Подключение электретного микрофона и схема лампового предусилителя

Что такое предусилитель для микрофона и для чего он нужен

Что такое предусилитель?

Это слово может означать две вещи:

• схема предусилителя внутри любого устройства (например, аудиоинтерфейса)
• отдельное устройство.

Назначение предусилителя — усиление слабого сигнала до уровня «линейного» сигнала, то есть до «стандартного» уровня записывающей аппаратуры.

Сигнал микрофона всегда намного слабее «рабочего» уровня, к исходному сигналу микрофона следует добавить около 30-60 дБ. Гитарам и басам не нужно столько, обычно около 20-30 дБ. С синтезаторами все менее безопасно из-за разных стандартов вывода.

Так что предусилитель нужен всегда, но это не обязательно должно быть отдельное устройство. Все аудиоинтерфейсы уже имеют внутреннюю схему предусилителя, и их качество, как правило, вполне приемлемо для начала. Стоит отметить, что более дорогие аудиоинтерфейсы имеют значительно более качественные предусилители.

Нужно ли покупать внешний предусилитель?

Если вы только начинаете, то забудьте о покупке внешнего устройства, вместо этого купите более дорогой аудиоинтерфейс с хорошим встроенным предусилителем.

Внешний предусилитель может значительно улучшить ваш звук, но особенно это заметно при работе с микрофонами со слабым выходом: динамическими и ленточными.

Конденсаторные микрофоны имеют большую выходную мощность и поэтому устраняют разницу между внутренними и внешними предусилителями.

Внешний предусилитель — отличный второй шаг к улучшению качества и расширению ваших возможностей, но не делайте этого до первого шага. Вы можете получить отличные результаты с помощью аудиоинтерфейса и одного или двух конденсаторных микрофонов.

Главные преимущества

По сравнению со встроенным, внешний преобразователь имеет следующие преимущества:

1. Подавляет шум (PIN больше -127 dBu), что особенно необходимо при записи тихих источников.
2. Обрезает нежелательные частоты.
3. Обеспечивает глубину звучания и особую бархатистость тона вместо «стерильности», присущей встроенным аналогам.
4. Он имеет запас по усилению более 60 дБ (требуется для многих динамических микрофонов).
5. Упакован с дополнительными функциями.

Последний элемент включает в себя:

• изменение фазы;
• Low Cut (пропускает частоты выше или ниже заданной);
• усиление ступенчатого переключения.

Преимущества внешних предусилителей более выражены при увеличении громкости выше 40-50 дБ. Звук остается прозрачным, а интегральная схема в таких условиях дает дефекты.

Какие бывают предусилители?

• По форм-фактору: встроенный и внешний, но об этом было сказано выше.

• По схеме: лампа, транзистор и лепка. Ламповые схемы традиционно считаются более теплыми и живыми по звуку по сравнению с транзисторными схемами. Но обычно они стоят дороже. Чтобы заметить этот особый ламповый звук, предусилитель должен быть в более высоком ценовом диапазоне. Если хотите сэкономить, выбирайте предусилитель на транзисторах, при средней цене вы вряд ли заметите разницу с ламповым предусилителем.

Вы также можете найти гибридный микрофонный предусилитель, сочетающий в себе ламповые и транзисторные компоненты.

Моделирующие усилители основаны на транзисторной схеме, но имеют цифровую модуляцию звуковых характеристик ламповых усилителей.

• По характеру воздействия на сигнал: красочные и прозрачные. Цветовые предусилители (color preamplifiers), как видно из названия, придают звуку его характерные черты. Они обычно используются звукорежиссерами в попытке привнести уникальность в свои миксы. Прозрачные предусилители предназначены для получения чистого звука без примесей. Обычно это бестрансформаторные транзисторные предусилители.
• По наличию трансформатора: с трансформатором и без трансформатора. Название говорит само за себя: присутствует в семе трансформатор или нет. Трансформаторные предусилители звучат жирнее, но окрашивают звук.

Дополнительные функции

Покупая микрофонный предусилитель, конечно, в первую очередь нужно слушать и выбирать ушами. Но тогда стоит выключить голову и обратить внимание на некоторые факторы и особенности, которые могут быть вам полезны.

• Количество входов относится к количеству микрофонов, которые могут быть записаны одновременно. Чем больше тем лучше.

• Фильтр нижних частот. Его задача — отсекать низкие частоты, что помогает отсекать различные низкочастотные помехи.
• Фантомное питание, необходимое для работы конденсаторных микрофонов. Кстати, он есть почти у всех моделей, но на всякий случай убедитесь в этом.
• Встроенный ограничитель (компрессор), который используется для сжатия динамического диапазона. Ограничитель также помогает предотвратить ненужную перегрузку. Откровенно говоря, это не особо нужная функция, и иногда за нее не стоит переплачивать.
• Измерители уровня — дополнительная функция для каждого предусилителя, но, безусловно, полезная. За это стоит заплатить.
• Переключатель фазы помогает решить проблемы с фазой при одновременной записи с нескольких микрофонов.
• Эквалайзер корректирует частоты аудиосигнала перед его отправкой на звуковую карту. Перед покупкой оцените: действительно ли вам нужна эта опция?

Вариант схемы усилителя для динамического микрофона

Схема отличается сверхпростотой и мегаповторяемостью, в схеме два резистора (R1,2), два конденсатора (С2,3), гнездо 3,5 (J1), электретный микрофон и транзистор. Конденсатор C3 работает как микрофонный фильтр. Емкостью С2 не следует пренебрегать, то есть не нужно ставить ни больше, ни меньше номинала, указанного в схеме, иначе это вызовет много помех. Транзистор Т1 ставим отечественный кт3102. Для уменьшения габаритов устройства я использовал SMD-транзистор с маркировкой «1Ks». Если не умеете ничего паять, идите на форум.

При замене Т1 особых изменений в качестве не произошло. Все остальные детали также в SMD корпусах, включая конденсатор С3. Вся плата получилась довольно маленькой, хотя по технологии изготовления печатной платы ЛУТ ее можно сделать еще меньше. Но я также обошелся и простым полумиллиметровым перманентным маркером. Протравил плату хлорным железом за 5 минут. Получилась вот такая плата микрофонного усилителя, которая подключается к гнезду 3.5.

