Микрофонный усилитель
Главная
Акустика
Аудио
Статьи и заметки
Фотогалерея
Гостевая
Ссылки
Обо мне
Напишите мне
Статьи и заметки → Микрофонный усилитель

Рассматриваемый в статье усилитель используется совместно с микрофоном на основе электретного капсюля DH6050A для измерений АЧХ и ФЧХ динамических головок и акустических систем. Усилитель подключается к линейному входу звуковой карты компьютера и может использоваться для домашней звукозаписи.

• Общее описание

За основу взята схема Эрика Уоллина (Eric Wallin) - Preamp 2 [2]. Сначала была воплощена схема, с небольшим изменением – в ОС операционника был вживлен переменный резистор, так что коэффициент усиления изменялся в диапазоне +6dB…+26dB. В конце концов, я пришел к выводу, что пиковый детектор - это лишний потребитель тока, не имеющий практического применения. Дело в том, что во многих хороших программах (SpectraLab, JustMLS) уже есть программный пиковый детектор, "подстраивающийся" под данную звуковую плату. Ограничения же самого усилителя (при обычном, не Rail-to-Rail, операционном усилителе) возникают при выходном напряжении равном 1В (на синусоиде) и это при питании 6В! Не всякая карта может нормально, без искажений, записать сигнал с таким уровнем. Поэтому в следующей моей конструкции детектор отсутствует. К тому же заменяя счетверенный ОУ на сдвоенный, мы имеем большие возможности по приобретению не дорогого, качественного, экономичного операционного усилителя.

Загрузить схему в новом окне [7,50кБ]

Схема микрофонного усилителя.

В качестве стабильного источника опорного напряжения (ИОН) для электретного микрофона использован прецизионный источник напряжения LM385 на 2,5 вольта. Он обладает высокой стабильностью выходного напряжения при изменении окружающих условий (изменение напряжения питания, температуры, влажности) и не шумит как стабилитрон. Большинство конденсаторных микрофонов (например, WM60 и MCE2000) имеют рабочее напряжение от 1,5 до 10 В, с номинальным значением в диапазоне Uмик=2÷4 В. При этом их максимальный потребляемый ток равен 0,5 мА. Поскольку усилитель должен быть работоспособным при снижении напряжения до 5÷6В (глубокий разряд батареи), то с учетом падения напряжения на выходных транзисторах ОУ (DA1.1) и сопротивлениях R4,R5 было выбрано Uмик=2 В.
В цепи обратной связи самого усилителя (DA1.2) установлент переменный резистор. С помощью него можно изменять коэффициент усиления от 2 до 20 раз. Резистор R11 корректирует верхний предел усиления. Конденсатор C10 совместно с параллельными ему резисторами образует ФВЧ, препятствующий самовозбуждению ОУ и ограничивающий полосу пропускания усилителя. С номиналами, приведенными на схеме, полоса пропускания по уровню -3dB: 1Гц – 115кГц; по уровню -0,5dB: 5Гц – 50кГц.
Усилитель с подключенным к нему микрофоном потребляет ток равный 5,95 мА (Uбат=9 В). При разряде батарее до 4,3 В напряжение на микрофоне начинает снижаться. Если применить так называемый Rail-to-Rail операционный усилитель (например, AD823), то батарею можно использовать при снижении ее напряжения до 3,4…3,5 В.
В случае недоступности LM385 и ее аналогов в качестве ИОН можно использовать несколько p-n переходов (см. рисунок ниже). У разных диодов прямое напряжение Uпр на переходе имеет среднее значение 0,55÷0,65 В и незначительно зависит от протекающего прямого тока, что и является главным требованием ИОН. Если учесть, что каждый диод имеет Uпр=0,6 В, то напряжение ИОН, состоящего из трех p-n переходов, будет равно 1,8 В.


ИОН с p-n переходами.

• Детали

Резисторы – мощностью 0,125 Вт. Все неполярные конденсаторы керамические. С3,С9,С10 – типа NPO. С5,С6,С7,С12 - стабильные типа X7R, остальные могут быть общего назначения. Электролитические конденсаторы (Samhwa, Samsung, Jamicon) на напряжение 10÷16В. В цепи обратной связи используется переменный резистор фирмы SONG HUEI ELECTRIC R-0904N группы А - для логарифмической регулировки усиления и группы B для линейной. Кнопка - PSW-2 с фиксацией. LM385-2.5 фирмы National Semiconductor в корпусе ТО-92, также можно использовать LM4040-2.5. Если усилитель будет реализован с ИОН на диодах, то кроме указанных на схеме можно использовать – 1N4148, КД522. Диоды следует выбрать по одинаковому падению напряжения на переходах. В качестве ОУ подойдут AD823, LF412, AD826, OPA2132. Вообще, в этой конструкции желательно использовать так называемые Rail-to-Rail операционные усилители, чтобы размах неискаженного выходного напряжения усилителя был максимально возможным - приближался к напряжению питания. Таким образом, батарею питания можно будет использовать дольше - при ее разряде до 3,3÷3,5В. Корпус устройства – G01B размерами 101х60х26 мм с отсеком для батарейки типа 6F22.
Для обеих схем разрабатывалась общая плата под корпус G01B, чтобы при необходимости от одной схемы можно было перейти к другой: MicAmp lay.

Загрузить рисунок в новом окне [14,1кБ]

Расположение элементов
для схемы с LM385.

 Загрузить рисунок в новом окне [14,3кБ]

Расположение элементов
для схемы с ИОН на диодах.

• Налаживание

Поскольку разные микрофонные капсюли потребляют разный ток (у моего DH6050A он равен 0,235 мА), то падение напряжения на сопротивлениях R4,R5 будет также разным. Значит и на микрофоне напряжение может отличаться от 2 В и быть равно 0,9..2,2 В (в зависимости от тока, потребляемого капсюлем). Если оно больше 2 В, то это нормально, а вот если оно ниже 1,5 В, то капсюль не будет нормально работать. Поэтому налаживание усилителя сводится в подборе номинала резистора R1 (R2 в схеме с ИОН на диодах) так чтобы напряжение на микрофоне было равным 2,0..2,2 В.

• Внешний вид конструкции

Загрузить фотографию в новом окне [80,0кБ]

Монтаж элементов усилителя.


 Загрузить фотографию в новом окне [111кБ]

Расположение в корпусе.
Загрузить фотографию в новом окне [155кБ]

Внешний вид прототипа
микрофонного усилителя.

 Загрузить фотографию в новом окне [166кБ]

Печатная плата с обратной
стороны.

А здесь можно увидеть микрофоны, которые я использую, и их собственные АЧХ: микрофоны для измерений АЧХ.

• Ссылки по теме

  1. Preamp - микрофонный усилитель от Эрика Уоллина;
  2. Preamp 2 - второй микрофонный усилитель от Эрика Уоллина;
  3. Микрофонные предусилители - принципы, схемы, разводки плат от Fenyx-а;
  4. Микрофонный усилитель с фантомным питанием - практический результат от Grey-я.

Последнее обновление 27.04.2007
Статьи и заметки → Микрофонный усилитель