Armenian English French German Irish Spanish Turkish


JLCPCB -- это крупнейшая фабрика PCB прототипов в Китае. Для более чем 200 000 заказчиков по всему миру мы делаем свыше 8000 онлайн заказов на прототипы и малые партии печатных плат каждый день!

Прототип платы
всего за $2

Быстрый заказ PCB

Заказать печатную плату

Расчет импульсного трансформатора

Подписаться на новости Введите свой email адрес:

 

Микрофонный предусилитель и сумматор

Здравствуйте товарищи! Сегодня я поделюсь с вами своим опытом в создании микрофонного предусилителя и по совместительству сумматора сигнала. Данное устройство предназначено для усиления сигнала с микрофона и суммирования усиленного сигнала с музыкальным сигналом, подаваемым на вход. Эта штука может применяться в качестве простого предусилителя звуковой частоты, в качестве микрофонного предусилителя и в качестве системы караоке – когда играет музыка и одновременно в микрофон кто-то говорит. Опять же: все схемотехнические и дизайнерские решения не претендуют на эталон и являются оптимальными по моему субъективному мнению.

Приступим к сборке

Начнем, пожалуй, со схемы самого сумматора. Схема представляет собой два операционных усилителя на каждом канале, работающие на общую нагрузку. Вот она:

Микрофонный предусилитель и сумматор, принципиальная схема сумматора

Принцип работы схемы достаточно прост. Это 4 операционных усилителя (по два на каждый канал), работающих в режиме усилителей напряжения. Сигнал подаётся на входы In L и In R, проходит через конденсаторы C4 C7 C10 C13 и резистивные делители, затем попадает на неинвертирующие входы ОУ. Отрицательная обратная связь построена на резистивных делителях с выхода на инвертирующий вход (резисторы по 22k и 15k). Отношение этих резисторов и есть коэффициент усиления ОУ. Микрофонный сигнал поступает не на один ОУ а на два. Это сделано для того, чтобы при суммировании выходное сопротивление между левым и правым каналом было наибольшим. Если бы был один ОУ и его выход через два резистора подключался бы на левый и правый канал, между каналами было бы некоторое сопротивление, что привело бы к проникновению сигнала с одного канала на другой. Керамические конденсаторы по 100нФ стоят для подавления возможного самовозбуждения. ОУ стоят малошумящие, мои любимые TL072, но можно и NE5532 или другие сдвоенные ОУ. Все резисторы можно ставить с разбросом 20–25% с мощностью 0.25 или 0.125 Вт. Конденсаторы либо плёнка, либо керамика: на звучание, по моему мнению, не влияет вовсе.

Вот, какие у меня получились платы. Весьма компактные, монтаж довольно плотный, и на маленькую плату влезли все резисторы и конденсаторы.

Микрофонный предусилитель и сумматор, печатные платыМикрофонный предусилитель и сумматор, печатные платы

Если плата вам понравиться, вы можете её скачать в архиве проекта, а мы идём дальше.

Микрофонный предусилитель и сумматор, печатные платы

Питание

Как видно из схемы, питание нужно двухполярное. Для питание можно сделать простенький обратноход на UC3842 или даже автогенераторный на транзисторах, но мне было лень ибо я нашел в ящике с хламом электронный трансформатор на 25 Вт. Он выдает переменное высокочастотное напряжение 12 В, так что придётся его перемотать. Трансформатор выглядит так:

Микрофонный предусилитель и сумматор, трансформатор

Для перемотки я даже не стал его разбирать, так как было достаточно места для намотки необходимого количества витков. А как рассчитать количество витков на уже намотанном китайцами трансформаторе, ведь мы не знаем ни точной частоты (она может плавать при изменении нагрузки), ни материала сердечника и мы не можем это измерить? Я делал так: брал двухполупериодный мост на быстрых диодах, припаивал к нему конденсатор и подключал к исходной обмотке трансформатора. Замерял напряжение и считал количество витков. Далее, зная сколько вольт на выходе необходимо получить, составлял пропорцию и посредством таких несложных математических вычислений получал примерное количество витков для намотки. Затем надо округлить до ближайшего чётного числа в большую сторону (так как нам нужно двухполярное напряжение и при нагрузке оно может немного проседать) и наматывал. Так как ток тут маленький, провод можно брать 0.3 – 0.5 мм. Мотаем двумя жилами сразу, потом фазируем обмотки: начало оной с концом другой. Схема конкретно моего преобразователя такая:

