Микрофонный предусилитель с фантомным питанием своими руками
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 08.09.2024
Как сделать Микрофонный усилитель ? Прежде чем делать усилитель для сигнала получаемого от микрофона нужно понять - С каким микрофоном мы будем иметь дело?
Микрофоны бывают весьма экзотическими и их действие основывается на разных принципах изменения электрических параметров в зависимости от получаемого звукового сигнала.
Микрофоны могут быть пассивными - не генерирующими электросигналы самостоятельно, активными - те у которых под воздействием звука вырабатывается ток или напряжение, могут быть совмещенными и сложными, - таким к примеру как современные Электретные микрофоны сочетающие в себе и свойства конденсаторного микрофона и свойства угольного за счет применения небольшой электретной мембраны совмещенной с полевым транзистором.
Все эти разные виды микрофонов должны согласовываться с входами усилителей по сопротивлению и напряжению.
Так , старые магнитоиндукционные микрофоны нельзя подключить к современным высокоомным усилителям напрямую и требуется нечто вроде переходника - предварительного усилителя способного преобразовать сигнал микрофона в удобный для входа усилителя.
Простейший микрофонный усилитель для современных электретных микрофонов строится как делитель напряжения - последовательное соединение микрофона и резистора (для большинства моделей микрофона это 10 килоом). Такая схема обеспечивает фантомным питанием полевой транзистор на затворе которого происходит изменение потенциала (заряда) при колебаниях электретной мембраны.
Результат работы такого пассивного (он все таки активный из за транзистора) усилителя это изменяющийся электрический сигнал в точке соединения микрофона и резистора.
Этот переменный сигнал через разделительный конденсатор можно подавать на высокоомные входы современных усилителей.
Усиление микрофона транзистором
Этот микрофонный усилитель по своей сути является Усилителем класса А с отрицательной обратной связью образованной резистором в эмиттерной цепи. Точкой выхода сигнала является эмиттер транзистора с которого через разделительный конденсатор сигнал передается на следующий каскад или динамическую головку.
На входе этого усилителя размещен делитель напряжения образованный микрофоном (электретным) и резистором 10 килоом для питания 5 - 12 вольт.
Сигнал переменного напряжения через разделительный межкаскадный конденсатор подается на базу транзистора со смещением организованным с помощью резистора в коллекторной цепи.
За счет звуковых колебаний изменяется напряжение в точке делителя между микрофоном и резистором, эти колебания напряжения и усиливаются усилительным каскадом.
Эта схема аналогична предыдущей, но в ней нагрузкой транзистора является сопротивление в 1 килоом стоящее в коллекторной цепи. Эта классическая схема дополнена обратной связью с точки выхода на базу транзистора через сопротивление 500 килоом.
Как ведет себя простейшая схема Микрофонного усилителя можно услышать в видеоролике
Подписывайтесь на канал Яндекс.Дзен и узнавайте первыми о новых материалах, опубликованных на сайте.
Все любят интернет-телефон (скайпы, дискорды, виберы, вацапы и многие другие). Любят за то, что он удобен. Кому-то это нужно для того, чтобы общаться сидя в своем любимом кресле, допустим, в Хабаровске, с родственниками, проживающими на Берегу Слоновой кости, он же Côte d'Ivoire (по-французски читается "кот-д'ивуар"). При этом это очень экономно разговаривать, так как вы платите только абонплату своему провайдеру интернета.
Кто-то любит интернет-игры, и ему нужно общаться в процессе игры со своими подельниками по команде во время штурма (вылета, рейда и пр).
Так и у меня, никогда этого не было, и вот опять. Понадобилось изредка пользоваться голосовыми конференциями через Lync (некий аналог офисной телефонии, что-то вроде Skype для корпоративных пользователей). Для реализации этого сходил в магазин (первый попавший комповый маг), купил простенький микрофон за 200-250 рублей. Вставил микрофон в комп, начал настраивать. И чуда не произошло (ожидаемо). Звук на тестовой записи был очень тихий. Навскидку было два решения — купить хороший микрофон или сделать усилитель для уже существующего.
