Préamplificateur : circuit, fonctionnement, types, différences, comment choisir et ses applications

Le préamplificateur ou préampli a été inventé pour la première fois au début du 20e siècle comme élément principal du développement de la technologie radio et phonographe. Plus tard, des préamplificateurs à transistors et enfin des préamplis numériques ont émergé en offrant une plus grande fiabilité, un coût inférieur et un bruit moindre. Ces amplificateurs apporté plus de fonctions et de fonctionnalités telles que ; balance et filtres en plus du son surround, de l'égalisation, de la connectivité sans fil et de la correction de la pièce. Les préamplis sont des composants importants du système audio. Ils fournissent le signal audio à l’amplificateur de puissance et au haut-parleur. Ils ajustent également le niveau du signal et le routage du signal pour s'adapter à différentes conditions. Cet article explique brièvement un préamplificateur , son fonctionnement, ses types et ses applications.

Qu'est-ce qu'un préamplificateur ?

Un préamplificateur est un amplificateur électronique qui supprime le signal du détecteur sans dégrader considérablement le rapport S/B intrinsèque. Les fonctionnalités du préamplificateur comprennent principalement : contrôle de tonalité, entrées numériques de polyvalence et réglage de la balance.

Ces amplificateurs sont des composants essentiels des systèmes home cinéma et stéréo. Ceux-ci sont donc principalement conçus pour utiliser un signal audio provenant d'un périphérique source audio et l'amplifier à un niveau qui peut être traité ultérieurement via un amplificateur de puissance pour être diffusé via des haut-parleurs. Ces types d'amplificateurs sont également responsables du traitement du signal audio comme : réglage de la tonalité, de la balance et du volume.

Principe de fonctionnement du préamplificateur

Le préamplificateur fonctionne en changeant un signal électrique faible en un signal de sortie fort, tolérant au bruit et suffisamment fort pour être transmis à un amplificateur de puissance. Un haut-parleur est également connu sous le nom de préamplificateur ou préampli. Le signal de sortie final serait déformé ou bruyant sans l'utilisation de cet amplificateur.
Les préamplis sont utilisés dans les systèmes stéréo domestiques et les systèmes de cinéma maison, mais le choix de cet amplificateur dépend principalement de divers facteurs tels que : le nombre de canaux requis, les fonctionnalités préférées et la qualité sonore.

Circuit préamplificateur

Le circuit préamplificateur avec un seul transistor est illustré ci-dessous. Ce circuit simple est utilisé pour fournir un gain de tension d'environ 3 à 30 et dépend de la source ainsi que de l'impédance de charge. Ce circuit préamplificateur a une faible impédance d'entrée.

Les composants requis pour réaliser ce circuit de préamplificateur comprennent principalement : résistances R1-2,2 MΩ, R2 – 4,7 KΩ, condensateurs C1 et C2 condensateurs électrolytiques – 10 µF, 10V et transistor NPN T1 = BC148B. Connectez le circuit selon le schéma ci-dessous.

Fonctionnement

Le circuit préamplificateur simple est conçu avec un seul transistor amplificateur de faible puissance. Ce transistor est configuré en CE ( émetteur commun ). Chaque fois que le signal d'entrée est fourni à la borne de base du transistor T1 via le condensateur de couplage C1, il couple le signal d'entrée aux bornes BE du transistor T1.

Le 12 V Vcc est fourni à la borne collecteur du transistor et remplit la fonction supplémentaire en donnant le courant de base. Le condensateur C1 en condition de signal nul fonctionne comme un circuit ouvert puisque la réactance du condensateur est infinie à fréquence nulle. Par conséquent, le condensateur « C1 » fonctionne comme un condensateur de blocage. De même, un condensateur C2 remplit une fonction similaire. Le condensateur C2 fonctionne donc comme un condensateur de couplage et alimente le signal amplifié pour former la tension de sortie. Ce circuit préamplificateur simple utilise une polarisation fixe. Ainsi, dans le circuit ci-dessus, le processus de signal zéro peut être établi en choisissant la résistance R1.

