Table of Contents
لماذا البطارية المجهزة بمشاكل السمع
العديد من الأجهزة الصوتية المحمولة تُعاني من ضعف إشارات الميكروفون، أو من نواتج أجهزة التبسيط العالية، أو من ارتفاعات الكابلات الطويلة التي تُرفع من جودة الصوت قبل أن تصل الإشارة إلى جهاز تسجيل أو خليط، كما أن هناك أداة مُعدّلة تعمل بالبطارية تعمل على تركيب أجهزة تكييف تعمل بالبطارية تعمل على جودة العمليات تحل هذه المشاكل دون ربطك بعلامات حائطية، مما يوفر مكاسب نظيفة في الميدان، داخل لوحة مفاتيح التكييف
إن تصميم مثل هذا الجهاز من الصفر يتطلب أكثر من مجرد اختيار عملية جراحية واستيلاء على عدد قليل من المقاومين، ويجب أن تبحروا منفردين متحيزين، واختيار عنصري دقيق، وإدارة الضوضاء، ووضع نظام ثنائي الفينيل متعدد الكلور، في حين تحافظون على السحب الحالي بما يكفي لتوفير حياة البطارية العملية، ويسير هذا الدليل من خلال عملية التصميم الكاملة، بحيث يتجاوز كل شيء من بارامترات التشغيل ودرعا، بحيث تتمكن من بناء وحدات من عملية التخمة.
المضخم التشغيلي بوصفه المصدر الأساسي
ويأخذ جهاز كمبلد تشغيلي تطايراً صغيراً بين مدخلاته (-) وغير التعريفية (+) ويضاعفها بمكسب مفتوح يمكن أن يتجاوز 100 در-بي.
أما تشكيلة المضخمات غير المتعمدة فهي عبارة عن مجموعة العمل لمعظم المدخلات المسبقة لأنها توفر قدرا كبيرا من المدخلات (تتتجسد أساسا شبكة التحيز في استخدام المدخلات الخاصة بالمتفجرات) وسهلة التحكم في المكسب مع اثنين فقط من المقاومين، وعندما تغذيها بطارية الإمداد الواحدة، يجب أن تكون المصابيح مُحازة إلى نصف حجم الإمدادات للسماح بتأرجح الإشارات التماثلة، وهي تقنية سندرسها لاحقا.
البارامترات الضوئية الحرجة للأجهزة السمعية المحمولة
اختيار المضخم التشغيلي الصحيح يعني قراءة صحائف البيانات مع التركيز على البارامترات التي تهم الصوت المزود بالبطارية، وهذه الخصائص الخمسة ينبغي أن ترشد اختياركم:
- Input voltage noise density:] Specified in nV/Hz, usually at 1 kHz. Low-noise audio op-amps like the ]OPA2134 (8 nV/Hz) or NE5532
- Supply current per amplifier:] Portable gear demands frugality. A modern CMOS op-amp such as the ]OPA1671]] draws only 940 miA per channel, while a Class bipolar NE5532[L
- Rail-to-rail output temps:] With a single 9V battery, the supply voltage starts at roughly 9V and sags toward 5.5V as it discharges. A rail-to-rail output op-amp can-t temp within millivolts of the rails, maximlip headroom.
- Gain-bandwidth product (GBWP):] To maintain low distortion at 20 kHz with a gain of 20 dB (10 xx), you need a GBWP at least ten times that product, about 2 MHz. Parts like the ]T072
- (أ) يمكن أن يكون مترجمو الصوت سريعاً، و5 ميكروات على الأقل نموذجية لإشارات كاملة النطاق تبلغ 20 كيلوهرتز، وإن كان يمكن أن تكفي ثلاثة ميكروات للعمل على المستوى الخط، وتخفض معدلات السحب السريعة التشويهات في الاختلاط.
أما بالنسبة لمقدم ميكروفون مجهز بالبطارية، فإن الشبكة الجديدة تقدم أداء ممتازاً للضوضاء ولكن في حالة ارتفاع معدل الإصابة، وإذا احتجت إلى أقصى حد من حياة البطارية، فإن جزءاً حديثاً مثل برنامج حظر الأسلحة النووية في ١٦٧١ يُحقق توازناً جيداً، وبالنسبة لموقع غيتار لا يحتاج إلا إلى بضعة مكسب، فإن جهازاً من طراز TL072 قد يكون كافياً تماماً بالنسبة لدليل اختياري موثوق به.
