Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Bufor audio o wysokiej impedancji

Opisany tutaj układ buforowy audio o wysokiej impedancji może być użyty do zwiększenia impedancji wejściowej AC wzmacniaczy audio, które są używane z przetwornikami w instrumentach muzycznych.
Article Image

Niektóre źródła sygnałów dla przedwzmacniaczy, pasywne przetworniki do gitar elektrycznych czy czujniki oparte na kondensatorach wymagają bardzo wysokiej impedancji, przekraczającej 5-megaomów. Można to łatwo osiągnąć stosując tranzystor JFET (ang. junction field effect transistor), ale może to wymagać specjalnego zaprojektowania płytki drukowanej (PCB), odpowiedniej techniki wykonania obudowy, odpowiednich kabli i złączy.

Ten układ dostarcza rozwiązania dla wysokoimpedancyjnego, taniego, o niskim prądzie spoczynkowym, bufora-followera opartego na tranzystorze PN4393 JFET.

Układ buforowy audio o wysokiej impedancji

Układ bufora audio o wysokiej impedancji z JFET-em jest pokazany na rysunku 1. Charakteryzuje się on prawie jednościowym wzmocnieniem i stosunkowo niską impedancją wyjściową. Bufor może być użyty z dowolnym odpowiednim JFET-em, włączając w to J201, J202, J113, PN4391, PN4392, PN4393, 2N5457, 2N5458, 2N3819, BF245B, MPF102 lub podobne. Chociaż istnieją pewne różnice pomiędzy tymi JFETami, wszystkie one mogą wykonać zadanie w zależności od zakresu sygnału wejściowego. Należy jednak zachować ostrożność, ponieważ niektóre JFETy nie są kompatybilne pin-to-pin.

Rysunek 1. Schemat połączeń bufora audio o wysokiej impedancji

Wejście audio jest podawane na złącze CON1. Impedancja wejściowa zależy głównie od wartości rezystorów R2 i R8 i wynosi około 5-megaomów. Jeśli pominąć rezystory R8 i R9 oraz kondensator C6, rezystancja wejściowa będzie zależała głównie od R2 i wyniesie około 10 megaomów.

Wartość R2 może być zwiększona, ale może być trudno utrzymać wysoką rezystancję wejściową podczas praktycznego użytkowania układu. Rezystor R1 i kondensator C1 są używane odpowiednio do ochrony i filtrowania wejścia bufora. C1 może być pominięty, ale nie R1. Wartości R1 i C1 mogą być zmieniane w zależności od potrzeb. Kondensator C2 jest używany do usuwania składowych wejściowych DC.

Rezystory R8 i R9 pomiędzy bramką G i drenem D tranzystora T1 nie zawsze są potrzebne. Tak więc rezystor R8 nie musi być równy R2. Ponadto, R8 zmniejszy impedancję wejściową. Użycie rezystorów o dużej wartości R2 i R8 może zwiększyć szumy wejściowe, więc należy zachować ostrożność przy wyborze ich wartości.

Rezystor R9 i kondensator C6 służą do filtrowania szumów ze źródła zasilania. Mogą one być pominięte, jeśli źródło zasilania jest czyste. Ale kondensatory filtrujące C3 i C4 nie powinny być pomijane.

Rezystory R3 i R4 zapewniają bias DC dla JFET. Rezystor R4 jest podłączony do tranzystora T1 poprzez zworkę SJ1. Zakres wartości R3 wynosi od 1 do 10 kiloomów. Niższe wartości zapewnią niższą impedancję wyjściową, ale zwiększą pobór mocy. Bias zależy od sygnału wejściowego, parametrów JFET-a i zasilania.

JFETy

JFETy mają szerokie tolerancje, co jest głównym problemem podczas ich stosowania. Na szczęście tutaj nie jest to problemem. Jeśli wymagany jest pojedynczy układ, należy dobrać odpowiednią wartość R3 w zależności od JFETa. W takim przypadku SJ1 i R4 można pominąć. Jeśli potrzebne są inne JFETy, podłącz R4 do źródła S JFETa przez SJ1 nie zmieniając wartości R3, aby dostosować układ do parametrów JFETa.

Bufor ten posiada dwa wyjścia dostępne na złączach CON3 i CON4. Wyjścia te mogą jednocześnie wysterować obciążenia o impedancji 10 kiloomów lub większej. Preferowane są obciążenia o wyższej impedancji. Obciążenia można zmniejszyć do 2 kiloomów bez przeciążania układu, ale spadnie amplituda sygnału. Zazwyczaj nie stanowi to problemu. Układ może wysterować dwie słuchawki o wysokiej impedancji 2-kiloomowej (HP1 i HP2) podłączone do CON3 lub CON4 (całkowite obciążenie 4-kiloomowe).

Poziom sygnału na wyjściu CON3 nie jest regulowany, natomiast poziom sygnału na CON4 jest regulowany potencjometrem VR1.

Dobór zasilania zależy od amplitudy międzyszczytowej ze źródła sygnału. Można zastosować jedną lub dwie baterie 9 V typu 6F22. Dostarczają one 9 V lub 18 V napięcia zasilania, pokrywając praktycznie wszystkie pasywne przetworniki instrumentów muzycznych i inne czujniki wysokoimpedancyjne. Niektóre JFETy pozwalają na wyższe napięcie zasilania. Można też zastosować dobrze filtrowany zasilacz ścienny DC.

Budowa i testowanie

Jednostronna płytka drukowana bufora audio o wysokiej impedancji pokazana jest na rysunku 2, a rozmieszczenie jej elementów na rysunku 3.

Rysunek 2. Układ płytki drukowanej dla bufora audio o wysokiej impedancji
Rysunek 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej

Układ ten może wymagać odpowiedniego doboru wartości rezystorów R3 i R4 w celu optymalizacji amplitudy międzyszczytowej sygnału wyjściowego. Jest on przystosowany do pracy bateryjnej, co jest istotne w zastosowaniach przenośnych.

Układ może być zamontowany w małej puszce w pobliżu przetwornika lub przymocowany do paska instrumentu strunowego. Ze względu na wysoką impedancję wejściową, kabel wejściowy powinien być krótszy niż metr i ekranowany lub przynajmniej skręcony. Wzmocnienie jest mniejsze od jedności, ale nie stanowi to problemu, ponieważ większość przetworników dostarcza silnych sygnałów.

Artykuł High Impedance Audio Buffer With JFET opracowano w wersji polskiej na podstawie współpracy z portalem www.electronicsforu.com.

Tematyka materiału: Bufor audio, Tranzystor unipolarny
AUTOR
Źródło
www.electronicsforu.com
Udostępnij
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"