Types de préamplificateurs

Il existe trois types de préamplificateurs sensibles au courant, à capacité parasite et sensibles à la charge, qui sont décrits ci-dessous.

Préamplificateur sensible au courant

Le préamplificateur sensible au courant avec une impédance d'entrée de 50 Ω fournit la terminaison correcte du câble coaxial de 50 Ω et modifie l'impulsion de courant en impulsion de tension provenant du détecteur. Si le temps d'augmentation de l'amplificateur est faible par rapport au temps d'augmentation du détecteur, le gain de tension du préamplificateur est « A » et l'amplitude de l'impulsion de tension au niveau de l'o/p du préamplificateur sera donnée comme suit :

Vout = 50 Iin A

où « Iin » est l'amplitude d'impulsion actuelle du détecteur. Ce signal est donc transmis à un discriminateur rapide pour compter les applications dont les sorties sont enregistrées via un compteur/minuterie.

La principale limitation des applications de synchronisation sur la résolution temporelle via des tubes photomultiplicateurs et des plaques à microcanaux est la variation des temps de transit des électrons lorsqu'ils se cascadent dans le détecteur. Cela peut donc provoquer une gigue pendant le temps d'arrivée des impulsions à la sortie du détecteur. Mais si les signaux du détecteur sont suffisants pour nécessiter un préamplificateur sensible au courant, alors l'effet du bruit d'entrée du préamplificateur sur la résolution temporelle doit également être pris en compte. Ces types de préamplificateurs sont principalement conçus pour les applications de synchronisation qui ont des constantes de temps couplées au courant alternatif dans une plage de quelques centaines de ns.

Préamplificateur à capacité parasite

Le préamplificateur qui a une impédance d'entrée élevée (~ 5 MΩ) est appelé préamplificateur à capacité parasite. Ainsi, l'impulsion de courant générée par le détecteur est incorporée à la capacité parasite combinée disponible à l'entrée du préamplificateur et à la sortie du détecteur. Généralement, cette capacité parasite combinée varie de 10 à 50 pF. Le signal résultant est une impulsion de tension dont l'amplitude est proportionnelle à la charge totale contenue dans l'impulsion du détecteur et un temps de montée équivalent à la période du signal de courant du détecteur.

La capacité d'entrée et une résistance sont connectées en parallèle, ce qui provoque une décroissance exponentielle du signal avec une constante de temps d'environ 50 µs. Un amplificateur avec un gain unité et une impédance d'entrée élevée est incorporé comme tampon pour piloter la faible impédance du câble coaxial à la sortie. Ici, la résistance de 93 Ω avec sortie en série peut absorber les signaux réfléchis dans de longs câbles en terminant le câble dans son impédance caractéristique.

Ces types de préamplificateurs ne sont pas utilisés avec des détecteurs à semi-conducteurs en raison du gain sensible aux faibles changements de capacité parasite. La capacité du détecteur pour les détecteurs à semi-conducteurs partiellement appauvris change avec la tension de polarisation appliquée à la diode du détecteur. De plus, les petits mouvements du câble d’interconnexion peuvent ajuster la capacité d’entrée de quelques dixièmes de pF.

Préamplificateur sensible à la charge

Le préamplificateur sensible à la charge est un type de préamplificateur fréquemment utilisé lors de la conception de circuits de lecture principalement pour les détecteurs d'impulsions. Leur conception offre stabilité, faible bruit et leur caractère intégrateur offre un rendement. Cette sortie est donc proportionnelle à la charge totale fournie par le détecteur tout au long de l'événement d'impulsion.

Par rapport aux autres préamplificateurs, le gain de ce préamplificateur est stable. Cela ne dépend pas de la bande passante de l'amplificateur ni de la capacité d'entrée. Ces types de préamplificateurs sont normalement utilisés dans les applications de détection de rayonnement, partout où les signaux de détection individuels doivent être calculés avec une grande précision. Ceux-ci peuvent être installés dans le système audio domestique et peuvent être combinés avec d’autres équipements audio. Ces amplificateurs sont très bon marché et génèrent un son naturel.

