Загрузка...Схема усилителя микрофона
Например, вы можете сделать устройства с голосовым управлением, такие как аудио магнитофон, переключатель с голосовой активацией и другие интересные проекты, связанные со звуком. В этом посте я хочу немного рассказать, что представляет собой схема усилителя микрофона встроенная в цепь между электретным конденсаторным микрофоном и входом аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера.
Вообще говоря, у вас не получится подключить электретный микрофон напрямую к выводу аналого-цифрового преобразователя и ожидать, что он будет работать. Поэтому, наиболее значимой здесь деталью является схема усилителя конденсаторного микрофона.
Предусилитель и схема усилителя электретного микрофона
Для конденсаторных микрофонов требуется питание от батареи или внешнего источника. Результирующий аудио сигнал выходит более сильный по сравнению с динамическим микрофоном. Во-первых, электретный микрофон — это не только конденсатор внутри, в нем уже есть предусилитель, обычно собранный на полевом FET-транзисторе, который подключается в общей конфигурации источника:
Во-первых, на электретный микрофон необходимо подавать напряжение через подтягивающий резистор стока. Его величина зависит от напряжения питания. Практическое правило — добавляйте 1 кОм на +1 вольт напряжения питания, то есть, нужно устанавливать 10 кОм на 10 вольт.
Для отключения полевого транзистора микрофона требуется отрицательное напряжение на затворе. Таким образом, когда напряжение подается через резистор, то небольшой тока (0,2 мА) проходит через транзистор, который является в некотором роде сопротивлением. Таким образом, он действует как делитель напряжения — поэтому, вы получаете предсказуемое смещение постоянного напряжения, которое изменяется в зависимости от температуры и выбранного резистора нагрузки.
В такой ситуации микрофон похож на источник тока, колеблющегося в пределах определенного уровня. Конденсатор на выходе микрофона устраняет смещение постоянного напряжения, и вы получаете низковольтный сигнал переменного тока с низким значением(10-50 мВ), который необходимо усилить еще больше.
Для микроконтроллера с источником питания +3,3v нам потребуется смещение постоянного напряжения VCC/2 и сигнал максимальной амплитуды VCC/2 для входа в канал аналого-цифрового процессора. Если мы не стремимся к очень высокому качеству звукового сигнала, то подойдут простые схемы микрофонного усилителя. Давайте рассмотрим несколько схем усилителя и посмотрим, что лучше всего использовать.
Транзисторный микрофонный усилитель с самосмещением
Это, наверное, самая простая схема усилителя, которая работает довольно хорошо. Самосмещающийся транзисторный микрофонный усилитель можно быстро собрать, используя несколько дискретных компонентов и печатную или макетную плату, но есть некоторые моменты, которые следует учитывать перед его выбором.
Несмотря на самостабилизирующийся ток смещения, этот транзисторный усилитель будет не так эффективен там, где температура окружающей среды сильно меняется. Но все таки, несмотря на некоторые недостатки, мне нравится эта схема, потому что она надежна и проста.
Комбинированный микрофонный усилитель смещения делителя напряжения
Так называемая схема микрофонного усилителя с делителем напряжения имеет гораздо лучшую термостабильность. Единственный недостаток заключается в том, что для этого требуется еще несколько пассивных компонентов, хотя еще одна пара резисторов не имеет большого значения, если вы получите значительное улучшение. Давайте посмотрим на эту схему более глубоко, чтобы понять, как она работает и как рассчитать значения ее компонентов. Эта схема имеет делитель напряжения R1 и R2, который выдает фиксированное напряжение на базе транзистора.
Изначально мы знаем, что:
Рекомендуется, чтобы ток, протекающий через эти резисторы, должен быть в десять раз больше, чем ток базы. Поэтому руководствуемся формулой: R2 = Vb/(10*Ib); и R1=(VCC — Vb)/(10*Ib).
Падение напряжения база-эмиттер составляет около 0,6v.
