Усилитель микрофона схема: Усилитель для электретного микрофона (+печатка)

Усилитель для электретного микрофона (+печатка)

Покупать качественный микрофон — весьма затратная мысль. Куда дешевле и интереснее соорудить своими руками предусилитель для микрофона, который  вытянет максимум из петлички. Были опробованы несколько схем, в итоге я соорудил свой усилитель для микрофона. Для него даже была разведена печатная плата. Но обо всем по порядку…

Содержание статьи

1. Предусилитель для микрофона
2. Питание электретного микрофона
3. Варианты схем усилителя 
4. Коэффициент усиления
5. Однополярное питание усилителя
6. Частотная коррекция
7. Усилитель для микрофона готовая схема
8. Выбор ОУ
9. Печатная плата
10. Изготовления платы ЛУТом.
11. Подбор резистораR*
12. Корпус усилителя для микрофона
13. Заключение

Предусилитель для микрофона

Уже больше года я веду свою деятельность не только на этом сайте, но и на YouTube. Если вы там еще не были – советую заглянуть, сейчас я чаще бываю там, чем тут.
По мере улучшения качества своих роликов я пришел к необходимости улучшения качества записи звука. Исходно я записывал звук на петличку Maono AU101(покупал в этом магазине ). Вполне удобная петля, но для меня возник ряд пользовательских неудобств.

Так я и пришел к мысли собрать предусилитель для микрофона.Перед сборкой от предусилителя хотелось примерное следующего

• питание от литий ионного аккумулятора
• использование схемы на операционном усилителе.
• создание печатной платы.

Описывать получившийся звук словами – странное занятие, да и дублировать содержимое ролика в статье не вижу смысла. Поэтому советую для начала посмотреть мой ролик, а уже потом продолжить чтение статьи. Они дополняют друг друга. Да и так будет понятнее надо ли оно вам.

Питание электретного микрофона

Почему-то в интернетах очень мало информации о том, как правильно включать электретные микрофоны. Обычно используется стандартный вариант, при котором напряжение подается через токоограничивающий резистор, а далее для отсечения постоянного напряжения устанавливается конденсатор.

При этом в большинстве схем ни слова не говорится о подборе этого резистора и просто указывается конкретное значение. Хотя в целом это не совсем верно. Величину этого резистора следует выбирать не с потолка, а подбирать для каждого конкретного микрофонного капсуля.

Но как же его подобрать?

К счастью была найдена очень интересная статья, в которой автор провел ряд измерений и сделал очень полезное, с практической точки зрения, заключение.

Итак, при подборе токоограничивающего резистора необходимо, чтобы в точке соединения резистора и микрофоном получалась ровно половина питающего напряжения.

Помимо оптимального режима работы микрофона эта фишка удобна еще и тем, что бонусом мы получаем смещение для операционного усилителя при питании от однополярного источника. Это означает, что можно выкинуть из схемы лишний конденсатор и два резистора.

Варианты схем усилителя 

В другой своей статье, тот же автор предложил готовый предусилитель для микрофона. Это схема с АРУ (Автоматической Регулировкой Усиления). Вот так выглядит эта схема в оригинале (без цепи частотной коррекции):

Благодаря применению полевого транзистора (КП303Ж) в обратной связи, такая схема работает как компрессор и выравнивает громкость голоса, изменяя коэффициент усиления в некоторых пределах.

Схема полностью рабочая, была проверена мной лично на макете и никаких проблем не вызвала. Такая схема очень удобна, например, для микрофонов в конферент-залах и переговорных. Но может быть использована и как предусилитель для микрофона при подключении к компьютеру.

Лично для меня она не подошла по той причине, что при изменении усиления, громче и тише становится не только голос, а так же и все посторонние звуки и шумы. А значит при обработке записи голоса не получится избавиться от шумов обычным шумодавом. Про обработку голоса читайте в этой статье.