Все это прекрасно помещается внутри корпуса штекера. Если вы тоже так сделаете, то советую сделать плату как можно меньше, так как я перекосил корпус и изменил его форму. Плату желательно промыть растворителем или ацетоном. Получился вот такой полезный прибор, с хорошей чувствительностью:

Перед подключением микрофона к компьютеру проверьте все контакты и посмотрите, есть ли питание +5В на входе микрофона (а должно быть), чтобы не было комментариев типа: «Собрал точно так же, как в схеме, но не не работает!». Это можно сделать так: подключите новый штекер к разъему микрофона и измерьте напряжение вольтметром между землей (большой отвод) и двумя короткими контактными площадками. На всякий случай старайтесь не закорачивать контакты при измерении напряжения. Что будет потом, я не знаю и проверять не хочу. Мой микрофонный усилитель работает уже 3 месяца, качеством и чувствительностью полностью доволен. Собирайте и отписывайтесь с форума о своих результатах, вопросах и возможно даже о модификациях кузова,схема и способы ее изготовления. У вас был с собой BFG5000, удачи!

Комментировать статью ЭЛЕКТРЕТНЫЙ МИКРОФОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

При изучении схем подключения электретных микрофонов 1 их единообразие вызывает глубокое удивление. Точка подключения микрофона и сопротивления нагрузки подключена к самому усилителю с помощью развязывающего конденсатора (рис. 1) в 100 % исследованных схем.

Возможно есть и другие схемы подключения, но автор их не придерживался. В то же время, любой, кто имеет непосредственное отношение к воспроизведению звука в течение длительного времени, вероятно, не будет сильно возражать против того, что любой конденсатор на пути аудиосигнала является нежелательным компонентом. Особенно это касается электролитических конденсаторов, непреднамеренно используемых в случае достаточно низкого входного сопротивления усилительного каскада.

Грубое исследование режимов работы электретных микрофонов 2 показало, что, во-первых, они являются источниками тока, а во-вторых, максимальная амплитуда их выходного сигнала наблюдается при падении напряжения на микрофоне и одинаковом сопротивлении нагрузки.

Рассмотрим одну из известных схем 3 микрофонного усилителя с системой АРУ, выполненную на операционном усилителе (рис. 2).

Схема состоит из собственно неинвертирующего усилителя на ОУ DA1, на неинвертирующий вход которого поступает искусственная средняя точка делителя R3R4, а также входной сигнал через разделительный конденсатор С2; управляемый делитель сигнала ООС (резистор R5, конденсатор С1 и сопротивление канала полевого транзистора с PN-переходом VT1); Детектор усиленного выходного сигнала (конденсаторы С3, С4 и диоды VD1, VD2). Обнаруженный выходной сигнал отрицательной полярности регулирует проводимость канала VT1, увеличивая ее и тем самым уменьшая коэффициент усиления операционного усилителя.

Учитывая наличие постоянной составляющей делителя, образованного электретным микрофоном, и его нагрузочное сопротивление, можно сделать вывод, что компоненты C2R3R4 совершенно не нужны. Роль R4 прекрасно выполняет сам микрофон, а R3 является его нагрузочным резистором. Конденсатор С2 вообще лишний, вроде класс.

В результате получается схема, показанная на рис. 3.

RC-фильтр R3C1 обеспечивает дополнительную фильтрацию напряжения питания электретного микрофона. В принципе это необязательно (необязательно), но в целом вполне полезно. Величину резистора R1 подбирают таким образом, чтобы в точке его соединения с микрофоном была примерно половина питающего напряжения. Резисторы R4R6 линеаризуют передаточную функцию управляемого резистора в полевом транзисторе VT1.

Вместо резистора R5 в цепь ООС можно включить двойной Т-фильтр (справа), поднимающий полосу частот, соответствующую голосовому диапазону. Его частотная характеристика показана на графике Боде измерительных инструментов Multisim (ниже)

Конечно, теоретические бредни можно принимать во внимание только в том случае, если они подтверждены практикой. Поэтому схема, показанная на рис. 3, была рассмотрена на макетной плате.

Использовались доступные микромощные операционные усилители на полевых МОП-транзисторах TLC271 и TL081. Результаты были идентичными. В принципе, в качестве ОУ можно использовать любой «звуковой» ОУ (к которым категорически НЕ относятся LM358/324 и их клоны). Электретный микрофон для этих экспериментов был типа J60. Повторение экспериментов с другими микрофонами было сочтено нецелесообразным с точки зрения времени. Цифровой осциллограф RIGOL DS1052E записал графики сигналов с выхода ОУ. «Проверочная фраза», произнесенная в микрофон примерно с такой же громкостью, была: «Раз-два-три-четыре-пять, зайчик пошел гулять». Конечно, для чистоты эксперимента.

Первоначально исследовалась схема без АРУ. Детектор и полевой транзистор не подключались, а резистор 10 кОм был подключен от нижнего вывода конденсатора С2 к общей минусовой шине. Следовательно, коэффициент усиления составил 11. Выходной сигнал при быстрой (10 мс/дел) и медленной (100 мс/дел) развертках на расстоянии 20 см от рта до микрофона показан на рис. 4 соответственно.

Его удивила амплитуда сигнала (пик-пик), которая превышала 2 В. Это означает, что сигнал с микрофона был около 200 мВ.

Также вместо резистора 10 кОм был подключен полевой транзистор КП303Ж с начальным током стока 0,85 мА и напряжением отсечки 0,7 В. Его затвор был подключен к минусовой шине, что обеспечило минимальное сопротивление вашего канала и , следовательно, максимальная прибыль. Выходной сигнал такой схемы показан на рис. 5.

Как видим, микрофонный сигнал чрезмерно усилен, вплоть до клиппинга, что говорит о применимости полевого транзистора при таком малом начальном токе стока с сопротивлением ООС порядка 100 кОм.

Затем была исследована полная схема, и все компоненты показаны на рис. 3. Выходные сигналы при произнесении «тестового предложения» с расстояния 20 и 60 см соответственно (при медленной развертке) представлены на рис. 6, а с расстояния 60 (при быстром просмотре) — на рис. 7.