Для и нформации. Компьютерные микрофоны чаще всего строятся на электретных микрофонных капсюлях. Питание таких микрофонов идет от устройства, к которому осуществляется подключение. Подключение по двухпроводной схеме. Такое питание еще называют фантомным
Так как микрофон уже был, то чтобы не идти снова в магазин, сделал усилитель по простейшей схеме:
Благо дело, простейший усилитель представляет собой схему на одном транзисторе.Как видно, схема, действительно, простейшая.
Рисунок платы тоже не сложен, даже учитывая очень скромные физические размеры:
Но в процессе изготовления было решено не возиться с химией, принтерами и прочим ЛУТом. Вырезал канцелярских ножиком. Оказалось, что так даже быстрее.
По результату. Если изначально уровень сигнала микрофона (в попугаях) с трудом достигал отметки, обозначенный стрелочкой 1, то с усилителем уровень с легкостью стал достигать до середины шкалы (отметка 2).
И слышимость меня резко увеличилась, конечно же.
Где еще можно применить данное решение? Сейчас во многих автомобилях появляются магнитолы (конечно же, это уже давно не магнитолы, но мне так привычнее) с встроенным bluetooth, который может использоваться совместно с телефоном для громкой связи. Но микрофоны в таких магнитолах не всегда имеют хорошее качество, и собеседник во время разговора слышит не очень. Приходится наклонять голову в сторону магнитолы, что не очень удобно. Решения данной проблемы есть, они тоже разные. Кто-то ставит выносной микрофон, кто-то меняет сам электретный капсюль на более чувствительный, кто-то ставит дополнительный усилитель. Например, на подобный, про который чуть выше было написано.
Что можно сказать по окончании всего этого? Конструкция вечера выходного (или не очень выходного) дня. Пользу приносит.
Электретные микрофоны широко применяются в современной бытовой и специальной аппаратуре. Они отличаются компактными размерами и высоким качеством передачи звукового сигнала. Основным недостатком конструкции является очень слабый выходной сигнал и обязательная подача на капсюль поляризующего напряжения. Предварительный усилитель для микрофона может быть сделан на любой элементной базе. В самодельных конструкциях применяются как транзисторы, так и интегральные микросхемы. Схемы устройств отличаются количеством каскадов, наличием автоматической регулировки усиления и другими техническими решениями.
Усилитель для электретного микрофона
Микрофонный усилитель для микрофона используется для усиления слабых сигналов, величиной 0,1-15 mV до уровня 200-400 mV. Схема предусилителя для микрофона проста и включает в себя один или два каскада усиления и, при необходимости, цепи коррекции амплитудно-частотной характеристики микро. Основными параметрами конструкций являются следующие величины:
- Частотный диапазон
- Коэффициент нелинейных искажений
- Отношение сигнал/шум
- Коэффициент усиления
Хороший усилок для микро должен обеспечивать частотный диапазон от 20 Гц до 20 кГц с неравномерностью АЧХ не более ±1,5 дБ. Необходимая частотная коррекция осуществляется в дальнейших каскадах низкой частоты. Коэффициент гармоник во всём диапазоне частот не должен превышать 0,2%. Поскольку микрофонное устройство является первым каскадом, все внутренние шумы будут усиливаться низкочастотных трактом. Поэтому в схемах микрофонных усилителей используются самые малошумящие транзисторы и интегральные операционные усилители.
Микрофонный усилитель для электретного микрофона
Электретный микро при громком звуке, выдаёт на выходе порядка 10-15 mV, поэтому для усиления сигнала до уровня 400-600 mV может использоваться схема с одним или двумя каскадами. Конструкция может быть собрана на обычном или полевом транзисторе и интегральной микросхеме. Усилитель микрофона на одном транзисторе выполнен на малошумящем приборе с обратной проводимостью. Схема подходит для применения в звуковых трактах персональных компьютеров. Достоинством устройства является низковольтное питание и его можно питать от пальчиковой батарейки на 1,5 вольта. Величину конденсатора С3 можно изменять в указанных пределах.
Микрофонный усилитель на одном транзисторе
В первом случае через резисторы R4 иR1 на электретный микрофон подаётся напряжение питания необходимое для его работы. Переменный сигнал в частоты с электродинамического прибора подаётся через конденсатор С3 на базу транзистора. Усилитель для динамического микрофона собирается на одном транзисторе обратной проводимости.
