Дед клуб: Малошумящий микрофонный усилитель.
Помню, как когда-то делал самодельный микрофонный усилитель для отца, с возрастом у него ухудшился слух, и мне просто захотелось сделать ему подарок. Усилитель делал, как для себя, поэтому большое внимание уделил получению минимального уровня собственных шумов путём простых технических решений. Сам усилитель, а скорее слуховой аппарат, получился размером со спичечный коробок, почти всё место в нём занимали батарейки. Правда, потом у него появилась целая коллекция покупных слуховых аппаратов, но самодельный оказался лучшим.
Вот его схема.
| Рис. 1. |
Вы найдёте в ней
ретро стиль 70-х годов. Именно тогда в журнале Радио появились статьи об
усилителях с динамической нагрузкой, а полевой транзистор во входном каскаде –
чем не радиолампа.
Микрофон электретный, конструктивно в его
корпусе уже стоит полевой транзистор, усиливающий поверхностные заряды
конденсатора, образующиеся под воздействием звуковых волн. В качестве нагрузки
электретного микрофона я вместо резистора использовал полевой транзистор Т1,
подсознательно думая, что шумят они меньше, чем биполярные, и в совокупности с
транзистором самого микрофона, получилась схема с динамической нагрузкой. Такие
схемы обладают просто бешеным усилением. С аналогичных схем включения двух
транзисторов я получал коэффициент
усиления Кус = 85, но это при питании 12 вольт и большом входном сопротивлении
следующего каскада, но данная схема в отличие от обычной резистивной будет
иметь преимущество в усилении только на 4 дБ. Микрофонный каскад с транзистором Т1 загружается на почти такой же каскад (Т2,
Т3), имеющий большое входное сопротивление, и его Кус = 15. Такое включение
транзисторов обеспечивает компрессию звука, где слабые, отдалённые сигналы с
микрофона усиливаются сильнее, чем громкие вблизи.
Чем больше усиление каскадов, тем сильнее его собственный шум. От этого шума я избавляюсь ФНЧ на DD1. Это операционный усилитель с коррекцией, он включён повторителем и обеспечивает завал частотной характеристики после 6 кГц, и таким образом, уменьшает уровень высокочастотных составляющих шума, похожих на звук закипающего чайника. На микросхеме DD2 выполнен усилитель для наушников. Он тоже с коррекцией, которую можно изменить в случае необходимости. Чтобы речь слушалась более комфортно, без бубнения, обеспечивается завал частотной характеристики в области нижних частот, за счёт конденсатора С3, спад сильнее, чем меньше ёмкость конденсатора. Конденсатор С3 ёмкостью менее 0,022 мкФ ставить не рекомендуется.
Этому усилителю не
нужен шумоподавитель, при отсутствии микрофона придётся прислушиваться, чтобы
заметить звуковое шипение в наушниках.
Эта особенность существенно отличает данную схему от современных
усилителей с использованием микросхем с компрессионными свойствами, которые при
отсутствии сигнала начинают усиливать свои собственные шумы.
В схеме не нужна автоматическая регулировка усиления АРУ, динамическая нагрузка вполне справляется с громким разговором, нелинейные искажения будут отсутствовать, вплоть до 0,7 вольта среднеквадратичного сигнала на выходе микросхемы DD1, при 5 вольтах питания.
Вовсе не обязательно потерять слух, чтобы начать делать этот усилитель. В быту можно найти массу применений этого устройства.
| Рис. 2. Усилитель для динамического микрофона. |
Усилитель для динамического микрофона.
Рис. 4. Эскиз монтажа предварительного усилителя для динамического микрофона.Транзисторы Т1 и Т2 перевёрнуты!. |
| Фото 1. Динамичекий микрофон из наушников. |
В качестве динамического микрофона я использовал диффузорный электродинамический громкоговоритель от старых наушников с сопротивлением звуковой катушки 33 Ом. Чувствительность такого микрофона и его частотная характеристика напрямую зависят от размера мембраны и конструкции корпуса. Полевой транзистор Т1 включён с общим затвором, чем обеспечивает низкое входное сопротивление первого каскада и его согласование с микрофоном. Из-за высокой чувствительности всего тракта усиления, часть схемы или всю её необходимо разместить в корпусе микрофона (динамического громкоговорителя). Отсутствие соединительных проводов во входных цепях усилителя обеспечивает помехозащищенность устройства.