Как видно из этих диаграмм, размах сигнала составил около 4 В с удовлетворительной формой, что достаточно для обычных приложений. К сожалению, начальный амплитудный «попадание» (пока система АРУ ​​еще не сработала) зафиксировать не удалось. Белка не была видна, но присутствовала на слух.

Наконец, были исследованы два других полевых транзистора с более высоким начальным током стока и более высоким напряжением отсечки (соответственно еще один КП303Ж с начальным током стока 1,2 мА и напряжением отсечки 0,9 В), а также КП303В с начальным током стока 2,6 мА и напряжение отсечки 1,2 В). Выходной сигнал при первом из них на расстоянии 20 см от микрофона (при медленной развертке) показан на рис. 8, а при выходе второго на расстоянии 10 см и 40 см от микрофона (при медленная развертка) показаны на рис. 9.

В первом случае размах сигнала составил почти 5 В, а во втором — почти 7 В!

Из этих экспериментально полученных данных видно, что для практических целей желательно использовать полевые транзисторы с как можно меньшим напряжением отсечки. Начальный ток стока не оказывает существенного влияния на стабилизированную амплитуду выходного сигнала при заданном сопротивлении резистора ООС.

Наконец, был проверен «тихий» (заглушенный) режим работы микрофона путем замыкания накоротко инвертирующего и неинвертирующего входов ОУ. При использовании этого метода приглушения не наблюдалось щелчков в ушах.

Для «бутерброда»: схема аналогичного назначения, сделанная на транзисторах (может кому понравится): Рис. 10. Правда, не моделировалась «вживую», а моделировалась в Multisim. Она показала почти те же результаты, что и схема на операционном усилителе.

Полевой транзистор Q1 с резистором R1 представляет собой модель электретного микрофона. Величину нагрузочного резистора R2 выбирает половина напряжения питания в точке его соединения с микрофоном. Номинал резистора R4 подбирается равенством коллекторных токов Q2 и Q3. Полевой транзистор Q4 с резистором R5 является параметрическим генератором тока дифференциального каскада на транзисторах Q2 и Q3. Транзистор Q7 играет ту же роль, что и резистор R9 для транзистора Q6. В принципе, эти генераторы тока можно заменить обычными резисторами, но с ними параметры усилителя лучше по определению. Ну наконец то.

Выводы:

1. На суд представлен еще один усилитель для электретного микрофона, не претендующий на эксклюзивность, но несколько проще известных. За счет исключения разделительного конденсатора в тракте аудиосигнала лучше по определению.
2. Учитывая достаточно высокое значение коэффициента усиления, обеспечиваемого этим усилителем, операционные усилители для обеспечения достаточной полосы пропускания должны иметь частоту среза не менее 5,10 МГц.
3. Этот усилитель без системы АРУ можно использовать для высокочувствительного усиления сигналов электретного микрофона.

Микрофонный предусилитель, также известный как микрофонный предусилитель или микрофонный усилитель, представляет собой разновидность усилителя, назначением которого является усиление слабого сигнала до линейного уровня (порядка 0,5-1,5 вольт), то есть до значения, приемлемого в какие обычные аудио усилители мощности.

Источником входных акустических сигналов для предварительного усилителя обычно служат звукосниматели виниловых пластинок, микрофоны, звукосниматели различных музыкальных инструментов. Ниже приведены три схемы микрофонных усилителей на транзисторах, а также вариант микрофонного усилителя на микросхеме 4558. Все они легко собираются своими руками.

Самый простой ламповый предусилитель за один вечер

В связи с большим интересом к ламповой технике, хочу описать конструкцию лампового предусилителя «для самых маленьких». Или не для самых маленьких, а у которых нет времени серьезно вникать в ламповые схемы, но есть желание попробовать «ламповый звук» и посмотреть на приятное теплое свечение ламп в темноте. Однозначно, возможности этой конструкции более чем скромные, но в то же время она очень функциональна, а главное не требует особых навыков для сборки и не содержит дорогих и редких элементов.

В основу конструкции положена распространенная советская радиолампа 6Ж1П — «высокочастотный пентод с короткой характеристикой». Его подробные характеристики и возможности применения легко найти в Интернете, в частности, на сайте, которым я пользуюсь сам — Lamp Magic. Главная его особенность, за которую мы его и выбрали, это возможность работы с низким напряжением. Да, если вас интересуют ламповые конструкции, вы должны знать, что анодное напряжение на большинстве из них составляет сотни вольт, а значит, вам нужен анодный трансформатор, дорогие конденсаторы на высокое напряжение, выходной трансформатор (по сути редуктор) и, наконец, меры предосторожности и навыки сборки. Второе, не менее важное, это уникальная дешевизна и доступность. Все остальные части являются стандартными пассивными предметами.

Итак, по порядку.

Это устройство довольно условно считается предусилителем из-за достаточно низкого коэффициента усиления (единицы) в зависимости от напряжения питания. Основная функция устройства — согласование выходного уровня и импеданса источника сигнала с нагрузкой и, конечно же, внесение в сигнал небольшого уровня специфических искажений, присущих ламповой технике.

Источником стереосигнала может быть проигрыватель, цифро-аналоговый преобразователь (возможно, входящий в состав звуковой карты) или электронный музыкальный инструмент (в том числе с высоким выходным сопротивлением). Выход устройства подается непосредственно на оконечный усилитель или любое устройство с линейным входом.

В качестве наиболее удачных приложений для этого устройства я бы выделил следующие решения:

• В качестве согласующего устройства между ЦАП и оконечным усилителем. Поэтому многие ЦАП не имеют выходного буфера и «капризны» вплоть до входного сопротивления нижестоящего устройства. Предусилитель компенсирует это довольно высоким входным сопротивлением ламповых каскадов с питанием от сетки. Ну и куда же без этого сглаживание некоторых «цифровых артефактов» + типичные «горячие ламповые» искажения.
• Для звукозаписи электронного музыкального инструмента, в том числе с высоким выходным сопротивлением или после устройства цифровых эффектов (гитарного процессора). Предусилитель поможет установить нужный уровень сигнала и, ну и конечно же «ламповый характер звука».

Микрофон с ламповым предусилителем (6С51Н, МК-319)

Предпочтения при выборе ламповых или транзисторных микрофонных предусилителей носят скорее субъективный характер, чем результат анализа объективных параметров и характеристик.

Однако спрос рождает предложение: в статье представлен бестрансформаторный ламповый предусилитель, интегрированный в конденсаторный микрофон, в котором применен нувистор, металлокерамический триод с низким уровнем шума и устойчивостью к воздействию микрофона.

Более 85% микрофонов, используемых в настоящее время в студиях звукозаписи, на радиостанциях и на сцене, являются конденсаторными микрофонами.

Как известно, профессиональный микрофон состоит из «электроакустического преобразователя (далее капсюля) и соответствующего устройства. В комплект микрофона входят блок питания, предварительный усилитель и соединительные кабели, если они являются его неотъемлемой частью».

Качество звука, которое вы получаете от конкретного микрофона, зависит от производительности всех его компонентов. В авторской статье по результатам измерения объективных характеристик и проведения субъективных осмотров показано влияние материала мембраны микрофона на его качественные показатели.

В частности, традиционно используемая позолоченная лавсановая (майларовая) мембрана может быть заменена никелевой или титановой фольгой (толщиной 5 и 2 мкм соответственно), что обеспечивает долговременную стабильность характеристик микрофона и сохраняет субъективную работоспособность. Кстати, в микрофоне Neumann M150 используется титановая мембрана диаметром 12 мм.

Катодные (истоковые) повторители с выходным трансформатором традиционно используются в качестве комбинирующего устройства в студийных конденсаторных микрофонах.

Повторитель напряжения должен иметь низкий выходной сигнал (десятки-сотни Ом для согласования с линией) и очень высокий входной импеданс (до 1 ГОм). Высокое входное сопротивление необходимо для получения низшей частоты среза микрофона 16…30 Гц при емкости 10 пФ.

В профессиональных конденсаторных микрофонах конца прошлого века в качестве преобразователей импеданса использовались малошумящие полевые транзисторы, как с p-n переходом, так и с изолированным затвором.

Однако в начале этого века музыканты и студии звукозаписи снова заинтересовались ламповыми предусилителями, размещаемыми в корпусе конденсаторных микрофонов. Судя по всему, ценители звука ламповых микрофонов слышат то, что не описывается несколькими десятками объективных показателей, установленных сегодняшними мерками.

Мировой рынок микрофонов чувствителен к этой тенденции. Цена отдельных моделей зарубежных брендов (Noiman, AKG, Rode и др.) достигает 500 тысяч рублей. Российское ПАО «Октава» также выпускает различные модели студийных ламповых микрофонов, однако цена на них значительно ниже.

В этой статье представлен одноламповый (ПУ) предусилитель, размещенный в корпусе конденсаторного микрофона МК-319.

Разработанный микрофон можно подключать к микшерным пультам и компьютерным интерфейсам с фантомным питанием 48 В**, что позволяет музыкантам оценить преимущества усиленного звука без больших материальных затрат. Для питания нагревателя катода используется дополнительный источник постоянного напряжения 6…6,3 В.

По поводу выходного трансформатора. В статье автора на примере исследования и модернизации конденсаторного микрофона МК-220 показано, что выходной трансформатор является основным источником нелинейных искажений на низких частотах при высоких уровнях сигнала.

Кто-то может заметить, что именно гармонические искажения трансформатора создают неповторимый тембр записываемого инструмента. Иногда это полезно, если вы записываете одноголосный инструмент, и гармонические искажения действительно обогащают его тембр.

Фантомное питание является неотъемлемым атрибутом студийных, театральных и концертных микшерных пультов, к которым подключаются транзисторные конденсаторные микрофоны. Питание +48 В на микрофон подается через резисторы с балансировкой нагрузки (обычно 6,8 кОм или около того) от микшера через входное гнездо микрофона.

Однако ситуация коренным образом меняется, если на входе микрофона присутствуют сигналы разных частот. Нелинейность преобразователя приведет к появлению интермодуляционных искажений с суммой и разностью частот, что резко ухудшит прозрачность звука. Поэтому разработанный предусилитель не содержит выходного трансформатора, что соответствует мировой тенденции создания микрофонов TLM (TransformLess Microphones).

ПАО «Октава» выпускает серию недорогих студийных конденсаторных микрофонов со встроенными предусилителями на полевых транзисторах. Среди них кардиоидный конденсаторный микрофон МК-319 с выходным трансформатором.

В указанном микрофоне заводской предусилитель был заменен автором на бестрансформаторный ламповый предусилитель, описание которого приведено ниже. С 2012 года усовершенствованный микрофон используется в учебной студии звукозаписи Ростовской государственной консерватории имени В.И.С.В. Рахманинова, в основном для записи вокала, и пользуется спросом у музыкантов.

О выборе лампы В легендарном микрофоне Telefunken U47/U48 (создан в 1946 г.) использовалась лампа ВФ-14М, октальный пентод, включаемый триодом (к аноду подсоединены экран и защитные сетки), которые сейчас невозможно найти 6. В одних микрофонах используются лампы 12AX7, в других — 7586 nuvisor (AKG C-12A, Neumann U63).

Известно, что нувисторы обладают высокой вибро- и ударостойкостью, расширенным диапазоном рабочих температур (до 300°С), низким микрофонным эффектом и низким уровнем шума. Советский аналог нувистора 7586 – металлокерамический триод 6С51Н 7, весом всего три грамма!

Следует отметить, что отечественные и импортные нувисторы не дефицитны и не дороги. В СССР выпускались различные керамические и металлические триоды: 6С52Н, 6С53Н, 6С62Н, 6С63Н и 6С65Н, поэтому предусилитель проектировался с расчетом на использование и этих ламп.

Принципиальная схема

Принципиальная схема предлагаемого предварительного усилителя (УМ) представлена ​​на рис. 1. Усилитель состоит из трех каскадов: на входе применена электронная лампа — триод 6С51Н (VL1), второй каскад выполнен на транзисторе p-n-p-структуры (VT1), третий — двухтактный повторитель на комплементарных транзисторы (VT2, VT3), работающие в режиме класса АВ. Весь усилитель имеет 100% обратную связь по напряжению, что обеспечивает стабильность режима и низкий уровень нелинейных искажений.

Напряжение смещения на управляющую сетку триода VL1 подается через резистор R2 с резистивного делителя R3R4. Поскольку переменное напряжение на катоде практически повторяет напряжение в сети, падение переменной составляющей на резисторе R2 близко к нулю, что практически исключает этот резистор из входного сопротивления каскада.

Конденсатор С1 с помощью переключателя SA1 образует емкостной делитель с емкостью капсюля ВМ1 (аттенюатор 10 дБ). Контур C3R1 через переключатель SA2 образует фильтр верхних частот с частотой среза 240 Гц (ФВЧ) для компенсации влияния градиента давления околоприемника микрофона.

Цепь R5C5 в цепи анода VL1 исключает самовозбуждение ПУ в УЗ диапазоне частот, цепи R9C4, R10C7 являются фильтрами питающего напряжения. При отключении питания микрофона конденсатор С8 разряжается через диод VD1, предохраняя транзистор VT3 от обратного напряжения.

Напряжение на диодной матрице VD2 задает начальный ток транзисторов VT2, VT3. Падение постоянного напряжения на резисторе R7 уменьшает напряжение коллектор-эмиттер транзистора VT1, уменьшая рассеиваемую им мощность и уровень вносимых помех.

Регулятор напряжения питания +14 В двухтактного выходного каскада выполнен на транзисторе VT4 и резисторах R10, R12, R13. С увеличением выходного переменного напряжения заряжаемого ПУ увеличивается и потребляемый им ток, а ток транзистора VT4 уменьшается, обеспечивая стабилизацию напряжения.

На выходе ПУ включен ФНЧ второго порядка (R11L1C9R9R10 с выносным нагрузочным резистором) с частотой среза 160 кГц (на -3 дБ) для подавления частот помех от работающих радиостанций и внутренний генератор, создающий напряжение смещения.

Этот генератор собран по трехточечной индуктивной схеме на транзисторе VT5, дросселе L2 и конденсаторе С14. Рабочая частота: 1,2…2,2 МГц (в зависимости от используемого магнитопровода). Цепи R18C15, R15C10 и R17C18 образуют фильтры по цепи питания.

Напряжение генератора подается на двухполупериодный выпрямитель C16C17VD3C19C20, включенный последовательно с напряжением внешнего фантомного питания, поступающим с контакта 3 разъема XP1.

ФНЧ на элементах R16, С12, С13 сглаживает возникающее напряжение +80 В и подает его на мембрану М капсюля ВМ1. Сигнал с неподвижного электрода капсюля НЭ через конденсатор связи С2 поступает на сетку лампы VL1.

Таким образом, получение более высокого напряжения смещения и питание анодной цепи триода VL1 достигаются за счет напряжения питания фантомного питания, поступающего с контактов 2 и 3 разъема XP1 (XLR-3).

Указанные на схеме режимы активных элементов получены при моделировании ПУ на МісгоСАР-7. Так как в этой программе нет модели триода nuvistor, была использована модель триода 12AX7. Напряжение анод-катод триода VL1 составляет 23…24 В, что достаточно для его нормальной работы.

Постоянное напряжение яркости 6 В (относительно корпуса) подается на контакт 4 разъема ХР1. На самом деле разъем XLR-3 имеет не три, а четыре контакта; четвертый — это корпус разъема, который при обычном применении подключается к контакту 1, обеспечивая соединение корпуса с общим проводом. В описываемом ПУ это подключение по переменному току осуществляется через накальный стабилизатор напряжения (СНН), выходное сопротивление которого не превышает долей ома.

Блок-схема стабилизатора представлена ​​на рис. 2. Он собран в небольшой металлической коробочке, в которую вставлены разъемы ХР1 (вход напряжения 9…12 В), ХР2 (выход на кабель к смесителю) и четырехжильный кабель с разъемом XS1 для подключения к микрофон фиксированный.

Источник напряжения +9…12 В, обеспечивающий ток не менее 0,2 А, является внешним (покупным) устройством и может быть выполнен из сетевого трансформатора или высокочастотного преобразователя. Напряжение от этого источника подается на микросхему стабилизатора напряжения +6В DA1 и далее на контакт 4 разъема XS1 XLR-3.

Конденсатор С1 сглаживает низкочастотные волны напряжения, а конденсатор С2 исключает высокочастотное возбуждение.

Как вариант, вместо блока питания 9…12 В и микросхемы DA1 в стабилизаторе напряжения накала можно использовать литий-ионные аккумуляторы от ноутбуков, которые частично потеряли свою емкость (из-за малого тока накала — 0,15 А) . Для получения напряжения 7,2 В достаточно использовать две батареи.

Чрезмерное напряжение легко погасить добавочным резистором сопротивлением 2…8 Ом. В этом случае разъем XP1 можно использовать для подключения зарядного устройства на базе микросхемы TP4056. Срок службы батареи зависит от емкости и может превышать 20 часов.

На рис. На рис. 3 представлены расчетные амплитудно-частотные характеристики ПУ при выключенном и включенном ФВЧ (переключатель SA1). Коэффициент передачи ПУ -0,86 дБ на частоте 1 кГц, частота среза ФВЧ 239 Гц (контакты переключателя SA2 замкнуты), крутизна спада 6 дБ на октаву.

Коэффициент гармонических искажений, определенный в программе MisgoSAR-7 по шести гармоникам, при подаче на вход ПКП сигнала частотой 1 кГц и амплитудой 5 В, в сумме составил 0,69 %. Уменьшение амплитуды входного сигнала до 4,5 В привело к уменьшению искажений до 0,18 %.

Частотная зависимость спектральной плотности шумового напряжения на выходе ПУ для емкости капсюля Sk = 62 пФ представлена ​​на рис. 4. Увеличение постоянной времени CKR2 снижает спектральную плотность шума, что соответствует выводам 8.

