Preamplificatore microfonico
Un ottimo preamplificatore per microfono.
Un ottimo preamplificatore a basso rumore utile per amplificare microfoni dinamici con impedenza di uscita tra i 200 e i 600 ohm.
Note:
Questo circuito ha tre stadi discreti e un controllo di gain. Il sottoscritto ha realizato e testato il circuito con transistor BC548, ma possono essere usati indistintamente BC109C, BC547, BC549, BC549C, con piccoli cambiamenti delle performance del circuito finale.
Il primo stadio del circuito (in corrispondenza di Q1) opera in configurazione a base comune. Solitamente questa configurazione non è usata nei circuiti audio, ma in questo caso, permette a Q1 di migliorare il rapporto segnale-rumore. Q2 e Q3 si limitano ad amplificare il segnale.
Impedenza di Ingesso e di Uscita:
Q1 lavora con una tensione sul Collettore di 2,4V e una bassa corrente, di circa 200uA. Questa piccola corrente di Collettore assicura un basso rumore e mantiene l'impedenza d'ingresso a un valore intorno ai 400 ohm. L'impedenza di uscita a Q3 è bassa. Il grafico seguente mostra impedenza di ingesso e di uscita in funzione della frequenza.
Gain e risposta in frequenza:
Il guadagno massimo di questo preamplificatore e di circa +39dB vuol dire che con gain al massimo il segnale di ingresso viene moltiplicato per 90, se facciamo un paio di conti: considerando che un microfono dinamico ha una tensione di uscita solitamnte inferiore ai 10mV se facciamo 10x10^-3 x 90 = 0,9V otteniamo quasi un volt.
Il primo stadio con Q1 ha un guadagno Rc/Re di circa 4,7. Questa tensione è poi dosata, prima di arrivare allo stadio finale, dal potenziometro da 47K. Lo stadio finale formato da Q2 e Q3 ha un guadagno Rc/Re (con Q3 che ha funzione di inseguitore e ha guadagno unitario) di circa 10 / 0,47 = 21, da questo si ricava il guadagno totale del circuito 4,7 x 21 = 98.
Come si può vedere dalla simulazione di cui riporto il grafico, la risposta in frequenza è lineare nel range 30Hz-100kHz.
Rapporto Segnale/Rumore:
Ogni amplificatore introduce un po di rumore nel segnale, di seguito riporto il grafico del rumore introdotto da questo preamp misurato su una resistenza di carico da 10K, in funzione della frequenza.
Condizioni di lavoro del circuito:
Il primo stadio con Q1 e stato progettato per operare con una corrente di collettore di 200uA. Con le resistenze di bias da 15k e 47k e 12V di tensione di alimentazione, la tensione di base sarà 12 x ( 15 / (15+47)) = 2.9 Volts.
La tensione sull'emettitore sarà la tensione di base -0.7 V o 2.2 V. Per una corrente di collettore di 200uA la resistenza sull'emettitore sarà di 2.2 / 0.2 mA =11k, che è una valore non commerciale perciò nel circuito useremo una resistenza da 10k. La corrente di collettore e quella di emettitore sono approssimativamente uguali, perciò la tensione di collettore sarà 12 - (0.2 * 47) = 2.6 V.
Q2 lavora a emettitore comune e provvede al guadagno in tensione, mentre Q3 lavora da buffer e provvede a tenere bassa l'impedenza d'uscita.
NOTE DI UTILIZZO: questo preamplificatore nasce per amplificare i debolissimi segnali di un microfono; proprio in virtù di questo fatto l'impedenza di ingresso è estremamente bassa; quindi se tenterete di amplificare un segnale già preamplificato (tipo l'uscita cuffie di un lettore cd o mp3) l'elevata corrente che passerebbe per Q1 lo danneggerebbe irrimediabilmente!