- То есть = Ib+Ic
- Ve = 10%*VCC;
- Re = Ve/Ie;
- Vb = Ve+0,6;
Имея в виду эти начальные параметры и условия, мы можем легко рассчитать значения схемы для усилителя электретного микрофона. Если мы собираемся подавать сигнал на АЦП микроконтроллера с питанием 3.3 VCC, то наш VCC = 3.3V. Тогда давайте воспользуемся транзистором общего назначения BC547C с коэффициентом усиления постоянного тока hfe = 520 и выберем ток коллектора Ic=1 мА.
- Нам нужно выходное напряжение смещения = 3,3v/2= 1,65v;
- Мы рассчитываем коллекторный резистор Rc = 1,65/1 мА=1650 Ом;
- Затем выберите стандартное сопротивление резистора 1,6 кОм;
- Напряжение эмиттера Ve = 10%*3,3v = 0,33v;
Поскольку Ic >>Ic, то вычисляем:
- Re = Ve/Ie = 0,33/1 мА = 330 Ом
- Базовое напряжение: Vb = Ve + 0,6v = 0,33+0,6 = 0,93v;
- Требуемый базовый ток Ib = Ic/hfe = 1 мА/420 = 2 мкА;
Значения резисторного делителя:
- R2 = Vb/(10*Ib) = 0,93/20 мкА = 46,5 кОм
Стандартное значение R2 = 47кОм;
- R1 = (VCC-Vb)/(10*Ib) = (3,3-0,93)/20 мкА = 118,5 кОм
Стандартное сопротивление резистора R1 = 120кОм; Давайте построим эту схему в симуляторе LTSpice, чтобы увидеть, как она работает:
Его выход при амплитуде микрофонного сигнала 20 мВ:
Как видите, смещение постоянного тока на выходе слишком велико. Возможно, вам придется немного изменить значения резисторного делителя, чтобы получить его на уровне 3,3/2 VCC. В любом случае, более популярны недискретные транзисторные решения, в которых используются операционные усилители. Они более стабильны, производят меньше шума и компактны.
Последняя схема, которую мы собираемся рассмотреть, представляет собой простую схему микрофонного усилителя на базе операционного усилителя.
Электретный микрофонный предусилитель на базе ОУ
В данном случае мы будем использовать стандартный маломощный прецизионный операционный усилитель LT1215 IC. Из его таблицы данных мы можем узнать, что он может питаться от однополярного источника 3,3v. Построим инвертирующий усилитель со смещением средней точки по постоянному току.
Схема выглядит следующим образом:
Здесь показан выходной сигнал:
С операционным усилителем вычисления становятся более простыми. Делаем делитель напряжения с R1-R2 на точку VCC. Значит, оба резистора равны. Затем рассчитываем резисторы усиления по формуле:
- Усиление = R3/R4
Если мы выберем Gain = 100 то берем R3 = 100k, тогда R4 будет иметь значение 1 кОм.
Важность входного конденсатора перед усилителем
Мы не упомянули важность входного конденсатора, который стоит перед усилителем. Во-первых, это фильтр смещения постоянного тока. Если есть смещение постоянного напряжения от микрофона, оно отфильтровывается, и проходит только сигнал переменного тока. Кроме того, он работает как фильтр высоких частот вместе с входным сопротивлением усилителя. Если вы хотите улавливать низкочастотные звуки, выбирайте конденсаторы более высокой емкости — 1u, 10, 100u.
Простое и очень эффективное решение для записи голоса или вокала в своей домашней студии звукозаписи — это применение динамического кардиоидного микрофона. И вот почему:
- Во-первых, Вам не нужно будет принимать специальные меры по шумоизоляции квартиры;
- Во-вторых, Вам не нужно будет звукоизолировать тыловое пространство за микрофоном для избавления от реверберации комнаты, так как динамический кардиоидный микрофон хорошо подавляет боковые и тыловые звуки;
- В-третьих, Вам не надо будет организовывать дополнительное питание как в случае с конденсаторным микрофоном.
Для нашей цели идеально подойдёт микрофон типа Shure sm58 или ему подобный. Например, у меня долгие годы идеально работает микрофон Beyerdynamic Opus39s.