Поэтому от АРУ пришлось отказаться и схема была урезана до обычного неинвертирующего усилителя с постоянным коэффициентом усиления. Такая схема тоже отлично справляется со своими обязанностями.

Коэффициент усиления

В таком случае коэффициент усиления задается резисторами R2 и R1, а если быть точнее, то он равен:

К = 1 + ( R₂ / R₁ )

На таком усилителе можно задавать любой коэффициент усиления. Стоит лишь помнить, что обычно электретные микрофоны дают сигнал амплитудой до 50 мВ. На практике чаще всего это значение ограничивается 25-30 мВ.

Поэтому, если предполагается подключать микрофон в линейный вход компьютера, рассчитанный на сигнал 1 Вольт, то предусилитель для микрофона лучше рассчитать на коэффициент усиления порядка 20 ÷ 30.

Что касается конкретных значений сопротивлений, то лучше выбирать величины в диапазоне от 1 ÷10 кОм. Можно конечно использовать и бО’льшие значения сопротивлений, но не стоит забывать, что любой резистор сам по себе вносит шумы. Эти шумы тем больше, чем больше сопротивление резистора.

Когда я подключил предусилитель для микрофона к камере (Canon M50), у меня возникли некоторые трудности с коэффициентом усиления. Изначально я планировал установить его около 10. Тогда можно было бы установить на камере минимальное значение предусиления звука и все шумы должны были уйти в небытие…. Нооо….

Позже выяснилось, что даже при минимальном коэффициенте усиления, равном двум (R₁=R₂) сигнал записывается с перегрузкой.
И виной тому была перегрузка входных каскадов камеры. Поэтому я был вынужден увеличить значение резистора R₁ вдвое. Это дало коэффициент усиления около 1,5. Зато все искажения как рукой сняло.

Не стоит думать, что при такой низком коэффициенте усиления предусилитель для микрофона бесполезен. На самом деле роль предусилителя состоит не только в увеличении амплитуды сигнала.

Очень большую роль играет согласование сопротивлений микрофона и входа камеры. Это не только облегчает жизнь камере, но и так же улучшает соотношение сигнал/шум и выравнивает АЧХ микрофона.

Однополярное питание усилителя

Важным моментом этих схем является необходимость в некоторых дополнительных манипуляциях, связанных с однополярностью питания.

Напряжение смещения (¹/₂ питания) у нас уже создается на входе схемы и два резистора мы уже сэкономили. Но для того, чтобы это постоянное напряжение не пошло на выход там требуется конденсатор. Для этого нужен С₃.

Так же стоит помнить — любой ОУ одинаково хорошо усиливает и переменное и постоянное напряжение. Поэтому необходимо превратить усилитель в усилитель переменного напряжения.

Для этой цели служит конденсатор С₁. Благодаря нему коэффициент усиления по постоянному напряжению становится равным единице. А вот переменное напряжение усиливается в соответствии с заданным резисторами коэффициентом.

Частотная коррекция

Конденсатор С₁ выполняет еще одну функцию. Вместе с резистором R₁ они образуют RC-цепь, которая срезает низкие частоты. Т.е. работает как фильтр высоких частот.

Это очень удобный момент. Задав частоту среза порядка 30-80 Гц, мы избавимся от лишней низкочастотной составляющей на записи.

Расчет таких фильтров с упрощенными формулами был описан в статье RC-цепи, 5 самых ходовых схем фильтров и их простой рассчет.

Практически все нормальные микрофоны имеют в своем составе такие фильтры. На более дорогих моделях даже можно выбрать срезать на частоте 75 либо же 150 Гц.

В любом случае стоит сначала определиться с величиной резистора, а затем рассчитать под него конденсатор на желаемую частоту.

Для исключения самовозбуждения ОУ и ограничения звуковой полосы с верхней стороны используется конденсатор С₂.