Частотная характеристика чувствительности (ЧЧ) собранного микрофона, показанная на рис. 5 измеряли с помощью экспресс-сигнала 9 по методике, описанной в [10], а эквивалентный уровень шума измеряли по методике [11]. Остальные его характеристики исследовались экспериментально по методике статьи [5] при сопротивлении нагрузки 1,5 кОм, подключенной к микрофонному выходу (вывод 2 разъема ХР1) через разделительный конденсатор емкостью 10 мкФ на напряжением 63 В. Основные параметры микрофона МК-319 с ламповым блоком управления представлены в таблице вместе с параметрами однолампового микрофона Neumann M147.

Чувствительность лампового микрофона МК-319 ПУ увеличена в 2,3 раза (+7,1 дБ), максимальный уровень звукового давления увеличен на 10 дБ, динамический диапазон увеличен на 9 дБ, несмотря на увеличение эквивалентного уровня шума на 1 дБ

Конструкция и детали

Печатные платы предварительного усилителя спроектированы и изготовлены по схеме на рис. 1 и стабилизатор напряжения накала (схема на рис. 2).

ПУ с преобразователем напряжения собран на печатной плате из стеклотекстолита, покрытой с одной стороны фольгой толщиной 1,5 мм и размерами 93х40 мм. 6 представлены чертежи, фото на рис. 7 — вид платы с двух сторон.

Накальный стабилизатор напряжения собран на печатной плате из того же листа стеклотекстолита размерами 67х38 мм. На рис. 8 показаны чертежи, на рис. 9 — фото крепления блока стабилизатора. Предусилитель использует оборудование для поверхностного монтажа 0805.

Постоянный резистор R16 — С2-ЗЗН или МЛТ-0,125, резистор R1 — П1-32-0,125 или КИМ (можно использовать высокоомный резистор от сменного предварительного усилителя). Конденсаторы С1-С3, С14 — малогабаритные оксидно-керамические — К50-35 или импортные, остальные — для поверхностного монтажа (конденсатор С10 — танталовые).

Микрофон	Однотрубный Neumann M147.	МК-319	МК-319 Лампа
Направленность		Кардиоидный	Кардиоидный	Кардиоидный
Номинальный диапазон частот	Гц	20…20000	20…20000	ЧХЧ, рис. 5
Чувствительность в свободном поле при 1000 Гц	мВ/Па (дБ)	20 (-34)	11 (-39)	25(-32)
Предельный уровень звукового давления в полосе 250…8000 Гц при Кг = 0,5 %	ДБ (Па)	114 (10)	122 (25)	132 (80)
Эквивалентный уровень звукового давления собственного шума (IEC-A)	ДВА (мкПа)	12 (80)	18 (160)	19 (189)
Динамический диапазон	База данных	102	104	113
Модуль электрического сопротивления (RH — не менее 1 кОм)	Ом	пятьдесят	200±40	75

Транзисторы VT2 и VT3 необходимо выбирать с одинаковым коэффициентом передачи тока с разбросом не более 5%. Вместо указанных на схеме можно использовать транзисторы с другими буквенными индексами. Дроссель L2 намотан проводом ПЭЛШО-0,12 на ферритовом кольце М600НМ с внешним диаметром 7 мм, внутренним диаметром 4 мм и высотой 2 мм. Секция обмотки 1-2 имеет 21 виток, а 2-3 — 33 витка.

Точки крепления 1 и 2 ПУ (см. С2 на рис. 1) не должны соприкасаться со стеклотекстолитом. Для этого в плате в этих точках просверливаются два отверстия диаметром 2…2,5 мм.

Вставлены отрезки фторопластовых трубок одинакового диаметра длиной 2…2,5 мм, в которые вставлены выводы капсюля НЭ, конденсаторов С1 и С2 (точка 1), а также выводы конденсаторов С2 и С3, резистор R2 и сетку лампы VL1 (точка 2), после чего внутреннюю часть трубок заполняют припоем. Оксидный конденсатор С8 установлен со стороны печатных проводников (см рис. 7.6).

При травлении печатной платы нежелательно использовать хлорное железо, неотмытый остаток которого на высокоомных схемах вызывает нежелательные потрескивания и шумы. Можно использовать другой недорогой состав одноразового травильного раствора, незначительно загрязняющего плату: 100 мл аптечной перекиси водорода (3% раствор), 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли (на 1 дм2 платы с 35 мкм) фольгирование). Травильный раствор желательно нагреть на водяной бане до 50…60 °С; готовую плату необходимо промыть слабым раствором уксусной кислоты, а затем дистиллированной водой.

Для подключения собранного блока СНН к микрофону необходимо выполнить четырехжильный кабель длиной 2…2,5 м из нитевидно-стабилизирующего кабеля КММ-4 по схеме на рис два.

Подключить внешний источник сетевого напряжения +9…12 В к разъему стабилизатора ХР1 (см рис. 2), подключить напряжение +48 В через резисторы 6,8 кОм к контактам 2 и 3 разъема ХР2 (XLR-3) напряжение на контактах разъема XS1 относительно контакта 1: на контакте 2,3 — +48 В, на контакте 4 — +6 В.

При установке навесной панели управления контактные площадки 1-4 на вашей плате должны быть подключены к разъему XP1 (штекер XLR-3, см рис. 1). На входе ПУ (точка 1 рис. 1) впаян керамический конденсатор емкостью 62 пФ в эквиваленте капсюля.

Контакты переключателей SA1 и SA2 находятся в разомкнутом положении. Между выходом ПУ (вывод 2 разъема ХР1) и общим проводом через конденсатор емкостью 10 мкФ на 63 В подключена нагрузка в виде резистора сопротивлением 1,5 кОм.

Плата ПУ должна быть размещена в закрытом металлическом ящике (экране), который подключается к общему проводу. Штекер XS1 кабеля стабилизатора напряжения накала подключается к штекеру XP1 предварительного усилителя.

Сначала проверьте режимы ПУ на постоянный ток. Напряжение в точках соединения коллекторов выходных транзисторов VT2, VT3 должно быть +6,5±0,5 В. При выходе за указанные пределы необходимо подобрать резистор R4. Напряжение смещения постоянного тока должно измеряться электростатическим вольтметром или электронным вольтметром с входным сопротивлением не менее 30 МОм.

К свободному выводу конденсатора 62 пФ и общему проводу подключается звуковой генератор, в котором устанавливается частота колебаний 1 кГц и напряжение 1 В. Затем измеряется напряжение на выходе звукового генератора. Определяют ПУ и его коэффициент передачи, который должен быть в пределах 0,85…0,95. АЧХ предварительного усилителя проверяют в полосе частот 20…20000 Гц; неравномерность не должна превышать ±0,5 дБ.

При повышении напряжения генератора до 3 В следите за тем, чтобы ограничение выходного напряжения на выходе было симметричным. Диапазон неискаженного сигнала на выходе ПУ не менее 6 В. На этом регулировка заканчивается.

После этого плату ПУ необходимо еще раз тщательно промыть смесью спирта и бензина с обеих сторон, чтобы исключить протечки на поверхности платы. В корпусе микрофона МК-319 взамен заводской установлена ​​встроенная плата предусилителя.

Помните, что разборка и последующая модификация микрофона влечет за собой потерю права на его бесплатный ремонт в течение гарантийного срока. Работу с микрофоном необходимо проводить очень аккуратно и аккуратно, так как при разрыве мембраны починить капсюль в домашних условиях невозможно.

Разборка конденсаторного микрофона МК-319 производится в следующем порядке:

1. Отвинтите четыре винта по углам пластины переключателя.
2. Поднимите панель переключателя, отвинтите два винта (внизу) и отделите лицевую панель переключателя от печатной платы.
3. Снимите защитную решетку с микрофона, открутив четыре крепежных винта.
4. Хотя мембраны микрофонных капсюлей имеют защитные пластиковые кожухи, необходимо усилить защиту мембран от попадания пыли и мелкого мусора во время работы микрофона. Самый простой способ — сделать защитный чехол из плотной бумаги или ткани и плотно надеть его на крышки капсул.
5. Затем отвинтите накидную гайку в нижней части микрофона и снимите кронштейн, чтобы прикрепить микрофон к кронштейну.
6. Откручивают винт (внизу корпуса микрофона) и, прижав пластину переключателя к плате предусилителя, аккуратно извлекают (в сторону капсюлей) все внутреннее устройство из корпуса микрофона.
7. Определив выводы мембраны и неподвижного электрода капсюля, пометить и припаять их.
8. Три провода, идущие к разъему XLR, отпаиваются от печатной платы для замены.
9. Отвинтите два нижних винта и два верхних винта, которыми заменяемая плата предусилителя крепится к держателю картриджа и разъему.

После установки новой платы ПУ на конденсаторный микрофон МК-319 сборка микрофона осуществляется в следующем порядке.

1. Печатная плата трубки PU крепится четырьмя винтами к разъему XLR-3 и держателю картриджа.
2. Припаяйте четыре вывода от разъема XLR к точкам 1-4 на новой плате с учетом цоколевки разъема (см рис. 1, рис. 7, а).
3. Припаяйте выводы от капсулы к точкам 1 и 2 на плате ПУ лампы.
4. Соединение элементов С1, С3, R1, SA1 и SA2 осуществляется по схеме рис.

Ниже представлена ​​распиновка нувистора 6С51Н с нумерацией и назначением контактов:

Далее, чтобы собрать микрофон, выполните шаги с 1 по 6 в обратном порядке.

Окончательная проверка заключается в подключении микрофона через блок CNN к сбалансированному входному разъему микшерного пульта или компьютерного интерфейса с фантомным питанием 48 В, и проверке микрофона совместно с оборудованием для усиления звука или звукозаписывающим оборудованием.

Качество передачи звука двух микрофонов (один выбран стандартным) проще сравнивать, разделив процессы записи и прослушивания. Сигналы с микрофонов необходимо записывать с использованием качественной звукозаписывающей аппаратуры (частота дискретизации — 96 или 192 кГц, разрядность — 20/24 бит, формат записи — несжатый, например, wav).

Оба микрофона устанавливаются рядом друг с другом на минимальном расстоянии и записывают звуки различных музыкальных инструментов (аккордеон, скрипка, фортепиано, труба и др.) и вокалистов. Записи могут быть короткими — 30…45 с.

При отсутствии экспертов для сравнительных прослушиваний важно выбрать пять-шесть человек с хорошим слухом в возрасте от 16 до 35 лет (музыкальное образование желательно, но не обязательно). Оборудование для воспроизведения должно быть качественным и одинаковым для обоих микрофонов.

Эксперты прослушивают фонограммы, произвольно чередуя записи с образцового и тестового микрофонов, и оценивают каждую фонограмму по пятибалльной системе. Оценки, полученные для каждого из микрофонов, усредняют путем определения математического ожидания (среднего значения) и стандартного отклонения (оценочной дисперсии) 3. При таком приеме субъективные оценки выбранных слушателей становятся условно-объективными.

Микрофонный усилитель для электретного микрофона

Микроэлектрет при громком звуке излучает около 10-15 мВ, поэтому для усиления сигнала до уровня 400-600 мВ можно использовать схему с одним или двумя каскадами. Конструкция может быть собрана на обычном или полевом транзисторе и интегральной микросхеме. Микрофонный усилитель на транзисторе выполнен в малошумящем устройстве с обратной проводимостью. Схема пригодна для использования в аудиотрактах персональных компьютеров. Преимуществом устройства является низковольтный блок питания и возможность питания от 1,5-вольтовой батарейки типа АА. Емкость конденсатора С3 можно изменять в указанных пределах.

Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах

Это еще один вариант микрофонного усилителя для электретного микрофона. Особенность данной схемы микрофонного усилителя заключается в том, что схема предусилителя питается по тому же проводнику (фантомное питание), по которому проходит входной сигнал.

Этот микрофонный предусилитель предназначен для работы с электретным микрофоном, например МКЭ-3. Напряжение питания микрофона проходит через резистор R1. Звуковой сигнал с микрофонного выхода поступает на базу VT1 через конденсатор С1. Делитель напряжения, образованный резисторами R2, R3, создает необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выполняющего роль нагрузки, поступает на базу VT2, входящую в состав эмиттерного повторителя в VT2 и VT3.

Рядом с выходным разъемом установлены два дополнительных элемента: нагрузочный резистор R6, через который подается питание, и разделительный конденсатор С3, отделяющий выходной звуковой сигнал от напряжения питания.