Микрофонный усилитель, работающий на длинную линию.
Сама двухпроводная линия может составлять несколько сотен метров, а благодаря низкому выходному сопротивлению, ей не страшен фон и помехи.
Модулятор передатчика.
Данную схему можно использовать в качестве модулятора передатчика АМ, а поменяв микросхему DD2 на DD1 и изменив её схему включения, получится
Направленный микрофон.
Фото 2.
На фото 2 фрагмент из книжки моего детства «Электро- и радиотехника для всех»
авторов У. Ф. Стейнберг и У. Б. Форд. Издательство «Советское радио».
.
Детская музыкальная игрушка.
Если подсоединить вместо динамического микрофона (рис.2) стрелочный микровольтметр, то удар пальцем по корпусу прибора напоминает затухающий звук ударника, за счёт микрофонного эффекта и механического колебания стрелки, изменяющей поле магнитоэлектрической системы.
Предварительный усилитель для электрогитары.
Очень хочется узнать, как это зазвучит. Вместо динамического микрофона (схема рис. 2) необходимо поставить магнитный звукосниматель, изменить коррекцию в микросхеме DD1, уменьшив номиналы конденсаторов С1 и С2. Предварительный усилитель установить в самой гитаре, а усилитель мощности на радиолампах выполнить отдельным блоком.
Смотрите продолжение статьи.
Микрофонный усилитель с компрессией на микросхеме SSM2167.
Рисунки к комментариям.
Рис. 5. Вариант исполнения оконечного усилителя. Необходимые изменения (2.2 к — 5,1 к, 1000 — 560 пФ, 300 — 51 к). |
Листая старые страницы….
«Лампа в качестве анодной нагрузки».
Рис. 5. Журнал Радиолюбитель 1930 05. Лампа в качестве анодной нагрузки.
| Журнал Радио 1975 05. |
| Рис.6. Радио 1975 05. |
Универсальный микрофонный усилитель • HamRadio
от Foxiss
Универсальный микрофонный усилитель может работать с популярными электретными микрофонами с двумя и тремя выводами. Хорошее качество звука было достигнуто, в частности, благодаря использованию таких компонентов как танталовые конденсаторы и малошумящего операционного усилителя NE5532. Благодаря этому усилитель имеет такие не плохие параметры, что подходит для работы с качественными динамическими микрофонами.
Схема универсальный микрофонный усилитель приведена на рисунке. Как видите, схема питается от одного напряжения. Для питания электретных микрофонов предусмотрена дополнительная цепочка R1, C2, R2. Схема содержит два каскада с регулируемым усилением. Усиление первого каскада (U1A) плавно регулируется потенциометром POT1 в диапазоне 1 … 10x. Усиление второго каскада можно ступенчато изменять с помощью перемычки JP2. Если выводы JP2 не закорочены, усиление будет наибольшим, что определяется соотношением резисторов R8 / R5. Когда перемычка JP2 подключена к R8 или R7 параллельно с R8, усиление будет меньше.
Параллельное соединение R7 (9,1ком) с резистором R 8 (22 ком) дает сопротивление 6,4 ком, то есть в 3,2 раза больше, чем сопротивление полученного соединения R6, R8, и в 3,4 раза ниже, чем сопротивление R8.
При заданных значениях элементов усиление второго каскада будет, 10x (без перемычки), 2,9x (подключено R7), 0,91x (подключено R6). Таким образом, общее усиление может быть точно отрегулировано в диапазоне 0,9 … 100x. Такого диапазона достаточно для работы с стандартными микрофонами, в том числе динамическими, но у кого есть желание увеличить максимальное усиление до 600x (55 дБ), может уменьшить значение R11 даже до 360ом (из-за чего усиление на первой ступени увеличится до 28x), а также уменьшить значение R5 , до 1ком (что увеличивает усиление второй ступени до 22x).