Принято считать, что человеческая речь лежит в диапазоне частот от 100Гц до 10кГц. Однако при редактировании записей, я неоднократно замечал, что хоть выше 10 кГц голоса и нет, но эти частоты все равно влияют на восприятие голоса. Поэтому частоту среза, на мой взгляд, лучше задать порядка 15кГц.

С его расчетом ситуация аналогичная. Сначала выбирается резистор, задающий коэффициент усиления (R₂), а затем, по той же формуле, что С₁ рассчитывается величина конденсатора С₂.

Усилитель для микрофона готовая схема

Но меня все подмывал тот факт, что практически все ОУ которые есть у меня в наличии – сдвоенные, а я не люблю, когда половина операционника висит в воздухе. Как-то это не кошерно…

Поэтому недолго думая я перешел к своей любимой схеме — схеме усилителя для наушников. Она по сути такой же неинвертирующий усилитель, однако дополненная хитро включенным повторителем.

Причина перехода не только в желании задействовать оба операционных усилителя в корпусе микросхемы.

• Во-первых мне давно хотелось попробовать эту схему при однополярном питании.
• Во-вторых эта схема способна выдавать вдвое больший ток, при том же выходном напряжении. Это гарантирует отсутствие просадок и искажений сигнала на пути от предусилителя до записывающего устройства. Кабель то может быть и 5 и 10 метров.

Поэтому оставалось просто добавить в нее входную цепь с микрофоном и изменить номиналы конденсаторов под нашу задачу.
Вот так в итоге выглядит конечная схема.

Выбор ОУ

Выбор ОУ в предусилитель для микрофона сильно зависит от источника питания. Если предполагается питание от 9 вольтовой кроны, то в таком случае подойдет большинство распространенных ОУ. Но мне с самого начала хотелось использовать литиевый аккумулятор формата 18650. Во-первых у них хорошая емкость, во вторых их легко заряжать при помощи готовых модулей.

Поэтому на роль ОУ в предусилителе был выбран AD8616. Отличные, недорогие и доступные сдвоенные ОУ. Но главное это то, что работают они в диапазоне напряжений питания от 2.5 до 5 Вольт, что просто идеально для литиевого аккумулятора и портатива в целом.

Единственным минусом может стать то, что они не выпускаются в dip корпусе. Но тут мне на помощь пришли переходники SO-8 в DIP8, которые я когда-то заказывал с АлиЭксперсс. Заказывал в этом магазине.

Печатная плата

После того, как я определился со схемой и опробовал ее на макете, пришла пора запилить печатную плату. Я уже несколько лет не делал печаток, но на удивление все получилось проще, чем я думал. Платы я развожу в P-CAD, поэтому нарисовал по быстрому схему и спустя несколько часов залипания в комп получил готовую печатку.

Плата была упакована в размеры 20х45мм. Такие размеры получились из-за выбранного корпуса, но они видятся мне удобными практически для любого корпуса. Указанные размеры соответствуют нарисованной по периметру полоске.

Скачать печатную плату предусилителя для микрофона вы можете по одно из ссылок ниже. Плата сохранена в формате ПДФ и готова к печати.

• Скачать печатную плату
• Скачать печатную плату (зеркальную)

Я сделал два варианты платы, разница лишь в том, что первая как на рисунке выше, а вторая зеркальная. В случае использования зеркальной платы, после переноса она станет нормальной и детали следует располагать со стороны дорожек.

Изготовления платы ЛУТом.

Говоря, что лучше всего платы получаются при печати на страницах плейбоя. Раньше я так и делал, но в последнее время перешел на глянцевую с одной стороны бумагу. Жалко переводить интересные статьи на непонятно что….

В целом технология ЛУТ итак всем известна, и в ролике она показана, поэтому остановлюсь только на двух моментах.

• Прожарку утюгом я делаю в течении минуты, а после закидываю плату в ближайшую книжку и встаю на книжку всем весом на 1-2 минуты.
• Широкие места и дефекты переноса или печати я всегда промазывал перманентным маркером. В этот раз вместо перманентного маркера я воспользовался акриловым. При этом я ждал высыхания минут 10-15. Тем не менее он отлично справился и под ним ничего не травилось.

Подбор резистора

R*

Сопротивление резистора R* сильно зависит от капсюлей. Для того чтобы подобрать резистор я сначала впаял многооборотный переменный резистор.

Покрутил его до нужного напряжения и отпаял. Сопротивление резистора составило ровно 6 кОм. Которого у меня не оказалось и пришлось собирать его из двух.

Однако, в случае с другими капсюлями, сопротивление может быть и 2 кОм и 8 кОм. Поэтому тут все очень индивидуально.

Корпус усилителя для микрофона

Теперь пару слов о корпусе. Для этих целей я использовал корпус от вэйпа. Он уже давно валялся у меня в шкафу и ждал своей участи. Он оказался просто идеальным вариантом, т.к. располагает отсеком для аккумулятора и имеет отверстия, которых мне будет достаточно для счастья.

Для начала я выкинул из него все что напоминает о его происхождении, а так же достал и прочистил контакты для аккумулятора. После этого на место кнопки был установлен выключатель от настольной лампы. Он идеально подошел по размеру, потребовалось только сделать пропил под фиксатор.

Для того чтобы минимизировать уровень шумов от предусилителя я решил экранировать корпус. Для этого в съемные стенки корпуса я вырезал кусочки медной фольги которые приклеил на двусторонний скотч. Впоследствии их я соединю с минусом аккумулятора.

Единственное, что меня смущало в этом корпусе, так это отверстие на передней панели. Но оно сыграло мне даже на руку.
Из оргстекла я вырезал вставку, которую приклеил к крышке. Она не только закрывала имеющуюся дырка но так же была призвана демонстрировать синий светодиод намекающий на включенность устройства.

Чтобы как-то разнообразить вставку, а заодно усилить свечение я выгравировал на ней символичное изображение микрофона. Теперь, даже издалека и при ярком свете, я всегда смогу увидеть включен ли мой микрофон.

Ну а теперь остается продеть провода через отверстие и подпаять их к плате.

Заключение

Вот такой вот получился предусилитель для микрофона. Я очень доволен получившимся результатом. Использование такого усилителя позволило свести к минимуму обработку звуковой дорожки. В видео по теме я вообще не обрабатывал звук. Он итак звучит очень хорошо. Поэтому если вы еще не смотрели ролик, но заинтересованы в таком предусилителе – советую вам это сделать. Иначе что, зря я старался?))

Единственное, что я бы сделал с голосом на пост обработке – наложил бы компрессию для большего удобства слушателя. В остальном голос звучит очень ровно и натурально. Даже несмотря на использование довольно дешевой петлички с непонятно каким капсюлем.

В планах прикупить нормальный оригинальный капсюль, например Phuillips 61A и радоваться жизни.

Спасибо за внимание, всем хорошего звука!

Статья подготовлена исключительно для сайта AudioGeek.ru

Микрофонный усилитель на одном транзисторе: схема подключения, как настроить

Автор admin На чтение 5 мин Просмотров 11.4к. Опубликовано 11.09.2018

Электретные микрофоны широко применяются в современной бытовой и специальной аппаратуре. Они отличаются компактными размерами и высоким качеством передачи звукового сигнала. Основным недостатком конструкции является очень слабый выходной сигнал и обязательная подача на капсюль поляризующего напряжения. Предварительный усилитель для микрофона может быть сделан на любой элементной базе. В самодельных конструкциях применяются как транзисторы, так и интегральные микросхемы. Схемы устройств отличаются количеством каскадов, наличием автоматической регулировки усиления и другими техническими решениями.

Содержание

1. Усилитель для электретного микрофона
2. Микрофонный усилитель для электретного микрофона
3. Микрофонный усилитель на одном транзисторе
4. Схема микрофонного усилителя на микросхеме
5. Усилитель с микрофонным входом

Усилитель для электретного микрофона

Микрофонный усилитель для микрофона используется для усиления слабых сигналов, величиной 0,1-15 mV до уровня 200-400 mV. Схема предусилителя для микрофона проста и включает в себя один или два каскада усиления и, при необходимости, цепи коррекции амплитудно-частотной характеристики микро. Основными параметрами конструкций являются следующие величины:

• Частотный диапазон
• Коэффициент нелинейных искажений
• Отношение сигнал/шум
• Коэффициент усиления

Хороший усилок для микро должен обеспечивать частотный диапазон от 20 Гц до 20 кГц с неравномерностью АЧХ не более ±1,5 дБ.

Необходимая частотная коррекция осуществляется в дальнейших каскадах низкой частоты. Коэффициент гармоник во всём диапазоне частот не должен превышать 0,2%. Поскольку микрофонное устройство является первым каскадом, все внутренние шумы будут усиливаться низкочастотных трактом. Поэтому в схемах микрофонных усилителей используются самые малошумящие транзисторы и интегральные операционные усилители.

Микрофонный усилитель для электретного микрофона

Электретный микро при громком звуке, выдаёт на выходе порядка 10-15 mV, поэтому для усиления сигнала до уровня 400-600 mV может использоваться схема с одним или двумя каскадами. Конструкция может быть собрана на обычном или полевом транзисторе и интегральной микросхеме. Усилитель микрофона на одном транзисторе выполнен на малошумящем приборе с обратной проводимостью. Схема подходит для применения в звуковых трактах персональных компьютеров. Достоинством устройства является низковольтное питание и его можно питать от пальчиковой батарейки на 1,5 вольта.

Величину конденсатора С3 можно изменять в указанных пределах.

Микрофонный усилитель на одном транзисторе

Схема на полевом транзисторе обладает низким уровнем собственных шумов и обеспечивает коэффициент усиления порядка 20 дБ.Для этого потребовалось увеличить напряжение питания до 9 В, поэтому усилитель питается от батарейки типа «Крона» или от источника внешнего питания. При повторении данной схемы нужно помнить, что полевые полупроводниковые приборы боятся статического электричества, поэтому пайку транзистора нужно выполнять заземлённым паяльником и использовать антистатический браслет. Выводы транзистора перед пайкой нужно соединить между собой, обмотав их тонкой медной проволокой. Схемы микрофонных устройств на транзисторах имеют различные технические решения. Они бывают с несколькими каскадами, с автоматической регулировкой усиления и шумоподавлением.

В первом случае через резисторы R4 иR1 на электретный микрофон подаётся напряжение питания необходимое для его работы.

Переменный сигнал в частоты с электродинамического прибора подаётся через конденсатор С3 на базу транзистора. Усилитель для динамического микрофона собирается на одном транзисторе обратной проводимости.

Транзистор ВС547 заменяется на КТ3102Е. Правильно собранная схема начинает работать сразу и не требует регулировки. Схема микрофонного усилителя на одном транзисторе не всегда может обеспечить требуемые параметры, поэтому на практике часто применяются схемы имеющие большее число каскадов.

К усилителю микрофона подключается электродинамический микрофон, но схема может быть доработана и для электретного устройства. Для этого электролитический конденсатор С2 меняется на обычный ёмкостью 4,7 мкФ, а в точку его соединения с микро подаётся питающее напряжение через резистор 2-3 кОм. Коэффициент усиления устройства достигает 200 в полосе частот от 40 Гц до 20 кГц. Применение транзисторов разной структуры позволило исключить переходной конденсатор между каскадами. Он обычно вносит заметные искажения в схемы усиления низкой частоты.

Схема микрофонного усилителя на микросхеме

Существует много конструкций микрофонного усилителя на микросхеме. Чаще всего в устройствах применяются операционные усилители, но имеются интегральные компоненты представляющие собой готовый микрофонный канал. Примером такой конструкции является специализированная малошумящая микросхема усилитель микрофонаMAX9814.Она имеет следующие параметры:

• Программируемый коэффициент усиления – 40, 50 и 60 дБ
• Гармонические искажения – 0,04%
• Встроенный источник питания для электретного микро – 2 В
• Температурный диапазон — +80- –40⁰С
• Имеется автоматическая регулировка усиления

Для самостоятельного повторения подойдут схемы на интегральных операционниках.

Схема собрана на отечественном ОУ 157УД2. Это микросхема с очень маленьким уровнем собственных шумов не критичная к напряжению питания.

Высококачественный канал предназначен для работы с электретными микрофона всех типов. В нём используется ОУ BA4558 или JRS4558. Конденсаторы С1 и С4 по 0,22 мкФ. Схема отличается высокой чувствительностью. Не требует регулировки и начинает работать сразу после подачи напряжения питания. В следующем устройстве используется микросхема для микрофона К538УН3Б.

Она очень простая, так как в ней отсутствуют резисторы и для её сборки потребуется только микросхема и четыре конденсатора. Напряжение питания можно снизить до 3 вольт без больших потерь усиления. При повторении конструкций нужно выполнять подключение усилителя микрофона экранированным проводом и экран соединить с корпусом устройства.

Усилитель с микрофонным входом

Низкочастотные конструкции, предназначенные для усиления сигналов звуковой частоты, всегда оборудуются одним или несколькими микрофонными входами. Это самые чувствительные входы звукового канала. При работе внешних звуковых устройств следует избегать подключения девайсов с большими уровнями выходного сигнала к микрофонным входам УНЧ. Это может вызвать отказ входных транзисторов или интегральных микросхем. Профессиональные устройства оснащены разъёмами XLRкоторые позволяют подавать фантомное питание на конденсаторные микрофоны.

Схема электретного микрофона

10 ноября 2022 г.

СУБАШИНИ

Несмотря на то, что на рынке доступно множество микрофонов MEMS, простым и доступным способом преобразования звукового сигнала в электрический сигнал (аудиосигнал) является внедрение в цепь электретного или угольного микрофона. Когда мы используем эти микрофоны, мы можем получить прямой аналоговый аудиовыход, а также лучшие характеристики направленности.

Электретный микрофон

Как мы знаем, электретный микрофон представляет собой тип микрофона на основе электростатического конденсатора, и для его работы требуется потенциал постоянного тока и блокировочный конденсатор постоянного тока на выводе электрического аудиовыхода. Мы разработали несколько компонентов схемы предусилителя для электретного микрофона. Следующая схема содержит два BC549Оба транзистора NPN настроены в конфигурации с общим эмиттером. Транзистор Q2 стабилизирован, чтобы дать половину входного постоянного питания в качестве выхода, чтобы мы могли получить максимальные пиковые колебания выходного аудиосигнала.

Эта простая схема электретного микрофона предназначена для работы от источника питания постоянного тока от 6 до 30 В, но при использовании постоянного напряжения 12 В обеспечивает более высокие выходные характеристики. Если вы используете двухконтактный электретный микрофон, вы можете подключить клемму +Ve конденсатора C1 к клемме +Ve электретного микрофона вместе с R1. Здесь конденсатор C1 блокирует постоянный ток от микрофона и подает звук с низким уровнем искажений на базовую клемму Q1. Развязывающий конденсатор C2 на эмиттерной клемме транзистора Q1 обеспечивает высокое усиление на выходе, тогда как транзистор Q2 дает максимальный уровень выходного сигнала через эмиттерную клемму. C4 Конденсатор заземляет шумовой сигнал на выходе. Таким образом, мы получаем очень малошумящий выходной аудиосигнал.

Углеродный микрофонный предусилитель

Ручной микрофон большую часть времени использует угольный микрофон в качестве датчика, поскольку мы знаем, что углеродный микрофон будет иметь фиксированный электрод, угольные гранулы и диафрагму. Когда звуковая или акустическая волна попадает на диафрагму, она вызывает вибрацию углеродных гранул, а неподвижный электрод преобразует эту вибрацию в электрический звуковой сигнал, при этом амплитуда звукового сигнала зависит от смещения, подаваемого на микрофон. Чтобы получить лучший бесшумный аудиовыход, нам нужна схема предусилителя Carbon Mic. В данной схеме транзистор Q1 настроен на общий эмиттер коллектора для смещения базы. Конденсаторы C1 и C2 блокируют смещение постоянного тока и пропускают только аудиосигнал, поэтому мы получаем аудиовыход без шума и искажений от этой схемы предварительного усилителя. Мы можем питать эту схему от 1,5 В до 6 В.

BOM

2 2

S. No	Designator	Value	Quantity
1	Microphone M1		2
2	R1,R5,R6	1KΩ	3
	R2	22KΩ	1
	R3	10KΩ	1
3	C1,C5	10μF	2
	C2	100μF	1
	C3,C4	220μF	2
4	Q1,Q2	BC 549C	2
5	R1, R3	1Kω	2
	R2	1 М	1
6	C1, C2			C1, C2			C1, C2			C1, C2
	C1, C2
	C1.0024	9014	1
8	Аккумулятор	1,5 В	1

SINDET 9009 Electret Microphone Microphone Microphone Microphone Microphone Microphone Microphone Microphone.

схема усилителя, схема электретного микрофона, схема предусилителя электретного микрофона, схема предусилителя микрофона, схема простого электретного микрофона, схема простого предусилителя, схема транзисторного предусилителя 9Усилитель звука 0000 с электретным микрофоном [Analog Devices Wiki]

Эта версия (28 января 2021 г., 13:32) была одобрена Попом Андреа, Антониу Миклаусом.

Содержание

• Действие: Аудиоусилитель с электретным микрофоном

  • Объектив

  • Фон

  • Материалы

  • Настройка оборудования

  • Процедура

  • Вопросы

Объектив

Цель этой лабораторной работы — спроектировать и построить аудиоусилитель, который получает небольшое выходное напряжение от электретного микрофона и усиливает его таким образом, чтобы он мог управлять небольшим громкоговорителем.

Фон

Электретный микрофон — это разновидность конденсаторного (емкостного) микрофона, постоянный заряд на пластинах конденсатора, устраняющий необходимость во внешнем фантомном питании который используется для смещения конденсатора в традиционных конденсаторных микрофонах. Наиболее коммерчески доступный Однако электретные микрофоны содержат встроенный предусилитель. часто это схема полевого транзистора с открытым стоком, поэтому требуется небольшое количество низковольтной мощности.
Простые аудиоусилители могут быть разработаны с использованием транзисторов с отрицательной обратной связью или без нее. Однако отрицательная обратная связь обеспечивает очень важное улучшение характеристик искажения. В этом эксперименте мы проектируем и строим неинвертирующий операционный усилитель со связью по переменному току с желаемое усиление по напряжению в десять раз, с эмиттерным повторителем внутри контура на его выходе с связью по переменному току с громкоговоритель. Секция операционного усилителя обеспечивает усиление по напряжению, а эмиттерный повторитель выполняет функции буфера, обеспечивающий ток, необходимый для привода громкоговорителя. Размещение эмиттерного повторителя внутри контура обратной связи улучшает его общую производительность.

Конструкция усилителя

Электретный микрофон включает предусилитель на полевых транзисторах с открытым стоком и требует стокового резистора R _D со значением от 680 Ом до 2,2 кОм. подключен между его выходом и источником питания +5 В, как показано на рисунке 1. Резистор стока в этой конструкции установлен на 2,2 кОм, что обеспечивает напряжение стока примерно +4,5 В при +5,0 В источника питания.

Рисунок 1. Выходной каскад электретного микрофона

Цель разработки состоит в том, чтобы подавать сигнал с номинальным значением 400 мВП-пик на громкоговоритель с восемью Омами после связи по переменному току относительно земли, что требует около ±25 мА . Усилитель рассчитан на работу от одного источника питания 5В. Из-за этого уровни постоянного тока операционного усилителя смещены к среднему напряжению питания +2,5 В и вход, выходной сигнал и сигналы обратной связи связаны по переменному току. Связь входного сигнала по переменному току позволяет уровню постоянного тока на выходе микрофона отличаться от уровня постоянного тока в усилителе. Для части схемы с операционным усилителем вы можете использовать счетверенный операционный усилитель OP484, входящий в комплект деталей ADALP2000, а для части схемы с эмиттерным повторителем вы можете используйте 2Н3904 Транзистор NPN, входящий в комплект.

Подробное описание конструкции и анализа аудиоусилителя представлено в статье Audio Amplifier Experiment. Пожалуйста, обратитесь к раздаточному материалу для получения подробной информации по теории усилителя, доступной по ссылке ниже:
Аудиоусилитель с электретным микрофоном – Теория

Рисунок 2. Общая принципиальная схема усилителя

Материалы

Модуль активного обучения ADALM2000
Макетная плата без пайки
Провода-перемычки
1 – Rail-to-rail усилитель OP484
1 – Электретный микрофон
1 – 2N3904 NPN-транзистор
1 – Динамик 8 Ом 1 – резистор 47 Ом
1 – резистор 68 Ом
1 – резистор 100 Ом
1 – резистор 1 кОм
1 – резистор 2,2 кОм
1 – резистор 20 кОм
1 – конденсатор 4,7 мкФ
1 – конденсатор 47 мкФ 1 –
1 – резистор 2,2 кОм
1 – резистор 20 кОм
Конденсатор 220 мкФ

Настройка оборудования

Соберите схему, представленную на рис. 3, на макетной плате без пайки.

Рис. 3. Принципиальная схема аудиоусилителя с электретным микрофоном.

Рис. 4. Аудиоусилитель с разъемами для макетной платы электретного микрофона.

Если вы хотите проверить работу усилителя, вы можете удалить микрофон и динамик из цепи и использовать инструмент осциллографа. Для этого на рис. 5 представлены макетные соединения.

Рис. 5. Соединения макетной платы осциллографа аудиоусилителя

Процедура

Если вы хотите проверить коэффициент усиления усилителя, соберите установку, представленную на рисунке 5. Откройте Scopy и включите положительный источник питания на 5 В. Установите канал генератора сигналов 1 на синусоидальный сигнал с размахом амплитуды 50 мВ , частотой 200 Гц и смещением 2,5 В . Вы можете увеличивать амплитуду синусоиды до тех пор, пока не будет наблюдаться отсечение. В осциллографе контролируйте входной сигнал на канале 1 и выходной сигнал усилителя на канале 2. Установите разрешение по вертикали на 100 мВ/дел и положение на -2,5 V , чтобы вы могли видеть сигналы в окне осциллографа, как на рисунке 6.

Рисунок 6. Входные и выходные сигналы усилителя

Подключите электретный микрофон и громкоговоритель в цепь, как показано на рисунке 4. Переместите громкоговоритель непосредственно перед микрофоном, пока не появится звуковая обратная связь.

Вопросы

• Объясните, почему возникает отсечение при увеличении амплитуды синусоиды.

• Объясните, почему возникает звуковая обратная связь, когда громкоговоритель и микрофон находятся близко друг к другу.

Ресурсы лаборатории:

• Файлы Fritzing: audio_amplifier_with_electret_microphone_bb

Вернуться к содержанию лабораторной работы

университет/курсы/электроника/электроника-лаборатория-электрет_микрофон.