プリアンプ：回路、仕組み、種類、違い、選び方、用途

プリアンプまたはプリアンプは、ラジオおよび蓄音機技術開発の主要な要素として 20 世紀初頭に初めて発明されました。その後、より高い信頼性、より低いコスト、より低いノイズを提供するトランジスタベースのプリアンプ、そして最終的にはデジタル プリアンプが登場しました。これら アンプ 次のような機能と機能がさらに追加されました。サラウンドサウンド、イコライゼーション、ワイヤレス接続、室内補正に加え、バランスとフィルターを追加します。プリアンプはオーディオ システム内の重要なコンポーネントです。オーディオ信号をパワーアンプとラウドスピーカーに提供します。また、さまざまな状況に合わせて信号レベルと信号ルーティングも調整します。この記事では簡単に説明します プリアンプ 、その仕組み、種類、用途について説明します。

プリアンプとは何ですか?

プリアンプは、固有の S/N 比を大幅に低下させることなく検出器から信号を除去する電子アンプです。プリアンプの主な機能は次のとおりです。トーンコントロール、多用途性のデジタル入力、バランス調整。

これらのアンプは、ホーム シアターおよびホーム ステレオ システムの重要なコンポーネントです。したがって、これらは主に、オーディオソースデバイスからのオーディオ信号を使用し、それをパワーアンプでさらに処理してスピーカーで再生できるレベルまで増幅するように設計されています。これらのタイプのアンプは、次のようなオーディオ信号の処理も担当します。トーン、バランス、ボリュームの調整。

プリアンプの動作原理

プリアンプは、弱い電気信号を、ノイズ耐性があり、パワーアンプやラウドスピーカーに送信するのに十分な強度を持つ強力な出力信号に変換することによって機能します。プリアンプまたはプリアンプとして知られています。このアンプを使用しないと、最終出力信号は歪んだりノイズが多くなったりします。
プリアンプはホーム ステレオ システムやホーム シアター システムで使用されますが、このアンプの選択は主に次のようなさまざまな要因によって決まります。必要なチャンネル数、好みの機能、音質。

プリアンプ回路

単一トランジスタを使用したプリアンプ回路を以下に示します。この単純な回路は、約 3 ～ 30 の電圧ゲインを提供するために使用されます。ゲインはソースと負荷のインピーダンスによって異なります。このプリアンプ回路は低入力インピーダンスを備えています。

このプリアンプ回路を作成するために必要な部品は主に次のとおりです。 抵抗器 R1-2.2MΩ、R2-4.7KΩ、 コンデンサ C1とC2 電解コンデンサ – 10 µF、10 V、NPN トランジスタ T1 = BC148B。下図のように回路を接続してください。

働く

シンプルなプリアンプ回路は、単一の低電力アンプ トランジスタを使用して設計されています。このトランジスタは CE ( コモンエミッタ ）モード。入力信号が C1 結合コンデンサを介して T1 トランジスタのベース端子に供給されると、入力信号は T1 トランジスタの BE 端子に結合されます。

12V Vcc はトランジスタのコレクタ端子に供給され、ベース電流を与えることで追加の機能を果たします。コンデンサのリアクタンスはゼロ周波数では無限大であるため、ゼロ信号状態の C1 コンデンサは開回路として機能します。したがって、「C1」コンデンサはブロッキングコンデンサとして機能します。同様に、C2 コンデンサも同様の機能を果たします。したがって、C2コンデンサはカップリングコンデンサとして機能し、増幅された信号を供給して出力電圧を形成します。このシンプルなプリアンプ回路は固定バイアスを利用しています。したがって、上記の回路では、R1 抵抗を選択することでゼロ信号プロセスを確立できます。

プリアンプの種類

プリアンプには、電流感応型、寄生容量型、電荷感応型の 3 種類のプリアンプがあり、これらについては以下で説明します。

電流に敏感なプリアンプ

50Ω入力インピーダンスを備えた電流感応型プリアンプは、50Ω同軸ケーブルの正しい終端を提供し、検出器からの電流パルスを電圧パルスに変換します。アンプの増加時間が検出器の増加時間に比べて小さい場合、プリアンプの電圧ゲインは「A」となり、プリアンプ o/p での電圧パルス振幅は次のように与えられます。

Vout = 50 Iin A

ここで、「Iin」は検出器からの電流パルス振幅です。したがって、この信号は、カウンター/タイマーを通じて記録されるアプリケーションをカウントするための高速弁別器に供給されます。

