Данный универсальный микрофонный предусилитель подходит для всех переменных сигналов с частотой в диапазоне 20 Гц … 100 кГц. Предусилитель может работать с динамическими и конденсаторными микрофонами, двухконтактными и трехконтактными электретными микрофонами.
Использование миниатюрных компонентов позволяет собрать предусилитель на крошечной печатной плате, которая может быть встроена практически в любое аудио устройство.
Краткие характеристики универсального микрофонного предусилителя:
- Малошумящий
- Усиление регулируется в диапазоне 1…80
- Входное сопротивление более 1 МОм
- Выходное сопротивление ниже 1 Ом
- Однополярное питание 6 … 15 В
- Ток потребления ниже 5 мА
- Размер печатной платы 37×21 мм
Описание работы
Принципиальная схема предусилителя показана на рисунке ниже. Это классическое подключение операционного усилителя DA2 (TL072) в неинвертирующей конфигурации с однополярным питанием.
Сигнал, поступающий на вход, т.е. в точке А, проходит через конденсатор С1 на неинвертирующий вход операционного усилителя.
Постоянное напряжение на этом выходе определяется резисторным делителем R2, R3, R5 и составляет чуть больше половины напряжения питания. Входное сопротивление самого усилителя для переменных низкочастотных сигналов (без R1) равно сумме сопротивлений R4 и параллельного соединения резисторов R3, R5 и составляет примерно 1,3 МОм.
Коэффициент усиления определяется отношением сопротивлений R7, R8, R9 к R6. Для возможности регулировки усиления в схеме использованы три резистора (R7-R9), которые можно закоротить с помощью расположенных рядом контактных площадок. Чем больше активное сопротивление R7-R9, тем больше коэффициент усиления.
При значениях элементов, как показано на схеме, путем замыкания соответствующих резисторов можно получить следующие значения усиления: 11, 23, 33, 48, 58, 70, 80. Закоротив все три резистора (однократное усиление) можно получить хороший повторитель. Однако в этом случае резистор R6 следует удалить, чтобы он излишне не нагружал выход и не увеличивал потребляемый ток.
Теоретически при больших сопротивлениях данных резисторов коэффициент усиления может быть больше 80. На практике не следует увеличивать коэффициент усиления более 100, так как при этом ухудшаются результирующие динамические свойства.
Цепь С3, R10 отсекает постоянную составляющую, поэтому постоянное напряжение на выходе «С» всегда равно нулю. Поскольку предусилитель может работать с трехконтактными электретными микрофонами, то в качестве источника хорошо отфильтрованного напряжения используется второй усилитель DA1.
Хорошая фильтрация питания снижает шум и подверженность самовозбуждению. Напряжение постоянного тока в точке «B» составляет примерно 3/4 напряжения питания. За счет применения в делителе (R2, R3, R5) резисторов с большим сопротивлением и конденсатора С2 емкостью 10 мкФ эффективно фильтруется напряжение как для DA1, так и для DA2.
Резистор R1 используется только в сочетании с двухконтактным электретным микрофоном. Сопротивление 2,2 кОм обеспечит хорошую динамику.
Конструкция микрофонного предусилителя
Схема собрана на небольшой печатной плате, рисунок которой можно скачать в конце статьи. На плате устанавливаются электролитические SMD конденсаторы, но на всякий случай в местах пайки добавлены отверстия, что позволяет установить обычные выводные электролиты.
Схема, собранная из рабочих элементов, начинает работать сразу и не требует наладки. Необходимое усиление установите самостоятельно, замкнув накоротко соответствующие площадки резисторов R7-R9. Максимальное усиление (80) используется очень редко. В случае электретных микрофонов обычно достаточно усиления от 23 до 33 раз.
Проведенные тесты показали, что предусилитель корректно работает при напряжении питания 4,8 В, выдавая выходной сигнал не менее 1 Vpp. Даже при напряжении питания 3,7 В можно получить выходной сигнал 0,5 Vpp. Но при таком низком напряжении питания, намного ниже указанного в datasheet, у операционного усилителя значительно ухудшаются технические характеристики.
Хотя на схеме указан диапазон питающих напряжений 9…15 В, схема микрофонного предусилителя будет работать и от 5…6 В. Однако при подаче 5…6 В необходимо заранее проверить, имеет ли схема заданный коэффициент усиления, не вносит ли она искажений и правильное ли напряжение на выходе DA1.
Максимальное напряжение питания ограничено емкостью конденсатора С4 (и в меньшей степени С2). Операционный усилитель может питаться напряжением до 30 В. В любом случае сопротивление нагрузки, подключаемой к точкам «С», «О», должно быть не менее 1 кОм. Ток потребления в состоянии покоя составляет около 3 мА.
Двухконтактный электретный микрофон следует подключить к точкам «А», «О1». В этом случае точка «В» остается неиспользованной.
Динамический микрофон также подключается к точкам «A», «O1», при этом предварительно необходимо снять R1. Операционный усилитель DA1 в этом случае не используется.
При подключении трехконтактного электретного или конденсаторного микрофона (MCU53) необходимо снять R1, а микрофон подключить к точкам «A», «B», «O1». В очень редких случаях при питании напряжением выше 12 В, если напряжение в точке «B» слишком высокое (например, для питания микрофонов MCU53), вместо конденсатора C2 можно установить стабилитрон (5,6…6,2 В).
При использовании модуля для усиления сигналов от источника, отличного от микрофона, также следует удалить резистор R1. В этом случае входное сопротивление составит более 1 МОм.
Скачать рисунок печатной платы (46,9 KiB, скачано: 275)
