Wabashpress.ru

Техника Гидропрессы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

AudioKiller; s site

Микрофонный усилитель

Для тестирования акустики необходим микрофон, а к нему — предварительный усилитель. Ну так вот он. Причем этот усилитель достаточно хорош и для звукозаписи. Конструкция получилась довольно простой — это «конструкция выходного дня». Сделана за одно воскресенье из того, что наскреб по сусекам. Качество очень приличное и свои функции он выполняет просто на «отлично», а цена настолько смешная…

Вот как он выглядит:

Микрофонный усилитель

Микрофонный усилитель

Микрофонный усилитель

Микрофонный усилитель

Микрофонный усилитель

Микрофон вставлен в металлический корпус от миниджека — и прочно, и дополнительный экран, и красиво. Схема усилителя несмотря на простоту имеет очень хорошие параметры:

Верхняя часть — блок питания. Варистор защищает от бросков напряжения, фильтр — от высокочастотных помех. Выпрямитель однополупериодный — ведь потребляемый усилителем ток очень мал. Подробнее про такой блок питания, его работу и изготовление можно почитать здесь: Маломощный блок питания. Красный светодиод LED1 служит индикатором включения в сеть. Он подключен к «минусу», чтобу создавать более равномерную нагрузку на блок — ведь к «плюсу» подключен зеленый светодиод LED2.

Сам усилитель — внизу. Схема его изменилась совсем чуть-чуть. Причин изменения было две:

  1. При большой громкости происходило ограничение (клиппинг) сигнала усилителем. Для борьбы с ним перенес потенциометр Р1 с выхода ОУ ОР2 на его вход.
  2. В усилителе использовались керамические конденсаторы большой емкости, которые существенно нелинейны (см. Сравнение неэлектролитических конденсаторов для усилителей). А я планировал измерять искажения динамиков, поэтому, хоть влияние конденсаторов было мало, я его полностью исключил — поменял их на электролиты.

Итак, по схеме. Зеленый светодиод LED2 выполняет роль стабилитрона на напряжение примерно 2 вольта для питания встроенного в микрофон усилителя (просто подобрал из тех, что былы под рукой такой светодиод, чтобы при токе 4-5 мА напряжение было близко к 2 В). Конденсаторы C6 и С7 устраняют возможный шум, а резистор R5 является нагрузкой встроенного в микрофон транзистора. Дальше идет двухкаскадный усилитель на ОУ в инвертирующем включении. В усилителе использовал старые советские операционники КР544УД1, поэтому для получения большого усиления в широком диапазоне частот пришлось поставить их 2 штуки — они сравнительно низкочастотные. Кроме того, от такого включения есть польза: регулятор уровня включен между двумя каскадами — это самое лучшее для него место: если ставить его на вход, то ослябляя и без того слабый сигнал, он ухудшает отношение сигнал/шум; если ставить на выход (как было изначально) — при сильном сигнале второй усилитель начинает ограничивать. Я специально сделал коэффициент усиления намного больше, чем нужно — для того, чтобы без проблем «слышать» тихие сигналы, или ставить микрофон в точку прослушивания далеко от колонок (и при этом не делать их громкость большой, чтобы не беспокоить окружающих). Но, поскольку есть регулятор, всегда можно усиление уменьшить и работать с громкими звуками. (Раньше я не предполагал, что сигнал будет настолько большим, поэтому очень удивился, когда в усилителе возник клипинг). Сравнительно небольшой коэффициент усиления первого каскада позволяет наверняка избежать клиппинга. А дальше регулятором Р1 можно ослабить сигнал, если его амплитуда слишком велика.

Читайте так же:
Можно ли стирать хоккейные краги

В схеме можно использовать любые недорогие операционные усилители. Быстродействие от них не требуется, а вот небольшой уровень шума приветствуется.

Инвертирующее включение ОУ требует меньше деталей. Конденсаторы С8, С9, С10 — разделительные. С8 работает под постоянным напряжением около 2 вольт, а полярность С9 и С10 я определил экспериментально — померяв полярность постоянного напряжения смещения на выходах ОУ. Это позволило минимизировать искажения, вносимые в сигнал конденсаторами. Резистор R10 задает нулевой потенциал на левой по схеме обкладке С10 и создает на нем правильную полярность. R11 предохраняет выход усилителя от коротких замыканий.

Параметры усилителя:

  • Частотная характеристика по уровню -3 дБ: 5 Гц … 75 кГц.
  • Усиление

Несмотря на применение довольно старых советских операционников, этот микрофонный усилитель получилась очень линейным, на частоте 1 кГц и амплитуде входного сигнала 80 мВ (это около 1 вольта на выходе 1-го ОУ и около 2 вольт на выходе устройства) Кг=0,0015%. Спектр выходного сигнала (измерено звуковой картой ESI Juli@ с внешним линейным стабилизированным блоком питания аналоговой части; частота дискретизации 192 кГц, разрядность 24 бита):

Микрофонный усилитель

Помехи на частоте сети скорее всего из-за того, что неэкранированы разъемы и провода, выведеные к регулятору уровня (хоть они и расположены близко друг к другу — отрезок шлейфа). Зато амплитуды гармоник очень малы, и сами гармоники имеют порядок не выше 5-го (по крайней мере визуально).

Посмотрим на интермодуляционные искажения, снятые в тех же условиях при подаче на вход сигнала с частотами 15 и 16 кГц и суммарной амплитудой порядка 110 мВ:

Микрофонный усилитель

Интересно, что разностной частоты даже и не видно! Это говорит о высокой линейности в зауковом диапазоне. Я даже не ождал от этих операционников такого качества!

Вывод: теперь можно смело измерять и АЧХ практически в любых условиях, и искажения динамиков! И даже писать музыку (а что, надо попробовать).

Схему собирал на «макетке» — за час полностью всю спаял и проверил (и потом еще 30 минут переделывал на новую схему). Сам усилитель заэкранирован жестяным корпусом. Поскольку трансформатор стоИт рядом, он дает (наверное это именно он) помехи с частотой 50 Гц на провода и разъемы. Но помехи малы, и неохота дальше ковыряться.

Микрофон — аналог WM-60 требует напряжения питания порядка 2 В. Его АЧХ:

Единственно, что плохо — микрофон у меня не откалиброван (а тем более, что это не чистый Panasonic, а его клон). Поэтому какие-то неравномерности АЧХ при измерении колонок могут либо быть незамечены, либо наоборот, будут результатом неравномерности микрофона. Но пока откалибровать его негде, так что переживу.

Схема акустического усилителя звука LM386

LM386-01

Интегральная микросхема LM386 — это крошечный 8-контактный чип усилителя мощности, специально созданный для работы при относительно низких параметрах напряжения, но обеспечивающий значительное усиление.

LM386 схема усилителя — сведения о рабочих характеристик

Схема усилителя IC LM386 идеально подходит для применения в небольших аудио устройствах с низким энергопотреблением, таких как FM-радио, дверные звонки, телефоны и т.д.

Давайте начнем разговор об усилителя IC LM 386 с изучения его абсолютных максимальных номиналов, то есть параметров, которые не должны быть превышены при использовании этой IC в любой схеме:

LM386 — технические характеристики микросхемы

  • Напряжение питания: от 4 В до макс. 15 В (типичное)
  • Входное напряжение: +/- 0,4 вольт
  • Температура хранения: от -65 градусов до + 150 градусов по Цельсию
  • Рабочая температура: от 0 до 70 градусов Цельсия
  • Выходная мощность: 1,25 Вт при нагрузке 8 Ом
  • Изготовитель ИС: National Semiconductor

Внутренняя схема

LM386-1

Как контролировать усиление для микросхемы LM386

Чтобы улучшить отклик ИС, на ее выводах №1 и 8 имеется возможность регулировки усиления, которая может быть установлена ​​снаружи. Когда вышеупомянутые выводы остаются не подключенными ни к чему, то внутренний резистор R6 1,35 кОм автоматически устанавливает усиление микросхемы на 20.

Если конденсатор подключается к вышеуказанным выводам, коэффициент усиления сразу повышается до 200. Коэффициент усиления можно просто настроить, подключив потенциометр последовательно с вышеупомянутым конденсатором через контакты 1 и 8.

Схема соединения

Практическое применение схем усилителей с использованием микросхемы LM386

На следующем рисунке показана типичная схема усилителя ИС LM 386, имеющая минимальное количество компонентов, необходимых для работы с внутренне установленным уровнем усиления 20. Используемый динамик — 2 Вт, 8 Ом. На вход Vin может подаваться сигнал от любого источника звука, такого как разъем для наушников сотового телефона, разъем RCA L или R проигрывателя CD/DVD либо любой другой аналогичный источник.

Контакт Vs должен быть подключен к источнику +12V постоянного напряжения от адаптера AC/DC или самодельного трансформаторного/мостового блока питания. Контакт № 4 должен быть подключен к земле или отрицательной клемме блока питания. Провод заземления или отрицательный провод от источника входного аудио сигнала, также должен быть подсоединен к вышеуказанному отрицательному полюсу блока питания.

LM386-2

Входной контакт №2 идет к потенциометру 10K, который становится регулятором громкости, один из его концевых выводов выбирается для приема входного сигнала, а другой конец подключается к земле, а центральный — к горячему концу ИС. Громкоговоритель подсоединен к разъему №8 через блокирующий конденсатор большой емкости, цепочка резистор/конденсатор, подключенный к контакту №5 и заземлению, включен для компенсации частоты и обеспечения большей стабильности схемы.

Следующая схема показывает конструкцию, аналогичную приведенной выше, за исключением того, что ее контакты 1 и 8 были подключены к конденсатору емкостью 10 мкФ, который, как объяснялось выше, помогает довести коэффициент усиления усилителя до 200.

LM386-3

Подробная электрическая схема LM 386 с инструкциями

LM386-4

Схемы приложений

Из приведенного выше обсуждения мы узнали, что LM386 — это универсальная ИС небольшого усилителя звука, которую можно быстро и с большой эффективностью применять во многих различных небольших схемах, связанных со звуком. Ниже приведены несколько схем приложений с использованием микросхемы LM 386, которые вы можете самостоятельно собрать и получать много удовольствия от прослушивания.

Схема усилителя микрофона собранного на микросхеме LM386

Схема усилителя микрофона

На следующем изображении показано, как описанный выше чип LM 386 может быть применен для создания простой, но мощной схемы микрофонного усилителя, как показано ниже.

Усилитель LM 386 с усилением низких частот

Усилитель LM386 с усилением низких частот

Пока мы знаем, что, подключив электролит емкостью 10 мкФ к контактам 1 и 8, можно увеличить фактическое усиление схемы до 200. Это происходит из-за того, что конденсатор соответствующим образом закорачивает встроенный в ИС резистор 1,35 кОм. На рисунке выше показан способ шунтирования этого резистора с помощью C4-R2, чтобы обеспечить усиление низких частот на 6 дБ при 85 Гц. Это компенсирует реальную неспособность микросхемы воспроизводить подходящий басовый эффект через обычно используемые недорогие 8-омные динамики.

Схема радио AM

Схема радио AM

На рисунке выше показано, как конструкция усилителя LM 386 может быть настроена как компактный усилитель для создания простого AM-радио. Здесь обнаруженная AM-передача подается на неинвертирующий вход ИС через потенциометр R3 регулировки громкости, и результирующая RF отключается через R1, C3.

Любые оставшиеся RF помехи не могут попасть в громкоговоритель через указанный ферритовый фильтр. В этой конструкции радиоприемника LM 386 AM коэффициент усиления напряжения микросхемы установлен на уровне 200 — C4. Вы также можете видеть, что схема питается через дополнительный блок питания стадии подавления пульсаций путем настройки C5 между выводом 7 и отрицательной линией.

Микрофонный усилитель

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

Схема на полевом транзисторе обладает низким уровнем собственных шумов и обеспечивает коэффициент усиления порядка 20 дБ.Для этого потребовалось увеличить напряжение питания до 9 В, поэтому усилитель питается от батарейки типа «Крона» или от источника внешнего питания. При повторении данной схемы нужно помнить, что полевые полупроводниковые приборы боятся статического электричества, поэтому пайку транзистора нужно выполнять заземлённым паяльником и использовать антистатический браслет. Выводы транзистора перед пайкой нужно соединить между собой, обмотав их тонкой медной проволокой. Схемы микрофонных устройств на транзисторах имеют различные технические решения. Они бывают с несколькими каскадами, с автоматической регулировкой усиления и шумоподавлением.

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.

Схема микрофонного усилителя на lm358

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

  • Сентябрь 2020
    12345
    6789101112
    13141516171819
    20212223242526
    27282930
  • Ссылки
  • Эпиграф

Если её прочитать, вы познаете кунфу все формулы и принципы расчёта инвертирующего предусилителя на ОУ для микрофона.

Схема того, что у меня получилось:

Часть номиналов оказалась под влиянием деталей, находившихся в тумбочке.
Элементов немного, поэтому легко собрать навесом на макетке. Нужно уделить внимание экранированию всей разводки и звездообразной разводке земли, полезно также использовать металлический корпус.
Питание может составлять примерно от 3,7 до 30 В, при этом, единственная деталь, которую надо пересчитать под другое напряжение — Rph, который задаёт напряжение питания для микрофона (а также убедиться, что не превышено максимальное напряжение для всех конденсаторов). Я выбрал держатель на 4 элемента АА, поскольку этот формат дешёвый и распространённый, а также можно использовать low self-discharge (LSD) Ni-Mh элементы, что даст 4,8 В.
Cin и Cout выбраны таким образом, чтобы практически не влиять на АЧХ на низких частотах вплоть до 20 Гц. Если микрофон будет использоваться только для записи голоса и «басы» не нужны, то их номиналы можно значительно занизить, например, Cin до 1 мкФ и Cout до 2,2 мкФ.
Схема дана для моно, для стерео батарейка и Roff1/Roff2/Coff/Coff2 и Cpwr/Cpwr2 общие для обоих каналов, Rg можно поставить двухканальный. Я также сделал спереди 3 гнезда, для левого и правого моно микрофонов и одно для стерео.
При использовании с определённым микрофоном Rg+Rfb можно заменить на один постоянный резистор, номинал которого лучше уточнить экспериментально (но на многих схемах в интернетах это 100 КОм, что можно считать удачным стартовым значением).
На профессиональном балансном входе на самых чувствительных имеющихся у меня микрофонах усилок даёт максимум до -6 дБ (что нормально при подключении небалансного выхода к балансному входу) при максимальном положении ручки усиления, т.е. 105,6 КОм в ООС, для более «глухих» микрофонов стоит увеличить Rg до 200-470 КОм. Если вы собираетесь использовать предусилитель с бытовой звуковой картой, то увеличивать Rg, скорее всего, не стоит, т.к. до бытового стандарта напряжения в линии должно хватить итак.
Предусилитель также можно использовать с динамическими микрофонами, но при этом желательно разомкнуть цепь Rph, чтобы убрать постоянное смещение с головки микрофона, а заодно уменьшить энергопотребление (для этого можно добавить выключатель).
Ещё один интересный нюанс, если вы решите делать так же гнёзда под 6,3 мм, то для перехода с хромированных 6,3 мм разъёмов на 3,5 мм джеки надо использовать позолоченные переходники (а не хромированные, как на фото), иначе при малейшем шевелении провода на выходе раздаётся ужаснейший треск.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector