Схема простого микрофонного усилителя

Предусилитель для микрофона, он же предварительный усилитель или усилитель для микрофона — это такой вид усилителя, назначение которого — усиление слабого сигнала до величины линейного уровня (порядка 0,5-1,5 вольт), то есть до приемлемой величины, при которой работают обычные усилители звуковой мощности.

Входным источником акустических сигналов для предварительного усилителя обычно являются звукосниматели виниловых пластинок, микрофоны, звукосниматели различных музыкальных инструментов. Ниже приводится три схемы микрофонных усилителей на транзисторах, а так же вариант усилителя микрофона на микросхеме 4558. Все их без труда можно собрать своими руками.

Схема простого микрофонного предусилителя на одном транзисторе

Данная схема микрофонного предусилителя работает как с динамическим, так и с электретными микрофонами.

Динамические микрофоны по конструкции схожи с громкоговорителями. Акустическая волна оказывает воздействие на мембрану и на прикрепленную к ней акустическую катушку. В момент колебания мембраны, в катушке, находящейся под воздействием магнитного поля постоянного магнита, образуется электрический ток.

Работа электретных микрофонов базируется на возможности определенных видов материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью (электретов) менять поверхностный заряд под воздействием акустической волны. Данный тип микрофонов отличается от динамического высоким входным сопротивлением.

При использовании электретного микрофона, для смещения напряжения на микрофоне, необходимо установить сопротивление R1

микрофонный усилитель на одном транзисторе

Поскольку эта схема микрофонного усилителя для динамического микрофона, то при использовании электродинамического микрофона его сопротивление должно быть в диапазоне от 200 до 600 Ом. При этом конденсатор C1 необходимо поставить до 10 мкф. Если это будет электролитический конденсатор, то его плюсовой вывод необходимо подключить в сторону транзистора.

Питание осуществляется от батареи крона или же от стабилизированного источника питания. Хотя лучше от батареи, чтобы исключить шумы. Биполярный транзистор BC547 можно заменить на отечественный КТ3102. Конденсаторы электролитические на напряжение 16 вольт. Для предотвращения помех, подключать предусилитель к источнику сигнала и к входу усилителя необходимо экранированным проводом. Если необходимо дальнейшее мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на микросхеме TDA2030.

Микрофонный предварительный усилитель на 2-х транзисторах

Структура построения любого предусилителя очень сильно влияет на его шумовые характеристики. Если брать во внимание тот факт, что используемые в схеме предусилителя качественные радиодетали все равно в той или иной мере приводят к искажениям (шумам), то очевидно, что единственный выход получить более-менее качественный микрофонный усилитель — это сократить число радиокомпонентов схемы. Примером может послужить следующая схема двухкаскадного предварительного усилителя на транзисторах.

С данном варианте количество разделительных конденсаторов сведено к минимуму, поскольку транзисторы включены по схеме с общим эмиттером. Так же между каскадами существует непосредственная связь. Для стабилизации режима работы схемы, при изменении внешней температуры и напряжения питания, в схему добавлена ООС по постоянному току.

Предусилитель для электретного микрофона на трех транзисторах

Это еще один вариант микрофонного усилителя для электретного микрофона. Особенность данной схемы усилителя для микрофона в том, что подача питания на схему предусилителя осуществляется по тому же проводнику (фантомное питание) по которому идет входной сигнал.

Данный микрофонный предусилитель предназначен для совместной работы с электретным микрофоном, например, МКЭ-3. Напряжение питания на микрофон идет через сопротивление R1. Аудио сигнал с выхода микрофона поступает на базу VT1 через конденсатор С1. Делителем напряжения, состоящим из сопротивлений R2, R3 создается необходимое смещение на базе VT1 (примерно 0,6 В). Усиленный сигнал с резистора R5, выступающий в роли нагрузки, идет на базу VT2 который является частью эмиттерного повторителя на VT2 и VT3.

Возле разъема на выходе, установлены дополнительно два элемента: нагрузочное сопротивление R6, через которое идет питание, и разделительный конденсатор СЗ, отделяющий выходной аудио сигнал от напряжения питания.

Предварительный микрофонный усилитель на микросхеме 4558

Операционный усилитель 4558 выпускается фирмой ROHM. Он характеризуется как маломощный и малошумящий усилитель. Применяется данная микросхема в усилителе микрофона, звуковых усилителях, активных фильтрах, генераторах управляемых напряжением. Микросхема 4558 имеет внутреннюю фазовую компенсацию, увеличенный порог входного напряжения, большой коэффициент усиления и малый уровень шума. Также у данного операционного усилителя имеется защита от короткого замыкания.

