프리앰프 : 회로, 작동, 유형, 차이점, 선택 방법 및 용도

프리앰프(preamplifier) ​​또는 프리앰프는 20세기 초 라디오 및 축음기 기술 발전의 주요 요소로 처음 발명되었습니다. 나중에 더 높은 신뢰성, 더 낮은 비용, 더 낮은 노이즈를 제공하는 트랜지스터 기반 프리앰프와 마침내 디지털 프리앰프가 등장했습니다. 이것들 증폭기 다음과 같은 더 많은 기능과 특징을 가져왔습니다. 서라운드 사운드, 이퀄라이제이션, 무선 연결 및 공간 보정을 위한 밸런스 및 필터가 추가로 제공됩니다. 프리앰프는 오디오 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 이는 파워 앰프와 스피커에 오디오 신호를 제공합니다. 또한 다양한 조건에 맞게 신호 레벨과 신호 라우팅을 조정합니다. 이 기사에서는 프리앰프 , 작업, 유형 및 응용 프로그램.

프리앰프란 무엇입니까?

전치 증폭기는 고유 S/N 비율을 크게 저하시키지 않고 감지기에서 신호를 제거하는 전자 증폭기입니다. 프리앰프 기능은 주로 다음과 같습니다. 톤 컨트롤, 다재다능한 디지털 입력 및 밸런스 조정.

이 앰프는 홈 시어터 및 홈 스테레오 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 따라서 이들은 주로 오디오 소스 장치의 오디오 신호를 사용하고 이를 전력 증폭기를 통해 추가 처리하여 스피커를 통해 재생할 수 있는 수준으로 증폭하도록 설계되었습니다. 이러한 유형의 증폭기는 다음과 같은 오디오 신호 처리도 담당합니다. 톤, 밸런스, 볼륨을 조정합니다.

프리앰프 작동 원리

프리앰프는 약한 전기 신호를 잡음에 강하고 파워 앰프로 전송할 수 있을 만큼 강한 강력한 출력 신호로 변경하여 작동하며 스피커는 프리앰프 또는 프리앰프라고도 합니다. 이 증폭기를 사용하지 않으면 최종 출력 신호가 왜곡되거나 잡음이 생길 수 있습니다.
프리앰프는 홈 스테레오 시스템 및 홈 시어터 시스템에 사용되지만 이 앰프의 선택은 주로 다음과 같은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 필요한 채널 수, 선호하는 기능 및 음질.

프리앰프 회로

단일 트랜지스터를 사용한 프리앰프 회로는 다음과 같습니다. 이 간단한 회로는 약 3~30의 전압 이득을 제공하는 데 사용되며 소스와 부하 임피던스에 따라 달라집니다. 이 프리앰프 회로는 입력 임피던스가 낮습니다.

이 프리앰프 회로를 만드는 데 필요한 구성 요소는 주로 다음과 같습니다. 저항기 R1-2.2MΩ, R2 – 4.7KΩ, 커패시터 C1 & C2 전해 콘덴서 – 10μF, 10V 및 NPN 트랜지스터 T1 = BC148B. 아래 다이어그램에 따라 회로를 연결하십시오.

일하고 있는

간단한 프리앰프 회로는 단일 저전력 증폭기 트랜지스터로 설계되었습니다. 이 트랜지스터는 CE( 공통 이미 터 ) 모드. 입력 신호가 C1 커플링 커패시터를 통해 T1 트랜지스터의 베이스 단자에 제공될 때마다 입력 신호가 T1 트랜지스터의 BE 단자에 결합됩니다.

12V Vcc는 트랜지스터의 컬렉터 단자에 제공되며 베이스 전류를 제공하여 추가 기능을 수행합니다. 제로 신호 조건의 C1 커패시터는 커패시터 리액턴스가 제로 주파수에서 무한대이기 때문에 개방 회로로 작동합니다. 따라서 'C1' 커패시터는 차단 커패시터로 작동합니다. 마찬가지로 C2 커패시터도 비슷한 기능을 수행합니다. 따라서 C2 커패시터는 커플링 커패시터로 작동하고 증폭된 신호를 공급하여 출력 전압을 형성합니다. 이 간단한 프리앰프 회로는 고정 바이어스를 활용합니다. 따라서 위 회로에서 R1 저항을 선택하여 제로 신호 프로세스를 설정할 수 있습니다.