Создаем усилитель для микрофона и сам микрофон

Создать микрофон для компьютера или фотоаппарата совсем несложно. Но не со всеми микрофонами можно добиться нужного результата в той или иной ситуации. Например, потому что микрофон просто нечувствительный.

В этом случае нужно собрать самостоятельно небольшой микрофонный усилитель, не требующий питания. Даже любителям его не составит труда собрать.

Материалы и инструменты: — Паяльник — Олово и смола — Транзистор КТ3102. — Микрофон от старого магнитофона МКЭ-3 (или любого другого аналогичного размера). — старый электронный резистор, схемы конденсаторов и транзисторов — кабель — штекер 3.5мм — корпус микрофона — изолента

Подробное описание изготовления:

В качестве самого усилителя использован транзистор КТ3102. Схема достаточно проста и показана на рисунке.

Микрофон был взят от МКЭ-3, который был взят от старого магнитофона Весна. Из него выходит 3 провода, один из них нам не понадобится.

Из микрофона выходит 3 провода: желтый, синий и красный. Именно красный не нужен и не будет использоваться. Обрезав его, можно будет укоротить два других провода, как показано на фото.

Кабель для этого микрофона был взят от переходника к диктофону. В этом типе кабеля есть три кабеля. Здесь, как и выше, третий лишний, поэтому используются только два из них. С обеих сторон каждый пост зачищается.

К подготовленному проводу припаивается штекер, как показано на схеме усилителя, но сначала нужно каждый провод обработать канифолью и оловом.

После пайки нужно заизолировать провод изолентой.

Далее собирается сам усилитель, как показано на схеме. Готовится несколько оголенных проводов с обеих сторон. Далее каждая деталь припаивается так, как показано на схеме усилителя. Он припаян, чтобы усилитель имел минимальные размеры, чтобы не использовать большую коробку. Расположение контактов транзистора показано на схеме. При пайке его контакты лучше долго не нагревать. На фото усилитель уже припаян к микрофону.

Дело здесь снято со старой вилки звукоснимателя. Вы можете использовать его и более красиво, если он у вас есть.

Далее кабель заводится в корпус как показано на фото.

Зачищенные провода припаиваются как на схеме, а в итоге получается как на фото.

После того, как все спаяно и подключено, микрофонный усилитель окончательно помещается в корпус. Автор не стал помещать весь микрофон в корпус, поэтому пришлось приклеить его суперклеем, как показано на фото. После всего этого вы сможете полноценно использовать этот микрофон.

Микрофонный усилитель для динамического микрофона

Рассмотрены схемы и конструкции высокочувствительных микрофонов в сочетании с самодельными малошумящими усилителями низкой частоты (УНЧ).

Конструкция чувствительного малошумящего (УНЧ) усилителя имеет свои особенности. Наибольшее влияние на качество воспроизведения звука и разборчивость речи оказывают амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя, уровень его шума, параметры микрофона (АЧХ, диаграмма направленности, чувствительность и др.) или датчики, заменяющие его, а также их взаимная согласованность с усилителем. Усилитель должен иметь достаточный коэффициент усиления.

При использовании микрофона это 60дб-80дб, то есть 1000-10000 раз. Учитывая особенности приема полезного сигнала и малое его значение в условиях относительно высокого уровня помех, всегда существующих, целесообразно в конструкции усилителя предусмотреть возможность коррекции АЧХ, тех частотных подборов обрабатываемого сигнала.

Имейте в виду, что наиболее информативный участок звукового диапазона сосредоточен в полосе от 300 Гц до 3-3,5 кГц. Правда, иногда для уменьшения помех эту полосу дополнительно сужают. Использование полосового фильтра в составе усилителя позволяет значительно увеличить дальность прослушивания (в 2 и более раз).

Еще большей дальности можно добиться, используя в составе УНЧ селективные фильтры с высокой добротностью, позволяющие изолировать или подавить сигнал на определенных частотах. Это позволяет значительно улучшить соотношение сигнал/шум.

Элементарная база

Современная элементная база позволяет создавать качественные УНЧ на базе малошумящих операционных усилителей (ОУ), например, К548УН1, К548УН2, К548УНЗ, КР140УД12, КР140УД20 и др

Однако, несмотря на широкий спектр специализированных микросхем и операционных усилителей и их высокие параметры, транзисторы УНЧ не утратили своего значения и сегодня. Использование малошумящих и современных транзисторов, особенно в первом каскаде, позволяет создавать оптимальные по параметрам и сложности усилители: малошумящие, компактные, недорогие, рассчитанные на низковольтное питание. Поэтому транзисторные УНЧ обычно являются хорошей альтернативой усилителям на ИС.

Для минимизации уровня шума в усилителях, особенно на первых каскадах, рекомендуется использовать элементы высокого качества. К таким элементам относятся малошумящие биполярные транзисторы с высоким коэффициентом усиления, например, КТ3102, КТ3107. Однако в зависимости от назначения УНЧ применяют и полевые транзисторы.

Параметры других элементов также имеют большое значение. В каскадах малошумящих электронных схем применяются неполярные оксидные конденсаторы К53-1, К53-14, К50-35 и др. — КМ6, МБМ и др., резисторы — не хуже традиционных 5% МЛТ-0,25 и МЛ Т-0,125, лучший вариант резистора — проволочные безиндуктивные резисторы.

Входное сопротивление УНЧ должно соответствовать сопротивлению источника сигнала: микрофона или заменяющего его датчика. Обычно входное сопротивление УНЧ стараются сделать равным (или чуть выше) сопротивлению преобразователя исходного сигнала на основных частотах.

Для минимизации электрических помех рекомендуется использовать для подключения микрофона к УНЧ экранированные кабели минимальной длины. Рекомендуется монтировать электретный микрофон IEC-3 непосредственно на плату первого каскада микрофонного усилителя.

При необходимости значительного удаления микрофона от УНЧ необходимо использовать усилитель с дифференциальным входом, а подключение выполнять парой витых кабелей на экране. Экран подключается к схеме в точке на общем проводе как можно ближе к первому ОУ. Это сводит к минимуму уровень электрических помех, создаваемых кабелями.