Качественный микрофонный усилитель схема. Наши заблуждения. Ещё разные микроусилители на микросхемах
Очень простые и качественные схемы микрофонных усилителей с низковольтным питанием для любых радиолюбительских конструкций
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “
В статье приведены простые схемы микрофонных усилителей , которые найдут применение и для компьютера, и в караоке, и как просто микрофонные усилители для различных радиолюбительских устройств .
Немного о применяемых микрофонах.
Чаще всего радиолюбители применяют в своих устройствах два типа микрофонов – динамический, или электретный.
Отечественное обозначение:
- МД – микрофон динамический
- МКЭ – микрофон конденсаторный, электретный
Диапазон воспроизводимых частот у них примерно одинаковый, в среднем – 50-16000 Герц.
Чувствительность у динамических микрофонов – 1-2 мв/Па, у электретных – 1-4 мв/Па.
Для работы электретных микрофонов требуется дополнительный источник питания – 1,5-4,5 вольт (питание также нужно для встроенного в капсюль полевого транзистора, который служит для согласования высокого выходного сопротивления микрофона с низким входным сопротивлением усилителя).
Капсюль динамического микрофона обладает низким выходным сопротивлением и напряжением. Поэтому, все без исключения динамические микрофоны снабжаются согласующим повышающим трансформатором, встроенным в их корпус.
Чаще всего в радиолюбительских схемах присутствует узел питания электретных микрофонов, но если нет, то вот типовая схема включения электретного микрофона:
Сопротивление резистора R1 зависит от питающего напряжения. Примерно можно его выбирать так:
– при питающем напряжении 1,5 – 3 вольта – как на схеме, 2,2 кОм
– при 4,5 вольта – 4,7 кОм
– более 4,5 вольт – около 10 кОм
Типовая схема питания и подключения электретного микрофона к микрофонному усилителю:
– при низковольтном питании:
- при питании напряжением более 4,5 вольт можно применить стабилитрон на соответствующее напряжение:
Я думаю, что с микрофонами более-менее понятно.
Теперь переходим к микрофонным усилителям.
В статье приведены несколько схем на транзисторах и микросхемах.
Напряжение питания всех транзисторных схем в примерах – 3 вольта. Если у вас более высокое напряжение питания, то в схемы надо добавить . Ток потребления усилителей – около 1 мА.
Первая схема.
Микрофонный усилитель на двух транзисторах разной проводимости.
Усилитель не требует подбора элементов схемы.
Коэффициент усиления составляет не менее 150-200 во всей полосе частот.
Схема усилителя:
В схеме, кроме указанных транзисторов, можно применить КТ3102 и КТ3107 с любым буквенным индексом, допустима замена на КТ315 и КТ361, но работа усилителя может ухудшиться. Также можно применить и их зарубежные аналоги.
Такую же замену транзисторов можно производить и в остальных схемах микрофонных усилителей.
Печатная плата и монтажная схема усилителя на двух транзисторах:
Вторая схема.
Микрофонный усилитель на трех транзисторах.
Коэффициент усиления – 300-400.
Схема усилителя:
Особенность этого усилителя – коррекция частотной характеристики во втором каскаде, которая достигается включение параллельно резистору R7 цепочки С4 и R5. На низких частотах сопротивление конденсатора С4 велико, и резистор R5 практически не влияет на усиление каскада. На высоких же частотах за счет малого сопротивления того же конденсатора параллельно R7 подключается R5. Сопротивление в цепи эмиттера уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента усиления каскада.
Печатная плата и монтажная схема усилителя на трех транзисторах:
Третья схема.
Микрофонный усилитель на трех транзисторах разной проводимости.
Коэффициент усиления – до 1000.
Схема усилителя:
В случае необходимости усиление можно снизить увеличением номинала резистора R3 (при R3 равном 1 кОм, коэффициент усиления составляет – 100).
Для нормальной работы усилителя необходимо, чтобы постоянное напряжение на эмиттере третьего транзистора равнялось +1,4 вольта, которое устанавливается подбором номинала резистора R1.
Печатная плата и монтажная схема усилителя на трех транзисторах разной проводимости:
Четвертая схема.
Микрофонный усилитель на ИМС типа К538УН3Б
С помощью такой микросхемы можно собрать очень простой микрофонный усилитель с коэффициентом усиления – 2000-4000 (при напряжении питания равном 6 вольт, при напряжении питания 3 вольта, коэффициент усиления снизиться до 500-1000).
Схема усилителя:
Пятая схема.
Микрофонный усилитель на два канала (стерео) на ИМС TDA7050.
Микросхема имеет два канала с коэффициентом усиления около 1000 в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц.
Напряжение питания может составлять от 1,6 вольта до 6 вольт.
Схема усилителя:
Предлагаемый УМЗЧ построен без общей обратной связи. Неоднократно, сравнивая методом прослушивания, качество разных транзисторных УМЗЧ с ООС, приходилось задумываться над тем, как улучшить их способность передавать полностью сценический образ, а локализацию источников сделать естественней. Результатом поисков в этом направлении стали схемотехнические решения УМЗЧ, в которых либо ООС отсутствует, либо она местная. По моему мнению, есть две главные причины нарушения естественности музыкального образа. Во-первых, это внесение в сигнал фазовых искажений и расширение спектра искажений в УМЗЧ с 00С - для передачи звука ярче или мягче важен баланс между гармониками. Во-вторых, контроль напряжения подводимого к громкоговорителю сигнала представляется как "насилие" над акустической системой. Ведь изначально при записи фонограмм звук воспринимается как уровень давления, т. е. как мощность в интегральном ее исчислении. И соответственно при воспроизведении фонограмм усилитель обязан передавать мощность сигнала, а не только мгновенные значения тока или напряжения. При этом условии вносятся меньшие искажения в выходной сигнал, что очень благоприятно отражается на точности передачи сценического образа. Технические параметры своих УМЗЧ я перестал измерять пять лет назад, поскольку при многократных прослушиваниях усилителей, изготавливаемых под заказ, никто не отдавал предпочтения тем или иным техническим параметрам. Главный критерий - субъективная оценка свойств каждого усилителя, а то, что усилители по этому критерию могут существенно различаться, известно, пожалуй, всем! Так вот, с учетом субъективных оценок свойств УМЗЧ предлагаемый вариант окажется отличной заменой многим промышленным усилителям. Повторяемость конструкции проверена на четырех образцах подобного стереофонического усилителя.