프리앰프 유형

아래에서 설명하는 전류 감지형, 기생 용량형, 전하 감지형 프리앰프의 세 가지 유형이 있습니다.

전류 감지 프리앰프

50Ω 입력 임피던스를 갖는 전류 감지 전치 증폭기는 50Ω 동축 케이블의 올바른 종단을 제공하고 전류 펄스를 감지기의 전압 펄스로 변경합니다. 검출기의 증가 시간에 비해 증폭기의 증가 시간이 작다면 프리앰프의 전압 이득은 'A'이고 프리앰프 o/p에서의 전압 펄스 진폭은 다음과 같이 주어진다.

Vout = 50 Iin A

여기서 'Iin'은 검출기의 현재 펄스 진폭입니다. 따라서 이 신호는 카운터/타이머를 통해 o/p가 기록되는 애플리케이션을 계산하기 위한 고속 판별기에 공급됩니다.

광전자 증배관 및 마이크로채널 플레이트를 통한 타이밍 분해능에 대한 타이밍 응용 분야의 주요 제한은 전자가 검출기 전체에 계단식으로 배열될 때 전자의 이동 시간 내 변화입니다. 따라서 이로 인해 검출기 출력의 펄스 도착 시간 내에 지터가 발생할 수 있습니다. 그러나 검출기 신호가 전류에 민감한 전치 증폭기가 필요할 만큼 충분하다면 시간 분해능에 대한 전치 증폭기 입력 노이즈 효과도 고려해야 합니다. 이러한 유형의 전치 증폭기는 주로 수백 nsec 범위 내의 AC 결합 시간 상수를 갖는 타이밍 애플리케이션용으로 설계되었습니다.

기생 용량 전치 증폭기

높은(~5MΩ) 입력 임피던스를 갖는 프리앰프를 기생 커패시턴스 프리앰프라고 합니다. 따라서 감지기에 의해 생성된 전류 펄스는 프리앰프 입력 및 감지기 출력에서 ​​사용할 수 있는 결합된 기생 용량에 통합됩니다. 일반적으로 이 결합된 기생 정전 용량의 범위는 10~50pF입니다. 결과 신호는 검출기 펄스 내의 전체 전하에 비례하는 진폭과 검출기 전류 신호의 주기와 동일한 상승 시간을 갖는 전압 펄스입니다.

입력 커패시턴스와 저항은 병렬로 연결되어 ~50 µs의 시간 상수로 신호가 기하급수적으로 감소합니다. 출력에서 동축 케이블의 낮은 임피던스를 구동하기 위해 단위 이득 및 높은 입력 임피던스를 가진 증폭기가 버퍼로 통합되었습니다. 여기서 출력이 직렬로 연결된 93Ω 저항은 케이블을 특성 임피던스로 마무리하여 긴 케이블 내에서 반사된 신호를 흡수할 수 있습니다.

이러한 유형의 전치 증폭기는 기생 용량 내의 작은 변화에 민감한 이득으로 인해 반도체 감지기와 함께 사용되지 않습니다. 부분적으로 공핍된 반도체 검출기의 검출기 커패시턴스는 검출기 다이오드에 인가된 바이어스 전압에 따라 변경됩니다. 또한 상호 연결 케이블의 작은 움직임으로 입력 커패시턴스를 수십 pF로 조정할 수 있습니다.

전하 감지 프리앰프

전하 감지 전치 증폭기는 주로 펄스 검출기의 판독 회로를 설계할 때 자주 사용되는 전치 증폭기 유형입니다. 그들의 디자인은 안정성과 낮은 소음을 제공하며 통합 특성은 출력을 제공합니다. 따라서 이 출력은 펄스 이벤트 전반에 걸쳐 검출기에서 공급되는 전체 전하에 비례합니다.

다른 프리앰프에 비해 이 프리앰프의 게인은 안정적입니다. 이는 증폭기 대역폭이나 입력 커패시턴스에 의존하지 않습니다. 이러한 유형의 전치 증폭기는 개별 감지 신호를 높은 정밀도로 계산해야 하는 방사선 감지 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 이는 홈 오디오 시스템 내에 설치될 수 있으며 다른 오디오 장비와 결합될 수 있습니다. 이 앰프는 매우 저렴하며 자연스러운 사운드를 생성합니다.

앰프와 함께 프리앰프를 사용하는 방법은 무엇입니까?

일반적으로 프리앰프는 오디오 시스템에서 앰프나 파워앰프 이전에 사용됩니다. 마이크(또는) 아날로그 오디오 센서에서 파워 앰프에 신호를 공급할 수 없습니다. 그래서 앰프보다 먼저 프리앰프를 사용해야 합니다.

증폭기는 단순히 전자 신호를 높은 범위에서 증폭하는 데만 초점을 맞추므로 신호에서 잡음과 간섭을 제거할 수 없습니다. 고속 신호 증폭을 위해서는 강력하고 잡음이 없는 전자 신호가 증폭기에 제공되어야 합니다. 그러나 마이크, 트랜스듀서, 아날로그 센서 등의 출력은 잡음, 약한 간섭 신호만 생성하므로 앰프의 입력에 적합하지 않습니다.

따라서 프리앰프는 전력 증폭기의 i/p에 대한 신호를 준비하는 데 사용됩니다. 프리앰프가 앰프보다 먼저 연결되지 않으면 파워 앰프 출력에 잡음이 발생하고 왜곡됩니다. 또한 프리앰프는 게인 균형을 맞추는 데 도움을 줍니다.

차이점 B/W 전치 증폭기 대 증폭기

주요 프리앰프와 앰프의 차이점 아래에서 논의됩니다.

올바른 프리앰프를 선택하는 방법은 무엇입니까?

우리는 프리앰프가 메인 믹서나 오디오 인터페이스에 도달하기 전에 마이크 신호를 증폭시킨다는 것을 알고 있습니다. 이 앰프는 녹음의 품질과 특성에 영향을 미칠 수 있으므로 시스템에 적합한 앰프를 선택하는 것이 필수적입니다. 따라서 프리앰프를 선택할 때 아래에서 설명하는 많은 요소를 고려해야 합니다.

게인 및 헤드룸

프리앰프가 입력 신호에 적용하는 증폭량을 게인이라고 하며, 헤드룸은 프리앰프가 왜곡 없이 처리할 수 있는 최고 수준입니다. 따라서 프리앰프의 최소 게인은 - 60dB이고 헤드룸은 - 20dB여야 합니다.

색상 및 톤

색상 및 톤은 프리앰프가 신호에 전달하는 음향 특성을 나타냅니다. 선명도, 따뜻함, 채도, 밝기 등. 색상 및 톤의 옵션은 주로 개인 취향과 녹음하는 음악의 스타일 및 유형에 따라 다릅니다.

특징 및 기능

프리앰프가 제공하는 기능을 제어하는 ​​추가 옵션은 다음과 같습니다. 극성 스위치, 팬텀 전원, 로우 컷 필터, 패드, 위상 정렬 또는 미터링. 따라서 이러한 모든 기능은 신호 체인의 다음 단계를 달성하기 전에 신호를 형성하고 최적화하는 데 도움이 됩니다. 따라서 프리앰프를 선택하기 전에 귀하의 요구 사항과 작업 흐름에 적합한 특징과 기능을 찾아야 합니다.

호환성 및 연결성

이는 프리앰프가 믹서, 오디오 인터페이스, 모니터 또는 DAW와 같은 다른 스튜디오 장비 및 소프트웨어와 얼마나 잘 작동하는지 나타냅니다. 현재 설정에 맞는 프리앰프를 원한다면 다음과 같은 적절한 입력 및 출력 커넥터가 있는 프리앰프를 찾아야 합니다. TRS, RCA 또는 XLR. 또한 운영 체제 및 DAW와의 프리앰프 호환성을 확인해야 합니다.

품질 및 예산

이는 주로 프리앰프에 지출할 준비가 된 금액과 프리앰프에서 기대하는 신뢰성 및 성능 수준을 나타냅니다. 예산과 녹음에 필요한 품질을 기준으로 프리앰프가 필요한 경우 고객의 리뷰, 보증 및 지원을 확인해야 합니다.