Микрофонный предусилитель и сумматор, принципиальная схема блока питания

Как видно из схемы, это простой автогенератор с двумя базовыми обмотками, по очереди открывающими транзисторы, без каких либо стабилизаций и защит. А оно тут и не нужно, ведь применены линейные стабилизаторы 7812 и 7912. Это позволяет убить сразу двух зайцев: появляется стабилизация и пропадают помехи от импульсника. Дело в том, что при малых токах нагрузки, блок питания может работать на низкой частоте, и эта частота в виде помех сказывается на чистоте сигнала и на общем КНИ. Линейный стабилизатор помогает свести пульсации напряжения практически к нулю, а так как ток не большой, радиатор им нужен совсем маленький. В отличии от транзисторов блока питания. Изначально стояли какие-то маленькие в корпусе to-92.

Но даже при незначительной нагрузке они грелись так, что прикоснуться к ним было невозможно, в связи с чем я решил поставить транзисторы mje13003. Но и они грелись. Тогда я психанул и прикрутил их напрямую к корпусу – так-то точно греться не будут! Так и сделал, результат – после часа эксплуатации на низкоомную нагрузку (а это не есть нормальный режим работы предусилителя, так как входное сопротивление усилителей от 22 до 100 кОм) в том месте, где прикручены транзисторы корпус нагрелся примерно до 24*С, что вполне отлично. Вот как это выглядит:

Микрофонный предусилитель и сумматор, блок питанияМикрофонный предусилитель и сумматор, блок питания

Трансформатор в штатном черном корпусе, стабилизаторы на отдельной монтажной плате (травить нормальную на такое совесть не позволила), выпрямитель навесным монтажом, так как при пайке стабилизаторов тупо забыл про него. На этом фото транзисторы ещё не выведены на корпус, так как проблему лютого нагрева я обнаружил после того, как сделал фото. Кстати, покопавшись в файлах плат, которые я рисовал, я нашел копию платы электронного трансформатора, используемого в данном проекте. Нарисовал её ещё летом, когда нечего было делать. Если кому-то нужна будет, она в архиве проекта.

Микрофон

И вот мы подошли к последнему этапу – созданию микрофона. Использовать я буду самый обычный микрофонный капсюль, который можно найти в телефонных трубках, старых домофонах или в радиомагазинах. Сигнал с такого микрофона очень маленький и его необходимо предварительно усилить. Усиливать я его решил, естественно, с помощью ОУ, и, естественно, TL071. Питание я решил делать однополярное 9 вольт. Как показала практика, больше для микрофона не нужно. При питании микрофона от общего стабилизатора 12 вольт, появлялись жуткие помехи, и слушать такое невозможно. Поэтому и было принято решение о питании микрофона от еще одного линейного стабилизатора 7809 на 9 вольт. Кстати питание на стабилизатор идёт через дополнительный п-образный фильтр помех, такие фильтры применяются в ИИП компов.

Теперь немного  особенностей конструкции. Микрофонный предусилитель (тот, который предварительно усиливает низкий сигнал с микрофона) должен находиться как можно ближе к микрофону! Если между микрофоном и предусилителем будут какие-либо провода, это приведёт не только к потере итак малого полезного сигнала, но и к появлению огромного количества наводок и помех, искажающих этот полезный сигнал. В связи с чем, было принято решение воспользоваться 3-ёх контактным промышленным разъемом с гайкой. Один контакт – общий, второй – плюс 9 вольт, третий – сигнальный. А вот схема:

Микрофонный предусилитель и сумматор, принципиальная схема микрофонного усилителя

Принцип работы этой схемы практически один в один повторяет принцип работы сумматоров, за исключением того, что тут питание однополярное и на неинвертирующем входе ОУ формируется половина напряжения питания (типа средняя точка при двухполярном) с помощью делителя R1 R2. При говорении в микрофон, его слабый сигнал вызывает смещение на неинвертирующем входе, и ОУ его усиливает. В цепи ОС применён конденсатор. Он там стоит, чтоб постоянки на выходе не было, а сама ОС работала только на переменный ток. R5 Нужен, чтобы подать напряжение смещения на микрофон (это уже его внутренние особенности), без него хуже. C1 и C2 – просто разделительные конденсаторы, отсекающие любую постоянку. Могут быть от 1 до 22 мкФ электролитами или от 0.22 до 2.2 мкФ плёнкой. Номиналы резисторов отклонять можно в пределах 20% все, кроме R3 R4, так как они отвечают за глубину ОС. Плату я делать не стал, сделал всё на макетной, но для вас я всё равно нарисовал её в Sprint Layout, кому интересно – она в архиве. Фото самой платы микрофона я сделать забыл, а когда вспомнил, она уже была установлена в корпус и залита термоклеем.

Делаем корпус

Для создания корпуса я использовал корпус от DVD ROM. Его нужно полностью разобрать, но сохранить болтики, фиксирующие крышку, они нам ещё понадобятся. Вынимаем все потроха, отдираем пластмассовую переднюю панель и счищаем этикетку сверху. Далее измеряем переднюю панель и по её размерам нужно вырезать прямоугольники из оргстекла (желательно вырезать немного побольше, чтобы потом можно было немного отшлифоваться неровности в случае каких-либо перекосов). Сверлим отверстия под разъемы входов и выходов, а также под переменные резисторы и разъем подключения микрофона. Затем нужно высверлить фрезой прямоугольную дырку под выключатель (его берём от компьютерного блока питания). На задней панели я решил продублировать входные и выходные разъемы 3.5 мм разъёмами ‘тюльпан’. Мало ли понадобятся. Переднюю и заднюю панели прикручиваем на болты М3. Вкручиваем их столько, сколько необходимо, чтобы панель держалась и не шаталась. Поскольку панели прозрачные, просто жизненно необходимо поставить внутрь корпуса синий светодиод! Питаем его от 9 вольт – оттуда же, откуда и микрофонный предусилитель.

Чуть не забыл! Очень важно на выходы сумматоров поставить два подстроечных резистора, сопротивлением 20 – 50 кОм для согласования амплитуд на каждом канале. Далее ищем два одинаковых (прям одинаковых) постоянных резистора на 22 – 47 кОм, подключаем их на выходы, подаём сигнал на вход и вращением движков подстроечных резисторов добиваемся одинаковой амплитуды на обоих каналах.

Ручки на переменные резисторы поставил чёрные пластмассовые. Не идеал конечно, но всё равно неплохо, мне нравится. Корпус ОБЯЗАТЕЛЬНО закоротить подключить к общему проводу! Если этого не сделать, он будет работать, как антенна и помех будет тьма.

А вот, как всё это выглядит внутри:

Микрофонный предусилитель и сумматор, внутреннее расположение блоковМикрофонный предусилитель и сумматор, внутреннее расположение блоков

…и снаружи:

Микрофонный предусилитель и сумматор, внешний видМикрофонный предусилитель и сумматор, внешний вид

А вот, как я сделал сам микрофон. Взял картонную трубку без дырок на боковой поверхности, нашел подходящую по диаметру пробку от бутылки, впихнул одно в другое, просверлил отверстие для провода в пробке и засунул в трубку плату микрофонного предусилителя, зафиксировав всё термоклеем (его не видно, а держится отлично). Также необходимо сделать из куска пластика заглушку на микрофон с несколькими отверстиями. Она выполняет защитную функцию, предотвращая попадания пальцев и других инородных предметов на капсюль. Ну и, разумеется, перемотать всё это дело изолентой, куда ж без неё!

Микрофонный предусилитель и сумматор, внешний вид микрофона

Характеристики:

  • КНИ сумматоров: ≈0.003%
  • КНИ микрофонного предусилителя: ≈0.1% (это не заметно из-за качества звукопередачи самого микрофона)
  • Коэффициент усиления сумматора: 3.7 дБ
  • Коэффициент усиления микрофонного предусилителя: 26.8 дБ
  • Входное напряжение:  2 В макс.

В итоге у меня получилось создать небольшое, но интересное и полезное устройство. Используя его в паре с оконечным усилителем, можно, например, озвучивать какие-нибудь мероприятия, петь под музыку ну или просто орать на соседей на даче, если они шумят по вечерам и обычный крик не слышат. А с использованием эквалайзера, можно еще и преобразить свой голос, как вам нравится.
Надеюсь, статья оказалась полезной или хотя бы интересной. Если остались какие-либо вопросы по сборке или по работе этого устройства, прошу задавать их мне на почту Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или на форум http://forum.vip-cxema.org/

Печатные платы тут:

Дмитрий4202

Дизайн :

Arduino

Программаторы

Радиоконструкторы

Прочее...