Основные технические параметры
Максимальная мощность на нагрузке сопротивлением 4 Ом лимитирована устройством защиты по току. Для контрольного прослушивания с этим усилителем были использованы проигрыватель компакт-дисков DENON DVD 700 и акустическая система Monitor Audio Silver 81, в контрольном тракте использован усилитель ARCAM "Diva A-75S". При воспроизведении фонограммы с компакт-диска "Темная сторона Луны" (Pink Floyd) фантомный вертолет поднялся на метр над акустической системой и производил полет над ней, а не из одного громкоговорителя в другой, как это обычно бывает с большинством усилителей. Сценические и музыкальные образы концертных записей также передаются достаточно естественно.
О схеме усилителя
.
Схема одного канала УМЗЧ показана на рис. 1.
Входной каскад - дифференциальный на транзисторах VT1, VT5 и VT2, VT6 с источниками стабильного тока на VT3, VT4. Далее следует усилитель напряжения с транзисторами VT7, VT9, VT11 и VT8, VT10, VT12, особенность которого состоит в том, что транзисторы не насыщаются при максимальной амплитуде выходного напряжения благодаря диодам VD3, VD4. В режиме амплитудного ограничения по напряжению выходного сигнала ток базы транзисторов усилителя напряжения VT7, VT9, VT11 и VT8, VT10, VT12 ограничивается, и они работают в режиме, исключающем режим насыщения. Тем самым обеспечено отсутствие задержки выхода из ограничения выходного сигнала по напряжению питания. Транзисторы включены параллельно для увеличения тока управления затворами выходных транзисторов. Это позволило получить с выхода УМЗЧ на нагрузке 8 Ом максимальную амплитуду, соответствующую 30 В эфф. неискаженного синусоидального сигнала частотой до 200 кГц (максимальная частота генератора). С выхода усилителя напряжения через делитель R15R17R18 действует сигнал обратной связи. Как видно по схеме, в усилителе полностью отсутствуют корректирующие конденсаторы. Это стало возможным потому, что выходной каскад исключен из цепи обратной связи и устойчивость усилителя резко возросла. Выходной каскад - это повторитель напряжения, выполненный на комплементарных полевых транзисторах фирмы HITACHI. Он отличается одинаковым выходным сопротивлением и симметричными гармоническими искажениями для сигнала положительной и отрицательной полярности. Большинство же комплементарных транзисторов различаются по многим, в том числе и динамическим параметрам. Поэтому в усилителях без общей ООС возникает выраженная асимметрия нелинейности, особенно на высоких частотах; на самых низких она связана с различными термодинамическими свойствами транзисторов. Напротив, однотактный усилитель обладает почти равным спектром гармоник в обеих частях амплитудной характеристики (для напряжения сигнала отрицательной и положительной полярности), хотя численное значение этого параметра зачастую более 1 % - и при этом хорошее звучание! В этом усилителе мной применено схемотехническое решение, при котором в двухтактном выходном каскаде в любой момент времени работают два транзистора разной проводимости с одинаковым током стока. Оно позволило сблизить спектры гармоник для сигналов на разных участках амплитудной характеристики, и достигнуто это без мостовой схемы каскада. Еще немного о неявных субъективных предпочтениях. Усилитель с общей ООС воспринимает реактивные возмущения нагрузки, а также внешние акустические воздействия на подвижную систему головки громкоговорителя, контролируя напряжение на выходе. На практике звуковоспроизведение с таким усилителем нередко выражается "пустым" пространством звуковой сцены между громкоговорителями и ее центром. Был проведен простой эксперимент. Последовательно с громкоговорителями АС были включены резисторы сопротивлением, примерно равным половине их импеданса, после чего производилось прослушивание с усилителем при общей ООС тех фонограмм, где наиболее ярко проявляются "провалы" в звуковой сцене. Результат прослушивания подтвердил предположение: такой эффект значительно заметнее с усилителем с общей ООС без добавочных резисторов. Предлагаемый выходной каскад обеспечивает низкий коэффициент демпфирования K д =R н /R вых, здесь выходное сопротивление равно 2 Ом. Это стало возможным за счет последовательного включения транзисторов выходного каскада, и в результате крутизна эквивалентного мощного транзистора уменьшилась в два раза. Такое выходное сопротивление при отсутствии общей ООС позволило улучшить локализацию виртуальных источников звучания, а для этого необходимо максимально правильно передать фазу сигнала. При этом важное значение имеет скорость нарастания выходного сигнала. На основании измерения реальных параметров высокочастотных динамических головок получены следующие результаты: R к =4.5-12.2 Ом; L k =0.16-0.33 мГн. Для наиболее высокочастотной головки конкретные значения соответствуют постоянной времени t=L k /R k =0.00027 Гн/12.2 Ом = 0.000022 с, а частота среза такого преобразователя f ср =ω/2π=7191 Гц. Выше этой частоты динамическая головка работает как ФНЧ и вносит в передаваемый сигнал заметные фазовые искажения. Разработчики АС уделяют особое внимание подбору динамических головок и фильтров с одинаковыми параметрами. Для того чтобы усилитель не оказывал существенного влияния на частотные свойства тракта звуковоспроизведения, его максимальная рабочая частота должна превышать частоту среза ВЧ головки на порядок - в данном случае 71910 Гц, а скорость нарастания SR = 29,3 В/мкс при 65 В. Подсчитаем необходимую максимальную скорость нарастания выходного сигнала для варианта усилителя с максимальным выходным напряжением 65 В и максимальной рабочей частотой 24100 Гц (частота среза ФНЧ проигрывателей аудиокомпакт-дисков с ЦАП без повышения частоты дискретизации): SR"=2πf max U нагр =2*3.14*24100*65=9.8 В/мкс. Усилитель обеспечивает скорость нарастания выходного сигнала не менее SR=2*3.14*200000*(30*1.41)=53 В/мкс. Таким образом, усилитель способен работать с АС, имеющей расширенную АЧХ (выше 20 кГц). Высокая температурная стабильность выходного каскада не требует применения мер по дополнительной стабилизации тока покоя, с активной нагрузкой его АЧХ линейна до 200 кГц. Схема узла защиты АС - классическая и многократно проверенная. При подаче питания действует задержка на подключение нагрузки на 10 с (ее можно изменить подбором резисторов R32, R33). При наличии постоянной составляющей на выходе усилителя более ±0,6 В происходит отключение нагрузки размыканием контактов реле. При выключении питания производится отключение АС в течение 0,2 с. Защита от токовых перегрузок в усилителе основана на ограничении тока стока мощных транзисторов через ограничение напряжения на затворах стабилитронами и диодами VD13, VD14 и VD15, VD16; таким образом, максимальный ток через выходные транзисторы не превышает 7 А. Следует учесть, что эти элементы могут вносить искажения на частотах выше 100 кГц, поэтому без нужды устанавливать их не рекомендуется. В описании транзисторов указано наличие встроенного двуханодного стабилитрона в цепи затвор-исток на 15 В, это позволяет защитить затвор от пробоя при более высоких амплитудах управляющего напряжения.
Коэффициент усиления по напряжению холостого хода усилителя K u =1+(R17/2R15)=51(34 дБ).
Конструкция усилителя
Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате размерами 160x100 мм. Чертежи печатной платы и расположения элементов показаны на рис. 2 . На плате расположены все элементы усилителя и выпрямитель блока питания. К ней подведены провода цепей питания и нагрузки, а также входной цепи. Транзисторы прижимают к теплоотводу непосредственно через плату. Такое решение применяется мной в своих конструкциях более 10 лет. Это позволяет сделать все связи минимальными. В качестве теплоотвода используется любая ровная металлическая поверхность, например, корпуса; расположение и крепление самой платы также не вызывает затруднений. Следует обратить внимание, что общий провод входной цепи не соединен на плате с общим проводом блока питания. Это сделано для того, чтобы можно было соединить общие провода соответствующих цепей в общей точке (звездой) многоканальной системы с целью уменьшения уровня помех. В отсутствие такой необходимости можно сделать наплавную перемычку между точкой вывода к контакту Х2 и расположенным рядом проводником общего провода. Предварительный усилитель питается от отдельного источника напряжением, превышающим на 10...25 В напряжение питания выходного каскада. Это обеспечивает более полное использование напряжения и устраняет проникновение выходного сигнала в другие каскады по цепям питания. В выходном каскаде можно оставить по одному транзистору, в этом случае выходное сопротивление усилителя станет 1 Ом, при этом следует либо уменьшить число диодов в цепи смещения до трех или четырех, либо включить параллельно по два транзистора в плечо - тогда выходное сопротивление усилителя станет равным 0,5 Ом и максимальный выходной ток возрастет до 14 А При этом опять-таки следует уменьшить число диодов в цепи смещения до трех или четырех. Для случаев параллельного или последовательного включения выходных транзисторов на плате есть места для перемычек со стороны монтажа, они просто замыкаются наплавлением припоя в соответствии с выбранной схемой соединений. Напряжение питания выходного каскада для работы на нагрузку 8 Ом - не более 2х70 В при мощности в нагрузке до 190 Вт; для 4 Ом - 2x40 В при мощности до 100 Вт. При параллельном включении двух транзисторов в плече мощность на нагрузке 4 Ом достигает 350 Вт при напряжении питания 2x65 В. Указанным на схеме максимальным значениям переменного напряжения от обмоток сетевого трансформатора соответствуют напряжения 2x40 В для питания выходного каскада и немногим менее 2x70 В - для предварительных каскадов.