장점 단점

그만큼 프리앰프의 장점 다음을 포함합니다.

• 이 앰프는 소스 장비의 신호를 파워 앰프가 효율적으로 작동할 수 있는 범위까지 증폭시킵니다.
• 이 증폭기는 서로 다른 소스 구성 요소 간을 전환하는 기술을 제공합니다.
• 더 나은 음질을 가지고 있습니다.
• 이 증폭기는 잡음이 적고 이득이 더 높습니다.
• 프리앰프는 대역폭이 더 높습니다.
• 이 증폭기는 높은 동적 범위를 가지고 있습니다.
• 이것들은 비싸지 않습니다.
• 이 앰프 설치 및 문제 해결은 매우 간단합니다.
• 이들은 쉽게 사용할 수 있고 반응성이 뛰어납니다.
• 프리앰프는 선형입니다.
• 입력 임피던스는 높고 출력 임피던스는 낮습니다.
• 이들은 일반적으로 전하에 민감하고 전류에 민감합니다.
• 이 앰프는 사운드에 대한 특정 특성/태도를 제공합니다.
• 저전압 오디오 신호는 매우 빠르게 변환됩니다.

그만큼 프리앰프의 단점 다음을 포함합니다.

• 이 증폭기는 입력 및 출력 수가 적습니다.
• 이것들은 더 무겁습니다.
• 추가 제어를 허용하지 않습니다.
• 이는 자이로 미터 전자 장치의 중요한 구성 요소입니다.

응용

그만큼 프리앰프의 응용 다음을 포함합니다.

• 프리앰프는 AE 센서에서 생성된 매우 낮은 진폭의 AE 신호를 식별하여 사용 가능한 증폭 형태로 변경합니다.
• 이 증폭기는 입력 신호가 매우 작아서 전력 증폭기가 프리앰프 단계 없이 이 작은 신호를 감지할 수 없는 경우에 사용됩니다.
• 일반적으로 추가 처리 또는 증폭을 위해 전자 신호를 배열하기 위해 하나 이상의 증폭기가 선행됩니다.
• 이는 통신 시스템에서 안테나에서 얻은 매우 작은 신호를 증폭하는 데 사용되며 종종 안테나 매우 가까이에 배치됩니다.
• 이는 신호를 저전압 및 고임피던스에서 신호 저하에 민감한 고전압 및 저임피던스 신호로 수정하는 데 사용됩니다.
• 이 증폭기는 전자 신호가 증폭기 케이블로 연결되기 전에 단순히 S/N 비율을 개선하여 전자 신호를 증폭합니다.
• 주로 고음질 오디오에 사용되어 스테레오 채널을 지원하고 오디오 입력 간 전환도 지원합니다.
• 이러한 종류의 앰프는 주로 축음기 레코드의 녹음 및 재생을 위해 RIAA 이퀄라이제이션을 제공합니다.
• 이 증폭기는 홈 시어터에서 다양한 오디오 채널을 지원하는 데 사용됩니다.
• 이 증폭기는 모든 오디오 시스템에서 주로 다음 단계의 증폭을 위해 입력 오디오 신호를 준비하는 데 사용됩니다.
• 이는 사운드 카드, Equilizer Machines, DJ Mixers 등에 사용됩니다.
• 이 증폭기는 출력을 향상시키기 위해 아날로그 센서, 근접 센서와 같은 변환기 및 마이크와 함께 사용됩니다.
• 프리앰프는 수신기 측에서 사용됩니다. 의사 소통 시스템 획득 신호의 잡음 및 간섭을 제거합니다.

따라서 이는 프리앰프 개요 , 작업, 유형, 회로 및 해당 응용 프로그램. 프리앰프는 고품질 오디오 시스템에서 소스 장비의 신호를 증폭하고 개선하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 프리앰프를 선택할 때마다 다른 오디오 장비와의 호환성, 선호하는 음질 등과 같은 몇 가지 중요한 요소를 고려해야 합니다. 따라서 주요 역할과 유형을 이해하면 오디오 경험을 크게 향상시킬 수 있습니다. 여기 질문이 있습니다. 증폭기란 무엇입니까?