В базовой версии универсальный микрофонный усилитель предусмотрен операционный усилитель NE5532 — микросхема, специально разработанная для применения в радиоаппаратуре и по сей день с успехом используемая также в профессиональном оборудовании.
Схема преднамеренно использует два каскада усиления — каждый каскад дает большой запас усиления и гарантирует широкую полосу пропускания и отличные динамические параметры. Измерения показали, что даже при максимальном усилении (100x или 40 дБ) ширина полосы достигает более 25 кГц. Нелинейные искажения незначительны. При максимальном усилении в выходном сигнале 5 В нелинейные искажения составляли менее 0,09%. При усилении 20x (26 дБ) искажения и шум этой простой схемы составляли менее 0,03%.
Универсальный микрофонный усилитель также будет хорошо работать с популярными операционными усилителями TL072 и TL082. Эти усилители имеют больше шума, но при работе с электретным микрофоном это не имеет значения из-за большого уровня сигнала, получаемого от таких микрофонов. Потребляемая мощность снизится примерно до 3 мА (по сравнению с 10 мА для NE5532), что важно для питания батареи. Дальнейшее снижение потребления тока возможно после использования микросхемы TL062. Потребляемый ток снизится примерно до 0,5 мА, и благодаря двум каскадам усиления даже при максимальном усилении полоса пропускания будет по-прежнему шире, чем 20 кГц.
9-вольтовый аккумулятор емкостью 400 … 500мАч достаточен для многих часов работы такого очень экономичного усилителя. В схемах, где используется электретный микрофон, вы можете уверенно использовать TL072, TL082 и TL062. Только для работы с динамическим микрофоном хорошего качества, стоит использовать микросхему NE5532, которая обеспечит превосходные параметры и позволит использовать все преимущества этого микрофона. Универсальный микрофонный усилитель был собран на небольшой монтажной плате, показанной на рисунке.
Стоит применить панельку для интегральной микросхемы, которая значительно облегчит эксперименты и можно будет сравнит параметры схемы с различными операционными усилителями. Как стандарт, миниатюрный подстроечный потенциометр будет использоваться как POT1. Дополнительный внешний потенциометр может быть присоединен к разъему JP3 с маркировкой POT *, тогда мы не будем устанавливать подстроечный потенциометр. Из-за возможных внешних наводок такие кабели должны быть как можно короче.
Потенциометр будет использоваться для плавной регулировки усиления, а не в качестве типичного регулятора громкости (потому что вы не можете уменьшить усиление до нуля с ним). Представленная схема имеет высокий коэффициент усиления, поэтому он может легко «собирать» различные помехи, в том числе и через входные цепи, поэтому микрофон должен быть подключен с помощью экранированного кабеля.
Питание для трех контактного электретного микрофона следует брать непосредственно с конденсатора С2, оставляя перемычку JP1 в положении (контакты 1-2). При использовании динамического микрофона перемычку JP1 следует оставлять в положении (контакты 2-3). Схема может питаться от напряжения в широком диапазоне от 7 до 20 В. Потребляемый ток в основном определяется операционным усилителем.
Рубрики Начинающим© 2023 HamRadio • Создано с помощью GeneratePress
Малошумящий микрофонный предусилитель
Малошумящий микрофонный предусилитель| Эллиот Саунд Продактс | Проект 13 |
© 1999, Род Эллиотт — ESP
Это конструкция микрофонного предусилителя с низким уровнем шума, который идеально подходит для микрофонов с низким импедансом (номинальное значение 600 Ом).
Одним из ограничений является то, что он не сбалансирован, что не является проблемой в домашней среде записи, но может позволить проводу микрофона (и корпусу) уловить шум при длинных кабелях или в агрессивной среде.
Как показано, он не очень подходит для профессиональной работы (хотя он использовался в сценическом микшере с отличными результатами), но добавление микрофонного трансформатора 1:1 на входе превратит его в сбалансированный предусилитель с очень высокими частотами. производительность. В большинстве случаев хороший микрофонный трансформатор на самом деле превзойдет схемы активной балансировки, потому что в нем нет (или должно быть) заземления. Экран симметричного кабеля, конечно, должен быть заземлен, но по моему опыту работы с живой музыкой и студийной работой, если внутренняя проводка плавает, возникает меньше шума.
Очень прискорбно, что хорошие микрофонные трансформаторы трудно найти и они дороги. Если у вас завалялся подходящий, попробуйте с этой схемой — сомневаюсь, что результат вас разочарует.
Я использовал эту схему в фронтальных, складных (мониторных) и студийных микшерах, и мне удалось получить очень хорошие результаты — у меня до сих пор есть небольшой 6-канальный микшер (который я сейчас использую только изредка), использующий эту схему, и никогда не было даже малейшего соблазна заменить его даже лучшим из операционных усилителей (или рис. 3, если уж на то пошло).
Рис. 1. Микрофонный предусилитель
Для него требуется хорошо стабилизированное (или очень хорошо сглаженное) напряжение питания 30 В, и, как правило, он может обеспечить максимальный выходной уровень около 7 В RMS с учетом типичного разброса компонентов. С показанными значениями компонентов согласование импеданса является правильным для микрофона с сопротивлением 600 Ом, а усиление составляет около 40. Обратите внимание, что это значение слишком велико для использования с любым микрофоном, используемым для вокала или инструментальных усилителей, но подходит для обычных речь.
Сделав резистор «Set Gain» линейным потенциометром 50k, усиление можно изменять практически от 0 до максимум 40 (32 дБ) с низким уровнем шума и искажений при всех настройках.
Выходной уровень вокального микрофона известной марки был измерен на уровне более 1 В от пика до пика с громкими певцами, поэтому «общепринятое мнение» о микрофонах с низким уровнем выходного сигнала явно неверно. По этой причине создание предусилителя с регулируемым коэффициентом усиления является практически обязательным требованием.
Усиление разомкнутого контура этой маленькой схемы составляет около 3400 — это достигается путем отключения резистора обратной связи и шунтирования резистора R5 конденсатором подходящей емкости. Все это от одного усилительного транзистора! Это достигается за счет схемы начальной загрузки (R2, R3 и C2), которая заставляет напряжение на обоих концах R2 быть (почти) одинаковым. Это означает, что Q1 работает от тока, близкого к идеально постоянному, что повышает коэффициент усиления и делает транзистор более линейным.
Если схема управляет следующим каскадом с входным сопротивлением около 22 кОм, полезно уменьшить значение R5, если требуется максимально возможный выходной размах.
Значение 330 Ом смещает эмиттер транзистора Q2 примерно до 19 В, что позволяет размах выходного сигнала ±10 В на нагрузке 22 кОм. Значение 390 Ом является оптимальным при работе с более высокими импедансами. (Обратите внимание, что значение R5 было изменено по сравнению с его предыдущим значением 560 Ом.) Альтернативные значения (4,7 кОм и 180 Ом) можно использовать, если вам нужно управлять импедансом ниже нормального.
Измерения, сделанные, когда я собирал их большое количество, показывают, что эквивалентный входной шум составлял около -127 дБм, поэтому при усилении 40 дБ отношение сигнал/шум должно быть около 86 дБ по отношению к выходному сигналу 0 дБн (среднеквадратичное значение 775 мВ). Это соответствует эквивалентному входному шуму около 3,2 нВ√Гц или 446 нВ для полосы пропускания 20 кГц. На практике это совершенно недостижимо из-за шума самого микрофона, а также других посторонних шумов, от которых невозможно избавиться. В наши дни легко получить более низкий уровень шума, но когда они производились в больших количествах (в 1970s) это было неплохо для такой простой схемы.
Даже тогда, безусловно, был возможен более низкий уровень шума, но сложность схемы и стоимость росли очень быстро.
Излишне говорить, что использование металлопленочных резисторов является обязательным условием для достижения наилучших шумовых характеристик. Требование к электролитическим конденсаторам ничего не ставит под угрозу, и для импедансов, связанных с относительно большими конденсаторами, необходимы конденсаторы. Использование электродвигателя с низкой утечкой может стоить усилий, но я не экспериментировал с этим вариантом. Я использовал твердые танталовые колпачки в этой схеме, но они (или были) отвратительно ненадежны, и я прекратил их использовать после того, как мне пришлось заменить каждый танталовый колпачок в партии из примерно 20 небольших 8-канальных сценических микшеров. меня не впечатлило !