التحديات التي تواجه القوة والمضاعفة
ولا تزال بطارية الألكلين 9V (P3) هي الخيار الأكثر سهولة في إعداد المواظب على الاتفاق، وهي توفر جهازاً إسمياً رقمياً ذا قدرة متوسطة (نحو 500-600 متر مربع).
إنشاء أرضية افتراضية
ونظراً لأن الإشارات السمعية ثنائية القطب، فإن مدخلات التشغيل يجب أن تكون في مقابل ثابت لمبنى DC، وهو عادة Vcc/2، بحيث يمكن أن يرجح الناتج إيجابياً وسلبياً على حد سواء بالنسبة لتلك الإشارة، فإشارة مقاومة بسيطة من Vcc إلى الأرض، تتخطى مع مكثف، تخلق هذه الإشارة المتوسطة إلى البطارية، ويربط مركز توزيع الأسهم بمدخلات غير قابلة للتبديد من خلال مقاومة (لإحداث)
Use a second op-amp (if you have a spare) to buffer the Vcc/2 reference, creating a low-impedance “virtual ground” that can drive multiple stages without interaction. This technique is common in single-supply audio circuits and is detailed in many TI application notes].
تصفية إمدادات الطاقة
فالبطاريات ليست خالية تماما من الضوضاء؛ ويمكنها أن تنتج له نتيجة للعمليات الكيميائية الداخلية، وأي دائرة رقمية قريبة يمكن أن تحقن الضجيج، وتضع مرشحا منخفضا بين البطارية وأجهزة التشغيل، وتضع مقاومات للسلسلات يتراوح عددها بين 10 و 100 متر، ويتبعها جهاز للضغط الكهرومغناطيسي يتراوح بين 100 ميكروغرام و 470 ميكروغرام، وذلك بالتوازي مع جهاز قياسي فعال للضغط.
خطوة تصميم الدائرة خطوة بخطوة
ويشكِّل المضخم التقليدي الذي لا يُستخدم في تحويل مركب AC إلى آخر العمود الفقري لمعظم القنوات المهيأة، وتأتي الإشارة إلى مدخلات من خلال جهاز تسجيل مقفل تابع للمبنى، وتمر عبر مقاوم للمدخلات غير المتعمدة التي تُعدّل إلى Vcc/2، وتقاوم العواطف من الناتج إلى تجنب الوصلات بين الناتج ألف وتجنب المخرج الثاني.
Gain Setting and Bandwidth Control
For a non-inverting formation, gain = 1 + (Rf)/R[FLT:]
For changing gain, replace Rf or R]g] with a potentiometer. A 10k log-taper in series with Rf]) allows smooth gain adaptation.
حماية المدخلات ووضع ملفات نموذجية
وكثيرا ما تكون المصابيح التي تعمل بالبطارية مرتبطة بمصادر غير متوقعة، إضافة مكثف من طراز 100PF-220pF من المدخلات إلى الأرض بعد غطاء القفل في العاصمة إلى تثبيط الترددات اللاسلكية، كما أن سلسلة من المقاومين لمدخل واحد - 10 يمكن أن تساعد أيضا، ولكنها ستتفاعل مع القدرة على استخدام أجهزة الاستطلاع، ومع غطاء التعبئة الاحتياطية لأجهزة الاستديو، وكمية التصفية لتشكيلات.
اختيار العناصر وحسابها
فلنصمم مفتــرضا عمليا لشبكة واحدة مع إمكانية تعديله من ١ × )٠ ×( إلى ١٠ × )٢٠ ×( باستخدام بطارية من طراز ٩V.
- Operational amplifier:] OPA1671 (low noise, 940 chlorA quiescent, rail-to-rail output, 16V/MEs slew rate). Alternatively, for ultra-low supply current, the ]OPA1692
- DC-blocking capacitors:] Input: 1 microF film or NP0 ceramic (for low microphonics) to set input high-pass with the bias resistance. Output: 10 microF electrolytic with a 100nF movie bypass to drive line-level inputs.
