Как работает схема усилителя микрофона. Какие компоненты необходимы для создания усилителя. Каковы основные характеристики микрофонных усилителей. Какие типы микрофонов используются с усилителями. Как правильно подключить микрофон к усилителю. Как настроить усилитель для получения оптимального звука.
Принцип работы микрофонного усилителя
Микрофонный усилитель — это электронное устройство, предназначенное для усиления слабого электрического сигнала, генерируемого микрофоном, до уровня, пригодного для дальнейшей обработки или записи. Как работает такой усилитель?
Основные этапы работы микрофонного усилителя:
- Микрофон преобразует акустические колебания в слабый электрический сигнал
- Этот слабый сигнал поступает на вход усилителя
- Усилитель многократно увеличивает амплитуду сигнала
- На выходе формируется усиленный сигнал, пригодный для дальнейшего использования
Коэффициент усиления современных микрофонных усилителей может достигать нескольких сотен. При этом важно не только усилить сигнал, но и сохранить его исходное качество, минимизировав искажения и шумы.
Ключевые компоненты схемы микрофонного усилителя
Для создания качественного микрофонного усилителя необходимы следующие основные компоненты:
- Транзисторы или операционные усилители — активные элементы, обеспечивающие усиление сигнала
- Резисторы — задают режимы работы активных элементов и формируют обратные связи
- Конденсаторы — обеспечивают развязку по постоянному току и частотную коррекцию
- Источник питания — обеспечивает энергией активные элементы схемы
Какую роль играет каждый из этих компонентов? Транзисторы или операционные усилители являются «сердцем» схемы, обеспечивая собственно усиление сигнала. Резисторы задают рабочие точки транзисторов и формируют цепи обратной связи, влияя на коэффициент усиления и стабильность работы. Конденсаторы отвечают за разделение сигналов по постоянному и переменному току, а также участвуют в частотной коррекции. Источник питания обеспечивает схему необходимой энергией.
Типы микрофонов и их особенности подключения
Существует несколько основных типов микрофонов, каждый из которых имеет свои особенности при подключении к усилителю:
Динамические микрофоны
Динамические микрофоны генерируют относительно сильный сигнал и не требуют фантомного питания. Как их подключать к усилителю?
- Напрямую к входу усилителя через симметричный кабель
- Не нужно подавать фантомное питание
- Требуется усиление порядка 30-40 дБ
Конденсаторные микрофоны
Конденсаторные микрофоны более чувствительны, но требуют внешнего питания. Особенности их подключения:
- Необходимо фантомное питание 48В
- Подключение через симметричный кабель
- Требуется меньшее усиление — около 20-30 дБ
Электретные микрофоны
Электретные микрофоны содержат встроенный предусилитель и требуют питания. Как их подключать?
- Питание 1,5-10В через нагрузочный резистор
- Сигнал снимается с резистора через разделительный конденсатор
- Требуется дополнительное усиление 20-40 дБ
Схемотехника микрофонных усилителей
Существует множество схемотехнических решений для построения микрофонных усилителей. Рассмотрим некоторые распространенные варианты:
Транзисторные усилители
Простейший транзисторный усилитель может быть построен на двух биполярных транзисторах по схеме с общим эмиттером. Как работает такая схема?
- Первый каскад обеспечивает основное усиление сигнала
- Второй каскад выполняет роль согласующего усилителя
- Между каскадами используется конденсаторная связь
- Отрицательная обратная связь стабилизирует работу схемы
Усилители на операционных усилителях
Современные микрофонные усилители часто строятся на основе операционных усилителей. В чем преимущества такого подхода?
- Высокий коэффициент усиления
- Низкий уровень шумов
- Широкая полоса пропускания
- Простота реализации частотной коррекции
Основные характеристики микрофонных усилителей
При выборе или проектировании микрофонного усилителя важно учитывать следующие ключевые характеристики:
Коэффициент усиления
Коэффициент усиления определяет, во сколько раз усиливается входной сигнал. Для микрофонных усилителей он обычно составляет 20-60 дБ. От чего зависит требуемый коэффициент усиления?
- От чувствительности используемого микрофона
- От уровня сигнала, необходимого на выходе усилителя
- От динамического диапазона источника звука
Частотная характеристика
Частотная характеристика показывает, как усиливаются сигналы разных частот. Идеальный микрофонный усилитель должен иметь равномерную АЧХ в диапазоне 20 Гц — 20 кГц. Какие факторы влияют на частотную характеристику?
- Схемотехническое решение усилителя
- Качество используемых компонентов
- Наличие частотной коррекции
Уровень шумов
Уровень шумов определяет минимальный полезный сигнал, который может быть усилен без искажений. Для качественных микрофонных усилителей он составляет -120…-130 дБ. Как минимизировать шумы в усилителе?
- Использовать малошумящие активные компоненты
- Оптимизировать топологию печатной платы
- Применять качественное экранирование
Настройка и оптимизация работы микрофонного усилителя
Для получения наилучшего качества звука необходимо правильно настроить микрофонный усилитель. Какие основные этапы включает процесс настройки?
- Выбор оптимального коэффициента усиления
- Настройка входного импеданса под конкретный микрофон
- Регулировка частотной характеристики при необходимости
- Минимизация шумов и наводок
При выборе коэффициента усиления нужно найти баланс между достаточным уровнем сигнала и отсутствием перегрузки. Как это сделать?
- Начать с минимального усиления
- Постепенно увеличивать усиление до появления искажений
- Уменьшить усиление на 6-10 дБ от точки появления искажений
Применение микрофонных усилителей
Микрофонные усилители находят широкое применение в различных областях. Где чаще всего используются эти устройства?
- Студии звукозаписи
- Концертные площадки
- Системы оповещения
- Радио- и телевещание
- Конференц-системы
В каждой из этих областей к микрофонным усилителям предъявляются свои специфические требования. Например, для студийной записи критически важно минимальное искажение сигнала и низкий уровень шумов. В концертном оборудовании на первый план выходит надежность и способность работать с высокими уровнями сигнала.
Современные тенденции в разработке микрофонных усилителей
Технологии не стоят на месте, и в сфере микрофонных усилителей постоянно появляются новые разработки. Какие тенденции наблюдаются в последнее время?
- Использование цифровых технологий обработки сигнала
- Интеграция усилителей с аналого-цифровыми преобразователями
- Применение программно-управляемых усилителей
- Миниатюризация устройств
Цифровые технологии позволяют реализовать сложные алгоритмы обработки звука, недоступные в аналоговом домене. Интеграция с АЦП упрощает подключение микрофонов к цифровым системам записи и обработки звука. Программно-управляемые усилители обеспечивают гибкость настройки и возможность дистанционного управления. Миниатюризация делает возможным создание компактных мобильных устройств с качественным звуком.
STC-Н382 — Микрофон электретный с предусилителем | Центр речевых технологий
Электретный микрофон с усилителем
Назначение
Микрофон электретный с усилителем STC-h482 предназначен для приема и усиления акустических сигналов от аналогового микрофона с дальнейшей передачей их в систему записи.
В качестве регистрирующего устройства могут выступать такие системы производства ЦРТ, как Smart Logger Box, Aidius Box.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Параметр | Значение |
| Напряжение питания постоянного тока, В | 10-14 |
| Ток потребления при напряжении питания 12В не более, мА | 11 |
| При включении с фантомным питанием сохраняет работоспособность при сопротивлении шлейфа более, кОм | 5 |
| Коэффициент усиления | 100 |
| Чувствительность по свободному полю на частоте 1 кГц, мВ/Па | 2900 |
| Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного собственными шумами микрофона, дБ | 25,6 |
| Уровень предельного звукового давления при коэффициенте гармонических искажений 1%, дБ | 80 |
| Габариты платы с микрофоном, мм | 24×6×3 |
| Масса платы с микрофоном, не более, г | 10 |
Двухпроводная схема включения
Микрофон электретный с усилителем STC-h482 может подключаться к интерфейсным платам по двухпроводной схеме. В этом случае питание микрофона осуществляется по фантомной цепи.
Трехпроводная схема включения
При трехпроводной схеме подключения провод экрана интерфейсной платы подключается к общему проводу микрофонного усилителя (черный), сигнальный провод интерфейсной платы подключается к белому проводу микрофонного усилителя, а питание с интерфейсной платы подается на красный провод микрофонного усилителя.
Комплектность
| Наименование | Количество |
| Микрофон электретный с усилителем | 1 |
| Этикетка | 1 |
Гарантии
- Гарантийный срок на устройство составляет 36 месяцев
- Срок службы устройства и хранения в складских помещениях составляет 10 лет
- Среднее время наработки на отказ не менее 10 000 час
Варианты исполнения
1. Настольный микрофон для двухпроводной схемы подключения, RJ-12.
2. Настольный микрофон с выключателем и индикацией для двухпроводной схемы подключения, RJ-12.
3. Настольный микрофон для трёхпроводной схемы подключения, RJ-12.
4. Настольный микрофон с выключателем и индикацией для трёхпроводной схемы подключения, RJ-12.
5. Настольный микрофон для двухпроводной схемы подключения, TRS.
6. Настольный микрофон для трехпроводной схемы подключения с внешним питанием, TRS.
Возможно изготовление микрофонов в индивидуальном исполнении в соответствии с заказом.
Документы
- Двухпроводное подключение микрофона Н382 к Н205 и Н219
- Протокол испытаний STC-h482. Невотон
Документация
Сертификаты
Простой усилитель для микрофона
30 января 2022 — Admin
Главная / Схемы / Усилители
В этой статье разбирается схема предварительного усилителя для микрофона. Схема достаточно компактная, собрана всего на двух транзисторах. При этом демонстрирует достаточно высокий коэффициент усиления.
Принципиальная схема
Перейдём сразу к схеме нашего усилителя.
Первое, что нужно отметить — в данной схеме используется электретный микрофон. Этот тип микрофонов, по сути, представляет собой конденсатор, ёмкость которого меняется под воздействием звуковых волн. Такой микрофон (в отличие от динамического) сам по себе не производит ЭДС, поэтому к нему должен быть приложен потенциал. За это в схеме отвечает резистор R1.
Однако, схема вполне подходит и для динамического микрофона — в этом случае R1 следует убрать.
Схема предусилителя для микрофона
Первая особенность схемы — непосредственная связь каскадов: между T1 и T2 отсутствует переходный конденсатор. Это позволяет получить более высокий коэффициент усиления.
Вместе с этим, непосредственная связь предъявляет более высокие требования к стабилизации схемы по постоянному току. Отсюда в схеме неизбежно появляется отрицательная обратная связь (ООС) по постоянному току, представленная элементами R6 и C3 (подробно это разбиралось в статье про типичный усилительный каскад на транзисторе).
Вторая особенность — ООС между каскадами, осуществлённая через R5-R4. Причём эта обратная связь уже не только по постоянному току, но и по полезному сигналу. Как она работает: чем больше открывается T2, тем выше потенциал в точке соединения R5-R6. В эту же точку подключен R4, который определяет базовый ток T1. В свою очередь, T1 начинает больше открываться и подсаживает базу T2 на землю. И второй транзистор начинает закрываться (вспомним, что вся эта цепь событий началась с того, что T2 открывался, т.е. эта обратная связь отрицательная, сигнал ослабляет сам себя).
