Схемы микрофонных усилителей с регулированием. Усилитель для компьютерного микрофона с фантомным питанием. Фото платы усилителя

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.

Не секрет, что знания (в широком смысле) есть субъективный образ реальности. В более узком смысле знания трактуются как обладание некоей объективной (проверенной) информацией, позволяющей решить конкретную задачу.
Насколько объективен ваш образ реальности?
Попробуйте проанализировать, какая часть ваших знаний получена истинным путём, т.е. либо из вашего непосредственного опыта, либо как результат вашего мышления, опирающегося на основополагающие истины и научно обоснованные понятия.
Это и будет то непреложное, на что вы можете полагаться при выборе аппаратуры. Остальные примерно 80-99% всех чужих пара-квази-анти-лже-псевдо-как-бы знаний, полученных из сфабрикованных статей, обильно снабжённых потрясающей красоты картинками, шестизначными ценниками и крайне субъективными словоизвержениями экспертов – одиночек я предлагаю вам незамедлительно забыть.
Но навсегда запомнить, что Научные объяснения направлены на сознание. А реклама всяких дорогих аудиофильских штучек действует на подсознание. Гораздо более эффективно действует, человеку трудно идти против своей веры. В общем, берегите, люди, голову!
В сущности, почти все, что мы считаем своим знанием почерпнуто из того, что под руку или прямо в уши из эфира попало. Мы сызмала и самым примитивным образом становимся жертвами маркетинга, паствой профессиональных и хорошо оплачиваемых "гуру". Нам много рассказали о тонкостях звучания того или иного кабеля, о всевозможных влияниях помех из сети, об ошибках при чтении лазерных дисков, джиттере……..о великом множестве процессов, которые должны влиять на звук.

Мы теперь точно знаем, чтО именно должно влиять! Но каковы эти влияния в численном выражении , и самое главное, можем ли мы это услышать?! Об этом нам как-то не сообщили.
Напомню, что влияния, схожие по результату, складываются как корень из суммы квадратов. 5% и 1% дадут не 6%, а всего 5.099%. Говоря иначе, при анализе каких бы то ни было влияний нужно знать хотя бы порядок их малости. Иначе мы просто обречены быть Дон Кихотами! Страшилок и ветряных мельниц Адепты Тайного Знания понапридумывали очень много…

Я не против эзотерики и даже некоторых суеверий, поскольку (как и все мы в этом мире) не обладаю всеобъемлющей полнотой картины! Напротив, я стараюсь во всём найти рациональное зерно; однако некоторые вещи я знаю очень хорошо.

Итак, Страшилки, простите, наши типичные заблуждения

Заблуждение Заблуждений , №000
О "мёртвости" и "скучности" неокрашенного звучания
Существует расхожее мнение, что точная аппаратура быстро надоедает своим однообразным и идеализированным звучанием.
Это безусловно было бы так, если бы со студий звукозаписи выходил всегда одинаково "стерильный", и "стандартный" звук. Конечно, никакого стандартного звука не существует ! Все без исключения музыканты стремятся придать звучанию "свой", желательно легко узнаваемый почерк и окраску, многие из них используют только любимые, затёртые до дыр примочки, положение ручек на которых хранят в строжайшем секрете и не показывают даже жёнам! Звукорежиссёры от них не отстают, ибо никому не хочется быть незаметным роботом.
Но увы, всегда находятся желающие утверждать, что все потуги вышеперечисленных людей пустая трата времени без их чудесного "тёплого" звука! Неясно только, с чего это они решили, что звук изначально "холодный".
Право же, не стоит обменивать великое разнообразие и индивидуальность возможных звучаний на единственный, пусть даже приятный для слуха звук!

Заблуждение №00
О "огрехах" звукорежиссуры
Часто пишут, что высокое разрешение аппаратуры позволяет услышать много того, чего слышать не стоит , например огрехи звукорежиссуры или скрип стульев в концертном зале; и что вместо музыки получается урок анатомии.
Как говорится, волков бояться - в лес не ходить... По своему опыту могу сказать, что слышать недостатки записи мне не очень приятно, однако не слышать её достоинств неприятно вдвойне!!!
Достоинства же случаются самые разные, мне например в некоторых моментах очень приятны сильнейшие искажения и другие фишечки от того же Alana Parsonsa, хотя кто-то назовёт их отвратительными. А его ремастированные 24-х битные записи - это вообще что-то, эти фишечки образуют замечательнейшее звуковое полотно и начинают жить своей жизнью. И особенно важно, чтобы фишки дошли до вашего слуха "как есть", потому что у окрашенных ещё и в вашей аппаратуре у них есть шанс стать просто мусором.
То, что на аппаратуре не очень качественной слышится как мусор, на самом деле часто оказывается очень даже живыми, стильными и необычными звуковыми событиями. И бесполезно спорить, действительно ли это огрехи или специально так записано, для красоты.
Ну а если нам всё это надоест, всегда можно послушать МР3 битрэйт 64 или net-радио, там-то уж точно никаких огрех звукорежиссёра не услышим, всё однозначно, ноль от единицы отличим!

Заблуждение №3.1
Повторюсь, не бывает усилителей вообще без обратной связи; например, в схеме эмиттерного (истокового, катодного) повторителя, по которой собрано 99,5% всех выходных каскадов присутствует 100%-я местная ООС по току. Проще говоря, местная ОС является неотъемлемым свойством любого усилительного каскада, и говорить о её вредности просто глупо.

Самое время разобраться, чем же общая ОС отличается от местной.
1. И в том, и в другом случае часть напряжения (тока) с выхода усилителя подаётся в противофазе на его вход.

2. И в том, и в другом случае используются схожие схемотехнические решения, обычно разница только в номиналах резисторов, которые и определяют глубину местных ОС.

3. Местная ОС лианеризует каскад усиления, но лишь до определённого предела, около 0.05 – 0.2% общих гармонических искажений. Ограничения накладывают физические свойства активных элементов. Общая ООС свободна от этого принципиального ограничения .

4. Сдвиг фазы в схеме без ОООС совершенно неопасен, поскольку не может превышать 90 градусов для каждого каскада, и условие устойчивости соблюдается автоматически. В схеме с ОООС, состоящей из нескольких каскадов этот фазовый сдвиг "накапливается", и это является единственным ограничением на глубину ОООС. .

И, если верить эзотерикам, звук "убивает" только общая ОС, но никак не местная, что позволяет локализовать проблему именно в сдвиге фазы.
Интересно, что фазовый сдвиг в усилителе понятие в некотором смысле виртуальное и для звуковых частот никак не связано с задержкой распространения сигнала во времени, от которой на самом деле очень зависит качество работы ОООС. Задержка, эквивалентная сдвигу фазы 90 градусов на частоте 20кГц – примерно 12 мксек , и никакой, даже самый медленный усилитель такой задержкой не обладает. Для сравнения, в ES6.2 задержка от входа до выхода составляет 60 нсек , т.е. в 200 раз меньше. Соответственно, общая ООС в нём работает совершенно так же, как и любая местная.

Итак, общая ООС ничем принципиальным от местной не отличается, за исключением количества охватываемых каскадов, и фазового сдвига, который "накапливается". Различие и вовсе исчезает , если построить усилитель так, чтобы сдвиг фазы от входа до выхода в звуковой полосе частот был невелик.

Но вернёмся к качеству усилителей без ООС.
С входным каскадом всё хорошо, вносимые им нелинейности малы, поскольку мала амплитуда входного и выходного сигнала.
С каскадом усиления напряжения всё уже совсем не так здорово, его усиление обычно достаточно велико, а амплитуда на выходе сравнима с напряжением питания, и в полной мере сказываются нелинейные ёмкости и нелинейная зависимость усиления и выходного сопротивления от напряжения. Искажения, вносимые этим каскадом, составляют 0.05 – 0.5%, и вопреки широкораспространённому мнению, не очень сильно зависят от архитектуры усилителя.
Полностью (якобы) симметричные усилители показывают почти такие же результаты, как и любые другие. Происходит это по той причине, что основной вклад вносят всего два транзистора (на схеме ниже Q4 и Q7), но в хороших усилителях их всегда два, независимо от того, «симметричный» усилитель или нет. К тому же полностью комплементарных транзисторов попросту не существует, ёмкости и кривизна транзисторов разной структуры в силу технологических причин существенно отличаются.
На рисунке ниже приведены результаты моделирования "симметричного" и нашумевшего когда-то усилителя без ООС «The end Millennium » , схема взята отсюда , простая и красивая.

Из результатов моделирования нетрудно видеть, что искажения усилителя the End Millenium без нагрузки (и даже без выходного каскада!!!) примерно 0.07% THD и 0.1% IMD. Выходкой каскад, даже тщательно отстроенный, добавит (как будет показано ниже) ещё примерно столько же, но фокус в том, что в результате перемножения спектров искажений итоговый спектр будет содержать массу гармоник и интермодуляций высогоко порядка. Видимо, этот самый мусор и объявлен "неповторимым" качеством.
О каких 0.0017% THD заявляли авторы, неясно. Достаточно смелое утверждение даже для хорошего усилителя с ОООС. Ошибочка почти в 50 раз, однако!Но, спасибо авторам, теперь нам известно, какие циферки они считают "референсными".

Выходной каскад. Самый лучший и тщательно отстроенный (в том числе в классе "А") обладает выходным сопротивлением 0.05 - 0.2 Ом и искажениями на большом сигнале порядка 0.05 - 0.2%, и до 0.4% на средне-малом сигнале (). Результирующие искажения (в особенности на большом и сложном сигнале, где они будут хаотично меняться в зависимости от частоты, поскольку импеданс нагрузки непостоянен и на резистор не очень похож) могут быть до 0.5%. Такую «точность» можно проверять любым китайским тестером!

Итак, на что вы можете расчитывать, становясь владельцем усилителя с гордой надписью "усилитель без ООС"

Проблема, параметры	Признаки	Как решается	Цена вопроса
Недостаточное подавление пульсаций источника питания, 0.1-1% гармоник сети на большом уровне НЧ	Небольшой фон, резко усиливающийся в присутствии сигнала, на слух проявляется как плотный, немного бубнящий и совершенно неразобранный низ На некоторых композициях и, особенно , на АС невысокого качества может, тем не немее, произвести очень хорошее впечатление.	Огромное количество супер- конденсаторов, встроенный стабилизатор или выносной источник питания	от 2000р до 10000$
Значительные гармонические искажения 0.05-0.1% на большом сигнале; для выходных каскадов в классе "АВ" 0.1-0.4% на небольшой громкости	Нижние частоты гадят на средние, средние в свою очередь на высокие. На слух проявляется как общая мутность, замазанная реверберационная картина и неразборчивость на насыщенных музыкальных фрагментах. Нет деликатности и воздуха.	Непомерное усложнение выходного каскада и увеличение тока покоя, вплоть до класса "А". Мега-трансформаторы, радиаторы, и транзисторы. Из пассивных средств - стараются маскировать искажения, дополнительно окрашивая звук. Применяются не технические (маркетинговые) способы, "настройки" слушателя, но по сути - никак.	от 2000р до 5000$
Значительные интермодуляционные искажения 0.05-0.2% на большом сигнале; для выходных каскадов в классе "АВ" на средней громкости 0.1-0.4%	В присутствии высоких частот средние теряют прозрачность, а высокие как-бы "отделяются". Высокие частоты с металлическим оттенком, "стоят стеной", не детальны и не воздушны. Мелкие детали и нюансы отсутствуют.
Большое выходное сопротивление.	сильная зависимость звучания от типа АС, поскольку искажения зависят от частоты в той же степени, что и импеданс.		пожизненный поиск "хорошей связки "

Заблуждение №4
О необходимости длительного «прогрева» аппаратуры
Я не вижу практического смысла в длительном (более получаса) прогреве устройств, не содержащих движущихся частей или частей с очень большой теплоёмкостью. Ну не верю я в возможность сверхтонких состояний вещества в обыкновенном транзисторе или конденсаторе!
Другое дело слуховой аппарат человека! Его можно и нужно прогревать годами, в особенности, когда он начинает слышать новые синтетические звуки. На то, чтобы убедить себя что что-либо есть хорошо, требуется время.
К тому же, если изделие неделю «прогревается», то есть имеет место быстрый дрейф параметров, то за месяц оно может и «состарится», а за два месяца – умереть.

Заблуждение №5
О «неважности» гармонических искажений.
Гармонические искажения всегда считались одной из основных характеристик звукоусилительного тракта. Но, как и всё в этом мире, их правильное понимание имеет свои тонкости. Одна тонкость – при численно равных Кг усилители могут звучать совершенно по – разному из – за разного спектрального состава гармоник. Вторая тонкость – неодинаковость Кг на разных частотах. Ниже показано, что неверно рассуждать об искажениях, рассматривая только гармонические, безотносительно интермодуляционных.
Дело в том, что те же нелинейности в усилительном тракте, которые порождают гармоники, с абсолютной неизбежностью порождают и интермодуляции. И это не предмет для обсуждения, это математически доказанный факт. На самом деле гармонические искажения это всего лишь частный случай интермодуляционных, когда одна из тестовых частот отсутствует . Интермодуляции высокочастотных составляющих попадают в том числе на средние частоты, в зону наибольшей чувствительности слуха, и не маскируются ВЧ составляющими. Порог слышимости на средних частотах составляет около 0 дБ, и важно, чтобы интермодуляции были ниже этого порога. Интермодуляции первого порядка в лучшем случае равны гармоникам по амплитуде, отсюда однозначное требование: уровень гармонических искажений на высоких частотах всего тракта (в особенности этого трудно добиться в УМ) не должен превышать порога слышимости на средних частотах. Таким образом, для звукового давления, например, 96 дБ уровень гармонических искажений на ВЧ не должен быть более 0.0016% . Усилитель с настолько малыми искажениями на ВЧ демонстрирует необыкновенно тонкое, воздушно - невесомое звучание.
Это, как говорится, довод За малость искажений.
Довод Против в том, что якобы искажения более тихие, чем шумовой фон помещения, не слышны.
Предположение, что искажения менее уровня шума не будут замечены, являются, на мой взгляд, непростительным и некорректным упрощением. Для примера, мы можем прекрасно слышать тихое пение птиц за окном, но если мы возьмем микрофон, запишем, взвесим с помощью эквалайзера по кривой чувствительности слуха и на полученной, адекватной с точки зрения слуха шумовой картине помещения попытаемся найти пики сигнала, отвечающие пению, то ничего не увидим! Так произошло потому, что измеренный уровень шумовой дорожки несет в себе информацию об интегральном значении сигнала, грубо говоря это корень из суммы квадратов всех частот, каждая из которых значительно меньше по амплитуде. На спектрограмме мы бы увидели его с лёгкостью, потому что пение птиц это узкополосный сигнал, превышающий шум на наблюдаемом частотном интервале.
Существуют ещё как минимум две особенности человеческого слуха , которые не стоит игнорировать и «упрощать», и которые помогли нам услышать пение птиц на фоне урчания холодильника и храпа соседа по квартире. Это избирательность по направлению и способность «накапливать» информацию о повторяющемся сигнале, достаточно продолжительном во времени. Согласно мнению некоторых исследователей ( Стереофония . - Ковалгин Ю.А.), первая из них составляет 12-15дБ (!), информации по второй, к сожалению, найти не удалось. Переоценивать её не хочется, так же как игнорировать, поэтому возьмём какую-нибудь среднюю, например 6дБ.
В сумме получается примерно 20 дБ.
В итоге, если мы слушаем музыку в тихом помещении (20-30 дБА) мы приходим приблизительно к тем же цифрам: интермодуляционные и гармонические искажения усилительного тракта во всей полосе частот должны быть менее порога слышимости, около 0.003% и 0.002% соответственно. Естественно, предпочтительно иметь запас, просто для гарантии.

Для эстрадных оркестров, школьных радиоузлов или переговорных устройств часто нужен предварительный усилитель к низкоомному микрофону или используемой в той же роли динамической головке. Схемы таких усилителей предлагает журнал «Функаматер» (ГДР) .

Первый, наиболее простой, применяют, когда микрофон удален от основного усилителя на значительное расстояние. Напряжение питания 7.5-12 В поступает к предусилителю по «звуковому» кабелю с заземленной оплеткой. Транзисторы (V1 и V2) дают большое усиление сигнала. Конденсатор С2 устраняет самовозбуждение. Режим работы устанавливают с помощью подстроечного резистора R3 таким образом, чтобы на коллекторе V2 было «половинное» напряжение питания. Потребляемый ток = 1.5 мА.

Второй усилитель предназначен для совместной работы с высококачественной аппаратурой. При увеличении сопротивления R5 = 100 ком усиление устройства максимально (51 дБ) . Чувствительность 3-8 мВ, оптимальное сопротивление микрофона = 200 ом. В верхней точке R2 напряжение = + 6 В, а на коллекторе V1 напряжение примерно + 2 В.

Оба усилителя собраны из малогабаритных деталей и помещены в жестяные футляры размерами со спичечный коробок и заземлены. В устройствах применены кремниевые транзисторы малой мощности: V1 малошумящий, например КТ312Б, V2 - КТ306 , КТ315 , КТ342 с любым буквенным индексом. Журнал «М-К» № 2 , 1985г.

Нестандартное включение микрофона.

Размещение микрофонного усилителя в непосредственной близости от микрофона ослабляет требования к экранировке соединительных проводов и улучшает отношение сигнал / фон. Однако при этом возникает новая проблема, связанная с питанием микрофонного усиливстроенная батарея требует частой замены, а использовать дополнительный провод питания не всегда удобно.

На рисунке приведена схема двухкаскадного микрофонного усилителя питание которого осуществляется по сигнальному проводу. В основной усилитель при этом нужно добавить лишь один резистор R4 , служащий нагрузкой микрофонного усилителя и разделительный конденсатор С2 .

https://pandia.ru/text/78/153/images/image004_83.jpg" width="380" height="339 src=">

Он недорогой, стоит примерно 120 руб.

А вот его схема:

https://pandia.ru/text/78/153/images/image006_61.jpg" width="623" height="389">

Pис. 4 . Электрическая схема микрофонного усилителя.

Ещё разные микроусилители на микросхемах

Эти усилители используются для усиления сигналов, имеющих малую величину (0.2-2 мВ) . Входное сопротивление микрофонного усилителя, при котором обеспечивается максимальное отношение сигнал / шум, выбирается в 3 раза больше внутреннее сопротивление.

Достаточно простой получается схемная реализация микрофонного усилителя при использовании операционного усилителя. Операционный усилитель следует выбирать по минимальному значению шума, приведенному ко входу. Из отечественных операционных усилителей больше других подходят КМ551УД2А (Uвх. шума = 1 мкВ) или К157УД2 (Uвх. шума = 1.6 мкВ) . Из зарубежных операционных усилителей можно рекомендовать NE5532 .

Входное напряжение 1 мв,
Номинальное выходное напряжение 100 мв,
Отношение сигнал / шум = 56 дб,
Рабочий диапазон частот гц,
Коэффициент гармоник 0.05 %

Операционный усилитель включен по схеме инвертирующего усилителя. Коэффициент усиления определяется отношением резисторов R1 / R2 и равен 100 . При замене операционного усилителя К157УД2 на КМ551УД2А отношение сигнал / шум возрастет до 60 дБ.

https://pandia.ru/text/78/153/images/image009_117.gif" width="644 height=370" height="370">

На рис.3 приведена схема микрофонного усилителя с симметричным входом, в котором функции трансформатора выполняет дифференциальный усилитель на операционном усилителе DА1 .

На DА2 собран сумматор двух сигналов. Подавление помех будет тем больше, чем выше степень согласования резисторов RЗ и R4 , R6 и R7 , R8 и R9 , R10 и R12 , R11 и R13 .

Микрофонный усилитель имеет следующие параметры:
Номинальное входное напряжение = 2 мв,
Номинальное выходное напряжение = 100 мв,
Отношение сигнал/шум 60 дб,
Коэффициент гармоник 0.5 % ,
Диапазон воспроизводимых частот гц,
Минимальное сопротивление нагрузки = 10 ком.

Коэффициент усиления микрофонного усилителя зависит от положения переключателя S1 .

При разомкнутом переключателе К = 50 , при замкнутом = 100 .

Недавно здесь был обзор на микрофонный усилитель на MAX9814.
Обзор вызвал немало комментариев, значит, интерес к теме есть.
С год назад мне тоже пришлось усиленно «курить» данную тему, ибо мой хороший знакомый, сразу же после того как надумал вести свой канал на Ютубе столкнулся с проблемой записи звука.
Дело в том, что обычные компьютерные микрофоны на электретных капсюлях, что в изобилии представлены в компьютерных магазинах, более-менее сносно работают лишь в Скайпе, но совершенно непригодны для озвучки в программах захвата видео с экрана, которыми обычно пользуются блогеры создающие ролики для Ютуба.
Программы типа Bandicam, FastStone Capture работают с этими микрофонами некорректно. Звук пишется очень и очень тихо. Уровня звука в записях не хватает просто катастрофически и никакие программные уловки положения не спасают.
Бился мой товарищ, бился с этой бедой, перепробовал несколько электретных микрофонов из компьютерных магазинов - результат ноль и обратился ко мне - что делать?
Стали вместе изучать эту тему. Порыли интернет - цены на более-менее пригодные для блогеров микрофоны начинаются на Али от 3 тысяч. Есть конечно и подешевле, но микрофоны с рекомендациями стОят около 3 тыс и более. Такие деньги мой знакомый выложить был не готов, ведь на данном этапе задача была просто попробовать записать первый ролик.
Стали искать более демократичные варианты и на Али наткнулись на платку микрофонного усилителя MAX9812.
Платку купили, но когда-а-а она еще подойдет, а результат нужен был здесь и сейчас.
Таким образом дальнейший поиск вывел на статью Николая Сухова на IXBT - Комплементарный Si/Ge SRPP в предусилителе для электретника или мастер-класс по Микрокапу-11 в практике аудиофила.
Ниже схемка и картинка оттуда. В качестве активного элемента Q2 во всех случаях использовался транзистор КТ3102, а в качестве транзистора Q1, вместо ГТ310Б, пробовались и показали хорошие результаты транзисторы КТ3107, ГТ322, МП39Б без каких либо других изменений в схеме.

Спаял я ему, на скорую руку, навесным монтажем, усилок по этой схеме на КТ3102 и КТ3107, который сразу же и заработал от фантомного питания имеющегося на микрофонном входе звуковой карты. Всё это удалось впихнуть в головку уже имевшегося у него дешевого магазинного электретного микрофона. Типа такого

Он был доволен до безумия!))) Еще бы! Столько денег сэкономили!)))

Ну а я, раз мне стало известно о такой проблеме, задумал и себе сделать такой вариант микрофона. Вдруг пригодится?)
Купил обычный электретный капсюль,

также, навесом,

спаял ту же схему от Сухова и засунул всё это дело в кусок латунной трубки.

В качестве стойки использовал подсвечник, валявшийся без дела в кладовке. В итоге получился такой вот гламурненький микрофон. Набалдашник (ветрозащиту) одел для придания законченного образа.

Потом, где то через месяц, приехала платка с Али. Ей фантомного питания от компа оказалось уже маловастенько, нужно внешнее. Долго думал над оформлением. Решение пришло при посещении магазина Fix Price. Там продаются замечательные светодиодные светильнички на батарейках, которые имеют батарейный отсек на 3 элемента АА с кнопкой ВКЛ-ВЫКЛ и гибкую стоечку куда можно закрепить микрофон.

Монтажная схема соединения платки MAX9812 с внешним питанием напряжением от 3 до 5 Вольт и штекером Джек 3,5

Так как выходной сигнал микрофона с усилителем значительно выше, то есть смысл втыкать его не в микрофонный, а в линейный вход звуковой карты, который имеет лучшие параметры, чем вход микрофонный. У меня линейного входа нет, поэтому я использую микрофонный вход.
Сама платка замечательно вошла в кусочек трубки от медицинского шприца на 5 мл. В резиновом поршне шприца проделал отверстие, в которое с натягом и с герметиком воткнул гибкую стойку светильника и вуаля! изделие готово! Внутрь трубки засунул свернутый в кольцо клочок бумаги, чтобы закрыть провода припаянные к плате. По идее можно бумажной трубочкой закрыть все внутренности. Я закрыл лишь провода потому, что на платке имеется миниатюрный светодиод. Я думал, что он будет красиво светиться, но оказалось, что светит он очень слабо, эффекта нет никакого, поэтому имеет смысл завести в головку более яркий отдельный светодиод, тогда получится совсем красиво, как у микрофонов в залах заседаний у наших уважаемых депутатов. Также можно на кончик одеть какую-нибудь бомбошечку-ветрозащиту. Всё это было в планах, но, как обычно, если сразу не сделать, то уже и не сделать никогда.)

Сладкая парочка

- Напоследок тестовые записи. Первая из них делалась в декабре 2017 года, когда собиралась и испытывалась схема на дискретных элементах по статье Н.Сухова, приведенной в начале обзора. Запись непрерывная, но состоит из 7-ти кусков. В качестве элемента Q2 везде использовался транзистор КТ3102, а на место Q1 последовательно запаивались КТ3107, ГТ322, ГТ328, ГТ346, МП39Б и, последним, снова ставился КТ3107. Никакие другие элементы схемы не менялись, режимы не подстраивались, уровень записи не корректировался. Хорошие результаты показали транзисторы 3107, ГТ322, МП39Б, Лучший результат, по моему субъективному мнению, у транзистора МП39Б. Его, в итоге, я и применил в готовой конструкции микрофона которую собрал в корпусе из латунной трубочки. Итак, слушаем. Начало записи это «голый капсюль», поэтому звук очень тихий, но он есть)))

Другая запись сделана во время подготовки этого материала. Так звучит китайская сборка MAX9812 с внешним питанием от трех элементов АА и подключенная к микрофонному входу ноутбука.

И, последняя, тоже свежая, запись чисто для быстрого сравнения звучания MAX9812 и усилителя на дискретной рассыпухе по Сухову. Напомню, активные элементы в схеме КТ3102 + МП39Б

Надеюсь, что представленная информация окажется кому нибудь полезной. Всем удачи.

Планирую купить +24 Добавить в избранное Обзор понравился +72 +99

Предлагаемый УМЗЧ построен без общей обратной связи. Неоднократно, сравнивая методом прослушивания, качество разных транзисторных УМЗЧ с ООС, приходилось задумываться над тем, как улучшить их способность передавать полностью сценический образ, а локализацию источников сделать естественней. Результатом поисков в этом направлении стали схемотехнические решения УМЗЧ, в которых либо ООС отсутствует, либо она местная. По моему мнению, есть две главные причины нарушения естественности музыкального образа. Во-первых, это внесение в сигнал фазовых искажений и расширение спектра искажений в УМЗЧ с 00С - для передачи звука ярче или мягче важен баланс между гармониками. Во-вторых, контроль напряжения подводимого к громкоговорителю сигнала представляется как "насилие" над акустической системой. Ведь изначально при записи фонограмм звук воспринимается как уровень давления, т. е. как мощность в интегральном ее исчислении. И соответственно при воспроизведении фонограмм усилитель обязан передавать мощность сигнала, а не только мгновенные значения тока или напряжения. При этом условии вносятся меньшие искажения в выходной сигнал, что очень благоприятно отражается на точности передачи сценического образа. Технические параметры своих УМЗЧ я перестал измерять пять лет назад, поскольку при многократных прослушиваниях усилителей, изготавливаемых под заказ, никто не отдавал предпочтения тем или иным техническим параметрам. Главный критерий - субъективная оценка свойств каждого усилителя, а то, что усилители по этому критерию могут существенно различаться, известно, пожалуй, всем! Так вот, с учетом субъективных оценок свойств УМЗЧ предлагаемый вариант окажется отличной заменой многим промышленным усилителям. Повторяемость конструкции проверена на четырех образцах подобного стереофонического усилителя.

Основные технические параметры

Максимальная мощность на нагрузке сопротивлением 4 Ом лимитирована устройством защиты по току. Для контрольного прослушивания с этим усилителем были использованы проигрыватель компакт-дисков DENON DVD 700 и акустическая система Monitor Audio Silver 81, в контрольном тракте использован усилитель ARCAM "Diva A-75S". При воспроизведении фонограммы с компакт-диска "Темная сторона Луны" (Pink Floyd) фантомный вертолет поднялся на метр над акустической системой и производил полет над ней, а не из одного громкоговорителя в другой, как это обычно бывает с большинством усилителей. Сценические и музыкальные образы концертных записей также передаются достаточно естественно.

О схеме усилителя .
Схема одного канала УМЗЧ показана на рис. 1. Входной каскад - дифференциальный на транзисторах VT1, VT5 и VT2, VT6 с источниками стабильного тока на VT3, VT4. Далее следует усилитель напряжения с транзисторами VT7, VT9, VT11 и VT8, VT10, VT12, особенность которого состоит в том, что транзисторы не насыщаются при максимальной амплитуде выходного напряжения благодаря диодам VD3, VD4. В режиме амплитудного ограничения по напряжению выходного сигнала ток базы транзисторов усилителя напряжения VT7, VT9, VT11 и VT8, VT10, VT12 ограничивается, и они работают в режиме, исключающем режим насыщения. Тем самым обеспечено отсутствие задержки выхода из ограничения выходного сигнала по напряжению питания. Транзисторы включены параллельно для увеличения тока управления затворами выходных транзисторов. Это позволило получить с выхода УМЗЧ на нагрузке 8 Ом максимальную амплитуду, соответствующую 30 В эфф. неискаженного синусоидального сигнала частотой до 200 кГц (максимальная частота генератора). С выхода усилителя напряжения через делитель R15R17R18 действует сигнал обратной связи. Как видно по схеме, в усилителе полностью отсутствуют корректирующие конденсаторы. Это стало возможным потому, что выходной каскад исключен из цепи обратной связи и устойчивость усилителя резко возросла. Выходной каскад - это повторитель напряжения, выполненный на комплементарных полевых транзисторах фирмы HITACHI. Он отличается одинаковым выходным сопротивлением и симметричными гармоническими искажениями для сигнала положительной и отрицательной полярности. Большинство же комплементарных транзисторов различаются по многим, в том числе и динамическим параметрам. Поэтому в усилителях без общей ООС возникает выраженная асимметрия нелинейности, особенно на высоких частотах; на самых низких она связана с различными термодинамическими свойствами транзисторов. Напротив, однотактный усилитель обладает почти равным спектром гармоник в обеих частях амплитудной характеристики (для напряжения сигнала отрицательной и положительной полярности), хотя численное значение этого параметра зачастую более 1 % - и при этом хорошее звучание! В этом усилителе мной применено схемотехническое решение, при котором в двухтактном выходном каскаде в любой момент времени работают два транзистора разной проводимости с одинаковым током стока. Оно позволило сблизить спектры гармоник для сигналов на разных участках амплитудной характеристики, и достигнуто это без мостовой схемы каскада. Еще немного о неявных субъективных предпочтениях. Усилитель с общей ООС воспринимает реактивные возмущения нагрузки, а также внешние акустические воздействия на подвижную систему головки громкоговорителя, контролируя напряжение на выходе. На практике звуковоспроизведение с таким усилителем нередко выражается "пустым" пространством звуковой сцены между громкоговорителями и ее центром. Был проведен простой эксперимент. Последовательно с громкоговорителями АС были включены резисторы сопротивлением, примерно равным половине их импеданса, после чего производилось прослушивание с усилителем при общей ООС тех фонограмм, где наиболее ярко проявляются "провалы" в звуковой сцене. Результат прослушивания подтвердил предположение: такой эффект значительно заметнее с усилителем с общей ООС без добавочных резисторов. Предлагаемый выходной каскад обеспечивает низкий коэффициент демпфирования K д =R н /R вых, здесь выходное сопротивление равно 2 Ом. Это стало возможным за счет последовательного включения транзисторов выходного каскада, и в результате крутизна эквивалентного мощного транзистора уменьшилась в два раза. Такое выходное сопротивление при отсутствии общей ООС позволило улучшить локализацию виртуальных источников звучания, а для этого необходимо максимально правильно передать фазу сигнала. При этом важное значение имеет скорость нарастания выходного сигнала. На основании измерения реальных параметров высокочастотных динамических головок получены следующие результаты: R к =4.5-12.2 Ом; L k =0.16-0.33 мГн. Для наиболее высокочастотной головки конкретные значения соответствуют постоянной времени t=L k /R k =0.00027 Гн/12.2 Ом = 0.000022 с, а частота среза такого преобразователя f ср =ω/2π=7191 Гц. Выше этой частоты динамическая головка работает как ФНЧ и вносит в передаваемый сигнал заметные фазовые искажения. Разработчики АС уделяют особое внимание подбору динамических головок и фильтров с одинаковыми параметрами. Для того чтобы усилитель не оказывал существенного влияния на частотные свойства тракта звуковоспроизведения, его максимальная рабочая частота должна превышать частоту среза ВЧ головки на порядок - в данном случае 71910 Гц, а скорость нарастания SR = 29,3 В/мкс при 65 В. Подсчитаем необходимую максимальную скорость нарастания выходного сигнала для варианта усилителя с максимальным выходным напряжением 65 В и максимальной рабочей частотой 24100 Гц (частота среза ФНЧ проигрывателей аудиокомпакт-дисков с ЦАП без повышения частоты дискретизации): SR"=2πf max U нагр =2*3.14*24100*65=9.8 В/мкс. Усилитель обеспечивает скорость нарастания выходного сигнала не менее SR=2*3.14*200000*(30*1.41)=53 В/мкс. Таким образом, усилитель способен работать с АС, имеющей расширенную АЧХ (выше 20 кГц). Высокая температурная стабильность выходного каскада не требует применения мер по дополнительной стабилизации тока покоя, с активной нагрузкой его АЧХ линейна до 200 кГц. Схема узла защиты АС - классическая и многократно проверенная. При подаче питания действует задержка на подключение нагрузки на 10 с (ее можно изменить подбором резисторов R32, R33). При наличии постоянной составляющей на выходе усилителя более ±0,6 В происходит отключение нагрузки размыканием контактов реле. При выключении питания производится отключение АС в течение 0,2 с. Защита от токовых перегрузок в усилителе основана на ограничении тока стока мощных транзисторов через ограничение напряжения на затворах стабилитронами и диодами VD13, VD14 и VD15, VD16; таким образом, максимальный ток через выходные транзисторы не превышает 7 А. Следует учесть, что эти элементы могут вносить искажения на частотах выше 100 кГц, поэтому без нужды устанавливать их не рекомендуется. В описании транзисторов указано наличие встроенного двуханодного стабилитрона в цепи затвор-исток на 15 В, это позволяет защитить затвор от пробоя при более высоких амплитудах управляющего напряжения.

Коэффициент усиления по напряжению холостого хода усилителя K u =1+(R17/2R15)=51(34 дБ).

Конструкция усилителя

Конструктивно усилитель выполнен на печатной плате размерами 160x100 мм. Чертежи печатной платы и расположения элементов показаны на рис. 2 . На плате расположены все элементы усилителя и выпрямитель блока питания. К ней подведены провода цепей питания и нагрузки, а также входной цепи. Транзисторы прижимают к теплоотводу непосредственно через плату. Такое решение применяется мной в своих конструкциях более 10 лет. Это позволяет сделать все связи минимальными. В качестве теплоотвода используется любая ровная металлическая поверхность, например, корпуса; расположение и крепление самой платы также не вызывает затруднений. Следует обратить внимание, что общий провод входной цепи не соединен на плате с общим проводом блока питания. Это сделано для того, чтобы можно было соединить общие провода соответствующих цепей в общей точке (звездой) многоканальной системы с целью уменьшения уровня помех. В отсутствие такой необходимости можно сделать наплавную перемычку между точкой вывода к контакту Х2 и расположенным рядом проводником общего провода. Предварительный усилитель питается от отдельного источника напряжением, превышающим на 10...25 В напряжение питания выходного каскада. Это обеспечивает более полное использование напряжения и устраняет проникновение выходного сигнала в другие каскады по цепям питания. В выходном каскаде можно оставить по одному транзистору, в этом случае выходное сопротивление усилителя станет 1 Ом, при этом следует либо уменьшить число диодов в цепи смещения до трех или четырех, либо включить параллельно по два транзистора в плечо - тогда выходное сопротивление усилителя станет равным 0,5 Ом и максимальный выходной ток возрастет до 14 А При этом опять-таки следует уменьшить число диодов в цепи смещения до трех или четырех. Для случаев параллельного или последовательного включения выходных транзисторов на плате есть места для перемычек со стороны монтажа, они просто замыкаются наплавлением припоя в соответствии с выбранной схемой соединений. Напряжение питания выходного каскада для работы на нагрузку 8 Ом - не более 2х70 В при мощности в нагрузке до 190 Вт; для 4 Ом - 2x40 В при мощности до 100 Вт. При параллельном включении двух транзисторов в плече мощность на нагрузке 4 Ом достигает 350 Вт при напряжении питания 2x65 В. Указанным на схеме максимальным значениям переменного напряжения от обмоток сетевого трансформатора соответствуют напряжения 2x40 В для питания выходного каскада и немногим менее 2x70 В - для предварительных каскадов.

При последовательном включении полевых транзисторов субъективный результат прослушивания был наиболее благоприятным, и было отмечено, что характер звучания имеет особенности, присущие ламповым усилителям. Параллельное включение мощных транзисторов особенно полезно применять в усилителе сабвуферного канала с громкоговорителем закрытого типа, имеющим малое время задержки, - звучание такого сабвуфера аккуратно дополняет звуковую сцену. По одному транзистору в плече я применял только в своих автомобильных усилителях; их высокое качество позволило занять четыре призовых места (из них два первых) на соревнованиях по автозвуку в 1992г. После сборки платы следует установить ток покоя выходного каскада набором необходимого числа диодов в цепи VD5-VD12. Для этого достаточно подать питание на предварительный и выходной каскады. Транзисторы выходного каскада следует прижимать к теплоотводу через теплопроводящий электроизоляционный материал. В цепи смещения для простого и параллельного каскадов можно оставить два диода и четыре - для последовательного. После этого увеличением их числа устанавливают выбранный ток покоя. Для проявления нюансов воспроизведения рекомендую выбрать ток покоя в интервале 200...500 мА, это зависит от площади применяемого теплоотвода и эффективности его охлаждения. Каких-либо дополнительных мер по стабилизации тока покоя не требуется. Точка нечувствительности к изменению температуры кристалла оказывается при токе покоя около 100 мА и напряжении затвор-исток 0,6 В. После установки тока покоя необходимо минимизировать постоянное напряжение на выходе усилителя. Поскольку в цепи обратной связи нет ни одного конденсатора, усиление для переменного и постоянного напряжений равно. Следствием этого может быть небольшое постоянное напряжение на выходе усилителя. Практика показала, что на выходе такого усилителя встречается только положительное напряжение до 1,5 В. Для подстройки режима следует отключить предохранители в цепи питания выходного каскада и подать питание на предварительный усилитель. Балансировку каскада производят выбором места соединения верхнего по схеме вывода резистора R17 с диодами VD5-VD12 цепи смещения: чем ниже по схеме будет выбрана точка перемыкания диодов, тем больше компенсация постоянной составляющей. Измеряя мультиметром напряжения на коллекторах транзисторов VT11 и VT12 относительно общего провода, добиваются их равенства по модулю. Для такой настройки на плате предусмотрена установка наплавных перемычек, когда каплей припоя замыкают выбранные проводники в нужной цепи (это можно сделать только при снятой с теплоотвода плате). Но резистор R17 можно припаять и со стороны деталей прямо к выводу одного из диодов, не снимая платы с теплоотвода, а ток покоя корректировать, замыкая на плате диоды кусочками провода со стороны элементов. На этом регулировка усилителя заканчивается.
На входе усилителя можно установить разделительный конденсатор С16 емкостью 1 мкФ (показан только на плате), например, группы К73-17, но в стационарных музыкальных центрах обычно этого не требуется. Реле, устанавливаемое на печатной плате, - WJ113A, WJ113-2C на напряжение 12 или 24 В либо другое похожей конструкции на ток не менее 16 А, например, фирмы TTI. Диоды в цепи смещения можно ставить любые высокочастотные. Отечественные стабилитроны также применимы, например, КС215Ж, КС218Ж, КС515Г, КС509А-КС509В.
Все детали, примененные в усилителе (кроме выходных транзисторов), свободно продаются во многих фирмах, торгующих радиодеталями. Документацию на выходные транзисторы в формате PDF можно легко найти в Интернете на сайтах отечественных компаний по продаже радиодеталей.

А. Григорьев, г. Томск. Радио №1, 2007г.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
VT1, VT4, VT5, VT8, VT10, VT12, VT18, VT20, VT21	Биполярный транзистор	BF422	9		В блокнот
VT2, VT3, VT6, VT7, VT9, VT11, VT19	Биполярный транзистор	BF423	7		В блокнот
VT13, VT15	MOSFET-транзистор	2SK1058	2		В блокнот
VT14, VT16	MOSFET-транзистор	2SJ162	2		В блокнот
VT17	MOSFET-транзистор	IRF540	1		В блокнот
VD1, VD2, VD18	Стабилитрон	КС215Ж	3	КС515Г, КС509А или любой на 15 Вольт	В блокнот
VD3, VD4, VD17, VD19, VD20-VD22	Выпрямительный диод	1N4937	7		В блокнот
VD5-VD13, VD16	Диод	КД521А	10		В блокнот
VD14, VD15	Стабилитрон	КС218Ж	2	КС509Б или любой на 18 Вольт	В блокнот
VD23-VD26	Диод	КД213А	4		В блокнот
С1, С2, С15	Конденсатор	0.1 мкФ	3		В блокнот
С3, С4		470 мкФ 100 В	2		В блокнот
С5-С12	Электролитический конденсатор	4700 мкФ 50 В	8		В блокнот
С13, С14	Электролитический конденсатор	100 мкФ 16 В	2		В блокнот
R1, R36, R37	Резистор