Comment utiliser un préamplificateur avec un amplificateur ?

Généralement, le préamplificateur est utilisé avant l'amplificateur ou l'amplificateur de puissance dans un système audio. Nous ne pouvons pas fournir de signaux à l'amplificateur de puissance à partir d'un microphone (ou) de tout capteur audio analogique. Il faut donc utiliser le préamplificateur avant l'amplificateur.

L'amplificateur se concentre simplement sur l'amplification du signal électronique à une plage élevée, ils ne sont pas capables de supprimer le bruit ni les interférences du signal. Pour l'amplification du signal à haut débit, un signal électronique fort et sans bruit doit être transmis à l'amplificateur. Cependant, la sortie des microphones, transducteurs, capteurs analogiques, etc. n'est pas appropriée pour l'entrée de l'amplificateur car ils ne créent que du bruit, des signaux faibles et des interférences intégrées.

Le préamplificateur est donc utilisé pour préparer le signal pour l’i/p de l’amplificateur de puissance. Si le préampli n'est pas allié avant l'amplificateur, la sortie de l'amplificateur de puissance sera bruyante et déformée. De plus, le préamplificateur aide à équilibrer le gain.

Différence entre préamplificateur et amplificateur N/B

Le principal différences entre un préamplificateur et un amplificateur sont discutés ci-dessous.

Comment choisir le bon préamplificateur ?

Nous savons qu'un préampli amplifie le signal du microphone avant qu'il n'atteigne le mixeur principal ou l'interface audio. Cet amplificateur peut avoir un impact sur la qualité et le caractère de vos enregistrements, il est donc essentiel de sélectionner celui qui convient à votre système. Ainsi, lors de la sélection d’un préamplificateur, de nombreux facteurs doivent être pris en compte et sont discutés ci-dessous.

Gain et marge

La quantité d'amplification qu'un préamplificateur applique au signal d'entrée est appelée gain, tandis que la marge est le niveau le plus élevé qu'un préamplificateur gère sans distorsion. Un préampli doit donc avoir un gain minimum de – 60 dB et une marge de – 20 dB.

Tonalité de couleur

La couleur et le ton font référence aux caractéristiques sonores qu'un préamplificateur confère au signal, comme : clarté, chaleur, saturation, luminosité, etc. L'option de couleur et de tonalité dépend principalement de vos préférences personnelles ainsi que du style et du type de musique que vous enregistrez.

Caractéristiques et fonctions

Ce sont les options supplémentaires qui contrôlent ce qu'offre un préamplificateur : un commutateur de polarité, une alimentation fantôme, un filtre coupe-bas, un pad, un alignement de phase ou une mesure. Ainsi, toutes ces fonctionnalités ainsi que ces fonctions vous aident à façonner et à optimiser le signal avant qu'il n'atteigne la phase suivante de la chaîne de signal. Ainsi, avant de sélectionner un préamplificateur, vous devez rechercher les caractéristiques et fonctions adaptées à vos besoins ainsi qu'à votre flux de travail.

Compatibilité et connectivité

Il fait référence à la façon dont un préamplificateur fonctionne avec d'autres équipements et logiciels de studio comme une table de mixage, une interface audio, des moniteurs ou un DAW. Si vous souhaitez un préampli pour votre configuration actuelle, vous devez rechercher un préampli doté de connecteurs d'entrée et de sortie appropriés tels que : TRS, RCA ou XLR. Vous devez également vérifier la compatibilité du préampli avec votre système d'exploitation & DAW,

Qualité et budget

Cela fait principalement référence au montant que vous êtes prêt à dépenser pour un préamplificateur et au niveau de fiabilité et de performances que vous en attendez. Si vous avez besoin d'un préamplificateur en fonction de votre budget ainsi que de la qualité dont vous avez besoin pour vos enregistrements, vous devez alors vérifier ses avis, sa garantie et l'assistance des clients.

