Điểm trong một preamp là gì?

Tôi đang nói về ngữ cảnh của amply guitar, nhưng tôi cho rằng câu hỏi này có liên quan đến bất kỳ loại bộ khuếch đại âm thanh nào.

Rất thường xuyên trong sơ đồ khuếch đại tôi thấy hai giai đoạn khuếch đại - đầu tiên, tín hiệu được khuếch đại một lượng nhỏ hơn bởi một mạch preamp và sau đó được khuếch đại lại bởi một mạch amp công suất.

Điều này có vẻ dư thừa đối với tôi. Điểm nào trong việc khuếch đại tín hiệu theo hai bước nhỏ thay vì chỉ khuếch đại khuếch đại lớn hơn?

Suy nghĩ đầu tiên của tôi là: khuếch đại nhiều tầng này có giúp giảm nhiễu không mong muốn từ tín hiệu không? Nhưng tôi càng nghĩ về điều đó, nó càng ít có ý nghĩa, vì chắc chắn giai đoạn thứ hai cũng sẽ khuếch đại bất kỳ tiếng ồn nào.

Trong thiết bị âm thanh, rất hữu ích khi thực hiện hầu hết các thao tác tín hiệu ở mức tiêu chuẩn, được gọi là "mức đường truyền". Điều này bao gồm trộn, cân bằng, nén, vv

Một số nguồn tín hiệu (micrô, chọn đàn guitar, v.v.) vốn không tạo ra đầu ra mức đường truyền, do đó, một bộ tiền khuếch đại được sử dụng để tăng tín hiệu đến mức đó. Một số nguồn tín hiệu (máy phát bản ghi) không chỉ yêu cầu tăng mà còn có sự cân bằng đặc biệt để làm phẳng đáp ứng tần số.

Sau đó, sau khi tất cả quá trình xử lý tín hiệu được thực hiện, bộ khuếch đại "công suất" thứ hai được sử dụng để điều khiển loa.

Kiểu mô-đun này cho phép các nguồn tín hiệu, các giai đoạn xử lý và các loại loa khác nhau được trộn lẫn và kết hợp tự do.

Câu trả lời nhanh và bẩn:

Đệm là một lý do. Sự kết nối giữa các thứ có thể có rất nhiều điện dung và đòi hỏi rất nhiều (tương đối) dòng điện để lái xe.

Miễn nhiễm tiếng ồn là khác. Hãy suy nghĩ về kịch bản này: Gửi tín hiệu qua một dây dẫn nơi nó phát ra, giả sử, nhiễu 10mV, sau đó khuếch đại nó bằng 100x: tổng nhiễu, 1000mV. Nhưng nếu thay vào đó, bạn khuếch đại nó lên gấp 10 lần, sau đó gửi nó qua dây dẫn có nhiễu 10mV, sau đó khuếch đại thêm 10 lần nữa, tổng khuếch đại tín hiệu của bạn vẫn là 100x, nhưng tổng nhiễu của bạn chỉ là 100mV.

Như bạn có thể thấy, hệ số nhiễu của một giai đoạn nhất định được chia cho sản phẩm khuếch đại của tất cả các giai đoạn trước đó. Vì vậy, giai đoạn đầu tiên là quan trọng nhất khi nói đến tiếng ồn. Đó là lý do tại sao bạn có giai đoạn pre-amp có độ ồn thấp là thành phần đầu tiên của bạn trong chuỗi tín hiệu. Cấu hình này có thêm lợi ích là không phải lo lắng về tiếng ồn của bộ khuếch đại công suất.

Một lý do chính cho các hộp riêng biệt cho tiền khuyếch đại và poweramp là dòng điện NHÓM và cả khớp nối từ tính. [có ví dụ về số, ở 20KHz và 6 ampe cho loa, ở cuối câu trả lời này, với Preamp chỉ cách bộ khuếch đại Công suất 10cm]

Giả sử bạn đã xây dựng preamp và poweramp trên cùng một PCB. Tại sao không?

Một số dòng loa sẽ chảy xung quanh trên NHÓM và cuối cùng kết hợp với tín hiệu đầu vào.

Để giảm thiểu việc "kết hợp" này, hãy làm cho PCB dài và mỏng, do đó, các Căn cứ PowerAmp nằm cách xa Khu vực PreAmp.

Làm thế nào để cải thiện điều này? sử dụng các vùng mỏng dài giữa Preamp và Poweramp.

Trong cực đoan, cáp dỗ cung cấp một vùng dài mỏng, để đảm bảo kết hợp rất nhỏ giữa dòng đầu vào và đầu ra.

Ví dụ: Tại sao các lợi thế của JFE so với MOSFET hoặc tại sao JFE vẫn được sử dụng?

Với tín hiệu millivolt thấp từ hộp mực di chuyển vinyl ghi âm, hoặc thậm chí 0,5 millivolt từ hộp mực Di chuyển cuộn, được khuếch đại đến đầu ra âm thanh gần 100 volt, toàn bộ hệ thống cần cách ly ~ 100.000: 1. Và ngay cả sự cô lập đó cũng chỉ cung cấp Tỷ lệ nhiễu-Tín hiệu của UNITY mà hầu như không ngăn được dao động; đối với tỷ lệ 80dB của tín hiệu trên phản hồi, sự cách ly cần cải thiện thêm 10.000: 1 đến 1 phần tỷ.

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

=============================================

Làm thế nào xấu (từ trường) nhiễu xuyên âm / phản hồi là? giả sử hiện tại đầu ra là 6 amps đỉnh ở 20.000Hz. Giá trị dI / dT là 6 * d (sin (2 * pi * 20.000 * Thời gian)) / dT = 6 * 2 * pi * 20.000 * cos (2 * pi * 20000 * T)

hoặc dI / dT = 700.000 amps mỗi giây.

Giả sử đầu vào preamp (hãy nhớ rằng tín hiệu 1 millivolt từ hộp mực và bạn muốn có ít nhất 10.000: 1 SNR hoặc phản hồi âm, do đó, phản hồi 0,1 microvolt là tầng mong muốn) cách đầu ra Loa 0,1 mét.

V_mag từ_induce = (2.0e-7 * Diện tích / Khoảng cách) * dI / dT

và chúng ta sẽ giả sử diện tích vòng lặp đầu vào (tín hiệu xuống đất) là 1cm x 4cm.

Bây giờ chạy toán; hãy nhớ rằng chúng tôi muốn LESS hơn 0,1 microvolt phản hồi.

Vinduce *** = 2e-7Henry / mét * (diện tích vòng nạn nhân = 1cm * 4cm) / 10cm * 700.000

Vinduce = 2e-7 * 0,0004meter / 0,1meter * 700.000

Vinduce = 2e-7 * 0,004 * 7e + 5

Vinduce = 2e-7 * 4e-3 * 7e + 7 = 56 e-3 = 56 milliVolts. [SAI RỒI! lỗi toán học]

Vinduce = 2e-7 * 4e-3 * 7e + 5 = 56e-5 = 560e-6 = 0,56 milliVolts [đã được 7e-5; sửa thành 7e + 5]

Phản hồi từ, gây ra bởi có Poweramplifer gần Bộ tiền khuếch đại, là 0,56mV / 0,1 microvolt hoặc mạnh hơn 5.600X so với những gì nhạc "sạch" có thể chịu đựng được. (một số bài báo nói rằng ốc tai của tai có thể nghe tới -106dBc, điều này cho thấy cần có một yếu tố khác về độ sạch 20x)

====================================

Làm thế nào các nhà thiết kế có thể cải thiện độ trung thực của các hệ thống này? SLABS KIM LOẠI trong trường hợp thép; đấu dây xoắn cho tín hiệu đầu ra (sử dụng dây loa đa dây) và để nối dây nguồn vào các hộp; Bố trí PCB để tín hiệu tuyến đường được liền kề với Return; cáp đồng trục tránh dây tín hiệu / dây nối đất lỏng lẻo, thay vào đó sử dụng phích cắm vào PCB để tách dòng tín hiệu và dòng điện mặt đất tối thiểu; các bể chứa điện tích lớn trong PowerAmps, được đặt gần các đầu ra loa, để đạt được các vòng phát ở khu vực tối thiểu (mô hình dây thẳng dài được sử dụng trong ví dụ này chỉ là một phần của chuyển động dòng ra ngoài thế giới thực); nguồn cung cấp năng lượng sử dụng cuộn cảm cùng với điốt chỉnh lưu, để làm chậm sự tăng vọt của diode và tránh âm thanh "hát" xấu xa của dòng điện xung 120Hz (xung nhanh).

*** Vinduce sử dụng phép nối gần đúng log không tự nhiên giữa một dây thẳng dài mang dòng điện / bộ truyền với dI / dT và vòng hình chữ nhật của mạch nạn nhân / máy thu. Phương trình, từ sự kết hợp giữa Luật cảm ứng Faraday và Luật Biot-Savart, là

Vinduce = [MU0 * MUr * LoopArea / (2 * pi * Khoảng cách_wire_to_Loop)] * dI / dT

và chúng tôi bỏ qua các hiệu ứng thứ 2 yêu cầu log tự nhiên.

Điều này cũng giả sử khớp nối CASST CASE giữa dây và vòng lặp. Do đó dây nằm trong mặt phẳng của vòng lặp. Điều tuyệt vời của phương trình này là việc phát hiện ra Ba bậc tự do (thực ra là 4: cường độ trường, được kiểm soát bởi độ sâu của da do đó cần thép trong khung preamp). Mức độ tự do là

(1) định hướng giữa dây và vòng lặp

(2) khu vực vòng lặp, do đó sử dụng cáp xoắn hoặc bố trí PCB cẩn thận hoặc xoắn đôi

(3) phân tách nhiều hơn giữa PowerAmp / PA_powersupply / Preamp_powersupply và Preamp thực tế và / hoặc các coaxcables đầu vào của nó.

(4) 'dI / dT', bảo chúng tôi (a) LỌC các rủi ro của kẻ xâm lược, hoặc (b) giảm cường độ dòng điện chính, hoặc (c) sử dụng các tấm đồng hoặc tấm sắt hoặc thép, để giảm đáng kể tín hiệu âm thanh phản hồi từ trường; tần số rất thấp cần đồng rất dày (60Hz cần độ dày 8 mm) hoặc hộp sắt / thép mỏng.

Vì vậy, chúng ta có thể sử dụng công thức để đề xuất phương pháp chữa bệnh.

Ngoài những gì đã nói, với các bộ khuếch đại guitar thường, kịch bản sử dụng dự định sẽ cố tình đưa ra một số biến dạng bằng cách vượt quá bộ khuếch đại. Nếu chỉ có một khối khuếch đại, sẽ không có khả năng vượt quá nó trừ khi vượt quá toàn bộ - dẫn đến sự tăng tốc của bộ khuếch đại và loa, và yêu cầu bạn chơi ở âm lượng cửa sổ, bị điếc hàng xóm, âm lượng chống đối xã hội.

Đối với những người không chơi guitar: Chế độ bị bóp méo ("vượt mức") là những gì bạn cần nếu bạn muốn âm thanh buzz-buzz-buzz và whee-whee-whee và không chỉ âm thanh pling-pling-pling.

Ở một mức độ nào đó, việc sử dụng các tiền khuyếch đại riêng biệt là một sự nôn nao lịch sử.

Trước đây, một hệ thống âm thanh tiêu dùng có thể bao gồm một bàn xoay và sàn băng, có lẽ là bộ chỉnh âm được ném vào. Đặc biệt quan tâm là đầu vào vinyl, không phải là đáp ứng tần số phẳng - xem bù RIAA. Vì vậy, các thành phần khác nhau đòi hỏi các chuỗi khuếch đại khác nhau. Việc tách các điều khiển khuếch đại / bù tần số / âm tần trong một đơn vị tách biệt với bộ khuếch đại công suất trở nên phổ biến, cho phép trộn và khớp các mức hiệu suất mong muốn mà không cần thay thế toàn bộ chuỗi điện tử.

Ngày nay, với bàn xoay khá nhiều thị trường thích hợp và máy ghi âm được thay thế bằng nguồn trạng thái rắn, hầu như mọi thiết bị bạn muốn chơi sẽ có mức đáp ứng tần số và tần số phẳng, ngoại trừ micro đáng chú ý. Đối với hầu hết các phần, không cần nhiều tiền khuếch đại ngoại trừ các audiophiles thực sự chuyên dụng (và dường như có một thành phần đáng kể / thành phần thương hiệu cho thị trường đó).