Это тихий предусилитель, но он подходит только для входов с низким импедансом — коэффициент шума быстро ухудшается при увеличении входного импеданса.
Конструкция — в частности, ток коллектора для Q1 — была основана на графиках шум/ток/импеданс для версии Philips BC549 — вероятны незначительные различия с другими транзисторами или устройствами BC549 от других производителей. К сожалению, график, который я использовал, не включен в большинство современных спецификаций.
Вся схема, естественно, относится к классу А и с коэффициентом усиления 32 дБ имеет выходное сопротивление менее 100 Ом. Рекомендуемый импеданс нагрузки составляет 22 кОм или выше, поэтому он вполне способен управлять набором регуляторов тембра или фейдера. Буферизация с помощью операционного усилителя хорошего качества естественным образом снизит выходной импеданс (а также повысит выходную мощность и коэффициент усиления без обратной связи), как показано в примере на рис. 3.
Точно такая же конструкция также использовалась в качестве микшера виртуальной земли для шины микширования в микшерах от 6 до 24 каналов. Единственное изменение заключается в удалении резистора 1k2 на входе и прямом подключении шины микширования.
Оптимальный импеданс должен быть сохранен для низкого уровня шума, поэтому для 10-канального микшера каждый канал должен иметь выходное сопротивление шины от 12 кОм до 20 кОм. Меньшее количество каналов требует меньшего сопротивления и наоборот.
Рис. 2. Версия предусилителя 12 В
Схема на Рисунке 1, похоже, обескураживает людей из-за единственного источника питания +30 В. На рис. 2 показаны номиналы резисторов, необходимые для работы предусилителя от источника питания 12 В или 15 В, но, естественно, выходное напряжение резко снижается перед ограничением. Я включил эту версию, чтобы продемонстрировать, что возможна работа с более низким напряжением, поскольку это то, чего хотят люди. Как показано, он также будет работать при напряжении питания 15 В, но значение R5 можно уменьшить до 270 Ом, чтобы установить напряжение на эмиттере Q2 близкое к 7,5 В для максимального выходного уровня без асимметричного ограничения.
Увеличение коэффициента усиления без обратной связи и уменьшение выходного импеданса
Если вы считаете, что это стоит дополнительных усилий (чего я, честно говоря, не делаю), следующая версия интересна.
Усиление разомкнутого контура этой конфигурации теперь составляет поразительные 1 200 000 или более 120 дБ от одного усилительного транзистора. Операционный усилитель действует как буфер с единичным коэффициентом усиления — по сути, это «высокотехнологичная» версия эмиттерного повторителя в предыдущей схеме.
Рис. 3. Модифицированная версия микрофонного предусилителя
Хотя коэффициент усиления разомкнутого контура, а также выходной импеданс и мощность возбуждения на выходе улучшены, можно ожидать, что коэффициент шума будет немного хуже. Усиление с показанными значениями остается на уровне 32 дБ, а операционный усилитель должен питаться от шин +30 В и 0 В (т. е. , НЕ с раздельным питанием — напряжение будет слишком высоким для операционного усилителя). Эта версия на самом деле не создавалась и не использовалась всерьез, но была смоделирована и является жизнеспособным предложением — можно ожидать, что она будет работать, как описано, без проблем.
Основной индекс Указатель проектов
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта. |
Обновлено 31 января 2006 г. — добавлена версия 12 В
Сбалансированный микрофонный предусилитель с низким уровнем шума
Сбалансированный микрофонный предусилитель с низким уровнем шума| Эллиот Саунд Продактс | Проект 66 |
© август 2000 г.
, Фил Эллисон, Род Эллиотт
(под редакцией Рода Эллиота — ESP)
Обновлено 17 мая 2008 г.
Обратите внимание: для этого проекта доступны печатные платы . Нажмите на картинку для более подробной информации.
