Усилитель с фантомным питанием для электретного микрофона. Усилитель для компьютерного микрофона с фантомным питанием Микрофонные усилители схемы школа электрика

Простой микрофонный усилитель для компьютера своими руками

Это статья посвящена конструкции простого микрофонного усилителя, который можно использовать для усиления сигнала электретного или динамического микрофона.

При минимальном количестве деталей, такой усилитель позволяет улучшить соотношение сигнал/шум и увеличить усиление сигнала микрофона по сравнению с усилителем встроенной аудиокарты. https://сайт/

Всё собираюсь записать свой первый видео урок. Уже изготовил . Но, первая же попытка записать голос споткнулась о невероятно высокие шумы и недостаточный коэффициент усиления микрофонного усилителя встроенной аудио карты.

Самые интересные ролики на Youtube

При отключении режима «Microphone Boost», удалось снизить шумы, но уровень усиления стал таким низким, что записать что-либо стало невозможно.

Я уже было решил купить отдельную аудио карту, но обнаружилось, что хорошая аудио карта стоит очень дорого, а бюджетная за 10$, хотя и имеет более низкий уровень шумов, но также обладает микрофонным усилителем с не очень высоким коэффициентом усиления.

Так что, взялся я за изготовление простенького микрофонного усилителя.

Первые же опыты с макетами микрофонных усилителей показали, что уровень шумов можно снизить, а усиление повысить.

Остаётся только диву даваться тому, как умудряются разработчики компьютерного железа выдавать на гора такие "перлы", тогда как всего несколько копеечных деталей решают проблему шума и усиления.

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://сайт/

Причины следующие:

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).

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.

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.

Назначение выводов микросхемы К538УН3А.

Корпус 2101.8-1.

1. Питание.
2. Не используется.
3. Коррекция.
4. Вход.
5. Вывод регулировки коэффициента усиления.
6. Подключение фильтра ОС по постоянному току.
7. Общий.
8. Выход.

Корпус 301.8-2.

Несколько устаревший вариант исполнения микросхемы.

Типовая схема включения микросхемы.

1. C2 – фильтр питания.
2. C5 – разделительный.
3. C6 – корректирующий.
4. C8 – фильтр ОС по постоянному току.
5. R4 – регулировка ОС по переменному току.

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.

Схему можно значительно упростить, если рассчитывать только на использование динамического микрофона. Нужно только иметь в виду, что при использовании пассивного динамического микрофона с малой чувствительностью, может понадобиться увеличить коэффициент усиления, что приведёт к некоторому повышению уровня шумов микрофонного усилителя.

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.

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).

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 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.

Ура! Заработало!

Get the Flash Player to see this player.

Пятисекундная стерео запись сделанная при помощи двух динамических микрофонов и самодельного микрофонного усилителя. (Нужно кликнуть по картинке).

Величина резистора в цепи обратной связи R4 = 50 Ом.

Уровень сигнала микрофонного усилителя - максимум.

Уровень записи по линейному входу аудио карты = 0,2.

Предлагаемая для сборки схема - это малошумящий предварительный усилитель, который усиливает сигнал от электретного микрофона для достаточного уровня, чтоб далее подавать его на аудио линию к УМЗЧ или звукозаписывающего устройства. Здесь используется ОУ OPA172 с очень низким уровнем шума в качестве усилителя для преобразования выходного тока от микрофона на уровень сигнала. Схема работает от стандартного напряжения 9 В, так что хорошо будет питать её от батарей. Ведь даже используя простую Крону, МУ проработает почти 100 часов. На литиевых АКБ срок службы увеличится раз в 10.

Схема усилителя и список деталей

Особенности схемы микрофонного УНЧ

• Напряжение питания 9 В
• Потребление тока около 3 мА
• Микрофон установлен сразу на плате
• Очень маленькая и узкая печатная плата МУ

Плата с планарными радиоэлементами столь мала, что её можно спрятать в корпус небольшого студийного микрофона, или даже в штекер аудиовхода! Если не жалко увеличить ток потребления на 1 миллиампер - снабдите устройство светодиодом для индикации включения, так будет пользоваться гораздо удобнее.

В настройке схема не нуждается, но при желании подкорректировать усиление и АЧХ под свои нужды - измените номиналы цепочки обратной связи R2 C2. Второй вариант

Этот микрофонный усилитель был сделан потому, что шум и недостаточная чувствительность магазинных гарнитур и микрофонов для компьютера были крайне раздражающими, а покупать высококачественные за 50+ долларов не поднималась рука.
Предлагаемая схема показала реально высокую чувствительность, мощный выходной сигнал, низкий уровень шума и приятную АЧХ.

Схема самодельного микрофонного усилителя на ОУ

Основой схемы является операционный усилитель NE5532. Конечно вы можете поставить лучший, но этот отвечает данным требованиям на 100%. Эта схема использует обе половинки усилителя, расположенные в едином корпусе, так что выходной сигнал будет очень сильный (можно даже подавать на наушники). Устройство должно быть подключено к входу LINE-IN, потому что типичный вход микрофона слишком чувствителен и запись будет с перегрузкой.

На фото верхний слой — это печать с двухсторонней липкой лентой. Микрофон электретный, типовой. Если надо использовать динамический — . Микросхема была в закромах и единственное что пришлось купить — . Но даже если покупать абсолютно всё — общая стоимость будет близка с смешному 1 доллару.

Вся электроника была встроена в готовый пластиковый корпус (хотя металлический тоже приветствуется). Плата приклеивается к основанию термоклеем. Микрофон приклеен к корпусу таким же клеем, как и разъём аккумулятора 9 В (чтоб не болталась батарея).

Приклеивание микрофона к корпусу вообще-то не очень хорошая идея, лучше сделать что-то подобное через мягкую резинку — она будет фильтровать вибрации.

После сборки плата была покрыта прозрачным лаком для защиты меди от коррозии. Микрофон обычно работает в подвешенном положении на подставке. Кабель для микрофона 5 метров, естественно это экранированный кабель хорошего качества.

Испытания микрофона и выводы

Микрофон используется для записи аудиокниг и озвучки переведённых фильмов. При необходимости он может использоваться как караоке-микрофон или даже небольшой усилитель — выходной сигнал настолько силен, что может управлять 32 Ом наушниками.

Более низкое питание не пойдёт — это итак предел для данной микросхемы, которая работает от 9 до 30 В по даташиту.

Параметр шума может быть дополнительно улучшен с использованием специального малошумящего операционного усилителя (типа OPA).

Возможно для кого-то микрофон покажется не слишком легкий и удобный. Но вы можете сделать по-своему, уменьшив размер платы и корпуса. Аккумулятор работает очень долго, недавно была записана аудиокнига на 10 часов и никаких проблем.

Предусилитель для микрофона , он же предварительный усилитель или усилитель для микрофона — это такой вид усилителя, назначение которого — усиление слабого сигнала до величины линейного уровня (порядка 0,5-1,5 вольт), то есть до приемлемой величины, при которой работают обычные усилители звуковой мощности.

Входным источником акустических сигналов для предварительного усилителя обычно являются звукосниматели виниловых пластинок, микрофоны, звукосниматели различных музыкальных инструментов. Ниже приводится три схемы микрофонных усилителей на транзисторах, а так же вариант усилителя микрофона на микросхеме 4558. Все их без труда можно собрать своими руками.

Схема простого микрофонного предусилителя на одном транзисторе

Данная схема микрофонного предусилителя работает как с динамическим, так и с электретными микрофонами.

Динамические микрофоны по конструкции схожи с громкоговорителями. Акустическая волна оказывает воздействие на мембрану и на прикрепленную к ней акустическую катушку. В момент колебания мембраны, в катушке, находящейся под воздействием магнитного поля постоянного магнита, образуется электрический ток.

Работа электретных микрофонов базируется на возможности определенных видов материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью (электретов) менять поверхностный заряд под воздействием акустической волны. Данный тип микрофонов отличается от динамического высоким входным сопротивлением.

При использовании электретного микрофона, для смещения напряжения на микрофоне, необходимо установить сопротивление R1

микрофонный усилитель на одном транзисторе

Поскольку эта схема микрофонного усилителя для динамического микрофона, то при использовании электродинамического микрофона его сопротивление должно быть в диапазоне от 200 до 600 Ом. При этом C1 необходимо поставить до 10 мкф. Если это будет электролитический конденсатор, то его плюсовой вывод необходимо подключить в сторону транзистора.

Питание осуществляется от батареи крона или же от стабилизированного источника питания. Хотя лучше от батареи, чтобы исключить шумы. можно заменить на отечественный . Конденсаторы электролитические на напряжение 16 вольт. Для предотвращения помех, подключать предусилитель к источнику сигнала и к входу усилителя необходимо экранированным проводом. Если необходимо дальнейшее мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на микросхеме .

Микрофонный предварительный усилитель на 2-х транзисторах

Структура построения любого предусилителя очень сильно влияет на его шумовые характеристики. Если брать во внимание тот факт, что используемые в схеме предусилителя качественные радиодетали все равно в той или иной мере приводят к искажениям (шумам), то очевидно, что единственный выход получить более-менее качественный микрофонный усилитель — это сократить число радиокомпонентов схемы. Примером может послужить следующая схема двухкаскадного предварительного .

С данном варианте количество разделительных конденсаторов сведено к минимуму, поскольку транзисторы включены по схеме с общим эмиттером. Так же между каскадами существует непосредственная связь. Для стабилизации режима работы схемы, при изменении внешней температуры и напряжения питания, в схему добавлена ООС по постоянному току.

Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах

Это еще один вариант . Особенность данной схемы усилителя для микрофона в том, что подача питания на схему предусилителя осуществляется по тому же проводнику (фантомное питание) по которому идет входной сигнал.

Данный микрофонный предусилитель предназначен для совместной работы с , например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. , состоящим из сопротивлений R2, R3 создается необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выступающий в роли нагрузки, идет на базу VT2 который является частью эмиттерного повторителя на VT2 и VT3.

Возле разъема на выходе, установлены дополнительно два элемента: нагрузочное сопротивление R6, через которое идет питание, и разделительный конденсатор СЗ, отделяющий выходной аудио сигнал от напряжения питания.

Предварительный микрофонный усилитель на микросхеме 4558

Операционный усилитель 4558 выпускается фирмой ROHM. Он характеризуется как маломощный и малошумящий усилитель. Применяется данная микросхема в усилителе микрофона, звуковых усилителях, активных фильтрах, генераторах управляемых напряжением. Микросхема 4558 имеет внутреннюю фазовую компенсацию, увеличенный порог входного напряжения, большой коэффициент усиления и малый уровень шума. Также у данного операционного усилителя имеется защита от короткого замыкания.

(140,5 Kb, скачано: 2 161)

предусилитель микрофона на 4558

Это хороший вариант для постройки микрофонного предусилителя на микросхеме. Схема предусилителя для микрофона отличается высоким качеством усиления, простотой и не требует большой обвязки. Этот микрофонный усилитель для динамического микрофона также хорошо работает и с электретными микрофонами.

При безошибочной сборке, схема не требует настройки и начинает работать сразу. Наибольший ток потребления – 9 мА, а в состоянии покоя потребляемый ток в районе 3 мА.

Рассмотренные в тематической подборке конструкции микрофонных усилителей используют только недорогие и доступные радиокомпоненты, а также неплохие технические характеристики.

Благодаря сочетанию именно таких биполярных транзисторов, отпала необходимость в переходной емкости между обоими каскадами, а также гарантируется стабильная работа усилителя по величине постоянного тока, даже при коллебаниях питающего напряжения или при замене транзисторов на новые.

Этой конструкция не нужен подбор элементов, так как использованы транзисторы, с коэффициентом передаваемого тока выше 50. Это означает, то что в этой конструкции можно применять, без подбора, транзисторы типа КТ3102 или КТ3107 с любыми буквенными индексами. Хороший результат можно получить и при применение зарубежных аналогов ВС307А, ВС307Б, ВС308А, ВС308В в качестве первого. Схема обеспечивает коэффициент усиления не ниже 150-200 в частотном диапазоне 50 Гц - 20 кГц.

Использование биполярных транзисторов одного типа проводимости позволило упростить процедуру их подбора, т.к прямой контакт между каскадами стабилизирует функционирование всех трех транзисторов по величине постоянного тока.

Border="0">

Особенность такой схемы заключается в том, что можно корректировать частотные характеристик второго транзисторного каскада благодаря наличию частотно-зависимой отрицательной обратной связи. Для ее реализации осуществляют параллельное подключение к сопротивлению R7 цепочки из конденсатора С4 и резистор R5. Показатель реактивного сопротивления емкости С4 на низких частотах достаточно высокий, а, поэтому, R5 не влияет на усилительный каскад. На высоких частотах параллельно R7 подключается C5. А рост коэффициента усиления осуществляется в результате снижения сопротивления эмиттерной цепи.

Еще одна особенность этой конструкции заключается в том, что сигнал на его выход следует через эмиттерный повторитель на последнем транзисторе. Такое сочетание снижает выходное сопротивление, а также уменьшает и влияние длины соединительного кабеля на качество работы усилителя в целом.

Предлагаемое схемотехническое решение позволяет использовать меньше радиокомпонентов, а коэффициент усиления повысить до 1000, благодаря наличию отрицательной ОС по величине напряжения в среднем каскаде. Это отлично стабилизирует усиление, а также увеличивает рост входного сопротивления схемы. В случае необходимости коэффициент усиление снижается за счет роста сопротивления R3. Например, используя R3 = 1 кОм, коэффициент усиления (K u ) падал до 100.

Border="0">

Учитывая зависимость режимов функционирования транзисторов по постоянному току от показателей первого и второго транзистора. Для нормальной работы устройства величина постоянного напряжения на эмиттерном переходе последнего транзистора должна быть около 1,4 В. Это контрольное напряжение настраивается подпором резистора R1.

Микрофон ДЭМШ-1А, это электромагнитный, дифференциальный и шумозащищенный микрофон, используемый для работы в радиосвязи. Микрофонный капсюль ДЭМШ-1А это симметричная электромагнитная систему с диафрагмой, открытая с двух сторон. Поэтому при условии близкого и несимметричного расположении микрофона относительно источника звука он выдает высокий уровень выходного сигнала и при этом значительно снижая разные шумы, имеющиеся в месте передачи.

Для предварительного усилениязвуковой частоты микрофона и задания частотной характеристики, а также согласования выходного сопротивления микрофона с последующими каскадами используется эта схема:

Все каскады микрофонного усилителя собраны по схеме с непосредственной связью. Это снизило количество электролитических конденсаторов и добавило немного надежности конструкции. Усиление по напряжению осуществляют два транзистора VT 1 и VT2. На третьем выполнен эмиттерный повторитель, с помощью которого добиваются низкого выходного сопротивление. Для термостабилизации режимов работы транзисторов усилителя, напряжение смещения на базу первого из них подается с эмиттерного сопротивления второго через R4. Допустим, что под воздействием, каких-то негативных факторов, ростет и ток транзистора VT1, это приведет к снижению уровня напряжения на его коллекторе и на базе VT2. Это снизит ток коллектора VT2 и падения напряжения на эмиттерном сопротивление R6, что приведет приведет к снижению напряжения на базе VT1 и уменьшению его коллекторного тока. Т.о задается стабилизация режимов работы микрофонного усилителя. Емкость С1 - конденсатор фильтра напряжения питания, С2 - разделительный. Через емкость С3 напряжение сигнала отрицательной ОС, снимаемое с R6, в противофазе поступает на базу VT1. Это гарантирует завал частотной характеристики в области высоких частот и исключает возбуждение на ВЧ. Емкость С4 так же, как и С2 - разделительная. Настройка усилителя по постоянному току происходит изменением номинала резистора R4. Усилитель работает в режиме класса А. Номинал резистора R4 должна быть такой, чтобы с ростом входного сигнала от генератора НЧ, ограничение амплитуды положительных и отрицательных полуволн синусоиды происходило одновременно.