Микросхема 4558- характеристики

Скачать datasheet 4558 (140,5 Kb, скачано: 2 109)

предусилитель микрофона на 4558

Это хороший вариант для постройки микрофонного предусилителя на микросхеме. Схема предусилителя для микрофона отличается высоким качеством усиления, простотой и не требует большой обвязки. Этот микрофонный усилитель для динамического микрофона также хорошо работает и с электретными микрофонами.

При безошибочной сборке, схема не требует настройки и начинает работать сразу. Наибольший ток потребления – 9 мА, а в состоянии покоя потребляемый ток в районе 3 мА.

Простой микрофонный усилитель для компьютера своими руками

Это статья посвящена конструкции простого микрофонного усилителя, который можно использовать для усиления сигнала электретного или динамического микрофона.

При минимальном количестве деталей, такой усилитель позволяет улучшить соотношение сигнал/шум и увеличить усиление сигнала микрофона по сравнению с усилителем встроенной аудиокарты. https://oldoctober.com/

Всё собираюсь записать свой первый видео урок. Уже изготовил микрофон-клипсу. Но, первая же попытка записать голос споткнулась о невероятно высокие шумы и недостаточный коэффициент усиления микрофонного усилителя встроенной аудио карты.

Самые интересные ролики на Youtube

При отключении режима «Microphone Boost», удалось снизить шумы, но уровень усиления стал таким низким, что записать что-либо стало невозможно.

Я уже было решил купить отдельную аудио карту, но обнаружилось, что хорошая аудио карта стоит очень дорого, а бюджетная за 10$, хотя и имеет более низкий уровень шумов, но также обладает микрофонным усилителем с не очень высоким коэффициентом усиления.

Так что, взялся я за изготовление простенького микрофонного усилителя.

Первые же опыты с макетами микрофонных усилителей показали, что уровень шумов можно снизить, а усиление повысить.

Остаётся только диву даваться тому, как умудряются разработчики компьютерного железа выдавать на гора такие "перлы", тогда как всего несколько копеечных деталей решают проблему шума и усиления.

Конструкция и детали.

При выборе схемы усилителя, я ориентировался в основном на простоту эксплуатации и минимальное количество деталей затраченных на постройку. Задача изготовить супер-пупер усилитель с рекордными показателями не ставилась.

После макетирования нескольких схем на совдеповских микросхемах, я остановился на микросхеме К538УН3А (КР538УН3А). https://oldoctober.com/

1. Минимальное количество навесных элементов.
2. Однополярное питание. Не нужно городить фантомную землю.
3. Низкое напряжение питания – 6 Вольт. Легко применить питание от батареи.
4. Микросхема продолжает работать при снижении напряжения питания до 3-х Вольт. Не нужен стабилизатор напряжения питания и батарею можно использовать более длительное время.
5. Защита от короткого замыкания. Важно при использовании Джеков 3,5мм! В момент вставки штекера в гнездо происходит короткое замыкание контактов.
6. Потребляемый ток не превышает 5мА. Если установить пару литий-ионных элементов питания, например, DL123A или одну батарею CR-P2, то их хватит как раз до того момента, когда вся современная техника морально устареет.

Почему именно DL123A (CR-P2)? Из-за токсичной начинки, корпуса этих элементов изготавливают из нержавеющей стали и тщательно герметизируют, что исключает разрушение корпуса и повреждение схемы усилителя. Последнее часто случается при использовании солевых и щелочных (алкалиновых) элементов. (Алкалайновые элементы GP повредили мой любимый Maglite).

Технические параметры К538УН3А.

Ниже публикую технические данные взятые из бумажного справочника по аналоговым микросхемам, так как в сети не нашёл подробной информации об этой микросхеме.

Микросхема представляет собой сверхмалошумящий широкополосный усилитель сигналов частотой до 3МГц. Шумовые характеристики усилителя оптимизированы для работы с низкоомными генераторами сигналов. Коэффициент усиления фиксирован внутренним делителем, но имеется возможность его внешней регулировки. Усилитель предназначен для применения в качестве предварительного усилителя воспроизведения в аппаратуре высшего класса, а также в качестве усилителя для низкоомных датчиков. Корпус 2101.8-1 (DIP8) или 301.8-2.

Электрические параметры.

Номинальное напряжение питания – +6В.

Ток потребления при Uп = 6В, Т = -45… +70С, не более – 5мА.

