0

Микрофонный предусилитель для сигналов с частотами 20 Гц…100 кГц

Это универсальный предусилитель всех переменных сигналов с частотами от 20 Гц … 100 кГц. Прежде всего, он будет использоваться в качестве микрофонного предусилителя. Схема может работать с динамическими микрофонами, электретными с двумя выводами, электретными с тремя выводами, а также с емкостными микрофонами. Использование миниатюрных SMD элементов означает, что устройство, собранное на крошечной плате, может быть встроено практически в любое аудиоустройство или стать частью любого нового девайса.

Микрофонный предусилитель

Характеристика

  • низкий уровень шума
  • усиление регулируется в диапазоне 1x … 80x
  • небольшие размеры
  • большое входное сопротивление, более 1 МОм
  • выходное сопротивление ниже 1 Ом
  • напряжение питания: 6 … 15 В
  • потребление тока ниже 5 мА

Описание схемы

Электрическая схема усилителя показана на рисунке 1.

Микрофонный предусилитель

Рис. 1

Это классическое применение операционного усилителя U1B микросхемы TL072 в неинвертирующей конфигурации с одним источником питания. Сигналы, появляющиеся на входе, то есть в точке А, проходят через конденсатор С1 на неинвертирующий вход операционного усилителя. Напряжение постоянного тока на этой клемме определяется делителем резистора R2, R3, R5 и немного выше половины напряжения питания. Входное сопротивление самого усилителя для сигналов переменной частоты (исключая R1) равна сумме сопротивлений R4 и параллельного соединения R3, R5 и составляет около 1,3 МОм. Коэффициент усиления определяется отношением сопротивлений R7, R8, R9 к R6. Чтобы включить регулировку усиления в крошечной схеме с SMD, используются три резистора (R7 … R9), которые могут быть закорочены с помощью смежных полей контакта — чем больше активное сопротивление R7 … R9, тем больше усиление. Путем замыкания соответствующих резисторов, можно получить следующие значения усиления: 11x, 23x, 33x, 48x, 58x, 70x, 80x, которые удовлетворят все потребности. В принципе, вы также можете получить усиление, равное 1х, то есть сделать повторитель, замкнув накоротко все три резистора. В этом случае, однако, следует удалить R6, чтобы не излишне нагружать выход и не увеличивать потребление тока. Теоретически, при использовании резисторов с более высокими значениями коэффициент усиления может быть больше 80x. На практике не следует увеличивать усиление одиночного усилителя выше 100х, потому что тогда результирующие динамические свойства ухудшаются. Хорошая фильтрация схемы снижает шум и подверженность самовозбуждению. Напряжение постоянного тока в точке B составляет около 3/4 от напряжения питания. Используя в резисторе делителя R2, ​​R3, R5 дорогостоящие резисторы, конденсатор C2 емкостью 10 мкФ эффективно фильтрует как напряжение для элемента U1A, так и поляризующее напряжение для U1B. Резистор R1 будет использоваться только в сочетании с двухвыводным электретным микрофоном. Сопротивление 2,2 кОм обеспечит хорошую динамику.

Монтаж и настройка

Схема была собрана на плате, показанной на рисунке 2.

Микрофонный предусилитель

Рис. 2

SMD электролитические конденсаторы могут быть установлены на плате, но на всякий случай были добавлены отверстия в точках пайки, что позволит паять обычные электролиты. Установка не должна вызывать затруднений, даже у начинающих радиолюбителей. Схема, собранная из функциональных компонентов, работает сразу и не требует особой настройки. Вам необходимо установить необходимое усиление путем короткого замыкания с резисторами R7 … R 9. Максимальное усиление (80x) будет использоваться очень редко. Для электретных микрофонов обычно достаточно 23-кратного или 33-кратного усиления. Испытания показали, что этот усилитель работает отлично при напряжении питания 4,8 В, что дает выходной сигнал не менее 1 В.

Микрофонный предусилитель

Рис. 3

Хотя было возможно получить выходной сигнал 0.5В уже при 3.7В, но при таком низком напряжении, намного ниже, чем минимальное напряжение, указанное в схеме питание, операционный усилитель имеет значительно уменьшенные параметры. Хотя на схеме показан диапазон напряжений питания 9 … 15 В, усилитель будет хорошо работать с 5 … 6 В. Однако при питании 5 … 6 В необходимо заранее проверить, имеет ли система предписанный коэффициент усиления, не вносит ли он искажения и является ли выходное напряжение U1A правильным. Максимальное напряжение питания ограничено емкостью конденсатора C4 (и в меньшей степени C2). Интегральная схема может питаться напряжением до 30 В. В каждом случае сопротивление нагрузки, подключенное к точкам C, O, должно быть не менее 1 кОм. Потребляемый ток в состоянии покоя составляет около 3 мА, безусловно, менее 5 мА. Двувыводный электретный микрофон следует просто прикрепить к точкам A, O1, точка B. не будут использоваться. Динамический микрофон также должен быть подключен к точкам A, O1, удаляя R1 раньше. Элемент U1A не будет использоваться. Трехточечный или конденсаторный электретный микрофон (MCU53) следует снять R1, а микрофон прикрепить к точкам A, B, O1. В очень редких случаях, когда напряжение питания выше 12 В, если поляризационное напряжение в точке B было слишком высоким (например, для питания микрофонов MCU53), вместо конденсатора С2 можно припаять диод Зенера (5,6 … 6,2 В). При использовании модуля для усиления сигналов от источника, отличного от микрофона, R1 также следует удалить. В этом случае входное сопротивление системы превышает 1 МОм. При усилении очень слабых сигналов, когда описанный модуль и последующие блоки будут иметь очень высокий коэффициент усиления, обратите особое внимание на подключение массы описанного модуля к массе последующих каскадов.

Микрофонный предусилитель

Рис. 4

Возможно, вам придется экспериментально определить местоположение заземления. Неправильное соединение может увеличить шум, искажения и даже привести к самовозбуждению. Однако в подавляющем большинстве случаев вам не нужно ни о чем беспокоиться — схема будет выполнять свою роль очень хорошо.






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

wp-puzzle.com logo