При последовательном включении полевых транзисторов субъективный результат прослушивания был наиболее благоприятным, и было отмечено, что характер звучания имеет особенности, присущие ламповым усилителям. Параллельное включение мощных транзисторов особенно полезно применять в усилителе сабвуферного канала с громкоговорителем закрытого типа, имеющим малое время задержки, - звучание такого сабвуфера аккуратно дополняет звуковую сцену. По одному транзистору в плече я применял только в своих автомобильных усилителях; их высокое качество позволило занять четыре призовых места (из них два первых) на соревнованиях по автозвуку в 1992г. После сборки платы следует установить ток покоя выходного каскада набором необходимого числа диодов в цепи VD5-VD12. Для этого достаточно подать питание на предварительный и выходной каскады. Транзисторы выходного каскада следует прижимать к теплоотводу через теплопроводящий электроизоляционный материал. В цепи смещения для простого и параллельного каскадов можно оставить два диода и четыре - для последовательного. После этого увеличением их числа устанавливают выбранный ток покоя. Для проявления нюансов воспроизведения рекомендую выбрать ток покоя в интервале 200...500 мА, это зависит от площади применяемого теплоотвода и эффективности его охлаждения. Каких-либо дополнительных мер по стабилизации тока покоя не требуется. Точка нечувствительности к изменению температуры кристалла оказывается при токе покоя около 100 мА и напряжении затвор-исток 0,6 В. После установки тока покоя необходимо минимизировать постоянное напряжение на выходе усилителя. Поскольку в цепи обратной связи нет ни одного конденсатора, усиление для переменного и постоянного напряжений равно. Следствием этого может быть небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя. Практика показала, что на выходе такого усилителя встречается только положительное напряжение до 1,5 В. Для подстройки режима следует отключить предохранители в цепи питания выходного каскада и подать питание на предварительный усилитель. Балансировку каскада производят выбором места соединения верхнего по схеме вывода резистора R17 с диодами VD5-VD12 цепи смещения: чем ниже по схеме будет выбрана точка перемыкания диодов, тем больше компенсация постоянной составляющей. Измеряя мультиметром напряжения на коллекторах транзисторов VT11 и VT12 относительно общего провода, добиваются их равенства по модулю. Для такой настройки на плате предусмотрена установка наплавных перемычек, когда каплей припоя замыкают выбранные проводники в нужной цепи (это можно сделать только при снятой с теплоотвода плате). Но резистор R17 можно припаять и со стороны деталей прямо к выводу одного из диодов, не снимая платы с теплоотвода, а ток покоя корректировать, замыкая на плате диоды кусочками провода со стороны элементов. На этом регулировка усилителя заканчивается.
На входе усилителя можно установить разделительный конденсатор С16 емкостью 1 мкФ (показан только на плате), например, группы К73-17, но в стационарных музыкальных центрах обычно этого не требуется. Реле, устанавливаемое на печатной плате, - WJ113A, WJ113-2C на напряжение 12 или 24 В либо другое похожей конструкции на ток не менее 16 А, например, фирмы TTI. Диоды в цепи смещения можно ставить любые высокочастотные. Отечественные стабилитроны также применимы, например, КС215Ж, КС218Ж, КС515Г, КС509А-КС509В.
Все детали, примененные в усилителе (кроме выходных транзисторов), свободно продаются во многих фирмах, торгующих радиодеталями. Документацию на выходные транзисторы в формате PDF можно легко найти в Интернете на сайтах отечественных компаний по продаже радиодеталей.
А. Григорьев, г. Томск. Радио №1, 2007г.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VT1, VT4, VT5, VT8, VT10, VT12, VT18, VT20, VT21 | Биполярный транзистор | BF422 | 9 | В блокнот | ||
| VT2, VT3, VT6, VT7, VT9, VT11, VT19 | Биполярный транзистор | BF423 | 7 | В блокнот | ||
| VT13, VT15 | MOSFET-транзистор | 2SK1058 | 2 | В блокнот | ||
| VT14, VT16 | MOSFET-транзистор | 2SJ162 | 2 | В блокнот | ||
| VT17 | MOSFET-транзистор | IRF540 | 1 | В блокнот | ||
| VD1, VD2, VD18 | Стабилитрон | КС215Ж | 3 | КС515Г, КС509А или любой на 15 Вольт | В блокнот | |
| VD3, VD4, VD17, VD19, VD20-VD22 | Выпрямительный диод | 1N4937 | 7 | В блокнот | ||
| VD5-VD13, VD16 | Диод | КД521А | 10 | В блокнот | ||
| VD14, VD15 | Стабилитрон | КС218Ж | 2 | КС509Б или любой на 18 Вольт | В блокнот | |
| VD23-VD26 | Диод | КД213А | 4 | В блокнот | ||
| С1, С2, С15 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 3 | В блокнот | ||
| С3, С4 | 470 мкФ 100 В | 2 | В блокнот | |||
| С5-С12 | Электролитический конденсатор | 4700 мкФ 50 В | 8 | В блокнот | ||
| С13, С14 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 16 В | 2 | В блокнот | ||
| R1, R36, R37 | Резистор |
Микрофонные усилители своими руками.
Усилитель для компьютерного микрофона с фантомным питанием.
Завел я себе на компьютере такую программку как Skype. Но вот одна незадача: микрофон нужно держать около самого рта, что бы собеседник мог тебя хорошо слышать. Я решил, что не хватает чувствительности микрофона. И решил сделать усилитель усилитель.
Поиск в интернете дал десятки схем усилителей. Но всем им требовался отдельный источник питания. Мне же хотелось сделать усилитель без дополнительного источника, с питанием от самой звуковой карты. Что бы не нужно было менять батарейки или тянуть дополнительные провода.
Прежде чем бороться с врагом, нужно знать его в лицо. Поэтому я накопал информации в интернете об устройстве микрофона: https://oldoctober.com/ru/microphone. Статья рассказывает, как сделать компьютерный микрофон своими руками. Заодно я позаимствовал и саму идею: незачем ломать готовое устройство для своих экспериментов, если можно сделать самому. Краткий пересказ статьи сводится к тому, что компьютерный микрофон - это электретный капсюль. Электретный капсюль - это, с электрической точки зрения, полевой транзистор с открытым истоком. Этот транзистор запитывается от звуковой карты через резистор, который одновременно является и преобразователем сигнального тока в напряжение. Два уточнения к статье. Во-первых, нет в капсюле резистора в стоковой цепи, сам видел, когда разобрал. Во-вторых, соединение резистора и конденсатора выполняется в кабеле, а не в звуковой карте. То есть один вывод служит для питания микрофона, а второй - для приема сигнала. То есть получается примерно вот такая схема
Здесь левая часть рисунка - это электретный капсюль (микрофон), правая - звуковая карта компьютера.
Во многих источниках пишут, что питание микрофона осуществляется от напряжения 5В. Это неверно. В моей звуковой карте это напряжение было 2,65В. При замыкании вывода питания микрофона на землю ток составил около 1,5мА. То есть резистор имеет сопротивление около 1,7кОм. Вот от такого источника и требовалось питать усилитель.
В результате экспериментов с microcap родилась вот такая схема.
Через резисторы R1, R2 осуществляется питание капсюля. Для предотвращения отрицательной обратной связи на частотах сигнала используется конденсатор C1. На капсюль подается напряжение питания равное падению напряжения на p-n переходе. Сигнал с капсюля выделяется на резисторе R1 и подается на базу транзистора VT1 для усиления. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером с нагрузкой на резисторы R2 и резистор в звуковой карте. Отрицательная обратная связь по постоянному току через R1, R2 обеспечивает относительное постоянство тока через транзистор.
Вся конструкция была собрана навесным монтажом прямо на микрофонном капсюле. По сравнению с микрофоном без усилителя сигнал увеличился примерно раз в 10 (22дБ).
Вся конструкция была обмотана сначала бумагой для изоляции, а потом фольгой для экранирования. Фольга имеет контакт с корпусом капсюля.
Микрофонный усилитель с однопроводным питанием.
Микрофон, с размещенным в корпусе предусилителем, требуют для подключения к устройству проводов питания (помимо экранированного сигнального провода). С конструктивной точки зрения это не очень удобно. Число соединительных проводов можно уменьшить, подавая напряжение питания через тот же провод, по которому передается сигнал, т. е. центральный проводник кабеля. Именно такой способ подачи питания применен в предлагаемом вниманию читателей усилителе. Его принципиальная схема приведена на рисунке.
Усилитель рассчитан на работу от электретного микрофона любого типа (например, МКЭ-3). Питание на микрофон подается через резистор R1. Звуковой сигнал с микрофона подводится к базе транзистора VT1 через разделительный конденсатор С1. Необходимое смещение на базе этого транзистора (около 0, 5 В) задается делителем напряжения R2R3. Усиленное напряжение звуковой частоты выделяется на нагрузочном резистор R5 и поступает далее на базу транзистора VT2, входящего в составной эмиттерный повторитель, собранный на транзисторах VT2 и VT3. Эмиттер последнего соединен с верхним контактом разъема ХР1 (выходом усилителя), к которому подключен центральный проводник соединительного экранированного кабеля, оплетка которого соединена с общим проводом. Заметим, что наличие на выходе предусилителя эмиттерного повторителя заметно снижает уровень наводок на микрофонный вход.
Около входного разъема устройства, к которому подключается микрофон, смонтированы еще две детали: нагрузочный резистор R6, через который подается питание, и разделительный конденсатор СЗ, служащий для отделения звукового сигнала от постоянной составляющей напряжения питания.
Примененное в данном усилителе схемотехническое решение обеспечивает автоматическую установку и стабилизацию режима его работы. Рассмотрим, как это происходит. После включения питания напряжение на верхнем выводе разъема ХР1 возрастает примерно до 6 В. При этом напряжение на базе транзистора VT1 достигает порога его открывания 0, 5 В и через транзистор начинает протекать ток. Падение напряжения, возникающее в этом случае на резисторе R5, заставляет открыться транзистор составного эмиттерного повторителя. В результате общий ток усилителя возрастает, а вместе с ним увеличивается и падение напряжения на резисторе R6, после чего режим стабилизируется.
Поскольку коэффициент усиления составного эмиттерного повторителя по току (он равен произведению коэффициентов усиления по току транзисторов VT2 и VT3) может достигать нескольких тысяч, стабилизация режима получается очень жесткой. Усилитель в целом работает подобно стабилитрону, фиксирующему выходное напряжение на уровне 6 В независимо от напряжения питания. Тем не менее при использовании источника питания с другим напряжением надо подобрать резисторы делителя R2R3 так, чтобы напряжение на верхнем контакте разъема ХР1 было равно половине напряжения питания. Любопытно, что режим практически нельзя изменить, регулируя сопротивление нагрузочного резистора R5. Падение напряжения на нем всегда равно суммарному напряжению открывания транзисторов составного эмиттерного повторителя (около 1 В), а изменения его сопротивления приводят только к изменению тока через транзистор VT1. То же относится и к резистору R6.
Еще интереснее работа усилителя в режиме усиления переменного тока. Напряжение звуковой частоты с нижнего вывода резистора R5 передается эмиттерным повторителем с очень небольшим ослаблением на верхний вывод - выход усилителя. При этом ток через резистор постоянен и почти не подвержен колебаниям со звуковой частотой. Иными словами, единственный усилительный каскад оказывается нагруженным на генератор тока, т.е. на очень большое сопротивление. Входное сопротивление повторителя тоже очень велико, и в результате коэффициент усиления оказывается очень большим. При негромком разговоре перед микрофоном амплитуда выходного напряжения может достигать нескольких вольт. Цепочка R4C2 не пропускает переменную составляющую сигнала звуковой частоты к цепи питания микрофона и делителя напряжения.
Однокаскадный усилитель совершенно не склонен к самовозбуждению, поэтому и расположение деталей на плате особого значения не имеет, желательно только вход и выход разместить с разных концов платы.
Налаживание сводится к подбору резисторов делителя R2R3 до получения на выходе половины напряжения питания. Полезно еще подобрать и резистор R1, ориентируясь по наилучшему звучанию сигнала, снимаемого с микрофона. Если входное сопротивление радиоаппарата, с которым используется данный усилитель, менее 100 кОм, емкость конденсатора СЗ следует соответственно увеличить.
Подключение динамического микрофона в микрофонный вход звуковой карты компьютера.
Микрофонный вход звуковой карты предназначен для подключения электретного микрофона. Назначение контактов разъёма микрофонного входа показано на Рис. 1. Звуковой сигнал поступает на вход звуковой карты через контакт TIP. Питание электретного микрофона подаётся через резистор R на контакт RING. Контакты TIP и RING соединяются вместе в микрофонном кабеле.
Рис. 1
Практически все мультимедийные микрофоны стоимостью 2-4$ годятся только для распознавания речи, телефонии и т. п. Хотя данные микрофоны, как правило обладают высокой чувствительностью, они имеют высокий уровень нелинейных искажений, недостаточную перегрузочную способность, а так же - круговую диаграмму направленности (то есть одинаково хорошо воспринимают сигналы с любой стороны). Поэтому для записи вокала в домашних условиях необходимо использовать остронаправленный динамический микрофон, позволяющий свести к минимуму посторонние шумы от вентилятора системного блока и других источников.
Динамический микрофон можно подключить непосредственно на микрофонный вход звуковой карты. Сигнальный провод микрофонного кабеля нужно припаять к контакту TIP, экран - к контакту GND, контакт RING нужно оставить свободным. Если у микрофона два сигнальных контакта - HOT и COLD, то контакт HOT подать на контакт TIP, а контакт COLD соединить с GND. Поскольку чувствительность динамического микрофона низкая, по сравнению с электретным, достаточный уровень записи получается только при расположении микрофона на расстоянии 3-5 сантиметров от губ исполнителя. Это не всегда допустимо, поскольку микрофоны некоторых типов будут "заплёвываться", несмотря на встроенную ветрозащиту. Такие микрофоны необходимо располагать дальше от исполнителя, а для получения достаточного уровня записи - воспользоваться предусилителем. Схема простейшего предусилителя с питанием от разъёма микрофонного входа показана на Рис. 2.
Рис. 2
Данная схема у меня прилично работает при следующих номиналах: R1,R3 - 100 кОм, R2 - 470 кОм, C1,C2 - 47мкФ, VT1 - кт3102ам (можно заменить на кт368, кт312, кт315).
В основу схемы положен классический транзисторный каскад с общим эмиттером. Нагрузкой каскада служит резистор R звуковой карты (Рис. 1). Коэффициент усиления зависит от параметров транзистора VT1, величины резистора обратной связи R2 и величины резистора R звуковой карты. Конденсатор C1 необходим для развязки по постоянному току. Резистор R1 служит для устранения щелчков при подключении микрофона "на ходу", при желании можно его исключить.
При более детальном рассмотрении оказалось, что на контакте TIP микрофонного входа моего SB LIVE 5.1 присутствует постоянное напряжение около 2 В. Исследовать причину, и характерно ли это только для моего экземпляра звуковой карты или для всех, возможности не было. Но абсолютно точно, что работоспособность схемы практически не изменяется при исключении элементов C2, R3.
Достоинством данной схемы является простота. К недостаткам следует отнести большие нелинейные искажения - около 1%(1 кГц) при 1 мВ на входе. Уменьшить нелинейные искажения до 0,1% можно с помощью дополнительного резистора 100 Ом, включаемого между эмиттером транзистора VT1 и шиной GND, при этом коэффициент усиления уменьшается с 40 дБ до 30 дБ. Изменения показаны на Рис. 3.
Рис. 3
Более высокие параметры можно получить, используя внешний микрофонный усилитель с автономным питанием, подключаемый к линейному входу звуковой карты. Например - собранный по схеме с симметричным входом.
Микрофонный усилитель своими руками.
Наверное, у многих из вас, возникала необходимость записи звука на компьютере, например, при озвучивании роликов или создании клипов.Применение китайского недорогого ширпотреба абсолютно нежелательно, во-первых,из-за довольно низкой чувствительности, во-вторых, качество звукозаписи
получается *грязным*, иногда, становится неузнаваем даже свой собственный голос.
Высокие частоты, имеют значительный и неоправданный завал, ну и долговечность их, оставляет желать лучшего.
Высококачественный же микрофон, - увы, нам с вами не по карману!
Но, выход есть! У многих имеются старые, еще советские динамические микрофоны, например МД-52 либо, ему подобные. Да и при их отсутствии, эти экземпляры можно купить, за *сущие копейки*.Подключать подобные микрофоны, непосредственно к звуковой карте напрямую не пытайтесь, - слишком мало напряжение ЗЧ на выходе. Поэтому, применим простейший микрофонный усилитель, на широко распространенной микросхеме К538УН3, стоимость ее, менее 50руб. Но мы, использовали старую микросхему, выпаянную из древнего кассетного магнитофона. Непосредственно, сама микросхема, включена по типовой,распространенной схеме включения, с максимальным коэффициентом усиления. Питается усилитель, непосредственно от компьютера, напряжение питания - 12 В, хотя работоспособность сохраняется и при - 5В, в этом случае, питание можно взять с разъема USB.
Микрофонный усилитель. Схема.
Электролитические конденсаторы – любые, на напряжение 16В. Величину ёмкости конденсаторов, возможно изменять в небольших пределах. Устройство, можно собрать, используя простой, навесной монтаж.
Никакой настройки, усилитель не требует и не нуждается в экранировании конструкции. Но, использование экранированных кабелей – желательно и не слишком длинных. Испытания образцов, показали относительно низкий уровень собственных шумов, довольно высокую чувствительность и очень даже приличное качество звука, даже на встроенных компьютерных звуковых картах, типаАС97. Динамический диапазон – около 40 ДБ. Для записи звука на компьютер, использовали программу Sound Forge.
Ну и еще несколько схем к статьям в довесок.
Чистого Вам звука!!!
Предусилитель для микрофона , он же предварительный усилитель или усилитель для микрофона — это такой вид усилителя, назначение которого — усиление слабого сигнала до величины линейного уровня (порядка 0,5-1,5 вольт), то есть до приемлемой величины, при которой работают обычные усилители звуковой мощности.
Входным источником акустических сигналов для предварительного усилителя обычно являются звукосниматели виниловых пластинок, микрофоны, звукосниматели различных музыкальных инструментов. Ниже приводится три схемы микрофонных усилителей на транзисторах, а так же вариант усилителя микрофона на микросхеме 4558. Все их без труда можно собрать своими руками.
Схема простого микрофонного предусилителя на одном транзисторе
Данная схема микрофонного предусилителя работает как с динамическим, так и с электретными микрофонами.
Динамические микрофоны по конструкции схожи с громкоговорителями. Акустическая волна оказывает воздействие на мембрану и на прикрепленную к ней акустическую катушку. В момент колебания мембраны, в катушке, находящейся под воздействием магнитного поля постоянного магнита, образуется электрический ток.
Работа электретных микрофонов базируется на возможности определенных видов материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью (электретов) менять поверхностный заряд под воздействием акустической волны. Данный тип микрофонов отличается от динамического высоким входным сопротивлением.
При использовании электретного микрофона, для смещения напряжения на микрофоне, необходимо установить сопротивление R1
микрофонный усилитель на одном транзисторе
Поскольку эта схема микрофонного усилителя для динамического микрофона, то при использовании электродинамического микрофона его сопротивление должно быть в диапазоне от 200 до 600 Ом. При этом C1 необходимо поставить до 10 мкф. Если это будет электролитический конденсатор, то его плюсовой вывод необходимо подключить в сторону транзистора.
Питание осуществляется от батареи крона или же от стабилизированного источника питания. Хотя лучше от батареи, чтобы исключить шумы. можно заменить на отечественный . Конденсаторы электролитические на напряжение 16 вольт. Для предотвращения помех, подключать предусилитель к источнику сигнала и к входу усилителя необходимо экранированным проводом. Если необходимо дальнейшее мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на микросхеме .
Микрофонный предварительный усилитель на 2-х транзисторах
Структура построения любого предусилителя очень сильно влияет на его шумовые характеристики. Если брать во внимание тот факт, что используемые в схеме предусилителя качественные радиодетали все равно в той или иной мере приводят к искажениям (шумам), то очевидно, что единственный выход получить более-менее качественный микрофонный усилитель — это сократить число радиокомпонентов схемы. Примером может послужить следующая схема двухкаскадного предварительного .
С данном варианте количество разделительных конденсаторов сведено к минимуму, поскольку транзисторы включены по схеме с общим эмиттером. Так же между каскадами существует непосредственная связь. Для стабилизации режима работы схемы, при изменении внешней температуры и напряжения питания, в схему добавлена ООС по постоянному току.
Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах
Это еще один вариант . Особенность данной схемы усилителя для микрофона в том, что подача питания на схему предусилителя осуществляется по тому же проводнику (фантомное питание) по которому идет входной сигнал.
Данный микрофонный предусилитель предназначен для совместной работы с , например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. , состоящим из сопротивлений R2, R3 создается необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выступающий в роли нагрузки, идет на базу VT2 который является частью эмиттерного повторителя на VT2 и VT3.
Возле разъема на выходе, установлены дополнительно два элемента: нагрузочное сопротивление R6, через которое идет питание, и разделительный конденсатор СЗ, отделяющий выходной аудио сигнал от напряжения питания.
Предварительный микрофонный усилитель на микросхеме 4558
Операционный усилитель 4558 выпускается фирмой ROHM. Он характеризуется как маломощный и малошумящий усилитель. Применяется данная микросхема в усилителе микрофона, звуковых усилителях, активных фильтрах, генераторах управляемых напряжением. Микросхема 4558 имеет внутреннюю фазовую компенсацию, увеличенный порог входного напряжения, большой коэффициент усиления и малый уровень шума. Также у данного операционного усилителя имеется защита от короткого замыкания.
(140,5 Kb, скачано: 2 161)
предусилитель микрофона на 4558
Это хороший вариант для постройки микрофонного предусилителя на микросхеме. Схема предусилителя для микрофона отличается высоким качеством усиления, простотой и не требует большой обвязки. Этот микрофонный усилитель для динамического микрофона также хорошо работает и с электретными микрофонами.
При безошибочной сборке, схема не требует настройки и начинает работать сразу. Наибольший ток потребления – 9 мА, а в состоянии покоя потребляемый ток в районе 3 мА.
Недавно здесь был обзор на микрофонный усилитель на MAX9814.
Обзор вызвал немало комментариев, значит, интерес к теме есть.
С год назад мне тоже пришлось усиленно «курить» данную тему, ибо мой хороший знакомый, сразу же после того как надумал вести свой канал на Ютубе столкнулся с проблемой записи звука.
Дело в том, что обычные компьютерные микрофоны на электретных капсюлях, что в изобилии представлены в компьютерных магазинах, более-менее сносно работают лишь в Скайпе, но совершенно непригодны для озвучки в программах захвата видео с экрана, которыми обычно пользуются блогеры создающие ролики для Ютуба.
Программы типа Bandicam, FastStone Capture работают с этими микрофонами некорректно. Звук пишется очень и очень тихо. Уровня звука в записях не хватает просто катастрофически и никакие программные уловки положения не спасают.
Бился мой товарищ, бился с этой бедой, перепробовал несколько электретных микрофонов из компьютерных магазинов - результат ноль и обратился ко мне - что делать?
Стали вместе изучать эту тему. Порыли интернет - цены на более-менее пригодные для блогеров микрофоны начинаются на Али от 3 тысяч. Есть конечно и подешевле, но микрофоны с рекомендациями стОят около 3 тыс и более. Такие деньги мой знакомый выложить был не готов, ведь на данном этапе задача была просто попробовать записать первый ролик.
Стали искать более демократичные варианты и на Али наткнулись на платку микрофонного усилителя MAX9812.
Платку купили, но когда-а-а она еще подойдет, а результат нужен был здесь и сейчас.
Таким образом дальнейший поиск вывел на статью Николая Сухова
на IXBT - Комплементарный Si/Ge SRPP в предусилителе для электретника или мастер-класс по Микрокапу-11 в практике аудиофила.
Ниже схемка и картинка оттуда. В качестве активного элемента Q2 во всех случаях использовался транзистор КТ3102, а в качестве транзистора Q1, вместо ГТ310Б, пробовались и показали хорошие результаты транзисторы КТ3107, ГТ322, МП39Б без каких либо других изменений в схеме.
Спаял я ему, на скорую руку, навесным монтажем, усилок по этой схеме на КТ3102 и КТ3107, который сразу же и заработал от фантомного питания имеющегося на микрофонном входе звуковой карты. Всё это удалось впихнуть в головку уже имевшегося у него дешевого магазинного электретного микрофона. Типа такого
Он был доволен до безумия!))) Еще бы! Столько денег сэкономили!)))
Ну а я, раз мне стало известно о такой проблеме, задумал и себе сделать такой вариант микрофона. Вдруг пригодится?)
Купил обычный электретный капсюль, 
также, навесом, 
спаял ту же схему от Сухова и засунул всё это дело в кусок латунной трубки. 
В качестве стойки использовал подсвечник, валявшийся без дела в кладовке. В итоге получился такой вот гламурненький микрофон. Набалдашник (ветрозащиту) одел для придания законченного образа.
Потом, где то через месяц, приехала платка с Али. Ей фантомного питания от компа оказалось уже маловастенько, нужно внешнее. Долго думал над оформлением. Решение пришло при посещении магазина Fix Price. Там продаются замечательные светодиодные светильнички на батарейках, которые имеют батарейный отсек на 3 элемента АА с кнопкой ВКЛ-ВЫКЛ и гибкую стоечку куда можно закрепить микрофон.
Монтажная схема соединения платки MAX9812 с внешним питанием напряжением от 3 до 5 Вольт и штекером Джек 3,5
Так как выходной сигнал микрофона с усилителем значительно выше, то есть смысл втыкать его не в микрофонный, а в линейный вход звуковой карты, который имеет лучшие параметры, чем вход микрофонный. У меня линейного входа нет, поэтому я использую микрофонный вход.
Сама платка замечательно вошла в кусочек трубки от медицинского шприца на 5 мл. В резиновом поршне шприца проделал отверстие, в которое с натягом и с герметиком воткнул гибкую стойку светильника и вуаля! изделие готово! Внутрь трубки засунул свернутый в кольцо клочок бумаги, чтобы закрыть провода припаянные к плате. По идее можно бумажной трубочкой закрыть все внутренности. Я закрыл лишь провода потому, что на платке имеется миниатюрный светодиод. Я думал, что он будет красиво светиться, но оказалось, что светит он очень слабо, эффекта нет никакого, поэтому имеет смысл завести в головку более яркий отдельный светодиод, тогда получится совсем красиво, как у микрофонов в залах заседаний у наших уважаемых депутатов. Также можно на кончик одеть какую-нибудь бомбошечку-ветрозащиту. Всё это было в планах, но, как обычно, если сразу не сделать, то уже и не сделать никогда.)
Сладкая парочка
- Напоследок тестовые записи. Первая из них делалась в декабре 2017 года, когда собиралась и испытывалась схема на дискретных элементах по статье Н.Сухова, приведенной в начале обзора. Запись непрерывная, но состоит из 7-ти кусков. В качестве элемента Q2 везде использовался транзистор КТ3102, а на место Q1 последовательно запаивались КТ3107, ГТ322, ГТ328, ГТ346, МП39Б и, последним, снова ставился КТ3107. Никакие другие элементы схемы не менялись, режимы не подстраивались, уровень записи не корректировался. Хорошие результаты показали транзисторы 3107, ГТ322, МП39Б, Лучший результат, по моему субъективному мнению, у транзистора МП39Б. Его, в итоге, я и применил в готовой конструкции микрофона которую собрал в корпусе из латунной трубочки. Итак, слушаем. Начало записи это «голый капсюль», поэтому звук очень тихий, но он есть)))
Другая запись сделана во время подготовки этого материала. Так звучит китайская сборка MAX9812 с внешним питанием от трех элементов АА и подключенная к микрофонному входу ноутбука.
И, последняя, тоже свежая, запись чисто для быстрого сравнения звучания MAX9812 и усилителя на дискретной рассыпухе по Сухову. Напомню, активные элементы в схеме КТ3102 + МП39Б
Надеюсь, что представленная информация окажется кому нибудь полезной. Всем удачи.
Планирую купить +24 Добавить в избранное Обзор понравился +72 +99