Коэффициент усиления напряжения с внутренней обратной связью при Uп = 6В, f = 1МГц, Uвх. = 1мВ, Rн = 10кОм, Т = +25С:

типовое значение – 250.

Коэффициент усиления напряжения без внутренней обратной связи при Uп = 6В, f = 1МГц, Uвх = 1мВ, Rн = 10кОм, Т = +25С, типовое значение – 3000.

Нормированное напряжение собственного шума при Uп = 6В, f = 1МГц, Uвх = 1мВ, Rг = 500Ом, Rн. = 10кОм, Т = +25С, не более – 5нВ/√Гц, типовое значение – 2,1нВ/√Гц.

Максимальное выходное напряжение Uп = 6В, Rн = 2кОм, Кг = ≤ 10%, Т = -45С, не менее 0,5В, типовое значение – 1В.

Верхняя частота среза при Uп = 6В, Rн = 2кОм, Kу = 100, Т = +25С, типовое значение – 3МГц.

Входное сопротивление – 10кОм.

Предельные эксплуатационные данные.

Максимальное напряжение питания – 7,5В.

Максимальное входное напряжение – 200мВ.

Минимальное сопротивление нагрузки (кратковременное) – 0 Ом.

Температура окружающей среды, длительное воздействие: –45… +70С, кратковременное воздействие: –60… +125С.

Назначение выводов микросхемы К538УН3А.

1. Питание.
2. Не используется.
3. Коррекция.
4. Вход.
5. Вывод регулировки коэффициента усиления.
6. Подключение фильтра ОС по постоянному току.
7. Общий.
8. Выход.

Несколько устаревший вариант исполнения микросхемы.

Типовая схема включения микросхемы.

1. C2 – фильтр питания.
2. C5 – разделительный.
3. C6 – корректирующий.
4. C8 – фильтр ОС по постоянному току.
5. R4 – регулировка ОС по переменному току.

Схема универсального микрофонного усилителя.

Представленная схема микрофонного усилителя может усиливать сигнал, как электретного, так и динамического микрофона.

Величина резистора R4 определяет коэффициент усиления микросхемы DA1.

Максимальный коэффициент усиления достигается при R4 = 0.

Для оперативной регулировки и ограничения уровня входного сигнала при перегрузке используется потенциометр R3.

Резистор R2, диод VD2 и светодиод HL1 представляют собой делитель напряжения, на котором формируется 2,2В для питания электретного микрофона. Резистор R1 является нагрузкой электретного микрофона. Светодиод HL1 также осуществляет функцию индикатора питания.

Схема предварительного усилителя для динамического микрофона.

Схему можно значительно упростить, если рассчитывать только на использование динамического микрофона. Нужно только иметь в виду, что при использовании пассивного динамического микрофона с малой чувствительностью, может понадобиться увеличить коэффициент усиления, что приведёт к некоторому повышению уровня шумов микрофонного усилителя.

Печатные платы.

На изображениях печатных плат, представлен вид со стороны элементов. Дорожки просвечиваются сквозь плату.

На картинке пример разводки печатной платы универсального микрофонного усилителя.

1. Вход.
2. Верхний по схеме конец потенциометра R3.
3. Движок потенциометра R3.
4. Анод светодиода HL1.
5. Корпус.
6. Питание +6В.
7. Выход.
8. Корпус.

Пример разводки печатной платы усилителя динамического микрофона.

Сам я изготовил печатную плату исходя из размеров имеющихся в моём распоряжении элементов управления и корпуса.

Ссылка на чертежи печатных плат в конце статьи.

Корпус.

Для размещения конструкции хорошо бы выбрать металлический корпус. Если используется пластмассовый корпус, то всю конструкцию желательно поместить в экран. Экран можно изготовить из жести консервной банки от сгущенного молока. Эти банки всё ещё покрывают оловом, и они прекрасно паяются (их даже не нужно лудить). И вкусно и полезно… для самодельщика. Корпус регулятора уровня сигнала должен соединяться с экраном всего усилителя.

На картинке корпус из дюралюминия и печатная плата в сборе. На плате два независимых усилителя с раздельным управлением питанием. Чтобы можно было записать стерео сигнал с использованием двух произвольных микрофонов, усилитель каждого канала снабжён отдельным входным гнёздом.

Элементы управления установлены прямо на печатной плате. Регулировка коэффициента усиления осуществляется один раз путём подбора постоянных резисторов при настройке усилителя.