Таким образом, эта обратная связь позволяет регулировать коэффициент усиления всего микрофонного усилителя. Она же отвечает за то, чтобы транзисторы попали в свои рабочие точки и не искажали сигнал (об этом будет ещё сказано пару слов ниже).
Печатная плата
Я собирал усилитель в корпусе от китайской игрушки.
Отсюда требования к плате: она должна была быть узкой и длинной, чтобы уместиться в микрофоне. В результате шаманства с KiCad получилась вот такая платка:
Вид платы в KiCad
А вот как она выглядит на практике:
Собранный усилитель
Характеристики и наладка схемы
Подключив к входу схемы генератор синусоидальных колебаний, мне удалось получить коэффициент усиления по напряжению порядка нескольких сотен.
Наладка схемы сводится к подбору элементов обратной связи, в первую очередь, резистора R5. Уменьшая его, мы ослабляем ООС, соответственно, повышаем усиление. Однако не стоит увлекаться:
Нормальный режим работы усилителя (слева) и искажение сигнала при слишком низком значении сопротивления R5 (справа). Хотя во втором варианте усиление явно больше. Масштаб графиков входа и выхода разный, поэтому на рисунке приведены величины переменного напряжения.
Поделиться в соцсетях:
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 тока 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 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 в большинстве случаев использует угольный микрофон в качестве датчика, поскольку мы знаем, что угольный 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
| 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 | 1MΩ | 1 | |
| 6 | C1,C2 | 10μF | 2 |
| 7 | Q1 | 9014 | 1 |
| 8 | Battery | 1. 5V | 1 |
Pinout
Electret MicrophoneTags: 3 wire electret microphone circuit, Carbon Mic Preamplifier circuit, electret condenser microphone amplifier circuit, Electret microphone схема усилителя, схема электретного микрофона, схема предусилителя электретного микрофона, схема предусилителя микрофона, схема простого электретного микрофона, схема простого предусилителя, схема транзисторного предусилителяУглеродный микрофонный усилитель для XLR Herzlich
Carbonator поставляется в прочном корпусе, напечатанном на 3D-принтере, и оснащен высококачественными разъемами Neutrik, что означает, что он выдержит длительное использование и неправильное обращение.
Хотите сэкономить и сделать своими руками? Комплект для самостоятельной сборки Carbonator PCB поставляется со всем, что вам нужно для сборки Carbonator — все, что вам нужно предоставить, это соединение XLR и угольный микрофон, паяльник и корпус по вашему выбору. Легкий!
Нужно что-то среднее? Собранный комплект готов к подключению, все необходимые детали спаяны и протестированы, но вам все равно нужно будет предоставить соответствующие разъемы (или просто зажимы типа «крокодил») и угольный микрофонный капсюль. Идеальный баланс!
Углеродные микрофоны часто можно найти в старых телефонах, и их часто можно узнать по звуку гранул внутри микрофона. Они дают очень специфический и трудно воспроизводимый звук, что делает их полезными как вокальный микрофон, так и грязный микрофон во время записи инструментов.
С новым улучшенным карбонатором начать работу проще, чем когда-либо. Если вы склонны к пайке и хотите создать постоянное соединение, просто припаяйте капсюль угольного микрофона к выбранному вами проводу и заделайте его 1/4-дюймовый монофонический разъем. В качестве альтернативы, прикрепите зажимы типа «крокодил» к телефонному проводу и к разъему, чтобы сделать временное соединение пригодным для использования для тех, кто предпочитает не паять.
Многие попытки создать телефонный микрофон ограничиваются только капсюлем динамика — почему бы не использовать весь каркас и не переработать этот телефонный микрофон в подходящее, мощное устройство!
Каждое устройство тестируется с угольным микрофоном перед тем, как покинуть мастерскую, и оно будет работать с любым угольным микрофоном, который вы найдете, при условии, что он правильно хранится и за ним ухаживают, хотя я не несу ответственности за то, как вы решите использовать или злоупотреблять этим вновь обретенная сила.
