal, dac semnalul de la intrare este egal cu zero, atunci i cel de la ieire ar trebui s fie egal tot cu zero. Din cauza nesimetriilor din etajul de intrare al AO real, cnd semnalul de la intrare este zero cel de ieire este diferit de zero, avnd amplitudinea cu att mai mare cu ct amplificarea circuitului este mai mare.

Fig. 2. Ilustrarea modului n care offset-ul reduce domeniul de variaie a semnalului de ieire

n cazul unui amplificator de curent alternativ ,ca i cele din proiect ,tensiunea de decalaj de la ieire face ca semnalul de la ieire s nu varieze in jurul lui 0(zero) ,ci n jurul valorii de decalaj de la ieire,acest lucru fiind ilustrat n figura 2.Dac amplitudinea semnalului de la ieirea AO este mare ,exist pericolul limitrii lui la frecvena pozitiv,aa cum se prezint n (fig.1.), sau la alternan negativ,n funcie de polaritatea tensiunii de offset.

n cazul AO de tipul LM324 ,,fr s fie specificat semnul acestei tensiuni ( aceasta poate fi ori pozitiv ori negativ). Dac amplificarea circuitului este egal cu 10 ,atunci semnalul de ieire se va modifica n jurul valorii de +70mV sau 70mV ,ceea ce ,n cazul unor semnale cu amplitudinea de 1,5V i alimentare egal cu (15V ,nu introduce limitri n excursia tensiunii de ieire.

Influena tensiunii de decalaj se reduce n amplificatoarele de curent alternativ datorit condensatoarelor de cuplaj ntre diferitele etaje. Astfel se elimin componenta de c.c.(curent continuu) din semnalul de intrare ,dar nu se elimin pericolul de limitare a semnalului de ieire.

Preamplificatorul este partea care influeneaz cel mai pregnant raportul semnal-zgomot , caracteristica de frecven i factorul de distorsiuni ntr-un lan de amplificare de audiofrecven. n practic exista adesea i alte semnale numite semnale false ,care tind s interfereze cu semnalele dorite i acestea se numesc n general semnale de zgomot. Un obiectiv important n proiectare este realizarea unui bun raport semnal zgomot ,cu toate ca zgomotul nu poate fi eliminat complet.

Un preamplificator sensibil i relativ puin zgomotos constituie o problem important dac urmeaz ca la ieire zgomotul sa fie minim ,deoarece orice zgomot din preamplificator este amplificat de fiecare etaj care urmeaz. Din aceste considerente pentru intrarea de pick-up cu doz magnetic i microfon dinamic la care nivelul semnalului de intrare precum i raportul semnal zgomot sunt minime, au fost prevzute filtre de compensare care acioneaz prin intermediul sistemului de reacie negativ.Amplificarea n tensiune este realizat de etajul de intrare i cel de ieire.Comutarea de la o categorie de surse de semnal la alta se face prin schimbarea atenuatorilor de intrare i a retelei de reacie pentru ajustarea amplificrii la nivelul corespunztor.3)Amplificatorul operaional integrator

Pentru obinerea legii de tip integral(I) se folosete schema din fig.3. cu aplicarea semnalului de intrare la borna inversoare ,cu o rezisten n circuitul de intrare i o capacitate n circuitul de reacie.Pentru curentul prin rezistena rezult relaia iar pentru curentul prin capacitatea se obine relaia unde tensiunea , de la bornele capacitii are expresia

.

Fig.3.Amplificator operaional integrator

Din ultimele dou relaii rezult c :

tiind c , rezult c sau ;

Integrnd aceast relaie se obine:

Aceast expresie arat c schema din figura III.1 realizeaz o lege TI, tensiunea de ieire fiind proporional cu integrala tensiunii de intrare . Notnd :

expresia capt aspectul

Semnul minus al expresiei este determinat de aplicarea semnalului de intrare la borna inversoare.4)Influena reaciei negative asupra parametrilor amplificatorului4.1 Influena reaciei negative asupra amplificatorului

Reacia negativ micoreaz amplificare dar mrete stabilitatea ei.ntr-adevr s considerm c dintr-o cauz oarecare (de exemplu variaia temperaturii) s-a produs o variaie a amplificatorului fr reacie. n acest caz n relaia , care reprezint relaia amplificatorului cu reacie, A devine i devine :

scznd cele dou relaii se obine :1.1

mprind prin A i innd seama ca se obine :

Rapoartele , respectiv dau stabilitate amplificrii fr reacie, respectiv cu reacie- n cazul reaciei negative K>1 deci