Конечно, для записи голоса существует большое число самых разных решений. Например, Вы можете специально для записи вокала сделать хорошую шумоизоляцию квартиры, приобрести дорогой конденсаторный микрофон с большой мембраной, но это решение уже не такое простое и в разы дороже. Кроме того, микрофонный усилитель для конденсаторного микрофона понадобится немного другой, и об этом мы поговорим в другой статье.
Усилитель для микрофона: пошагово
Берем резистор, он будет выполнять функцию смещения напряжения. Берем транзистор модели KT 315 можем заменить KT 3102 или ВС847. Для изготовления схемы можем взять самодельную макетную плату. Ее перед использованием тщательно промываем каким-либо растворителем. К ней нужно припаять разъемы через которые идет осуществляться питание, также этим способом присоединяем разъемы входа и выхода микрофона. Берем разъемы и припаиваем к нашей плате. Их можно взять из старого ДВД проигрывателя, магнитофона. Выключатель можно взять из старой игрушечной машинки. Припаиваем все детали к плате.
Для изготовления корпуса для усилителя микрофона берем коробку из пластмассы. В ней проделываем отверстия для разъемов и для выключателя. Плату приклеиваем к коробке и накрываем верхней частью пластмассовой коробки.
При правильной сборке схему не нужно дополнительно настраивать и микрофон можно сразу подключать в работу. Этот усилитель для микрофона значительно улучшает качество звука и в нем нет посторонних шумов. Схема также хорошо работает вместе с электретным микрофоном.
Важно! Прежде чем подключить микрофон к устройству, то следует проверить его контакты, а также чтобы питание на входе микрофона было не менее 5 вольт.
Если нет такого напряжения, то берем другой штекер и присоединяем его к разъему и меряем вольтметром напряжение, которое имеется между большим отводом и другими двумя отводами, которые более короткие. При измерении напряжения нужно быть осторожным, чтобы не произошло замыкания выводов штекера между собой.
Для проверки берем динамический микрофон, подключаем, соединяем посредством провода выход усилителя и компьютер или колонки, или к то устройству, которое вам нужно и включаем питание. Если при сборке использовали светодиод, то его свечение говорит о том, что усилитель исправен. Но сам электрод не обязателен в схеме.
Буквально сегодня столкнулся с ситуацией, которую не хотел бы видеть. Еду в электричке на ночную смену. Фрязинское направление, первый вагон, время около 21:30. Все едут по своим делам, залипают в телефонах. Вот он появляется. Главный подмосковный жених.
По скольку данных индивидуумов нельзя верифицировать по нации, то пусть будет представителем хинкальной республики.
Данный персонаж сначала распил сиську пива и тут его либидо начало рости как свежепророщенный горох. Увидев в вагоне красивую молодую девушку, данная особь начала проявлять всяческие знаки внимания к ней. Заглянуть своим борододержателем к ней в телефон. Начать обнимать. Предлагать совокупиться в ближайшем тамбуре, при этом обещая, что всё будет высший сорт и просто космос. "Я тебя так выебу, что на вокзале выйти не сможешь". Девушка не будь дурой пару раз пересела от данного лавиласа, но он был настойчив. Продолжал предлагать ей свой детородный орган, всячески его украшая и восхваляя процесс их соития в ближайшем туалете. Даже после посыла нахуй, он не потерял своего энтузиазма и продолжил расписывать процесс их совокупления. Что меня очень расстроило в данной ситуации, кроме того, что я ехал на ночную смену, так это, что для всех в вагоне происходящее было как бесплатное кино. Девушка обратилась к панеле связи с машинистом и описав ситуацию, услышала что наряд полиции будет только на конечной, что очень позабавило нашего ослолюбителя. Потом она убежала от него в тамбур, что он воспринял как готовность к акту удовлетворения его утех и последовал за ней. И все блять сидят и смотрят. А чем же блять это закончится? Спустя пару секунд девушка вернулась в вагон и села на свободное место. Отелло последовал за ней. И так противно стало мне за всю эту ситуацию и за равнодушие наших сограждан. Я встал, подошёл к ним. Сел между и говорю. "Съебался ка ты нахуй, пока ноги руки целы". Отсел через ряд и затих ловелас. Девушка сказала спасибо и вроде успокоилась. Спустя 10 минут тот чью национальность нельзя называть, начал мне втирать что то на своём языке. Скорее всего рассказывавал рецепт семейных хинкалей. Я его на всякий случай сфотографировал и тут понеслось. " эээ. Ты меня зачем снимаешь? ". " Я тебе твой камера в жопу засуну. Выебу тебя." И опять что то там про рецепт хинкалей. Встаю, говорю: " заебал ты уже в край, сейчас выстягну тебя и поедем дальше спокойней". Потом я услышал, что сделают со мной, с моей матерью и отцом опять со мной, потом конкретно с моими различными частями тела, а потом качнулся вагон, качнулся он а дальше он уже не качался. И тут блять закудахтали сразу: "не бей его, он пьяный". Зрители ебать его в рот . "Классное говорю представление ?". Всем похуй. Аж зубы заскрипели. Ну а после данный организм угрожал мне до вокзала, что мне пиздец, что он меня навсегда запомнил и он тут ездит каждый день и обязательно меня найдёт. Но почему-то на конечной отказался выходить из вагона для продолжения разговора.
Понимаю что поступил глупо, что мог получить нож в живот или что похуже. Но у меня есть жена, совсем крохотная по размерам, но очень красивая. И я надеюсь, что её никогда не постигнет участь этой девушки. Берегите наших любимых и не только. У меня всё.
Электроника своими руками
Конструкция и схема довольно простого усилителя для микрофона, чтоб усиливать сигнал от электретного или от динамического микрофона. Имеет минимальное количество деталей, при этом усилитель имеет хорошие показатели сигнал/шум и хорошо усиливает микрофонный сигнал, не в пример усилителю, что встроен в аудиокарту. Это хорошая тренировка в сборке несложной схемы для начинающих, плюс вещь вполне полезная. Ведь хорошая аудио карта стоит немало, а дешевую нет смысла покупать.
Посему, кто находит свои ручки очумелыми, присоединяйтесь к сборке!
После испытания на макете нескольких микросхем советского производства, была выбрана микросхема К538УН3А (также еще пишут КР538УН3А). Выбор был сделан по таким причинам:
Технические параметры микросхемы К538УН3А
Выводы микросхемы К538УН3А
В корпусе 2101.8-1
1 — Питание
2 — Не задействован
3 — Коррекция
4 — Вход
5 — Регулировка коэффициента усиления
6 — Подключение фильтра ОС по постоянному току
7 — Общий
8 — Выход
Устаревший вариант микросхемы К538УН3А
Типовая схема использования К538УН3А
C2 – фильтр питания
C5 – разделительный
C6 – корректирующий
C8 – фильтр ОС по постоянному току
R4 – регулировка ОС по переменному току
Схема универсального усилителя для микрофона
Такая схема усилителя может вполне усиливать сигнал и электретного, и динамического микрофона.
Величина резистора R4 определяет коэффициент усиления микросхемы DA1. Максимальный коэффициент усиления можно достичь при R4 = 0. Для регулирования и ограничения уровня входного сигнала при перегрузке, настраивается переменный R3.
Диод VD2, резистор R2 и светодиод HL1 составляют делитель напряжения, которой формирует 2,2 В чтоб питать электретный микрофон. Резистор R1 — нагрузка электретного микрофона. Светодиод HL1 дополнительно является индикатором питания.
Схема усилителя для динамического микрофона
Данную схему можно упростить, если рассчитывать ее лишь на использование под динамический микрофон. Только нужно иметь ввиду, при использовании пассивного динамического микрофона с малой чувствительностью, возможно понадобится увеличить коэффициент усиления, что приведет к некоторому повышению уровня шумов микрофонного усилителя.
Печатные платы микрофонного усилителя
Вид печатных плат представлен со стороны элементов. Дорожки как бы просвечиваются сквозь саму плату.
1 — Вход
2 — Верхний по схеме вывод потенциометра R3
3 — Регулятор потенциометра R3
4 — Анод светодиода HL1
5 — Корпус
6 — Питание +6В
7 — Выход
8 — Корпус
Пример разводки печатной платы усилителя динамического микрофона.
Корпус для усилителя
Всю конструкцию усилителя во избежании помех рекомендуется поместить в металлический корпус. Его вполне можно спаять из консервной банки. Говорят, что банки из-под сгущенки отлично паяются даже без предварительного лужения. Сам не пробовал, но совет передаю. Попробуете, отпишитесь про качество: пайки и самой сгущенки — давно не пробовал.
На фото корпус из дюралюминия (были такие коробочки в советские времена на заводе, где довелось работать) и внутри его собранная печатная плата. На плате собственно два независимых усилителя, у каждого свое управление питанием. Для возможности записать сигнал стерео с использованием двух микрофонов, в усилителе каждого канала имеется свое входное гнездо.
Все элементы управления впаяны прямо в печатную плату. Коэффициент усиления регулируется один раз при настройке схемы подбором постоянных резисторов.
Полностью собранный микрофонный усилитель в сборе. УНЧ подсоединяется к компьютеру экранированным кабелем, на другом конце которого имеется разъем типа Jack 3,5mm.
Теститрование микрофонного УНЧ
Чтобы адекватно сравнить уровень шумов с усилением микрофонного сигнала и без него, регулировка делалась так, чтобы получился один и тот же уровень записанного сигнала.
На рисунке график шумов от микрофонного усилителя встроенной в компьютер аудиокарты.
Тестирование делалось в режиме «Microphone Boost».
Уровень записи: 1,0.
Уровень шума: -80Дб.
А здесь на графике уже шумы при том же уровне сигнала, который дает описанный самодельный микрофонный усилитель.
Для получения минимального уровня шума, надо регулировать усиление резистором R3 (уровень сигнала).
Уровень записи: 0,05.
Уровень шума: -110Дб.
Скачать
Скачать чертежи описанных печатных плат в формате LAY — http://anod7.ru/files/microphone-amplifier.zip
UPD: Один из прочитавших статью, подсказал, что файл не тот. Прошу прощения, если ошибся. Нет времени сейчас проверять, заливаю еще один другой пока — http://anod7.ru/files/microphone_amplifier.rar
Программа Sprint Layout 5.0 (портативная, интерфейс русский) для открытия файлов LAY, а также рисования, редакции и вывода на печать печатных плат (4,4МБ) — http://anod7.ru/files/sprint-layout-5-0.zip
UPD: Программа Sprint Layout 6.0 (портативная, интерфейс русский) для открытия файлов LAY6 (17,3МБ) — http://anod7.ru/files/sprint-layout-6-0.zip
3 лайфхака для дома
Нашли ошибку в тексте? 
Выделите ошибочный текст мышкой и нажмите Ctrl + Enter
Спасибо за помощь!
Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах
Это еще один вариант микрофонного усилителя для электретного микрофона. 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 электретным микрофоном, например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. Делителем напряжения, 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.
Собираем усилитель звука на TEA2025B
Теперь, когда все дополнительные элементы собраны, мы можем сосредоточить внимание на микросхеме TEA2025B.
Посмотрев внимательней на схему, мы обнаружим один положительный момент. Шесть электролитических конденсаторов имеют одинаковый номинал – 100 мкФ. Это замечательно, ведь часто во многих микросхемах «обвязка» состоит из радиодеталей разного номинала, что создает некоторое неудобство.
Обратите внимание, хотя микросхема и рассчитана на питания максимум 12 В, но электролитические конденсаторы следует применять с напряжением не менее 25 В.
Для регулировки уровня громкости одновременно обоих каналов применяют сдвоенный переменный резистор с логарифмической зависимостью. Тогда постоянные резисторы, которые приведены на фото выше – не нужны.
С разводкой печатной платы я не заморачивался и сделал ее по-быстрому в программе Sprint Layout. Если Вам не лень сделать более качественную разводку с нуля, то можете поделиться ей с остальными начинающими электронщиками. Выслать ее можно на мою почту, а я приложу ее к данной статье. Думаю, все скажут спасибо.
Теперь осталось сделать самое приятно – впаять все радиодетали в печатную плату и подключить выводы штекера и динамиков.