光電子増倍管およびマイクロチャネル プレートを介したタイミング分解能に関するタイミング アプリケーションの主な制限は、電子が検出器全体にカスケードするときの電子の走行時間内の変動です。したがって、これにより、検出器の出力でのパルス到着時間内にジッターが発生する可能性があります。ただし、検出信号が電流に敏感なプリアンプを必要とするのに十分な場合は、時間分解能に対するプリアンプ入力ノイズの影響も考慮する必要があります。これらのタイプのプリアンプは、主に数百ナノ秒の範囲内の AC 結合時定数を持つタイミング アプリケーション向けに設計されています。

寄生容量プリアンプ

高い入力インピーダンス (約 5 MΩ) を持つプリアンプは、寄生容量プリアンプとして知られています。したがって、検出器によって生成された電流パルスは、プリアンプの入力と検出器の出力で利用可能な結合された寄生容量に組み込まれます。一般に、この合成寄生容量の範囲は 10 ～ 50 pF です。結果として得られる信号は、検出器パルス内の全電荷に比例する振幅と検出器電流信号の周期に等しい立ち上がり時間を持つ電圧パルスです。

入力容量と抵抗は並列に接続されており、約 50 µs の時定数で信号が指数関数的に減衰します。ユニティゲインと高入力インピーダンスを備えたアンプが、出力における同軸ケーブルの低インピーダンスを駆動するためのバッファとして組み込まれています。ここで、出力と直列に接続された 93 Ω 抵抗は、ケーブルをその特性インピーダンスで終端することにより、長いケーブル内の反射信号を吸収できます。

これらのタイプのプリアンプは、寄生容量内のわずかな変化に対するゲインの影響を受けやすいため、半導体検出器では使用されません。部分空乏型半導体検出器の検出器静電容量は、検出器ダイオードに印加されるバイアス電圧によって変化します。さらに、相互接続ケーブルの小さな動きにより、入力容量を数十分の 1 pF で調整できます。

電荷に敏感なプリアンプ

電荷に敏感なプリアンプは、主にパルス検出器用の読み出し回路を設計する際に頻繁に使用されるプリアンプの一種です。その設計は安定性を提供し、低ノイズとその統合特性により出力を提供します。したがって、この出力は、パルスイベント全体を通じて検出器から供給される全電荷に比例します。

他のプリアンプと比較して、このプリアンプのゲインは安定しています。アンプの帯域幅や入力容量には依存しません。これらのタイプのプリアンプは、通常、個々の検出信号を高精度で計算する必要がある放射線検出アプリケーション内で使用されます。これらはホームオーディオシステム内に設置でき、他のオーディオ機器と組み合わせることができます。これらのアンプは非常に安価で、自然なサウンドを生成します。

プリアンプをアンプと一緒に使用するにはどうすればよいですか?

一般に、プリアンプはオーディオ システムのアンプまたはパワー アンプの前に使用されます。マイク (または) アナログ オーディオ センサーからパワー アンプに信号を供給することはできません。したがって、アンプの前にプリアンプを使用する必要があります。

アンプは単に高域の電子信号を増幅することに重点を置いているため、信号からのノイズや干渉を除去することはできません。高速信号増幅のためには、強力でノイズのない電子信号をアンプに与える必要があります。ただし、マイク、トランスデューサー、アナログセンサーなどの出力は、ノイズ、弱い干渉埋め込み信号のみを生成するため、アンプの入力には適していません。

したがって、プリアンプは、パワーアンプの i/p 用の信号を準備するために使用されます。プリアンプをアンプの前に接続しないと、パワーアンプの出力にノイズが発生し、歪みが発生します。さらに、プリアンプはゲインのバランスをとるのに役立ちます。

B/W プリアンプとアンプの違い

メイン プリアンプとアンプの違い については以下で説明します。

適切なプリアンプを選択するには?

プリアンプは、メイン ミキサーやオーディオ インターフェイスに到達する前にマイク信号をブーストすることがわかっています。このアンプは録音の品質と特性に影響を与える可能性があるため、システムに適したアンプを選択することが不可欠です。したがって、プリアンプを選択する際には、以下で説明する多くの要素を考慮する必要があります。

ゲインとヘッドルーム

プリアンプが入力信号に適用する増幅量はゲインと呼ばれますが、ヘッドルームはプリアンプが歪みなく処理できる最高レベルです。したがって、プリアンプには最低ゲイン - 60 dB、ヘッドルーム - 20 dB が必要です。

色調

カラーとトーンは、プリアンプが信号に与える音響の特徴を指します。明瞭さ、暖かさ、彩度、明るさなど。色とトーンのオプションは主に個人の好み、録音する音楽のスタイルとタイプによって異なります。

特徴と機能

これらは、プリアンプが提供するものを制御する追加のオプションです。極性スイッチ、ファンタム電源、ローカットフィルター、パッド、位相調整、またはメーターリング。したがって、これらすべての機能と関数は、信号チェーンの次のフェーズに到達する前に信号を整形および最適化するのに役立ちます。したがって、プリアンプを選択する前に、自分のニーズやワークフローに合った機能を探す必要があります。

互換性と接続性

これは、プリアンプがミキサー、オーディオ インターフェイス、モニター、DAW などの他のスタジオ機器やソフトウェアとどの程度うまく機能するかを指します。現在のセットアップに適したプリアンプが必要な場合は、次のような適切な入力および出力コネクタを備えたプリアンプを探す必要があります。 TRS、RCA、またはXLR。プリアンプとオペレーティング システムおよび DAW の互換性も確認する必要があります。

品質と予算

これは主に、プリアンプにどれくらいの金額を費やす準備ができているか、そしてプリアンプにどの程度の信頼性とパフォーマンスを期待しているかを指します。予算と録音に必要な品質に基づいてプリアンプが必要な場合は、そのレビュー、保証、顧客からのサポートを確認する必要があります。

メリットとデメリット

の プリアンプの利点 以下のものが含まれます。

• このアンプは、ソース機器からの信号を、パワーアンプが効率的に機能できる範囲までブーストします。
• これらのアンプは、異なるソースコンポーネント間で切り替える技術を提供します。
• より良い音質を持っています。
• このアンプはノイズが少なく、ゲインが高くなります。
• プリアンプの帯域幅はより高くなります。
• このアンプは高いダイナミックレンジを持っています。
• これらは高価ではありません。
• このアンプの取り付けとトラブルシューティングは非常に簡単です。
• これらはすぐに利用でき、応答性も高いです。
• プリアンプはリニアです。
• 高入力インピーダンスと低出力インピーダンスを備えています。
• これらは通常、電荷と電流に敏感です。
• このアンプは、サウンドに特定の特性/態度を提供します。
• 低電圧オーディオ信号は非常に迅速に変換されます。

の プリアンプのデメリット 以下のものが含まれます。

• このアンプは入出力の数が少ないです。
• これらはより重いです。
• 余分な制御は許可されません。
• これは、ジャイロメーター電子機器内の重要なコンポーネントです。

アプリケーション

の プリアンプの応用例 以下のものが含まれます。

• プリアンプは、AE センサーから生成された非常に低振幅の AE 信号を識別し、使用可能な増幅された形式に変換します。
• このアンプは、入力信号が非常に小さく、プリアンプ段がないとパワーアンプがこの小さな信号を検出できない場合に使用されます。
• 通常、もう 1 つのアンプの前に、さらなる処理または増幅のために電子信号を配置します。
• これは、通信システムでアンテナによって取得される非常に小さな信号を増幅するために使用され、アンテナの非常に近くに配置されることがよくあります。
• 信号劣化の影響を受けやすい低電圧および高インピーダンスの信号を高電圧および低インピーダンスの信号に変更するために使用されます。
• このアンプは、電子信号がアンプにケーブルに送られる前に、S/N 比を改善するだけで電子信号を増幅します。
• これは主にハイファイ オーディオに使用され、ステレオ チャンネルとオーディオ入力間の切り替えをサポートします。
• この種のアンプは、主に蓄音機レコードの録音と再生に RIAA イコライゼーションを提供します。
• このアンプは、ホームシアターでさまざまなオーディオチャンネルをサポートするために使用されます。
• このアンプは、主に次のステージでの増幅のために入力オーディオ信号を準備するために、あらゆるオーディオ システムで使用されます。
• これらは、サウンド カード、イコライザー マシン、DJ ミキサーなどで使用されます。
• これらのアンプは、アナログ センサー、近接センサーなどのトランスデューサー、およびマイクとともに使用され、出力を強化します。
• プリアンプは受信機側で使用されます。 通信システム 取得信号からのノイズと干渉を除去します。

したがって、これは プリアンプの概要 、動作、種類、回路、およびその用途。プリアンプは、高品質オーディオ システム内でソース機器からの信号を増幅および調整するという重要な役割を果たします。プリアンプを選択するときは、他のオーディオ機器との互換性、好みの音質など、いくつかの重要な要素を考慮する必要があります。そのため、主な役割とその種類を理解することで、オーディオ体験を大幅に向上させることができます。ここで質問なのですが、アンプとは何でしょうか？