Очень простой усилитель с фантомным питанием

Схема на Рисунке 1 подходит для индуктивных источников сигналов, таких как динамический микрофон, трансформатор или индуктивный датчик.

Рисунок 1.	Простая схема усилителя подходит для индуктивных источников сигналов, таких как динамический микрофон, трансформатор или индуктивный датчик.

Схема универсальна; ее усиление может варьироваться от 1 до примерно 130. Кроме того, она имеет широкий диапазон напряжений питания (примерно от 5 до 15 В). В схеме не используются электролитические конденсаторы, что повышает ее надежность.

Ко входу усилителя можно подключить низкоимпедансный динамический микрофон с согласующим трансформатором или без него. Схема получает питание через двухпроводный выходной кабель, то есть нагрузочный резистор отделен от схемы (экранированным) кабелем.

Максимальный коэффициент усиления примерно равен 130. Это довольно высокое значение обеспечивается входным каскадом с общим эмиттером (малошумящий транзистор Q1) с динамической нагрузкой R3, Q2.

Максимальный коэффициент усиления достигается при R5 = 0 Ом. Уменьшить усиление можно, выбрав ненулевое сопротивление резистора R5, что создаст местную обратную связь. Такая местная обратная связь, помимо прочего, улучшает линейность схемы.

Например, при R5 = 180 Ом усиление составляет примерно 60. Эмиттерный повторитель Q2 также обеспечивает низкое выходное сопротивление схемы.

Как и в любом устройстве, подключенном к индуктивности или длинному соединительному кабелю, на клеммах схемы могут возникать опасные броски напряжения. Диод D1 защищает вход и выход от таких бросков.

Для расчета сопротивлений резисторов нужно задаться значениями напряжения питания E, тока коллектора Q1 и номинала нагрузочного резистора R6.

Пусть, для примера, E = 9 В и ток коллектора транзистора Q1 I_C1 =  0.3 мА, тогда

где

V_BE2 – напряжение база-эмиттер транзистора Q2.

Чтобы обеспечить необходимый запас по динамическому диапазону выходного сигнала, напряжение V_E2 эмиттера транзистора Q2 можно выбрать равным половине напряжения питания:

Тогда мы имеем простое выражение

где

V_BE1 – напряжение база-эмиттер транзистора Q1.

из которого можно получить отношение R1/R2.

Поскольку

и не зависит от напряжения питания Е, левая часть схемы для постоянного тока представляет собой своего рода стабилитрон, что следует учитывать, когда необходимо повысить значение E.

Рисунок 2.	Модификация схемы для получения коэффициента усиления, равного 1.

На Рисунке 2 показано, как можно изменить схему, чтобы получить коэффициент усиления порядка 1.

Материалы по теме

1. Datasheet NEC 2SA992
2. Datasheet ON Semiconductor BC560C