Введение
Эта простая конструкция имеет очень низкий уровень шума, близкий к теоретическому минимуму, высокое подавление помех и регулируемое усиление с помощью одного вращающегося потенциометра. Он похож на тот, что используется во многих микшерных пультах профессионального уровня, и может стать основой бескомпромиссного записывающего микшера для живых выступлений.
Конструкция состоит из дифференциальных составных пар транзисторов с синфазной (плавающей) регулировкой усиления, соединяющих эмиттеры пары. Составные пары 2N4403 и BC549ы гораздо более линейны, чем любой одиночный транзистор. Схема является дифференциальной на входе и выходе и поэтому требует балансного/небалансного буфера, чтобы обеспечить подходящий выходной сигнал для следующих каскадов сигнала канала в микшерном пульте.
Это обеспечивается высокопроизводительным каскадом дифференциального усиления на операционном усилителе, которым может быть TL071 или аналогичная микросхема по вашему выбору. Этап имеет коэффициент усиления 6 или 15 дБ, что устанавливает максимальный входной уровень около 1,5 вольт RMS перед ограничением. Это соответствует уровню звукового давления более 150 дБ для обычного микрофона!
Полное усиление в 1000 раз или 60 дБ. Искажение от низкого до неизмеримого, потому что оно ниже уровня шума при высоком усилении. CMRR (коэффициент подавления синфазного сигнала) значительно превышает 60 дБ и лучше, чем у любого доступного микрофонного кабеля, в том, что касается подавления гула. Полоса пропускания выходит за пределы 100 кГц, и подавление радиочастот не показано, поскольку на практике оно оказалось ненужным. Входное сопротивление или нагрузка на микрофон устанавливается двумя резисторами 3,3 кОм. Он подойдет практически для любого микрофона с номинальным сопротивлением от 150 до 600 Ом.
Описание
Входной каскад сконфигурирован для наименьшего шума, и это означает, что подход не на ИС. Есть несколько специальных микросхем, которые можно использовать для микрофонных предусилителей, они содержат схему, подобную этой, но изготовленную на одном кристалле. Примеры включают SSM2017 (ныне устаревший) или замену INA103 или аналогичный.
Все компоненты должны быть легко доступны, кроме потенциометра на 10 кОм для регулировки усиления. Это должен быть обратный логарифмический конус, или же используйте многопозиционный переключатель с шагом усиления 6 дБ, охватывающий диапазон 60 дБ схемы. Убедитесь, что это сделано до перерыва.
Примечание редактора. В качестве альтернативы можно использовать стандартный бревенчатый котел, но с проводкой «наоборот». Это будет работать нормально, если оно помечено как «Затухание» вместо «Усиление». При перемещении потенциометра по часовой стрелке усиление уменьшается (затухание увеличивается). Таким образом, максимальное усиление будет применяться, когда потенциометр полностью повернут против часовой стрелки.
Обратите внимание, что эта проблема не специфична для этой схемы — все микрофонные предусилители IC имеют точно такую же проблему.
Питание ±15 В тоже важно, оно должно быть регулируемым и малошумным. Если используются обычные ИС регулятора напряжения, я рекомендую установить постфильтр, состоящий из резистора 10 Ом и конденсатора 470 мкФ, чтобы устранить любой шум, создаваемый ИС регулятора. Некоторые микросхемы 7815 можно было бы продавать как генераторы шума, микросхемы с регулируемым напряжением (LM317, LM337) намного тише. Одна плата регулятора может использоваться для питания нескольких предусилителей, при этом каждый предусилитель имеет свои собственные схемы постфильтра. Из-за применяемой обширной фильтрации для этого предусилителя рекомендуется источник питания Project 05. Предпочтительное напряжение питания составляет ±15 В.
Рис. 1. Микрофонный предусилитель в сборе
Следует использовать компоненты хорошего качества с металлопленочными резисторами в коллекторах и эмиттерах входных пар для наименьшего шума.
Там, где на резистор накладывается значительное постоянное напряжение в цепях с высоким коэффициентом усиления, всегда используйте типы с низким уровнем шума. Металлопленочные резисторы являются лучшими, только улучшенными проволочной обмоткой, что немного непрактично. Избегайте металлокерамики, металлической глазури и углеродных материалов. Также избегайте бисерных танталовых конденсаторов, так как они протекают и потрескивают. Это едва ли не самые хрупкие электронные компоненты. Конденсатор емкостью 100 нФ (C6) следует монтировать как можно ближе к выводам питания операционного усилителя — рекомендуется многослойная керамическая крышка для наилучшей работы обхода на высоких частотах.
Конденсатор емкостью 1000 мкФ может быть обычным электролитическим на 10 или 16 вольт. В современных электросхемах обычно нет проблем с нулевым смещением постоянного тока при условии, что обратное напряжение остается ниже 1 В. В этой роли оно не будет превышать 100 мВ. Все остальные электродвигатели должны быть рассчитаны как минимум на 25 В.
После проверки опубликованных спецификаций SSM2017 в отношении шума моя версия предусилителя для мастерских показывает, по крайней мере, такие же хорошие результаты при сопротивлении источника 200 Ом (типично для большинства динамических микрофонов).
E IN = 0,27 мкВ RMS, полоса пропускания 20 кГц с источником 200 Ом.
= 1,9 нВ на корень Гц (соответствует спецификации для SSM2017)
Коэффициент шума = 0,9 дБ относительно резистора 200 Ом
Комментарии редактора
Я бы посоветовал использовать в этой схеме металлопленочные резисторы с сопротивлением 1% — дополнительные затраты незначительны, и это также обеспечит правильную балансировку сбалансированного буферного каскада (U1). Даже небольшая ошибка во входных компонентах и компонентах обратной связи ухудшит подавление синфазного сигнала.
Как и Фил, я также рекомендую не использовать танталовые конденсаторы, и постоянные читатели заметят, что я не предлагал их ни в одном проекте.
Единственная неисправность конденсатора, которую мне когда-либо приходилось отслеживать с помощью прерывистого короткого замыкания , была типа танталовых шариков — это было не весело, и ее было легко найти.
Как и со всеми схемами, представленными на этих страницах, не стесняйтесь экспериментировать. Некоторым читателям может оказаться трудно достать транзисторы 2N4403, а BC559 можно заменить с некоторым увеличением шума. Я ожидаю, что любое увеличение будет приемлемым для большинства приложений. В противном случае производительность должна быть такой же, как описано.
Предусилитель идеально подходит для портативного использования и может работать от пары 9-вольтовых батареек.
Примечание: Для этого предусилителя доступна плата Revision-A. В схеме есть пара очень незначительных изменений, и плата представляет собой двойной предусилитель — два полностью независимых микрофонных предусилителя на одной печатной плате. В комплект поставки (доступный при покупке печатной платы) входит схема переключаемого регулятора усиления, которая обеспечивает гораздо более линейный контроль, чем вы получите от потенциометра.
Новая печатная плата является двухсторонней и включает в себя полноразмерную заземляющую пластину для минимизации шума. Рис. 2. Фотография готовой печатной платы Revision-A
В целом, этот предусилитель настоятельно рекомендуется для профессионального или полупрофессионального использования, записи дикой природы или просто для экспериментов. Как вы можете видеть на фотографии, плата очень компактна, и я описал плату подачи и распределения фантомного питания в другом месте в разделе проектов, а также микрофонный усилитель с фантомным питанием и ряд проектов микрофонов.
При использовании предусилителя не пугайтесь, если вы услышите значительный шум на выходе с высоким коэффициентом усиления, но микрофон не подключен. Это совершенно нормально и в основном связано с тепловым шумом, создаваемым двумя входными резисторами 3,3 кОм R1 и R5. Если вам когда-либо требовалось доказательство того, что резисторы издают шум просто потому, что они есть, то вот оно.
Как только микрофон подключен, низкий импеданс самого микрофона закорачивает шум резистора, и предусилитель будет работать так тихо, как заявлено. Приведенный коэффициент шума соответствует входному (источнику) сопротивлению 200 Ом.
Шум от резистора 200 Ом при 27°C составляет примерно 0,26 мкВ (260 нВ), что ни в коем случае не является огромным, но, безусловно, это необходимо учитывать. Для получения более подробной информации о шуме и его происхождении см. раздел «Шум в аудиоусилителях».
Имейте в виду, что этот предусилитель нельзя подключать к микшеру с фантомным питанием, так как это разрушит операционный усилитель. Если планируется использовать его для обеспечения дополнительного усиления, необходимо защитить выходы стабилитронами, добавочными резисторами и разделительными конденсаторами. Точно так же, если вы собираетесь добавить фантомное питание на вход предусилителя, схема защиты подобна той, что показана в Проекте 9.6 (см. рис. 2).
Сноска
При просмотре спецификаций ИС часто можно увидеть шум, указанный как нВ√Гц.
Это не имеет большого значения для большинства любителей «сделай сам», но на самом деле легко рассчитать эквивалентный входной шум. Если мы предположим, что полоса пропускания составляет 20-20 кГц, это диапазон 19980 Гц.
Теперь извлеките из этого значения квадратный корень и умножьте на приведенный коэффициент шума. Для большинства обычных аудиоработ значение 141 подходит для извлечения квадратного корня.
Эквивалентный входной шум (E IN ) = 141 × Шум (нВ) ∴
Выходной шум = E IN × Усиление
Если коэффициент усиления каскада равен 100, а E IN равен 1 мкВ, выходной шум равен 100 мкВ. Теперь легко увидеть, вызовет ли это проблемы с вашим сигналом. Например, если сигнал, который вы пытаетесь усилить, составляет всего 1 мВ, выходной сигнал равен 100 мВ, а отношение сигнал/шум равно …
.SNR = 20 × log (V SIG / V N ) ∴
SNR = 20 × log (100 мВ / 100 мкВ) = 60 дБ
Отношение сигнал/шум (SNR) будет 60 дБ.
Если ваш входной сигнал 50 мВ, отношение сигнал-шум теперь равно 94 дБ, но при среднеквадратичном выходе 5 В у вас нет полезного запаса по запасу, если вы работаете с коэффициентом усиления 100. При более низком усилении E IN увеличивается (как и для всех микрофонных предусилителей). При усилении 20 дБ и выходном напряжении сигнала 50 мВ * 10 = 500 мВ вполне разумно ожидать, что входной шум возрастет примерно до 12 нВ√Гц, поэтому вы получите следующее …
E IN = 141 × 12 нВ√Гц = 1,7 мкВ ∴
E OUT = 10 × 1,7 мкВ = 17 мкВ ∴
SNR = 20 × log(500 мВ / 17 мкВ) = 89 дБ
В некоторых случаях преобладает тепловой шум в сопротивлении источника (звуковая катушка микрофона или обмотка трансформатора). Даже если внешний тепловой шум равен нулю, в любой реальной среде записи всегда будет посторонний шум, и ожидать, что окружающий шум будет более чем на 60 дБ ниже уровня сигнала, обычно нереалистично, за исключением очень громких источников звука.
Уровень звукового давления на микрофоне при записи ударных может составлять 120 дБ, но при этом будет огромное количество «разливов» от других ударных в установке, поэтому окружающий шум будет академическим.
Еще одна форма спецификации шума, которую вы увидите, — это «коэффициент шума». Усилитель с коэффициентом шума 1 дБ означает, что сам усилитель делает заданное входное сопротивление на 1 дБ более шумным, чем «идеальный» бесшумный усилитель. Чтобы представить это в перспективе, микрофонный предусилитель с заявленным коэффициентом шума 3 дБ будет иметь такой же эквивалентный входной шум, что и резистор с указанным значением — обычно 200 Ом (260 нВ как от резистора, так и от входа предусилителя). Обратите внимание, что равные шумовые напряжения в сумме дают +3 дБ, а не +6 дБ, поскольку шум некоррелирован (случайная фаза).
Ни один микрофонный предусилитель не свободен от шума, а сопротивление не превышает ноль Ом или 0K (ноль Кельвина, примерно -273°C). Точно так же во всех средах записи есть измеримый фоновый шум, как и в средах прослушивания.
