Микрофонный предусилитель с фантомным питанием

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: 2 108)

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.

Что мы знаем о микрофонном предусилителе?

Это компонент, который принимает входящий аудиосигнал и усиливает его до необходимого уровня. Это необходимо, поскольку микрофоны в массе своей формируют чрезвычайно слабый сигнал, который просто «не дотягивает» до рабочего уровня конечного устройства. Предусилитель и готовит микрофонный сигнал к обработке или воспроизведению, усиливая его до уровня линейного.

Как и когда используется данный прибор?

Основной составляющей звукозаписи является достижение оптимального уровня сигнала. Под сказанным принято понимать уровень наибольшего показателя сигнала при условии отсутствия искажающих перегрузок. Как раз при оптимальном уровне сигнала мы получаем возможность добиться лучшего соотношения мощности полезного сигнала к мощности побочных шумов. Но у многих пользователей может возникнуть резонный вопрос: сейчас на многих микшерах и аудиоинтерфейсах имеются специально встроенные предусилители – зачем же в таком случае нужен еще один отдельный предусилитель для микрофона?

Хороший вопрос! А ответ на него достаточно прост. Микрофонные предусилители гарантируют более высокое качество звука, нежели встроенные в устройства. Профессиональный предусилитель всегда имеет свое уникальное звучание, легко подбираемое под имеющийся микрофон. Модели топового уровня наглядно покажут степень такого преимущества.

Виды микрофонных предусилителей

• Ламповый и транзисторный

Предусилители можно встретить лампового и транзисторного типа. Применение ламп обусловлено возможностью придать звучанию эффекта «бархатности». Распространено негласное мнение, что лампы живее и теплее своих транзисторных аналогов, однако эта «теплота» звучания влияет и на итоговую стоимость устройства. Цена транзисторного предусилителя, как правило, дешевле. Впрочем, дорогое и качественно исполненное транзисторное устройство все равно лучше, чем ламповый предусилитель «среднего» уровня.

В предусилителях моделирующего типа сохранена «теплота», «бархатность» и другие особенности лампового усилителя. Плюс к этому звук моделируется при помощи «цифры». Данные устройства также делятся на «прозрачные» и «окрашивающие». Такое деление обусловлено влиянием на звуковой сигнал.

• «Окрашивающий» преамп

Данный тип оборудования предпочитают применять звукорежиссеры, разыскивающие неподражаемое звучание микса. «Окрашивающий» предусилитель как раз может предоставить такой шанс, придав звуку необычное звучание.

• «Прозрачный» преамп

У звукорежиссеров, о которых мы сказали выше, есть и принципиальные оппоненты – многие звукоинженеры ставят во главу угла свою заинтересованность получить первозданное звучание без побочных примесей. Оптимальное решение при таком подходе – прямой провод с усилением. То есть требуется предусилитель с наиболее коротким путем от входа до звукозаписывающего оборудования. Чаще всего это транзисторные бестрансформаторные устройства.

• Трансформаторный и безтрансформаторный

Выражаясь предельно понятно, тот преамп можно считать трансформаторным, в установке которого имеется трансформатор. Если он отсутствует, значит, мы имеем дело с безтрансформаторным преампом. Для трансформаторных устройств характерно более «жирное» звучание, в связи с этим любителям «прозрачности» такие устройства вряд ли подойдут.

Выбираем микрофонный предусилитель

Итак, на что следует обратить первоочередное внимание при подборе под свою задачу микрофонного предусилителя? Главный критерий, от которого необходимо отталкиваться – это, безусловно, звук. Однако существуют и другие факторы, которые могут иметь веское значение.

Все просто: большее количество каналов – большее число микрофонов можно записать одновременно.

• Низкочастотный фильтр

Есть возможность воспользоваться микрофонными предусилителями, оснащенными спецфильтрами, обрезающими частоты ниже уровня 20-200 Hz? Помехи низкочастотного характера в этом случае будут устранены.

• Предусилитель с фантомным питанием

Фантомным питанием привычно обладает большинство устройств рассматриваемого вида, но не станет лишним убедиться в этом по факту. Данный вид питания является самым оптимальным для функционирования конденсаторных микрофонов.

• Интегрированный лимитер

Возможен ряд случаев, когда микрофонный предусилитель с встроенным лимитером будет продуктивен. Например, если сигнал с предусилителя посылается на вход аудиокарты. Это избавит от нежелательных перегрузок. Но следует Вас предупредить, что в большинстве подобных ситуаций Вы без явной необходимости переплачиваете за интеграцию данных устройств.

• Индикатор уровня

Несмотря на то, что это необязательная составляющая предусилителя, рекомендуется опробовать его практически, и Вы непременно убедитесь в полезности данного устройства.

• Переключатель фазы

Если существует потребность делать запись с многих микрофонов, то переключатель фазы будет однозначно полезен.

• Микрофонный предусилитель с эквалайзером

Эквалайзер все чаще встречается на современных моделях. Опцию нельзя причислить к разряду первой необходимости. Опробуйте – и примите решение, насколько необходима данная функция именно Вам.

Усилитель для компьютерного микрофона с фантомным питанием.

Автор: Oleg Galizin, galizin@mail.ru
Опубликовано 26.08.2010.
Создано при помощи КотоРед.

Завел я себе на компьютере такую программку как Skype. Но вот одна незадача: микрофон нужно держать около самого рта, что бы собеседник мог тебя хорошо слышать. Я решил, что не хватает чувствительности микрофона. И решил сделать усилитель усилитель.

Поиск в интернете дал десятки схем усилителей. Но всем им требовался отдельный источник питания. Мне же хотелось сделать усилитель без дополнительного источника, с питанием от самой звуковой карты. Что бы не нужно было менять батарейки или тянуть дополнительные провода.
Прежде чем бороться с врагом, нужно знать его в лицо. Поэтому я накопал информации в интернете об устройстве микрофона: https://oldoctober.com/ru/microphone. Статья рассказывает, как сделать компьютерный микрофон своими руками. Заодно я позаимствовал и саму идею: незачем ломать готовое устройство для своих экспериментов, если можно сделать самому. Краткий пересказ статьи сводится к тому, что компьютерный микрофон – это электретный капсюль. Электретный капсюль – это, с электрической точки зрения, полевой транзистор с открытым истоком. Этот транзистор запитывается от звуковой карты через резистор, который одновременно является и преобразователем сигнального тока в напряжение. Два уточнения к статье. Во-первых, нет в капсюле резистора в стоковой цепи, сам видел, когда разобрал. Во-вторых, соединение резистора и конденсатора выполняется в кабеле, а не в звуковой карте. То есть один вывод служит для питания микрофона, а второй – для приема сигнала. То есть получается примерно вот такая схема

Здесь левая часть рисунка – это электретный капсюль (микрофон), правая – звуковая карта компьютера.
Во многих источниках пишут, что питание микрофона осуществляется от напряжения 5В. Это неверно. В моей звуковой карте это напряжение было 2,65В. При замыкании вывода питания микрофона на землю ток составил около 1,5мА. То есть резистор имеет сопротивление около 1,7кОм. Вот от такого источника и требовалось питать усилитель.
В результате экспериментов с microcap родилась вот такая схема.

Через резисторы R1, R2 осуществляется питание капсюля. Для предотвращения отрицательной обратной связи на частотах сигнала используется конденсатор C1. На капсюль подается напряжение питания равное падению напряжения на p-n переходе. Сигнал с капсюля выделяется на резисторе R1 и подается на базу транзистора VT1 для усиления. Транзистор включен по схеме с общим эмиттером с нагрузкой на резисторы R2 и резистор в звуковой карте. Отрицательная обратная связь по постоянному току через R1, R2 обеспечивает относительное постоянство тока через транзистор.
Вся конструкция была собрана навесным монтажом прямо на микрофонном капсюле. По сравнению с микрофоном без усилителя сигнал увеличился примерно раз в 10 (22дБ).

Вся конструкция была обмотана сначала бумагой для изоляции, а потом фольгой для экранирования. Фольга имеет контакт с корпусом капсюля.

Upd.

Сделал также 2 транзисторный вариант. Он обладает повышенным коэффициентом усиления (30) и стабильностью. В принципе никто не мешает увеличить коэффициент усиления еще. Задается он отношением R1 к R2.

Вот фото готового изделия:

К файлам добавил печатку 2 транзисторного варианта.