- Bias resistor (from non-inverting input to Vcc/2):] 100k, Combined with the 1 microF input cap yields a -3 dB point at about 1.6 Hz, well below audio.
- Gain network:] Rg (مثبت) = سلسلة ×1 ×4]g +5](AC-coupling to ground) = 47 microF electrolytic + 0.1 ميكروت
- Vcc/2 divider:] Two 10k resistors with a 47 microF capacitor from center to ground.
- Power decoupling:] 100 ميكروفلوريك و 0.1 ميكروفلوريك بالقرب من دبوس التشغيل V+.
وإذا كنت بحاجة إلى زيادة (40-60 د.ب) بالنسبة لميكروفون دينامي، فإن الأمر يتطلب مرحلة إضافية قبلية منخفضة الدقة أو عملية مختلفة (مثل [(FLT:0]]THAT1510، إذا ما بنيت مدخلات متوازنة، ولكن بالنسبة للمشاريع البسيطة، فإن مرحلة واحدة تنطوي على مفتاح ربح متين كثيرا ما تكون كافية.
الحد من الضوضاء ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور
حتى أصمت المصابيح يمكن أن يهزمها سوء التصميم، فالتيارات التي تدور على طائرة أرضية يمكنها أن تُقلل الإشارة، وتحقن الفكاهة، وتُصيح، وتُتبع هذه القواعد لتبقي دائرتك صامتة:
- Use a solid ground plane] on a double-sided PCB, but keep high-current return paths (like output Jacks and bat negative) away from sensitive input returns. Partition the ground if necessary, with a single-point connection for the audio ground.
- Star grounding]: connect the input Jack ground, gain network ground, Vcc/2 reference, and outputcr ground to a single point at the ground plane near the op-amp. This prevents noisy load currents from developing voltage drops across the sensitive input return.
- يجب أن يكون المكثفات Bypass capacitors قريبة جسدياً من دبابيس القوة العاملة، مع اقتفاء أثر قصير على الطائرة الأرضية، وأن تستخدم السيراميك 0.1 ميكروفلور في موازاة مع كهروليت أكبر، وأن تُقرع السيراميك إلى الدبوس.
- Keep input traces short and away from high-impedance nodes. If the op-amp input is high-impedance, a guard ring or shielding may be needed. For a non-inverting buffer, the input impedance is determined by the bias resistanceor and input cap, not the op-amp itself, so 100k is manageable.
- Use metal film resistors] (1% or better) in the signal path for low excess noise. Carbon composition resistors are noisy and should be avoided.
- Shielded cable] for the input inside the enclosure is mandatory. Even a few centimeters of unshielded wire can act as antenna.
- Via stitching:] If using a two-layer board with a ground plane on the bottom, place a row of vias around the sensitive input area to reduce ground inductance and improve shielding.
تصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتقليصها
عناصر سطحية تسمح لك بتقلص المسبق إلى حجم ختم بريد كبير.
رتب جهاز التحكم الكيميائي لكي يتم وضع موصل المدخلات و مشبك البطاريات و موصل الناتج منطقياً و تخفض سرعة التللك إلى أدنى حد
وبالنسبة للتصميم النهائي للاتفاق، النظر في إدراج مادة ثنائي الفينيل متعدد الكلور حسب الطلب مع حامل البطاريات، ومنصة شعبية هي ضربة بطاريات الـ 9V مع جهاز ثنائي الفينيل متعدد الكلور صغير يحتوي على الدائرة بأكملها، ويُعد داخل صندوق للألومنيوم المحمي لا أكبر من البطارية نفسها، وهناك العديد من أجهزة التدمير التي تبين هذا العامل.
الاختبارات والتعظيم
وبعد البيع، تأكد عدم وجود نقص بين الطاقة والأرض، واربط بطارية جديدة من طراز 9V من خلال مقياسك المتعدد لقياس السحب الحالي إذا كان أقل من المواصفات التي تُستخدم في التحلل الأولي، أو شك في وجود صلة خاطئة أو مُسيء استعمالها في فاكهة Vcc/2، ثم تفقد الفول المرجعي للنقطة Vcc/2 في مدخل غير المتعمد للماء، وينبغي أن يجلس في نصف البطارية.