Avantages désavantages

Le avantages du préamplificateur inclure les éléments suivants.

• Cet amplificateur amplifie les signaux provenant de l'équipement source jusqu'à une plage avec laquelle un amplificateur de puissance peut fonctionner efficacement.
• Ces amplificateurs fournissent une technique pour basculer entre différents composants sources.
• Il a une meilleure qualité sonore.
• Cet amplificateur a moins de bruit et plus de gain.
• Le préamplificateur a une bande passante plus élevée.
• Cet amplificateur a une plage dynamique élevée.
• Ce ne sont pas chers.
• L'installation et le dépannage de cet amplificateur sont très simples.
• Ceux-ci sont disponibles facilement et hautement réactifs.
• Les préamplificateurs sont linéaires.
• Il a des impédances d'entrée élevées et de faibles impédances de sortie.
• Ceux-ci sont normalement sensibles à la charge et au courant.
• Cet amplificateur offre une caractéristique/attitude particulière à votre son.
• Les signaux audio basse tension sont transformés très rapidement.

Le inconvénients du préamplificateur inclure les éléments suivants.

• Cet amplificateur a moins de nombre d'entrées et de sorties.
• Ce sont plus lourds.
• Cela ne permet pas de contrôle supplémentaire.
• Il s’agit d’un composant essentiel de l’électronique du gyromètre.

Applications

Le applications des préamplificateurs inclure les éléments suivants.

• Le préamplificateur identifie le signal AE de très faible amplitude généré par les capteurs AE et se transforme en formes utilisables et amplifiées.
• Cet amplificateur est utilisé partout où le signal d'entrée est très faible et un amplificateur de puissance n'est pas capable de détecter ce petit signal sans étage de préamplificateur.
• Habituellement, il précède un amplificateur supplémentaire pour organiser un signal électronique en vue d'un traitement ou d'une amplification ultérieurs.
• Ceci est utilisé dans les systèmes de communication pour amplifier les signaux extrêmement petits obtenus par l'antenne et est fréquemment placé très près de l'antenne.
• Il est utilisé pour modifier un signal basse tension et haute impédance en un signal haute tension et basse impédance susceptible de se dégrader.
• Cet amplificateur amplifie les signaux électroniques en améliorant simplement les rapports S/B avant qu'ils ne soient acheminés dans un câble vers un amplificateur.
• Il est principalement utilisé pour l'audio haute fidélité afin de prendre en charge les canaux stéréo ainsi que pour les commutateurs entre les entrées audio.
• Ce type d'amplificateur offre une égalisation RIAA principalement pour l'enregistrement et la lecture de disques phonographiques.
• Cet amplificateur est utilisé pour prendre en charge différents canaux audio dans les cinémas maison.
• Cet amplificateur est utilisé dans n'importe quel système audio pour préparer le signal audio d'entrée principalement pour l'amplification au cours de l'étape suivante.
• Ceux-ci sont utilisés dans les cartes son, les machines Equilizer, les mixeurs DJ et bien d'autres.
• Ces amplificateurs sont utilisés avec des capteurs analogiques, des transducteurs tels que des capteurs de proximité ainsi que des microphones pour améliorer leur sortie.
• Les préamplificateurs sont utilisés du côté récepteur du système de communication pour se débarrasser du bruit et des interférences des signaux d'acquisition.

Ainsi, c'est un aperçu d'un préamplificateur , fonctionnement, types, circuits et leurs applications. Un préamplificateur joue un rôle clé dans les systèmes audio de haute qualité en amplifiant et en affinant le signal de l'équipement source. Lors de la sélection d'un préamplificateur, certains facteurs cruciaux doivent être pris en compte, tels que la compatibilité avec d'autres équipements audio, la qualité sonore préférée, etc. Ainsi, comprendre le rôle principal ainsi que ses types peut améliorer considérablement votre expérience audio. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un amplificateur ?