Микрофонный усилитель на к157уд2 с однополярным питанием. Микрофонный усилитель на К157УД2 с однополярным питанием: особенности и схемы

Как работает микрофонный усилитель на К157УД2. Какие схемы можно собрать на его основе. Каковы преимущества однополярного питания. Как правильно подключить микрофон и настроить усилитель.

Принцип работы микрофонного усилителя на К157УД2

Микрофонный усилитель на операционном усилителе К157УД2 позволяет значительно усилить слабый сигнал с микрофона до уровня, достаточного для дальнейшей обработки или воспроизведения. Рассмотрим основные особенности его работы:

• К157УД2 — малошумящий операционный усилитель, способный работать при однополярном питании около 4-5 В
• Коэффициент усиления задается резисторами обратной связи и может достигать 1000 и более
• Входное сопротивление высокое, что позволяет подключать высокоомные микрофоны
• Выходное сопротивление низкое, что обеспечивает хорошую нагрузочную способность
• Полоса пропускания достаточна для качественного усиления звукового сигнала

При подключении микрофона важно обеспечить его правильное смещение. Для этого часто используется резистивный делитель на входе усилителя. Выходной сигнал может быть подан на следующий каскад усиления или на выходной усилитель для наушников.

Преимущества однополярного питания микрофонного усилителя

Использование однополярного питания для микрофонного усилителя на К157УД2 имеет ряд существенных преимуществ:

• Упрощение схемы — не требуется формирование отрицательного напряжения
• Возможность питания от одной батарейки или аккумулятора
• Снижение уровня помех и наводок за счет отсутствия отрицательной шины питания
• Повышение надежности и снижение габаритов устройства
• Экономия компонентов и удешевление конструкции

При этом однополярное питание требует правильного задания рабочей точки усилителя, обычно на уровне половины напряжения питания. Это позволяет обеспечить максимальный размах выходного сигнала.

Основные схемы микрофонных усилителей на К157УД2

Рассмотрим несколько базовых схем микрофонных усилителей на операционном усилителе К157УД2 с однополярным питанием:

Схема 1: Простой микрофонный усилитель

Эта схема обеспечивает усиление около 100 раз и подходит для большинства применений:

• Питание: 4.5-5 В
• Входное сопротивление: 10 кОм
• Коэффициент усиления: ~100
• Полоса пропускания: 20 Гц — 20 кГц

Схема 2: Усилитель с регулировкой усиления

Добавление переменного резистора позволяет регулировать коэффициент усиления в широких пределах:

• Питание: 5 В
• Входное сопротивление: 4.7 кОм
• Коэффициент усиления: 10-1000
• Регулировка усиления: переменный резистор 100 кОм

Схема 3: Двухкаскадный усилитель

Использование двух операционных усилителей позволяет получить большее усиление при меньших искажениях:

• Питание: 4-6 В
• Входное сопротивление: 2.2 кОм
• Общий коэффициент усиления: ~10000
• Полоса пропускания: 15 Гц — 30 кГц

Схема 4: Усилитель с активным фильтром

Добавление фильтра верхних и нижних частот улучшает частотную характеристику:

• Питание: 5 В
• Входное сопротивление: 1 кОм
• Коэффициент усиления: ~500
• Полоса пропускания: 100 Гц — 10 кГц
• Крутизна спада АЧХ: 12 дБ/окт

Как правильно подключить микрофон к усилителю на К157УД2

Корректное подключение микрофона критически важно для получения качественного сигнала. Рассмотрим основные моменты:

1. Выберите подходящий тип микрофона (электретный, динамический, конденсаторный)
2. Обеспечьте необходимое напряжение питания для микрофона (обычно 2-5 В)
3. Используйте экранированный кабель для подключения микрофона
4. Подключите выход микрофона через разделительный конденсатор (1-10 мкФ)
5. Обеспечьте смещение на входе усилителя резистивным делителем

При использовании электретного микрофона важно правильно выбрать номинал нагрузочного резистора, обычно 1-10 кОм. Для динамических микрофонов может потребоваться предварительный усилитель или трансформатор.