(أ) أن يُستخدم في إنتاج جهاز لاسلكي مُخصص في شكل مُولد إشارة أو جهاز اختبار صوتي مُنْ طراز RHz، مع تحقيق الربح على الأقل، نسخة نظيفة ومُضخمة بشكل طفيف، وأن يزيد من المكاسب التي لا تزال مُتماثلة إلى حين تُقشر، وأن يستخدم جهاز قياس الصوتي للصوت (Nardi) للتحقق من أي مقياس ضوضاء صوتي مرتفع(32).
Battery Life Estimation
حاسبة الحياة البطارية بتقسيم طاقة البطارية بواسطة السحب الحالي (بما في ذلك المقاومين للتشغيل والتحيز والضغط والضغط السائل المائي إذا استخدم، وأي متحكم في القيد في الوقت الحالي) مثلاً، يسحب رقم 0.94 ميغاواط، زائد 0.5 ميغاواط لـ 5 ساعات إضافية (يستخدمها مقياس 0.94 كيلو متراً مربعاً)
التشييد السري والعملي
(ب) أن تُختار صندوقاً للديونيوم من أجل توفير الحماية الفعالة من التدخل الكهرومغناطيسي، وتُحدّد حفرة للمدخلات وأجهزة الإنتاج (مثلاً، النيوتريكي أو السويتشيك)، وجهازاً للربط بين أجهزة التلويث الكهربائي وجهازاً للكهرباء إذا ما رغب في ذلك، وأن تُكفل ربط الغطاء الكهربائي بمنطقة الدوائر بواسطة جهاز ربط مُكرِّي مُكرِّسٍ مُصٍّ.
وبالنسبة لوحدة محمولة تماماً، النظر في إضافة مقطع حزام أو جبل فيلكرو، وضبط المكسب والمدخلات/النواتج بوضوح لتجنب فقدان الإشارة، ويمكن للجهاز المدمج الصغير (مع مقاوم لسلسلة 10 كيلو مترات) أن يشير إلى السحب الحالي، ولكن تذكر سحبه الحالي، وإذا احتجت إلى عملية صامتة، أو حذفت جهاز التلقيم المميت أو استخدام مؤشر نبض يُغمس بإيجاز عند التحول إلى ذلك.
التطبيقات والتوسيفات العالمية الحقيقية
A bat-powered op-amp preamp shines in several practical scenarios:
- Passive instrument booster:] Place it inside a guitar or on a pedalboard to buffer high-impedance pickups, driving long cables without tone loss.
- Dynamic microphone preamp:] Pair with a high-gain op-amp (e.g., NE5532 at 40 dB gain) to feed a portable recorder or camera audio input. A dual 9V battery supply (creating 9V) can give more headroom for loud sources, though it doubles bat count.
- مع شبكات التكافؤ المتأنية في حلقة التغذية، يصبح نفس الهيكل الأساسي مأدبة للعزف الفينيل، وتقضي قوة البطارية على الرطوبة الرئيسية التي تصيب العديد من مراحل الفينو.
- Balanced line driver:] A second op-amp can invert the signal to create a balanced output for professional equipment, all running off a single bat.
- Wireless microphone transmitter:] Combine with a small FM or digital transmitter module for a completely cable-free recording setup.
القنوات المتعددة والنواتج المتوازنة
العديد من مجموعات المواد شبه المشابهة (مثل برمجيات برمجيات برمجيات سعة الـ (أف 4134 أو ذات قوة منخفضة TLV6744، تسمح لك ببناء أجهزة استنشاق على رقاقة واحدة تعمل على أساس مقياسين، وتضع اللوحة على شكل نصفين مرئيين للحفاظ على التقاطع، وإذا احتجت إلى مدخلات متمايزة للميكروفونات، فإنها تعتبر جهازاً مكثفاً مثل
For ultra-low bat drain, look at nanopower op-amps such as the TSV912] (550 miA per channel) or the LPV821 (650 nA per channel)!
خاتمة
ويمكن أن يكون هناك مشروع مُرضي عميق يُنتج أداة يمكن استخدامها في حالات لا حصر لها، وذلك بمعالجة تصميم واحد من الأجهزة كنظام من الأرض الافتراضية إلى التحلل والتحميل، مع إزالة الضوضاء والحدود في قاعات الرأس التي كثيرا ما تُعفي من هوايات المزدحمة.