Транзистор ВС547 заменяется на КТ3102Е. Правильно собранная схема начинает работать сразу и не требует регулировки. Схема микрофонного усилителя на одном транзисторе не всегда может обеспечить требуемые параметры, поэтому на практике часто применяются схемы имеющие большее число каскадов.
К усилителю микрофона подключается электродинамический микрофон, но схема может быть доработана и для электретного устройства. Для этого электролитический конденсатор С2 меняется на обычный ёмкостью 4,7 мкФ, а в точку его соединения с микро подаётся питающее напряжение через резистор 2-3 кОм. Коэффициент усиления устройства достигает 200 в полосе частот от 40 Гц до 20 кГц. Применение транзисторов разной структуры позволило исключить переходной конденсатор между каскадами. Он обычно вносит заметные искажения в схемы усиления низкой частоты.
Схема микрофонного усилителя на микросхеме
Существует много конструкций микрофонного усилителя на микросхеме. Чаще всего в устройствах применяются операционные усилители, но имеются интегральные компоненты представляющие собой готовый микрофонный канал. Примером такой конструкции является специализированная малошумящая микросхема усилитель микрофонаMAX9814.Она имеет следующие параметры:
- Программируемый коэффициент усиления – 40, 50 и 60 дБ
- Гармонические искажения – 0,04%
- Встроенный источник питания для электретного микро – 2 В
- Температурный диапазон — +80- –40 0 С
- Имеется автоматическая регулировка усиления
Для самостоятельного повторения подойдут схемы на интегральных операционниках.
Схема собрана на отечественном ОУ 157УД2. Это микросхема с очень маленьким уровнем собственных шумов не критичная к напряжению питания.
Высококачественный канал предназначен для работы с электретными микрофона всех типов. В нём используется ОУ BA4558 или JRS4558. Конденсаторы С1 и С4 по 0,22 мкФ. Схема отличается высокой чувствительностью. Не требует регулировки и начинает работать сразу после подачи напряжения питания. В следующем устройстве используется микросхема для микрофона К538УН3Б.
Она очень простая, так как в ней отсутствуют резисторы и для её сборки потребуется только микросхема и четыре конденсатора. Напряжение питания можно снизить до 3 вольт без больших потерь усиления. При повторении конструкций нужно выполнять подключение усилителя микрофона экранированным проводом и экран соединить с корпусом устройства.
Усилитель с микрофонным входом
Низкочастотные конструкции, предназначенные для усиления сигналов звуковой частоты, всегда оборудуются одним или несколькими микрофонными входами. Это самые чувствительные входы звукового канала. При работе внешних звуковых устройств следует избегать подключения девайсов с большими уровнями выходного сигнала к микрофонным входам УНЧ. Это может вызвать отказ входных транзисторов или интегральных микросхем. Профессиональные устройства оснащены разъёмами XLRкоторые позволяют подавать фантомное питание на конденсаторные микрофоны.
Вариант схемы усилителя для динамического микрофона
При замене Т1 особых изменений в качестве не последовало. Все остальные детали тоже в SMD корпусах, в том числе и конденсатор С3. Вся плата получилась довольно-таки маленькая, правда можно сделать ее еще меньше, используя технологию изготовления печатных плат ЛУТ. Но обошелся и простым полумиллиметровым перманентным маркером. Вытравил плату в хлорном железе за 5 минут. Получилась вот такая плата усилителя микрофона, которая крепится к штекеру 3,5.
Все это неплохо помещается внутрь кожуха от штекера. Если тоже будете так делать, то советую делать плату как можно меньше, так как у меня она деформировала кожух и поменяла его форму. Плату желательно промыть растворителем или ацетоном. В итоге получилось такое полезное устройство, с хорошей чувствительностью:
Форум по обсуждению материала УСИЛИТЕЛЬ ЭЛЕКТРЕТНОГО МИКРОФОНА
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.
Про использование технологии беспроводного питания различных устройств.
Усилители на транзисторах
Предлагаемый микрофонный усилитель (МУ) может использоваться как экономичный предварительный усилитель к УМЗЧ с сетевым или автономным питанием. Полоса пропускания МУ составляет 25…25000 Гц при неплохом отношении сигнал/шум за счет применения малошумящих биполярных транзисторов n-p-n-структуры.
Максимальная амплитуда выходного напряжения — 0,5 В. При напряжении питания 3,6В потребляемый ток не превышает 0,68 мА. МУ (рис.1) состоит из: – электретного микрофона ВМ1 с подстроечным резистором RP1 установки режима; – фильтра питания C1-R5; – переходных конденсаторов С2 и С4; – двухкаскадного усилителя на транзисторах VT1, VT2. Электретный микрофон ВМ1 является активным, т.е. имеет встроенный усилитель. Режим работы ВМ1 устанавливается подстроечным резистором RP1.
Коэффициент усиления по напряжению — 1000…3000. В МУ можно применить постоянные резисторы МЛТ, С2-23 или С2-33. Подстроенный RP1 — СПЗ-38а. Конденсатор С2 — керамический, типа KM, К10-17. Оксидные — К50-35 или зарубежного производства. Транзисторы VT1, VT2 — биполярные малошумящие, n-p-n-структуры, типа КТ3102Д, КТ3102Е с коэффициентом усиления по напряжению ((3) порядка 500. Их можно заменить зарубежными 2N2484. Микрофон ВМ1 — электретный, типа NMC или XF-18D и им подобные.
Микрофонный усилитель на печатной плате
Микрофонный усилитель выполнен на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис.2). Диаметр отверстий на плате под радиоэлектронные компоненты — 0,8 … 1мм под соединительные проводники 1… 1,2 мм, под крепежные отверстия — 2,5 мм. Все резисторы на плате устанавливаются вертикально. Для получения низкого уровня фона фольга на верхней стороне платы (стороне расположения деталей) используется как экран и электрически соединена с общим проводом.
Для исключения замыкания выводов деталей с общим проводом в отверстиях сделана зенковка сверлом диаметром 2…2,5 мм. Пайку радиоэлектронных компонентов рекомендуется вести низковольтным паяльником. Микрофон ВМ1 подключается с соблюдением полярности (у микрофона NMC “-” питания соединен с корпусом). Перед включением МУ движок подстроечного резистора RP1 устанавливается в среднее положение. Подав питание, вращением движка RP1 устанавливают режим работы ВМ1: на верхнем (по схеме) его выводе должно быть напряжение около +0,7 В. Затем измеряют напряжение на коллекторе VT2 и при необходимости устанавливают его равным 0,5Unm- (+1 в) подбором сопротивления R3.
Подбор сопротивления проще всего выполнить, включив вместо R3 цепочку из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 20…50 кОм и подстроечного с номиналом порядка 470 кОм. МУ сохраняет работоспособность при напряжении GB1 в диапазоне 3…6 В и имеет потребляемый ток порядка 0,8…1мА. Если усилитель при работе возбуждается (свистит или “затыкается”), следует проверить емкость С1 и убедиться, что экран на верхней стороне печатной платы соединен с общим проводом на нижней стороне. Если это не помогает, рекомендуется уменьшить усиление электретного микрофона ВМ1 увеличением сопротивления RP1.
При применении некоторых экземпляров микрофонов для увеличения стабильности работы МУ может потребоваться увеличение емкости конденсатора С1 до 220 мкФ. Для улучшения качества сигнала микрофон ВМ1 окружается поролоновой прокладкой. Если необходимо избавиться от “буханья”в тракте НМУ при резких звуках, лицевую панель микрофона также закрывают слоем поролона толщиной 5… 10 мм. Для этой же цели микрофон рекомендуется подпаивать к плате многожильными проводниками, исключающими жесткий механический контакт корпуса микрофона с печатной платой.
При длине соединительных проводников свыше 30 мм рекомендуется использовать экранированный провод. В качестве источника питания МУ используются 3 аккумулятора типоразмера AA-size емкостью от 650 до 2850 мАч. Возможно также применение сетевого адаптера с хорошей стабилизацией или стабилизированного источника питания усилителя мощности.
Читайте также: