Радиосхемы Схемы электрические принципиальные

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.

Простые схемы микрофонных усилителей

Нередко именно небольшие части устройств монтируются по непроверенным, «модным», самостоятельно «подогнанным ” схемам…

Микрофонные усилители — «особенная» часть электроники. С одной стороны, небольшая часть дорогого и сложного устройства, которую не видно, с другой стороны, начальное звено звуковоспроизведения или преобразования, ошибки (искажения, шумы), в котором уже нельзя ничего исправить в последующих каскадах!

Один из радиолюбителей для «своей дорогой» радиостанции изготовил микрофонный усилитель (рис.1 а). Схема «почти» работоспособна — ненужный резистор R2 стал необходим, благодаря… большой утечке тока в электролитическом конденсаторе С4!

На самом деле схема должна была выглядеть как на рис.1б:

• «заземлённый» вывод микрофона соединён со средней точкой неэлектролитических конденсаторов СЗ и С4;
• конденсаторы зашунтированы встречно включенными кремниевыми диодами (чтобы при включениях — выключениях питания не допустить «запрыгивания» напряжения на выводах операционника за пределы питающего, что может произойти при неодинаковых ёмкостях СЗ и С4).

Но такой «радужный» (симметричный) монтаж может привести к прохождению помех цепей питания на вход усилителя. Приходится выполнить схему классически (рис.1в). Усилитель инвертирует сигнал, это способствует устойчивости всей цепочки преобразования сигнала. Коэффициент усиления определяется отношением (R5 + R6) / R1.

Входы операционного усилителя соединены с неэлектролитическими конденсаторами С1 и СЗ (обладают малой утечкой)

Общий вывод микрофона соединён с корпусом схемы — это немаловажно для схемы, входящей в состав радиопередатчика. Данную схему можно собрать с меньшими усилиями, чем исходную, и лучшим результатом.

Микрофонный усилитель для компьютера

Звуковая карта в моём компьютере имеет низкое усиление по микрофонному
входу. Даже при максимальном усилении регуляторов, приходится говорить близко
и громко.
Поэтому, я сделал дополнительный каскад усиления, который подойдёт к любому внешнему
микрофону для компьютера.

Схему вы видите на картинке. Усиление примерно +20дб. номиналы деталей не
критичны и могут отличаться в два раза

Важно, чтобы резисторы 1ком
(можно 1-3ком), между которыми электролитический конденсатор 22мкф
(можно 5-50мкф), были одинакового номинала! От этого зависит усиление каскада

Перемычка, показанная на схеме, разрывается если вы используете динамический
микрофон. В современные гарнитуры для ПК установлены электретные микрофоны,
поэтому перемычка нужна.

Резистор отмеченный звёздочкой, требуется подобрать по минимальным искажениям
сигнала. Для транзистора КТ3102 он может быть в пределах 510ком -1мом.
Для других транзисторов, его номинал может сильно измениться.

Этот усилитель хорошо зарекомендовал себя при работе в сетях EchoLink, FRN,
Zello, Шарманка, а также с программой Zeus Radio и SDR трансивером ZS-1.
Усиление достаточно для комфортной работы c разными гарнитурами, через
соответствующие программы.

Уровень подьёма высокочастотной области спектра, регулируется конденсатором
0.3мкф, его можно уменьшить, для большего подьёма высоких частот или увеличить,
для получения ровного спектра. Другой вариант, одеть на микрофон резонанстную
насадку, чтобы подчеркнуть высокие частоты, а (это в конечном счёте) улучшает
разборчивость речи.

Плата имеет размер 25×10мм, после сборки и настройки, на неё одевают
термоусадку, отдельный корпус, не требуется. Для уменьшения размеров платы,
используйте smd-детали.

Проконсультироваться и послушать работу усилителя можно в ‘Виртуальной Шарманке’,
FRN, Echolink сетях. В российской конференции EchoLink, вызывайте UA6HJQ
(номер 914763).

Простой вариант
Ниже более простая схема, но в ней нет возможности корректировать АЧХ, и она
подходит не для всех типов электретных микрофонов. Это нужно учитывать!
Номиналы деталей не критичны. Для регулировки частотного спектра, используйте
насадку на микрофон, из термоусадки.

Детали размещают на небольшой плате между штеккером и разьёмом, как на фото.
После проверки работоспособности, на конструкцию надевают термоусадку.
Настройка не требуется, если детали исправны и правильно припаяны, схема
начинает работать сразу.

Коэффициент усиления такой как у предыдущей схемы, около 20дб. При подключении
этого усилителя к компьютеру, чувствительность микрофона заметно вырастает.

Ссылки:
Усилитель электретного микрофона
Усилитель для компьютерного микрофона с фантомным питанием

UA6HJQ

Подключение конденсаторного микрофона

Стыковать конденсаторный (точнее — электретный) микрофон с усилителем тоже необходимо грамотно. В схеме (рис.2а) батарея 9 В питает электретный микрофон через балластный резистор R1, переменная составляющая сигнала микрофона выделяется для дальнейшего усиления через C1 — R2 фильтр. Но С1 обладает утечкой — на вход УНЧ могут пройти постоянная составляющая и импульсы, характерные для электролитического конденсатора в слаботочных цепях. Авторы схемы будто «забыли», что узел не является фрагментом игрушки, о входит в цепочку воспроизведения звука, и его стоимость не должна быть копеечной.

Устранить нежелательные эффекты в начале цепочки звукоусиления можно заменой конденсатора С1 на конденсатор с малыми утечками (рис.2б). А вот соединение гнёзд «выход» и «тюнер» показывает: качеству звука в схеме уделялась малая роль. При включении тюнера его сигнал должен был перебороть сигнал микрофона (рис.2а)?!

Блок питания блока (стерео) электретных микрофонов (рис.2в) более продуман:

батарея питания защищена от «пусковых» импульсов посредством резистора R1;
напряжение батареи сглаживается блоком конденсаторов C1, С2 с широкой полосой рабочих частот, поэтому «внятная» переходная помеха между каналами исключена;
ёмкость С2 выбрано достаточной для важного узла.

Но в цепях сигналов, идущих к УНЧ, установлены «простые» электролитические конденсаторы. Это обязательно нужно исправить!

Ещё одно схема (рис.За) обладает избыточностью, что очень усложняет настройку в составе передатчика:

• нефиксированное смещение цепи базы транзистора дополнено эмиттерной цепочкой R3, С4, которая в данном случае бесполезно;
• переключатель SW1 позволяет выбрать сигнал кок непосредственно от микрофона, ток и через усилитель (при этом резистором «level” усиленный сигнал уменьшается);
• емкость конденсатора С5 занижено.

Установка ограничителя сигналов но кремниевых диодах в данной схеме оправдано.

Минимизированная схема (рис.Зб) обладает лучшими параметрами:

• отсутствуют избыточные цепи коммутации;
• удалено цепочка из цепи эмиттера;
• выходной сигнал стол более низкоомным (удалены резисторы R5, R6);
• напряжение ограничения увеличено вдвое;
• регулятор выходного сигнала выполнен классически.

Примечание. Грамотнее было бы установить регулятор громкости после линии связи, чтобы низкоомный сигнал большого уровня был меньше подвержен наводкам, но мы показали вариант решения в пределах исходной схемы.

Много тарабарщины бегает по всемирной паутине… Усилитель, показанный но рис.4., не имеет цепей стабилизации рабочего режима каскадов, цепей ООС и выполнен ток, чтобы заработать «при удачном стечении обстоятельств»:

• цепь базы Q1 имеет сглаженное (R3 -С2) питание, о сам электретный микрофон питается несглаженным током;
• входной транзистор имеет нетермостабильное смещение, но его коллектор определяет режим работы второго каскада?;
• рабочая точка Q3 «хитро» стабилизировано кремниевым диодом D1 … Но высокоомный R7 и низкоомные R8 — R12 обеспечивают роботу Q3 в классе «С» — транзистор закрыт за исключением коротких всплесков!;
• полевой транзистор Q4 тоже работает в режиме отсечки, повторяя и усиливая импульсы тока через Q3. Номинал R9 не 3 миллиома (мОм), а 3 мегоома (МОм).

Если бы это был сигнализатор шума, достаточно было бы установить один операционный усилитель по схеме триггера Шмитта!

Если же это схема предварительного усилителя микрофонного сигнала, нужно было всячески поддерживать режимы транзисторов но линейных участках…

Подключение к ПК

Для осуществления подключения рассматриваемого оборудования к компьютеру необходимо наличие специально предназначенного для него интерфейса.

Сегодня подключения осуществляется двумя способами:

• через разъем 3.5 мм, расположенный на отведенной для этого плате;
• через интерфейс USB.

Разъем диаметром 3.5 мм является самым распространенным. Он на сегодняшний день присутствует практически на всей технике, оснащенной возможностью воспроизведения и записи. Для осуществления подключения достаточно просто вставить штекер в разъем. Маркируется он розовым или красным цветом.

Большинство современных моделей не требуют установки каких-либо дополнительных драйверов или кодеков. Чаще всего вполне достаточно стандартных, идущих в комплекте с операционной системой (Windows XP или Windows 7).

Фото: микрофон USB

Некоторые сложности иногда возникают при подключении через USB-интерфейс. Так как данные устройства обычно являются профессиональным оборудованием, предназначенным для студийной записи. И соответственно, требуют наличия специализированного программного обеспечения. Оно идет в комплекте на цифровом носителе, также его можно скачать из интернета.

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).

Виды микрофонов

Микрофоны характеризуются следующими параметрами:

• Чувствительность микрофона — это отношение напряжения на выходе микрофона к влияющему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило, 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.
• Номинальный диапазон рабочих частот — диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры.
• Уровень собственного шума микрофона — выраженное в децибелах отношение эффективного значения напряжения, обусловленного флуктуациями давления в окружающей среде и тепловыми шумами различных сопротивлений в электрической части микрофона, к напряжению, развиваемому микрофоном на нагрузке при давлении 1 Па при воздействии на микрофон полезного сигнала с эффективным давлением 0,1 Па.
• Неровность частотной характеристики — разность между максимальным и минимальным уровнем чувствительности микрофона в номинальном диапазоне частот.

Рис 1. Схема включения конденсаторного микрофона.

На рис. 1 приведена схема, разъясняющая принцип работы конденсаторного микрофона. Выполненные из электропроводного материала мембрана (1) и электрод (2) разъединены изолирующим кольцом (3) и представляют собой конденсатор.

Крепко натянутая мембрана под влиянием звукового давления производит колебательные движения относительно неподвижного электрода. Конденсатор включен в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока GB и активным нагрузочным сопротивлением R.

При колебаниях мембраны ёмкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления. В электрической цепи возникает переменный ток такой же частоты и на нагрузочном сопротивлении появляется переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Электретные микрофоны по принципу работы являются теми же конденсаторными, но постоянное напряжение в них обеспечивается зарядом электрета, тонким слоем нанесённого на мембрану и сберегающим этот заряд продолжительное время (свыше 30 лет).

Так как электростатические микрофоны имеют высокое  выходное сопротивление, то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полевом n-каналыюм транзисторе с р-п переходом.

Это позволяет уменьшить выходное сопротивление до значения не более 3 + 4 кОм и снизить потери сигнала при подключении к входу усилителя микрофона. На рис. 2 приведена внутренняя схема электретного микрофона с тремя выводами МКЭ-3.

Рис. 2 Внутренняя схема электретного микрофона МКЭ-3.

У электретных микрофонов с двумя выводами выход микрофона исполнен по схеме усилителя с открытым стоком.

Рис. 3. Внутренняя схема электретного микрофона МКЭ-389-1.

Рис. 4. Схема подключения электретных микрофонов с двумя выводами.

На рис. 3 приведена внутренняя схема электретного микрофона с двумя выводами

МКЭ-389-1. Схема подключения такого микрофона приведена на рис. 4. По этой схеме можно подключать практически все электретные микрофоны с двумя выводами, и отечественные и импортные.

В таблице приведены их технические характеристики.

Ток потребления микрофона МЭК-1 не более 0,2 мА, МКЭ-377-1 и МКЭ-378 не более 0,35 мА. Потребляемый ток микрофонов М1-А2, М1-Б2 и М-7 не более 70 мкА.

Отличие микрофона МКЭ-332 от МКЭ-333 в том, что МКЭ-332 односторонне направленный, а МКЭ-333 ненаправленный.

Причины, по которым может не работать устройство

Существует несколько основных причин, по которым может не работать рассматриваемый прибор. Их можно условно разделить на аппаратные и программные.

Фото: наушники с микрофоном

К аппаратным относятся:

• неисправность соединительного шнура;
• гнездо для подключения в не рабочем состоянии;
• электронные компоненты повреждены или работают неправильно.

Программные ошибки, мешающие разговору в скайпе или иных приложениях, устранить намного проще.

Присутствие такого рода проблем обусловлено:

• неправильно установленными кодеками или драйверами;
• наличием всевозможным конфликтов между уже установленными программами.

Для исправления программных ошибок достаточно лишь осуществить его повторную установку.

Конструкция и детали.

При выборе схемы усилителя, я ориентировался в основном на простоту эксплуатации и минимальное количество деталей затраченных на постройку. Задача изготовить супер-пупер усилитель с рекордными показателями не ставилась.

После макетирования нескольких схем на совдеповских микросхемах, я остановился на микросхеме К538УН3А (КР538УН3А). https://oldoctober.com/

Причины следующие:

Минимальное количество навесных элементов.
Однополярное питание. Не нужно городить фантомную землю.
Низкое напряжение питания – 6 Вольт. Легко применить питание от батареи.
Микросхема продолжает работать при снижении напряжения питания до 3-х Вольт. Не нужен стабилизатор напряжения питания и батарею можно использовать более длительное время.
Защита от короткого замыкания

Важно при использовании Джеков 3,5мм! В момент вставки штекера в гнездо происходит короткое замыкание контактов.
Потребляемый ток не превышает 5мА. Если установить пару литий-ионных элементов питания, например, DL123A или одну батарею CR-P2, то их хватит как раз до того момента, когда вся современная техника морально устареет

Почему именно DL123A (CR-P2)? Из-за токсичной начинки, корпуса этих элементов изготавливают из нержавеющей стали и тщательно герметизируют, что исключает разрушение корпуса и повреждение схемы усилителя. Последнее часто случается при использовании солевых и щелочных (алкалиновых) элементов. (Алкалайновые элементы GP повредили мой любимый Maglite).

Печатные платы.

На изображениях печатных плат, представлен вид со стороны элементов. Дорожки просвечиваются сквозь плату.

На картинке пример разводки печатной платы универсального микрофонного усилителя.

1. Вход.
2. Верхний по схеме конец потенциометра R3.
3. Движок потенциометра R3.
4. Анод светодиода HL1.
5. Корпус.
6. Питание +6В.
7. Выход.
8. Корпус.

Пример разводки печатной платы усилителя динамического микрофона.

1. Вход.
2. Корпус.
3. Питание +6В.
4. Выход.
5. Корпус.

Сам я изготовил печатную плату исходя из размеров имеющихся в моём распоряжении элементов управления и корпуса.

Ссылка на чертежи печатных плат в конце статьи.

Усилитель для электретного микрофона

категорияСамодельная аудиотехникаматериалы в категории

РАДИО 2004 №7

Предлагаемый усилитель для электретного микрофона имеет практически симметричный токовый выход на последующий усилитель микшерного пульта с симметричным входом, получая «фантомное» питание по сигнальным проводам соединительного кабеля.

Как известно, в профессиональной аппаратуре для звукоусиления микрофоны подключают к балансным (симметричным) входам усилителей, что позволяет использовать относительно длинные линии без заметного влияния на них внешних источников помех. Для конденсаторного микрофона поляризующее напряжение (обычно 48 В) поступает через входной разъём от блока питания пульта.

Конденсаторные микрофоны относительно дороги, и в любительской практике во многих случаях возможна замена их электретными микрофонами. Подобные малогабаритные электретные микрофоны применяют, как правило, в беспроводных радиомикрофонных устройствах фирм Shure, Sennheizer, AKG либо в бытовой аппаратуре звукозаписи. Микрофон представляет собой конструкцию, в которой встроен и усилительный каскад для согласования микрофона с относительно низкоомным входом следующего за ним устройства. Из капсюля выведен тонкий и гибкий кабель — две жилы в экране.

Если возникла необходимость применить электретный микрофон, например, в качестве звукоснимателя для струнного или духового инструмента, совсем не обязательно использовать радиоканал. Этот микрофон можно согласовать с симметричным микрофонным входом микшерского пульта через несложное устройство, питаемое также через входной разъём.

Согласующий усилитель (его схема показана на рисунке) неразрывно соединён с микрофоном ВМ1, что исключает произвольное его отключение во время работы, вызывающее бросок напряжения во всем канале усиления и громкий щелчок в акустической системе. Микрофон получает питание через резистор R1 с эмиттеров транзисторов VT1 и VT2 Сигнал с микрофона поступает на вход дифференциального каскада (база транзистора VT1) через конденсатор С1. С коллекторов транзисторов VT1 и VT2 балансный сигнал подается на микрофонный вход микшерного пульта или другого устройства.

С него же поступает напряжение для питания всего устройства: непосредственно на коллекторы транзисторов VT1, VT2 и через резисторы R5 и R6 на базовые цепи дифференциального каскада.

Для стабилизации напряжения базового смещения применён «стабистор» из шести последовательно включённых кремниевых диодов. На них образуется стабильное напряжение около 3,6 В. Применение стабилитрона нежелательно, так как заметно возрастает уровень шума.

В устройстве использован микрофон МКЕ-2 фирмы Sennheizer. Можно применить аналогичный микрофон другой фирмы. Вместо транзисторов С536А можно использовать другие малошумящие с максимальным напряжением U_кб >=50В, например, отечественные КТ3102А или КТ3102Б с отбором пары по указанному параметру, а также по параметрам h_21э и U_бэ. Конденсаторы С1 и С2 желательно использовать специально предназначенные для звуковой аппаратуры — Black Gate или других известных фирм.

Для монтажа усилителя была использована макетная плата с сеткой отверстий 2,5×2,5 мм. Всё устройство разместилось в корпусе от батареи, аналогичной «Кроне», который соединяется проводником с общим проводом. Кабель микрофона подсоединён к плате: красный провод — к точке соединения R1 и С1, а синий — вместе с оплёткой к общему проводу. К точкам на плате, к которым подведены коллекторы обоих транзисторов, и к общему проводу подсоединяют симметричный кабель, на другой конец которого припаян штекер разъёма XLR.

Проверить электрические режимы устройства можно, подключив его непосредственно к микрофонному входу микшерского пульта (фантомное питание должно быть включено) или же к источнику стабилизированного напряжения +45…48 В. подсоединив контакты 2 и 3 разъёма Х1 к плюсовому выводу источника питания через резисторы сопротивлением 33 кОм, а контакт 1 — к минусовому. Измеряя ток в разрыве цепи питания, нужно убедиться в том, что он не превышает 2 мА. Затем необходимо измерить напряжение на резисторе R2; оно должно быть около 3 В. Далее устройство нужно проверить в действии.

М. САПОЖНИКОВ, г. Ганей-Авив, Израиль

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.

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.