Настройка и оптимизация микрофонного усилителя

После сборки схемы микрофонного усилителя на К157УД2 необходимо провести его настройку для получения оптимальных характеристик:

1. Проверьте напряжение питания и потребляемый ток
2. Измерьте напряжение смещения на выходе (должно быть около половины напряжения питания)
3. Подайте тестовый сигнал и оцените коэффициент усиления
4. Проверьте частотную характеристику в требуемом диапазоне
5. Оцените уровень собственных шумов усилителя

При необходимости скорректируйте номиналы резисторов обратной связи для изменения коэффициента усиления. Добавьте фильтры для улучшения частотной характеристики. Используйте развязку по питанию для снижения уровня помех.

Применение микрофонного усилителя на К157УД2 в различных устройствах

Микрофонный усилитель на основе К157УД2 с однополярным питанием может найти применение во многих областях:

• Портативные диктофоны и рекордеры
• Переговорные устройства и домофоны
• Системы оповещения и трансляции
• Измерительная аппаратура (шумомеры, виброметры)
• Охранные системы с акустическими датчиками
• Устройства для прослушивания слабых звуков

Компактность, низкое энергопотребление и хорошие характеристики делают такой усилитель отличным выбором для мобильных и автономных устройств. При необходимости схему можно дополнить фильтрами, компрессором и другими узлами обработки сигнала.

Сравнение К157УД2 с другими операционными усилителями для микрофонных схем

К157УД2 — не единственный вариант для построения микрофонного усилителя. Сравним его с некоторыми альтернативами:

Параметр	К157УД2	NE5534	OPA134
Напряжение питания	3-15 В	±5-22 В	2.5-18 В
Входной шум	5 нВ/√Гц	3.5 нВ/√Гц	8 нВ/√Гц
Полоса пропускания	10 МГц	10 МГц	8 МГц
Скорость нарастания	5 В/мкс	13 В/мкс	20 В/мкс
Стоимость	Низкая	Средняя	Высокая

К157УД2 отличается хорошим балансом характеристик и низкой стоимостью, что делает его популярным выбором для любительских конструкций. NE5534 имеет лучшие шумовые характеристики, но требует двуполярного питания. OPA134 обеспечивает высокое качество звука, но значительно дороже.

Listen to ultrasound

Органы чувств, которыми наградила нас природа, близки к совершенству, но человеку хочется большего. Читателям, желающим погрузиться в мир ультразвука, «Энерговектор» предлагает изготовить электронный прибор, который позволит слышать в диапазоне от 20 до 70 кГц.

Подобный прибор поможет вам исследовать удивительный мир насекомых и животных, которые используют эхолокацию для ориентации в темноте. Он также пригодится для поисков искрящих контактов, светильников со свистящим на ультразвуковых частотах электронным балластом, мест проколов в шинах, протечек в трубах и т. д.

Основа прибора — ультразвуковой пьезоэлектрический микрофон. Рекомендуем взять советский прибор серии МУП (микрофон ультразвуковой пьезокерамический) или зарубежный TCT40-16R (40 — это значение резонансной частоты в килогерцах). Последний можно приобрести в интернет-магазинах AliExpress. Также можно применить модель MA40B8R и некоторые пьезоэлектрические зуммеры (в нашем случае — российский ЗП-5), но у них пониженная чувствительность в сравнении с микрофонами.

Для перевода ультразвука в слышимый диапазон предлагаем воспользоваться принципом приёмника с прямым преобразованием частоты. Это вариант гетеродина, у которого промежуточная частота равна нулю. Такой приёмник имеет микрофонный усилитель, генератор, смеситель и выходной усилитель. Питать устройство предлагаем от стандартного ионно-литиевого аккумулятора 18650.

Помимо пьезокерамического микрофона вам понадобятся два операционных усилителя, способных работать при однополярном напряжении питания около 4 В (мы использовали микросхему сдвоенного малошумящего ОУ К157УД2), и усилитель для наушников. В нашем случае это восьмиконтактная микросхема APA3541 (также подойдёт APA3544), извлечённая из старого накопителя CD-ROM.

Структурно устройство состоит из четырёх блоков: гетеродина на первом ОУ, микрофонного усилителя на втором ОУ, усилителя для наушников, а также смесителя на ферритовом трансформаторе и полевом транзисторе 2П103А.

Предлагаем читателю сначала собрать и отладить схему по частям на просторной макетной плате, а затем — перенести на малую макетную плату. С микрофоном можно «поколдовать», поместив его в рефлекторный «зонтик» для усиления звука или в пластмассовую трубку (удобно взять цилиндр от одноразового шприца) для получения узкой диаграммы направленности.

На схеме мы предусмотрели два переменных резистора: один — для регулировки громкости, второй — для подстройки частоты гетеродина. После сборки гетеродина вам нужно будет проверить его работу с помощью осциллографа. Подбором конденсатора и резисторов в цепи отрицательной обратной связи ОУ добейтесь, чтобы частота менялась в диапазоне от 20 до 60 кГц. Для рукоятки частотного регулятора вырежьте из картона шкалу и промаркируйте её.

Микрофонный усилитель в нашей схеме увеличивает амплитуду сигнала в 1000 раз. Микрофон к нему нужно подключить проводом минимальной длины. В смесителе мы использовали готовый ферритовый трансформатор GTS-TC612 2K540Z.

Вы можете намотать аналогичный трансформатор самостоятельно на ферритовом кольце диаметром 8-10 мм, сделав две одинаковые обмотки по 15-20 витков. Подстроечный резистор в смесителе применён в связи с тем, что полевые транзисторы 2П103 имеют сильный разброс параметров. Вам нужно добиться устойчивой работы смесителя во всём диапазоне частот.

Переменный резистор 47 кОм регулятора громкости включён необычным образом для того, чтобы пользователь устройства не слышал шорохов при вращении рукоятки. В усилителе для наушников APA3541 мы задействовали лишь один канал из двух. Если вы собираетесь применять низкоомные наушники, вам лучше включить оба канала. Вся схема потребляет ток не более 12 мА.

Для проверки устройства рекомендуем воспользоваться пластмассовыми кварцевыми часами, которые имеют внутри крошечный кварцевый резонатор, работающий на ультразвуковой частоте 32768 Гц. (Это значение выбрано для упрощения конструкции делителя частоты.

Он представляет собой пятнадцать последовательно включённых триггеров, каждый из которых делит частоту на два, в результате получается ровно 1 Гц.) Ультразвуковой микрофон должен уловить слабейший писк часового кварцевого резонатора.

При работе не торопитесь, соблюдайте технику безопасности.

Далее следуйте инструкциям под фотографиями.

Источник: Энерговектор

Видео: Предварительный усилитель на ИМС К548УН1А — Для чего это нужно

---

458 +1

Биржа ProСтанки

Добавлено: 02.04.2014 в 06:46
Продолжительность: 01:38

Микросхема К548УН1А представляет собой двухканальный малошумящий усилитель, предназначенный для усиления сигналов с частотой до 1МГц. Особое востребование микросхемы — ее применение в бытовой и профессиональной стерео аппаратуре, как предварительный усилитель для записи и воспроизведения звука. Усилитель работает от однополярного напряжения 9В…30В, имеет внутреннюю компенсацию, прецизионный стабилизатор в цепи питания, внутреннюю частотную коррекцию, и защиту от короткого замыкания. Малый уровень шумов позволяет использовать микросхему в схемах тембр блоков стерео усилителей, микрофонного усилителя. Предусилитель может использоваться в двух вариантах включения: с дифференциальным входом и одним заземленным входом. Один из вариантов — схема применения микросхемы К548УН1А в качестве линейного усилителя в симметричном режиме. Режим работы входного каскада по постоянному току задается отрицательной обратной связью в виде резистивного делителя R1, R3, средняя точка которого подключена к инвертирующему входу предусилителя. Подстроечные резисторы регулируют уровень выходного сигнала.

---

Комментарии

0

Оставить комментарий

---

Интересные статьи партнеров

«Карманный» ЧПУ — Крутейший 5-ти осевой фрезерный мини станок с ЧПУ Pocket NC

Поставка дробилки для пластика, пластмасс, ПЭТ, пленки, поролона, литников, стекла и медицинских отходов СТДБ-50Р в Московскую область

Листогибочные прессы. Наличие и ожидаемые поступления

Комплексная поставка в Клушино — пусконаладка трех станков

Как предотвратить скалывание шпона при раскрое шпонированных панелей

Во Владимире запущен оптоволоконный лазер для резки листового металла и труб XTC-1530HT/1000 Raycus

Поставка и запуск оптоволоконного лазера с труборезом LF3015CNR/3000 Raycus в Шебекино

Инструкция по ручной лазерной сварке [часть 3]

Запуск оптоволоконного лазерного станка по металлу XTC-1530H/1500 Вт Raycus в Белорецке

Похожее видео

Микрофонный усилитель с сомнениями на операционных усилителях

спросил 5 лет, 10 месяцев назад

Изменено 2 года, 6 месяцев назад

Просмотрено 1к раз

\$\начало группы\$

Я читаю следующие указания по применению микрофонных усилителей:

Вот схема:

В какой-то момент автор говорит следующее:

Резистор R1 и конденсатор С3 образуют фильтр верхних частот. Угловая частота этого фильтра должна быть низкой. достаточно, чтобы не заглушать низкочастотные звуковые волны. Угловая частота 5 Гц используется для расчета значение C3:

Каким образом резисторы R1 и C3 могут быть фильтром высокого давления, если входной импеданс цепи OPAMP по переменному току равен импедансу конденсатора C3, который, как говорят, имеет высокое значение емкости. Даже если мы рассмотрим полевой транзистор как генератор тока в режиме переменного тока, он увидит на стоке R||Zc, который является фильтром LP.

• операционный усилитель
• усилитель

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Входной импеданс операционного усилителя равен нулю благодаря резисторам R2 и C2 и его огромному коэффициенту усиления без обратной связи. Это называется входом виртуальной земли.

Выходной ток микрофона имеет два параллельных импеданса: R1 к земле переменного тока (VCC) и C3 к земле переменного тока (виртуальная земля операционного усилителя). Его выходной ток будет разделен между ними в соответствии с соотношением их импедансов. На очень низких частотах весь сигнал пойдет на R1, так как C3 имеет очень высокий импеданс. При более высоких частотах, когда C3 становится более низким импедансом, весь ток проходит через C3.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

операционный усилитель — дифференциальный усилитель смещения постоянного тока для однополярного питания?

спросил 1 год, 4 месяца назад

Изменено 1 год, 4 месяца назад

Просмотрено 75 раз

\$\начало группы\$

Спецификация PCM1793 имеет каскад фильтрации и усилителя. Я построил это, не понимая, что для этого требуется двухполярный источник питания. Я хотел бы заставить его работать с однополярным источником питания. У меня нет большого опыта работы с аналоговым звуком, поэтому мне нужна помощь.

Я ожидаю, что смогу ввести смещение постоянного тока, отсоединив нижний конец R15 и подключив его к Vcc/2 (2,5 В), создаваемому делителем. Затем я бы добавил блокирующий колпачок постоянного тока на выходе.

Я не думаю, что этого достаточно, не так ли? Не нужно ли мне также уменьшить усиление (увеличив R12 и R15), учитывая, что половина диапазона ушла? Требует ли это пересчета каких-либо других пассивных компонентов?

Желаемая цель здесь — выходы линейного уровня. Смогу ли я рассчитывать на достаточную амплитуду с ± 2,5 В?

Альтернативой всему этому является насос заряда для получения -5В. MAX1721 может выдавать -25 мА при частоте переключения 125 кГц (так что якобы выше всего, что можно услышать на расстоянии). Это лучший план, чем возиться со смещением этого выходного каскада?

• операционный усилитель
• аудио
• смещение

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

При +/- 2,5 В или одиночном питании +5 В вход OPA2134 едва ли сможет работать с выходом вашего ЦАП.