Микрофонный усилитель в сборе. Микрофонный усилитель соединяется с компьютером экранированным кабелем, на конце которого находится разъём Джек 3,5мм (Jack 3,5mm).

Сравнительные испытания.

При сравнительном испытании, регуляторы устанавливались в такое положение, которое бы обеспечило одинаковый уровень записанного сигнала, как при использованием микрофонного усилителя, так и без него.

Зелёный – уровень шума.

Малиновый – вид шума.

На графике уровень шумов микрофонного усилителя встроенной аудио карты в режиме «Microphone Boost».

Уровень записи – 1,0.

Уровень шума около -80Дб.

Для того чтобы получить минимальный уровень шумов, я установил максимальный уровень сигнала резистором R3. Это позволило использовать усилитель линейного входа аудио карты с небольшим уровнем усиления.

На этом графике уровень шумов самодельного микрофонного усилителя.

Уровень записи 0,05.

Уровень шума около -110Дб.

Драйверы аудиокарат обычно не позволяют устанавливать уровень записи с такой высокой точностью.

Установить уровень записи с точностью до долей процента можно с помощью бесплатного портативного аудиоредактора Audacity, ссылка на который есть в «Дополнительных материалах».

Саму запись или трансляцию звука можно производить при помощи любых других программ.

Как правильно подключить динамический микрофон к кабелю.

Имея в наличии стерео микрофон от старого катушечного магнитофона, я хотел было записать стерео звук. Но, не тут то было…

Чувствительность динамических микрофонов уступает чувствительности электретных, что предъявляет к первым повышенные требования по экранированию от помех и наводок. Однако эти требования часто игнорируются производителем. Именно так обстояло дело с моими микрофонами. Подключены к кабелю они были по-разному, но каждый неправильно по-своему.

1. Корпус.
2. Вывод катушки.
3. Вывод катушки.

На рисунке видно, что у левого микрофона вообще оказался не подключенным корпус, а у правого, один из выводов катушки был подключен к корпусу. Оба эти подключения выполнены неправильно, особенно если учесть, что был применён кабель с экранированной витой парой.

На картинке показано, как правильно подключить динамический микрофон к микрофонному усилителю с асимметричным входом.

А это подключение микрофона к микрофонному усилителю с симметричным входом.

Наиболее дешёвые динамические микрофоны подключают с использованием однопроводного экранированного кабеля. На рисунке схема такого подключения.

Если вы слышите наводки в виде фона с частотой 50Гц, то микрофон лучше подключить с использованием экранированной витой пары.

Пунктирной линией на схемах показан металлический корпус микрофона, который следует соединить с экранирующий оплёткой кабеля. Выводы катушки нужно соединить с витой парой. Не все бюджетные динамические микрофоны позволяют это сделать безболезненно. Часто один из проводов катушки уже подключен к металлическому корпусу микрофона.

Не пытайтесь самостоятельно перепаивать провод катушки к другому контакту. Катушка намотана проводом 0,05мм и тоньше. Для сравнения – толщина волоса человека 0,03-0,04мм. Любое неосторожное касание выводов катушки неминуемо приведёт к обрыву. Кроме того, выводы катушки дополнительно покрывают клеем, что также усложняет задачу.

Ура! Заработало!

Get the Flash Player to see this player.

Пятисекундная стерео запись сделанная при помощи двух динамических микрофонов и самодельного микрофонного усилителя. (Нужно кликнуть по картинке).

Величина резистора в цепи обратной связи R4 = 50 Ом.

Уровень сигнала микрофонного усилителя – максимум.

Уровень записи по линейному входу аудио карты = 0,2.

Дополнительные материалы (Download).

Изготовить печатные платы проще всего способом ЛУТ. Некоторые разновидности этой технологии описаны здесь и здесь.

Тема: доработка дешевого компьютерного микрофона, повышение качества звука.

Думаю далеко не все обладатели обычных, бюджетных (дешевых) микрофонов для компьютера, ноутбука полностью удовлетворены качеством и громкостью звука. Обычно в такие микрофоны, на наушниках, в виде петлички или настольного типа, имеют следующее устройство. Имеется сам пластмассовый корпус микрофона, внутри которого располагается микрофонный капсюль электретного типа. Такие электретные капсули ее называются конденсаторными микрофонами. Капсюли имеют достаточно малые размеры, их качество (если он относительно не дешевый) весьма хорошее. Они имеют полярность подключения (плюс и минус). К этому капсюлю припаян двухжильный, достаточно гибкий провод, который вторым своим концом соединяется со штекером типа 3,5.

Данный микрофон можно доработать, сделав его звук значительно громче и лучше. Предлагаю схему, содержащую всего несколько деталей. Это простой микрофонный усилитель. Несмотря на свою простоту эта схема делает звук микрофонного капсюля действительно гораздо лучше. Причем, питание усилителя осуществляется от того же провода, по которому идет звуковой сигнал. На заметку для тех кто не знает! Микрофонное гнездо компьютера имеет три контакта, один из которых это корпус, он же минус для микрофона, второй контакт это плюс (постоянное напряжение на нем около 2,5 В) и третий контакт это сигнальный. В схеме сигнальный и плюсовой выводы объединены.

Теперь о самой схеме этого микрофонного усилителя. После самого микрофонного капсюля стоит конденсатор C1, который фильтрует высокочастотные шумы. Схема будет нормально работать и без него, но все же его лучше поставить. Также микрофонный капсюль электретного типа (конденсаторный, еще называется) нуждается в фантомном питании. Оно подается через резисторы R1 и R3. Резистор R2 подстроечного типа, им можно регулировать величину усиления звука микрофона. Все резисторы имеют номинал в 1 килоом. Конденсатор C2 имеет емкость 47 микрофарад, его напряжение может быть любым. Обратите внимание, что он имеет плюс и минус.

В схему микрофонного усилителя поставлен биполярный транзистор типа КТ3102. Этот маломощный транзистор имеет достаточно большой коэффициент усиления. Он n-p-n проводимости. Вместо него можно поставить любой другой, с аналогичными характеристиками, например все тот же КТ315. Причем, при выборе другого транзистора важен именно большой коэффициент усиления, а не его мощность. Ну, и не перепутайте тип проводимости (транзисторы типа p-n-p не подойдут для использования в схеме). Именно этот транзистор делает усиление микрофонного звука. На его базу поступает сигнал с микрофонного капсюля, а в коллекторной цепи мы уже имеем увеличенную амплитуду этого сигнала.

Усиленный сигнал через провод поступает на звуковой штекер типа 3,5. Как видно на схеме, нужно спаять вместе два контакта, это плюс и сигнальный. Также важно чтобы провод, идущий от микрофона к штекеру был экранирован. Как показала практика разница между экранированным и не экранированным проводом ощутимая. На провод без экрана действуют различный внешние электромагнитные наводки, идущие от сети, высокочастотных устройств и т.д. К сожалению у бюджетных микрофонов изначально стоит провод без экрана. Так что по возможности замените этот провод на экранируемый, положительную разницу вы сразу ощутите.

Кроме экранировки провода нужно будет еще сделать экран на самой схеме. Например, я после того как спаял схему, которая получилась достаточно малых размеров, ее помести внутрь пластмассового шприца (на 2 куба). Поверх корпуса шприца я сделал намотку нескольких слоев обычной фольги, которую электрически соединил с минусом схемы микрофонного усилителя. В итоге получилось, что весь путь прохождения сигнала от самого микрофонного капсюля до штекера имеет экранировку. После проверки выяснилось, что при таком экранировании внешнии электромагнитные помехи и различные наводки практически свелись к нулю.

Кроме этого важным моментом является наличие так называемой ветрозащиты. Этот тот небольшой поролоновый чехол, который одевается поверх микрофона. Данный чехол в значительной степени ослабляет такой эффект как всхлипы, идущие от губ говорящего в сам микрофон. То есть, когда мы ставим микрофонную головку непосредственно перед собой, то те потоки воздуха, имеющие глухой, всхлипывающий характер, после усиления не лучшим образом воспроизводятся акустической системой. Поролон же в значительной степени ослабляет эти малоприятные звуки. Так что наличие этого поролонового чехла обязательно.

И еще один немаловажный момент. Это подбор микрофонных капсюлей. Допустим у меня этих капсюлей было штук 20. Многие из них были на вид практически одинаковыми. Решил все-таки их проверить, а есть ли разница между ними? Я поочередно подсоединял эти микрофонные капсюли к данному самодельному усилителю. После чего на компьютере производил последовательную запись одинаковых звуков с каждым из имеющихся капсюлей. В итоге несмотря на одинаковость (по внешнему виду) звуковые характеристики у них очень сильно различаются. Из 20 штук только 4 показали себя с наиболее качественной стороны. Они выдавали чистый звук, была хорошая громкость, минимум шумов и помех, а также широкий диапазон воспроизводимых частот. Так что не все микрофонные капсюли одинаковы!

Видео по этой теме: