Усилитель для микрофона

Профессиональный микрофонный предусилитель

Профессиональный микрофонный предусилитель имеющий небольшие размеры, но очень хорошего качества можно самостоятельно изготовить в домашних условиях. Конечно при этом есть некие трудности в приобретении усилителя измерительного класса для обработки звукового сигнала — INA217, эта микросхема имеет сверхнизкий уровень гармонических искажений и практически бесшумная. В случае невозможности найти такую микросхему — есть замена: SSM2017, цоколевка полностью совместима с INA217.

Микросхема INA217 разрабатывалась по специальному заказу для аудиотехники HI-END класса и аппаратуры супер точного измерения, а также для применения в высококачественных устройствах предварительного усиления звука, которые используют на профессиональном уровне в студиях звукозаписи. Данный чип обладает сверх низким уровнем нелинейных искажений, а тракт входного сигнала имеет совершенно малый коэффициент шумов. Это устройство как нельзя лучше подходит для работы с источниками имеющими небольшую мощность звукового сигнала, например такие, как микрофоны с низким внутренним сопротивлением. Кстати эту уникальную микросхему применяют не только радиотехнике, она широко используется в медицинской промышленности, в приборах точного измерения, где необходимы такие параметры как, малый шумовой фон и расширенной пропускной способности. Исключительная функциональная возможность это — способность снижать коэффициент ухудшения звукового сигнала до совершенно малого значения, даже при имеющимся высоком уровне усиления.

Ниже показана принципиальная схема усилителя звука для микрофона реализованного на INA217

Встроенный в схему регулятор PR1 служит для регулировки уровня звука. В таблице расположенной ниже отображена принципиальная зависимость сигнала относительно сопротивления и внутренняя структура схемы:

Микросхема работает на двух-полярном постоянном напряжении ±15v. Потребляемый ток составляет всего 10 мА. Если есть необходимость ознакомится подробнее с электрическими параметрами микросхемы INA217, можете посмотреть в даташите. Скачать: INA217AIP-Texas-Instruments.zip

Есть еще одна немаловажная исключительность микросхемы заключающаяся в том, что входящий звуковой сигнал проходит через встроенный дифференциальный тракт, а это означает, что в сочетании незначительным уровнем искажений, гарантирует отличную работоспособность в микрофонных усилителях профессионального назначения. Разность в усилении сигнала, то есть некая разбалансировка практически отсутствует. Функцию нейтрализующей напряжение смещения в цепи обратной связи выполняет интегрированный операционный усилитель OPA2137. Фантомное питание не предусмотрено в схеме и обозначена только для информации. Стоимость микросхемы INA217 в продаже 5$.

Корпус.

Для размещения конструкции хорошо бы выбрать металлический корпус. Если используется пластмассовый корпус, то всю конструкцию желательно поместить в экран. Экран можно изготовить из жести консервной банки от сгущенного молока. Эти банки всё ещё покрывают оловом, и они прекрасно паяются (их даже не нужно лудить). И вкусно и полезно… для самодельщика. Корпус регулятора уровня сигнала должен соединяться с экраном всего усилителя.

На картинке корпус из дюралюминия и печатная плата в сборе. На плате два независимых усилителя с раздельным управлением питанием. Чтобы можно было записать стерео сигнал с использованием двух произвольных микрофонов, усилитель каждого канала снабжён отдельным входным гнёздом.

Элементы управления установлены прямо на печатной плате. Регулировка коэффициента усиления осуществляется один раз путём подбора постоянных резисторов при настройке усилителя.

Микрофонный усилитель в сборе. Микрофонный усилитель соединяется с компьютером экранированным кабелем, на конце которого находится разъём Джек 3,5мм (Jack 3,5mm).

Электрические параметры.

Номинальное напряжение питания – +6В.

Ток потребления при Uп = 6В, Т = -45… +70С, не более – 5мА.

Коэффициент усиления напряжения с внутренней обратной связью при Uп = 6В, f = 1МГц, Uвх. = 1мВ, Rн = 10кОм, Т = +25С:

не менее – 200,

не более 300,

типовое значение – 250.

Коэффициент усиления напряжения без внутренней обратной связи при Uп = 6В, f = 1МГц, Uвх = 1мВ, Rн = 10кОм, Т = +25С, типовое значение – 3000.

Нормированное напряжение собственного шума при Uп = 6В, f = 1МГц, Uвх = 1мВ, Rг = 500Ом, Rн. = 10кОм, Т = +25С, не более – 5нВ/√Гц, типовое значение – 2,1нВ/√Гц.

Максимальное выходное напряжение Uп = 6В, Rн = 2кОм, Кг = ≤ 10%, Т = -45С, не менее 0,5В, типовое значение – 1В.

Верхняя частота среза при Uп = 6В, Rн = 2кОм, Kу = 100, Т = +25С, типовое значение – 3МГц.

Входное сопротивление – 10кОм.

Предельные эксплуатационные данные.

Максимальное напряжение питания – 7,5В.

Максимальное входное напряжение – 200мВ.

Минимальное сопротивление нагрузки (кратковременное) – 0 Ом.

Температура окружающей среды, длительное воздействие: –45… +70С, кратковременное воздействие: –60… +125С.

Технические параметры К538УН3А.

Ниже публикую технические данные взятые из бумажного справочника по аналоговым микросхемам, так как в сети не нашёл подробной информации об этой микросхеме.

Микросхема представляет собой сверхмалошумящий широкополосный усилитель сигналов частотой до 3МГц. Шумовые характеристики усилителя оптимизированы для работы с низкоомными генераторами сигналов. Коэффициент усиления фиксирован внутренним делителем, но имеется возможность его внешней регулировки. Усилитель предназначен для применения в качестве предварительного усилителя воспроизведения в аппаратуре высшего класса, а также в качестве усилителя для низкоомных датчиков. Корпус 2101.8-1 (DIP8) или 301.8-2.

Виды предусилителя для микрофона

Существует официальных три вида микрофонных устройств:

• С одним транзистором. Основным источником питания первого вида микрофонного устройства как для динамического, так и для другого вида микрофона (служит батарея крона или другой стабилизированный источник питания). При подключении предусилителя к входу усилителя и к самому источнику сигнала рекомендуют использовать экранированный провод. Так, вы сможете предотвратить появления помех. В качестве же источника питания желательно выбирать батареи, так как они исключают вероятность появления шумов. Такой предусилитель подходит как для электретных, так и для электродинамических микрофонов.
• Микрофонное устройство с двумя транзисторами. Второй вид приспособления для микрофонов также направлен на борьбу с искажением звука. Для этой цели в устройстве с двумя транзисторами сокращено число радиокомпонентов. В этом приборе минимальное количество разделительных конденсатов. Все имеющиеся транзисторы соединяются с эмиттером. Ещё одной отличительной чертой предусилителя является наличие в схеме ООС. Эта функция помогает стабилизировать работу схемы, а значит и все устройства. Сбои в работе могут происходить по нескольким причинам. Например, из-за температурных перепадов или из-за напряжения питания.
• С тремя транзисторами. Этот вид микрофонного устройства также идеально подходит для электретного микрофона. Такое устройство наделено рядом интересных особенностей. Так, необходимое питание схема получает через центральную жилу. То есть через тот же проводник, по которому зачастую проходит входной сигнал. А вот возле разъёма этого предусилителя установленны специальные два элемента. Первый — это разделительная ёмкость С3. С её помощью выходной аудиосигнал отделён от напряжения питания предусилителя. Второй элемент — нагрузочное сопротивление R6. Через этот элемент проходит. А вот напряжение на сам микрофон поступает через R1 (сопротивление).

Однако все усилители звука отличаются между собой не только количеством транзисторов. Далее пойдёт речь о других видах предусилителях для современных микрофонов.

Другие виды усилителя звука для микрофона

Гибридный. Предусилитель состоит из разных компонентов, то есть из ламповых и транзисторных. Гибридный вид направлен на улучшения качества звука. В том числе и на устранение постороннего шума.

Ламповый микрофонный предусилитель. Ламповые предусилители не менее практичны и полезны. Лампы в этом устройстве придают исходящему больше теплоты и бархатности. Поэтому звучание становится более приятным и живым. Некоторые ламповые предусилители сразу оснащены не одним, а несколькими привлекательными режимами. Одним из таковых является режим инструментального предусилителя (у режима высокоомный вход). Благодаря этому режиму к предусилителю можно подключать гитару или другой музыкальный инструмент.

Несмотря на такие интересные преимущества, у лампового предусилителя все же имеется один, но большой недостаток. Это его стоимость. Она влияет на качество устройства. Чем дороже предусилитель, тем он качественней. Поэтому, если вы решите приобрести высококачественный ламповый предусилитель, помните, что он будет стоить не дешёво.

Усилители

Микрофонный усилитель на полевом транзисторе

Микрофонный усилитель на полевом транзисторе

В микрофонных усилителях миниатюрных радиопередающих устройств широко применяются и полевые транзисторы. При этом резистивные усилители на полевых транзисторах обеспечивают согласование источников сигнала, имеющих большое внутреннее сопротивление, с входом каскадов, обладающих относительно небольшим значением входного сопротивления. Каскады усиления на полевых транзисторах чаще всего выполняют по схеме с общим истоком.

Принципиальная схема предназначенного для работы с электретным микрофоном простейшего микрофонного усилителя, выполненного всего на одном полевом транзисторе, приведена на рис. 2.10. Усиление данной конструкции составляет не менее 20 дБ.

Рис. 2.10. Принципиальная схема микрофонного усилителя на полевом транзисторе

В рассматриваемой схеме сформированный микрофоном ВМ1 сигнал через разделительный конденсатор С1 подается на вход усилительного каскада, выполненного на полевом транзисторе VТ1, который включен по схеме с общим истоком.

Если на затвор транзистора VТ1 подать переменное напряжение малой величины, то при отрицательной полуволне этого напряжения ток, протекающий через транзистор, будет уменьшаться, а при положительной полуволне – увеличиваться по соответствующему закону. В результате аналогичным образом будет изменяться и напряжение на резисторе R3. Форма этого переменного напряжения повторяет форму входного сигнала, однако величина напряжения на стоке транзистора VТ1 будет значительно больше, чем величина сигнала на его затворе.

Для формирования напряжения смещения, подаваемого на затвор транзистора VТ1, в данном случае используется так называемая схема с автоматическим истоковым смещением. Напряжение автоматического смещения формируется при протекании тока стока транзистора VТ1 через резистор R4. Это напряжение подводится к затвору транзистора через резистор утечки R2, который также обеспечивает сток зарядов, накапливающихся на затворе. Режим работы данного усилительного каскада определяется величиной сопротивления резистора R4.

При отсутствии входного сигнала через транзистор VТ1 протекает ток стока, называемый током покоя. Этот ток обеспечивает формирование на резисторе R4 определенной разности потенциалов, то есть на верхнем по схеме выводе этого резистора будет положительное напряжение небольшой величины. Между затвором и шиной корпуса, имеющей нулевой потенциал, включен резистор R2, общее сопротивление которого несоизмеримо больше сопротивления резистора R4. В результате на затворе транзистора VТ1 формируется потенциал, который по сравнению с малым положительным потенциалом истока будет более отрицательным. Это небольшое отрицательное напряжение на затворе обеспечивает частичное закрытие транзистора, при этом устанавливается меньшая величина тока стока. Таким образом, величина тока покоя транзистора VТ1 зависит от сопротивления резистора, включенного в его цепь истока, то есть в данном случае от сопротивления резистора R4. Чем больше величина сопротивления резистора R4, тем большее отрицательное напряжение смещения подается на затвор транзистора VТ1. Поэтому изменением сопротивления резистора R4 подбирается такое напряжение смещения, при котором обеспечивается работа транзистора на линейном участке характеристики.

Для того чтобы через резистор R4 проходила лишь постоянная составляющая коллекторного тока, параллельно этому резистору в цепи эмиттера транзистора VТ1 включен электролитический конденсатор С3. Через этот конденсатор постоянный ток не проходит, поэтому на положение рабочей точки транзистора конденсатор С3 не оказывает никакого влияния. Сопротивление данного конденсатора переменному току невелико, поэтому переменная составляющая тока истока свободно проходит через конденсатор С3 на шину корпуса.

Снимаемый с резистора R3 усиленный сигнал через разделительный конденсатор С2 подается на выход микрофонного усилителя.

Необходимо отметить, что при сборке данного усилителя следует соблюдать общепринятые меры предосторожности, обеспечивающие защиту полевых транзисторов от выхода из строя вследствие воздействия статического электричества. В процессе пайки следует пользоваться паяльником с заземленным жалом, газовым паяльником или же специальной паяльной станцией

Не следует забывать и об антистатическом браслете.

Оглавление книги

Что называют предусилителем

По другому его ещё называют предварительным усилителем. Итак, предусилитель — это специальное микрофонное устройство, действия которого направлены на усиление слабых сигналов до конкретного предела (этот предел называется линейный уровень). Предусилитель улучшает качество звучания микрофона.

Теперь давайте ближе познакомимся со схемой, которая специально разработана для микрофонного устройства

Особенности схемы микрофонного устройства

Современные усилители для микрофонов в большинстве случаев оснащены микросхемой INA 217. У этого вида схемы есть свои преимущества и особенности.

Преимущества микросхемы:

• Низкий уровень искажений.
• Возможность использовать усилитель даже для высококачественных студийных микрофонов Существует также предусилитель для динамического микрофона.
• Малошумный входной тракт.
• Идеально подходит для низкоомных микрофонов. У таких устройств, как правило, слабый источник сигнала.
• Наличие широкой полосы пропускания.

Некоторые из упомянутых достоинств позволяют использовать устройства для микрофона с этой схемой не только для микрофонов, но и для медицинских, промышленных и измерительных приборов. Такая микросхема обладает поистине уникальной способностью. Она способна уменьшить искажение сигнала, даже если коэффициент усиления слишком высок.

Вот некоторые особенности или детали схемы INA 217:

• Дифференциальный входной сигнал. Эта составляющая часть позволяет обеспечить хорошую производительность в профессиональных микрофонах. Практически отсутствует вероятность возникновения разбаланса, то есть неравномерности усиления. Также отсутствует фантомное питание. Стоимость описанной микросхемы составляет 5 долларов.
• Регулятор PR1. Помогает регулировать процесс усиления звука. В том случае коэффициент усиления напрямую зависит от коэффициента сопротивления.
• У микросхемы двухполярное питание. Ток всегда поступает беспрерывно.

Благодаря такой мощной микросхеме рассматриваемого усилителя звука, выбранным микрофоном легко и удобно пользоваться.

На сегодняшний день также известны несколько видов этого устройства для микрофона. Рассмотрим некоторые из них.

Мастерам на все руки будет интересна статья об особенностях использования микросхемы MC uln2003.

Как правильно подключить динамический микрофон к кабелю.

Имея в наличии стерео микрофон от старого катушечного магнитофона, я хотел было записать стерео звук. Но, не тут то было…

Чувствительность динамических микрофонов уступает чувствительности электретных, что предъявляет к первым повышенные требования по экранированию от помех и наводок. Однако эти требования часто игнорируются производителем. Именно так обстояло дело с моими микрофонами. Подключены к кабелю они были по-разному, но каждый неправильно по-своему.

1. Корпус.
2. Вывод катушки.
3. Вывод катушки.

На рисунке видно, что у левого микрофона вообще оказался не подключенным корпус, а у правого, один из выводов катушки был подключен к корпусу. Оба эти подключения выполнены неправильно, особенно если учесть, что был применён кабель с экранированной витой парой.

На картинке показано, как правильно подключить динамический микрофон к микрофонному усилителю с асимметричным входом.

А это подключение микрофона к микрофонному усилителю с симметричным входом.

Наиболее дешёвые динамические микрофоны подключают с использованием однопроводного экранированного кабеля. На рисунке схема такого подключения.

Если вы слышите наводки в виде фона с частотой 50Гц, то микрофон лучше подключить с использованием экранированной витой пары.

Пунктирной линией на схемах показан металлический корпус микрофона, который следует соединить с экранирующий оплёткой кабеля. Выводы катушки нужно соединить с витой парой. Не все бюджетные динамические микрофоны позволяют это сделать безболезненно. Часто один из проводов катушки уже подключен к металлическому корпусу микрофона.

Не пытайтесь самостоятельно перепаивать провод катушки к другому контакту. Катушка намотана проводом 0,05мм и тоньше. Для сравнения — толщина волоса человека 0,03-0,04мм

Любое неосторожное касание выводов катушки неминуемо приведёт к обрыву. Кроме того, выводы катушки дополнительно покрывают клеем, что также усложняет задачу

Схема универсального микрофонного усилителя.

Представленная схема микрофонного усилителя может усиливать сигнал, как электретного, так и динамического микрофона.

Величина резистора R4 определяет коэффициент усиления микросхемы DA1.

Максимальный коэффициент усиления достигается при R4 = 0.

Для оперативной регулировки и ограничения уровня входного сигнала при перегрузке используется потенциометр R3.

Резистор R2, диод VD2 и светодиод HL1 представляют собой делитель напряжения, на котором формируется 2,2В для питания электретного микрофона. Резистор R1 является нагрузкой электретного микрофона. Светодиод HL1 также осуществляет функцию индикатора питания.

Сравнительные испытания.

При сравнительном испытании, регуляторы устанавливались в такое положение, которое бы обеспечило одинаковый уровень записанного сигнала, как при использованием микрофонного усилителя, так и без него.

Зелёный — уровень шума.

Малиновый — вид шума.

На графике уровень шумов микрофонного усилителя встроенной аудио карты в режиме «Microphone Boost».

Уровень записи – 1,0.

Уровень шума около -80Дб.

Для того чтобы получить минимальный уровень шумов, я установил максимальный уровень сигнала резистором R3. Это позволило использовать усилитель линейного входа аудио карты с небольшим уровнем усиления.

На этом графике уровень шумов самодельного микрофонного усилителя.

Уровень записи 0,05.

Уровень шума около -110Дб.

Драйверы аудиокарат обычно не позволяют устанавливать уровень записи с такой высокой точностью.

Установить уровень записи с точностью до долей процента можно с помощью бесплатного портативного аудиоредактора Audacity, ссылка на который есть в «Дополнительных материалах».

Саму запись или трансляцию звука можно производить при помощи любых других программ.

Как правильно выбирать усилитель для микрофона

Это необходимое устройство можно получить двумя способами:

Сделать своими руками. Чтобы сделать или собрать своими руками это устройство необходимо иметь в запасе некоторые инструменты и конкретные знания.
Приобрести в магазине

Второй вариант более популярен, нежели самостоятельный сбор
Поэтому давайте узнаём, на что важно обращать своё внимание при выборе предусилителя.

Фазовый переключатель. Эта полезная функция присутствует во многих предусилителях. Она будет особо вам необходима, если запись звука производится с участием нескольких микрофонов.

Питание. В большинстве устройств предусмотрено фантомное питание. Несмотря на это перед покупкой лучше убедиться лично, какое питание у предусилителя

Такую проверку обязательно важно осуществлять если предусилитель в дальнейшем будет использоваться для конденсаторного микрофона

Индикаторы

Не мешало бы обратить внимание и на этот составляющий элемент предусилителя. Особенно на наличие индикатора уровня

К сожалению, он присутствует не во всех моделях предусилителя. А вот индикатором перегруза наделены все устройства.

Входные каналы. Количество каналов на устройстве может быть разное. В этом отношении предусилитель рекомендуют выбирать исходя из личных потребностей. То есть, сколько микрофонов будет подключено к предусилителю.

Наличие встроенного лиметра. Лиметр ограничивает уровень входного сигнала. Такая полезная функция наблюдается не во всех продаваемых моделях устройства. Она особенно необходима, когда звуковой сигнал сразу подаётся на выход звуковой карты. Во время прямой подачи из-за сильных перегрузок могут наблюдаться искажения. Встроенный лиметр предотвращает появление таких искажений. Лиметры вдвойне полезны во время записи музыки.

Фильтр низких частот. Подобная функция может прослеживаться в определённых моделях предусилителя. Хотя фильтры низких частот чаще всего встречаются в конденсаторных микрофонах. Основная задача фильтров — отсекать от возникающих сигналов низкочастотные помехи. Кроме помех, фильтры устраняют гнусавость и эффект бочковатости, что также мешает нормальной записи звука.

Рассмотренная информация показывает, что во время выбора предусилителя для микрофона следует обращать внимание на множество факторов. В том числе и на стоимость

Она зависит от многих факторов. Минимальная стоимость предусилителя составляет 3000 – 4000 тысяч рублей.