Cum se utilizează un amplificator op ca o singură sursă de alimentare

Bine ați venit la Make your guitar effects! Dacă sunteți nou aici, vă recomandăm să citiți cartea mea despre cum să clonați prima pedală de efect. Faceți clic aici pentru a descărca cartea gratuit! 🙂

Bine ați venit înapoi la Faceți-vă efectele de chitară! Deoarece nu este prima dată aici, probabil că veți dori să citiți cartea mea, care explică cum să clonați prima pedală de efect, faceți clic aici pentru a descărca cartea gratuit! 🙂

Amplificatorul operațional, despre care am discutat deja (în special pentru proiectarea unei pedale de amplificare a chitarelor) este o componentă esențială în circuitele pedalelor noastre de chitară, la fel ca tranzistorul. În mod normal, este proiectat să funcționeze ca o sursă de alimentare duală (sau bipolară sau echilibrată), de exemplu + 9V și -9V. Pentru puterea bateriei ar fi, prin urmare, necesar să funcționați bine folosind două baterii de 9V.

Cu toate acestea, și cel puțin veți fi observat pe cele mai recente pedale de efecte, acestea necesită doar o singură baterie de 9V. Prin urmare, vorbim despre o singură sursă de alimentare. Cum este posibil acest lucru ?

Ideea este de a aplica o tensiune de polarizare semnalului audio printr-un pod divizor de tensiune. Dar acest sistem destul de simplu va duce la zgomot parazit semnificativ fără adăugarea anumitor componente.

În acest articol, voi explica, prin urmare, conceptul de furnizare a amplificatoarelor operaționale cu o singură sursă de alimentare. Acesta este circuitul găsit în pedala de distorsiune RAT.

Mai devreme, pentru a introduce conceptul, vom vedea pe scurt care este structura unui amplificator în general. Apoi, pentru a ne reîmprospăta ideile despre amplificatorii de operare, vom vedea cele două ansambluri de amplificatoare în sursa de alimentare simetrică. .

În cele din urmă vom vedea ansamblul amplificatorului op mâncare simplă și precauțiile care trebuie luate în selectarea componentelor pentru a reduce zgomotul audio generat de acestea. Această parte este în mare parte inspirată de ref [1].

1 Structura generală a unui circuit de amplificare

Am arătat în figura următoare principiul de funcționare al unui ansamblu amplificator (care poate include un tranzistor sau un amplificator operațional). Această figură este inspirată de ref [2]. Ideea este simplă, vrem semnalul de intrare amplificat la ieșire. Pentru a face acest lucru posibil, ansamblul este echipat cu o sursă de alimentare care este o sursă de alimentare Tensiune continuă. Aceasta oferă puterea necesară amplificatorului polariza componenta la punctul său de funcționare.

Semnalele de intrare și ieșire sunt semnale alternative, adică depind de timp. Desigur, este semnalul de curent alternativ pe care dorim să îl amplificăm și nu semnalul de curent continuu care permite polarizarea componentelor active.

Se spune că amplificatorul este liniar dacă semnalul s (t) este proporțional cu e (t), adică dacă câștigul de amplificare este constant indiferent de frecvență. În caz contrar, există o modificare a semnalului de intrare la ieșire care duce la distorsionarea semnalului.

În cazul unui amplificator operațional, puterea este în general furnizată de un sursă de energie bipolară, capabil să genereze + V și -V față de 0V, așa cum se vede în următoarea diagramă:

Înainte de a trece la amplificatorul op mâncare simplă, care constă în înlocuirea -V cu 0V pe diagrama de mai sus, mai întâi să trecem în revistă elementele de bază ale celor două ansambluri de amplificatoare ale amplificatorului operațional în sursa de alimentare duală.

2 Montarea inversă și fără inversare a amplificatorului operațional

2.1 Descrierea celor două ansambluri

Aici suntem interesați de caz există o buclă de feedback între ieșirea amplificatorului op și intrarea invertorului de un rezistor numit R2 pe următoarea diagramă. Această buclă face posibilă controlul valorii câștigului de amplificare de către componentele externe, așa cum vom vedea în formule. Remarcăm și prezența unui al doilea rezistor R1 conectat la R2.

Rețineți că în alte ansambluri, cum ar fi comparatoarele, bucla de feedback se face pe intrarea care nu inversează, ducând la un comportament diferit al amplificatorului op.

Diferența dintre montarea fără inversare și inversarea se face la nivelul semnalului de intrare, în funcție de dacă este conectat la intrarea fără inversare sau la intrarea inversantă. În cele din urmă, vedem asta amplificatorul op este polarizat de doi generatori de tensiune, unul la + 9V pe terminalul său pozitiv și celălalt la -9V pe terminalul său negativ.

2.2 Comparație între cele două tipuri de ansamblu amplificator

Deci, de ce există aceste două tipuri de configurări, invertor și non-invertor? Privind expresia câștigului celor două adunări, vom găsi diferențe. Într-adevăr, putem calcula că, în cazul non-inversor, câștigul G definit de Vs (t)/Ve (t) merită:

Și în cazul inversării câștigul merită:

Vedem că simpla adăugare a două rezistențe ne oferă control asupra valorii câștigului amplificatorului op. Iar diferențele sunt după cum urmează:

ansamblul invertorului face posibilă obținerea unui câștig mai mare sau mai mic de 1. Să ignorăm semnul minus pentru o clipă. Dacă avem de exemplu R2 = 10 kohmi și R1 = 1 kohmi, G = 10k/1k = 10. Pe de altă parte, dacă R2 = 1 kohmi și R1 = 10 kohmi, G = 1k/10k = 0,1. În primul caz avem un amplificator, în al doilea caz avem un atenuator. În cazul ansamblului fără inversare, nu este posibil să se atenueze, deoarece câștigul va fi întotdeauna mai mare de 1. Cel puțin putem avea un câștig de 1, adică un semnal nici amplificat, nici atenuat (acest ansamblu există, acesta este se numește ansamblu follower și este utilizat pentru adaptări de impedanță sau tampoane).
Semnul minus din valoarea câștigului circuitului invertor înseamnă că semnalul de ieșire este defazat la 180º. Poate fi important în funcție de ceea ce doriți să faceți.
Impedanța de intrare a ansamblului fără inversare este foarte mare, deoarece se potrivește cu impedanța de intrare a amplificatorului op. Pe de altă parte, pentru ansamblul invertorului, acesta scade datorită prezenței lui R1 între semnal și intrarea amplificatorului op.