Микрофонный усилитель своими руками схема

Микрофонный усилитель для компьютера

Нередко возникает необходимость записать на компьютер звук (или видео со звуком). Проблем нет, если источник звука (диктор) рядом с микрофоном, не дальше полуметра. Все компьютерные микрофоны (в том числе и в гарнитурах и в WEB-камерах) имеют низкую чувствительность, даже разговаривая по Skype и используя встроенный в WEB-камеру микрофон приходится почти кричать, сидя в метре от камеры.
В школах при проведении пробных экзаменов требуется записать всё происходящее в классе в течение всего экзамена, причём с хорошим звуком, чтобы можно было услышать подсказки. Поэтому озадачился простеньким микрофонным усилителем, позволяющим сделать разборчивую запись негромкого разговора с пары метров.

Для начала выяснил параметры питания микрофона, которое обеспечивает звуковая карта компьютера. По результатам измерения четырёх компьютеров и двух внешних USB-карт нарисовалась такая картина: напряжение 2,5 В, ток короткого замыкания от 0,5 до 1 мА. Негусто, но для однотранзисторного усилителя вполне хватит. Входы бывают как моно, так и стерео, питание может подаваться как на отдельный от входа контакт гнезда, так и совместно (фантомное питание). Поэтому универсальная схема, которая работает с любым вариантом входа, получилась такая:

Микрофон – любой электретный, мне под руку попалась пара из телефонных трубок, но можно использовать совершенно любые: из магнитол, сотовых телефонов. Все, которые попадали мне в руки, питались током 230…300 мкА и им было достаточно напряжения 1,2 В. Не перепутайте полярность, минусовой вывод микрофона соединён с его корпусом. Дорожки этого соединения видно, если посмотреть на выводы микрофона. Или плюсовой вывод имеет маркировку.

Транзистор – малошумящий, например КТ3102, КТ342, BC945. Вообще, можно поставить трёхконтактный разъём и вставлять в него по очереди все имеющиеся транзисторы, таким образом подобрав самый малошумящий и с максимальным усилением.
Ёмкость С1 некритична, от 0,47 мкФ до 4,7 мкФ. Желательно плёночный, но вполне подходит и керамика. Электролитический здесь ставить нельзя, они все имеют утечку , пусть и небольшую, но нескольких микроампер хватит, чтобы нарушить режим работы транзистора.

С2 ёмкость 47 или 100 мкФ, на любое напряжение более 2.5 вольт, можно как электролитический, так и танталовый или твердотельный полупроводниковый.
Резисторы любые, допустимое отклонение номиналов 20%. Возможно, R3 придётся подобрать, если звук будет искажаться на малой громкости, его номинал зависит от h21э транзистора. Искажения на большой громкости вызываются перегрузкой входа, просто нужно убавить чувствительность в системном микшере Windows.

R1 R2 C2 образуют фильтр питания для микрофона. Одновременно R2 является коллекторной нагрузкой транзистора (по переменному току), которая включена параллельно резистору внутри звуковой карты (который является коллекторной нагрузкой для транзистора по постоянному току). К сожалению, суммарное сопротивление этих двух резисторов получается небольшим, что не позволяет получить значительное усиление. Поэтому схема усиливает всего в 4-5 раз по напряжению. Большее усиление без внешнего питания получить невозможно. Но для большинства практических случаев этого достаточно. Достоинством схемы является простота и отсутствие внешнего питания.

Схему собрал на кусках макетки, вот комплект деталей для двух микрофонов.

Поскольку схема чувствительная, то встаёт вопрос борьбы с фоном и наводками. Лучшее решение – использовать в качестве электростатического экрана металлический корпус. Мне под руку попались контура УПЧИ от ламповых телевизоров. В них и отверстие для микрофона уже есть.

Перед окончательной сборкой.

Задняя крышка деревянная, вырезана из планки от тарного ящика. Крепится к корпусу маленьким шурупом (саморезом). Обратите внимание, к корпусу припаян провод, соединённый с общим проводом схемы. Плата и микрофон фиксируются внутри кусками поролона. Микрофон нужно отцентровать, чтобы его входное отверстие совпало с отверстием в корпусе. Если будет использован другой способ крепления платы, то при необходимости её нужно заизолировать от корпуса изолентой или термоусадкой.

Теперь подключаем наше изделие в микрофонный вход (розовый), в микшере Windows на вкладке «Уровень записи» ставим галки «Откл» на все входы, кроме микрофонного, ставим усиление на максимум.

Также в дополнительных параметрах микрофона включаем дополнительное усиление (это может быть галочка либо ползунок, в зависимости от драйвера).

Запускаем программу «Звукозапись» (находится в Пуск — > Все программы -> Стандартные -> Развлечения) и делаем пробную запись.

Источник

Схема усилителя микрофона

Схема усилителя микрофона для использования в проектах микроконтроллеров. Большинство микроконтроллеров имеют вход аналого-цифрового преобразователя, который может дискретизировать аналоговый сигнал, включая звук. Даже используя Arduino, вы можете делать много крутых проектов, используя аудио информацию.

Электретный конденсаторный микрофонный усилитель для применения в микроконтроллерах

Например, вы можете сделать устройства с голосовым управлением, такие как аудио магнитофон, переключатель с голосовой активацией и другие интересные проекты, связанные со звуком. В этом посте я хочу немного рассказать, что представляет собой схема усилителя микрофона встроенная в цепь между электретным конденсаторным микрофоном и входом аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера.

Вообще говоря, у вас не получится подключить электретный микрофон напрямую к выводу аналого-цифрового преобразователя и ожидать, что он будет работать. Поэтому, наиболее значимой здесь деталью является схема усилителя конденсаторного микрофона.

Предусилитель и схема усилителя электретного микрофона

Для конденсаторных микрофонов требуется питание от батареи или внешнего источника. Результирующий аудио сигнал выходит более сильный по сравнению с динамическим микрофоном. Во-первых, электретный микрофон — это не только конденсатор внутри, в нем уже есть предусилитель, обычно собранный на полевом FET-транзисторе, который подключается в общей конфигурации источника:

Во-первых, на электретный микрофон необходимо подавать напряжение через подтягивающий резистор стока. Его величина зависит от напряжения питания. Практическое правило — добавляйте 1 кОм на +1 вольт напряжения питания, то есть, нужно устанавливать 10 кОм на 10 вольт.

Для отключения полевого транзистора микрофона требуется отрицательное напряжение на затворе. Таким образом, когда напряжение подается через резистор, то небольшой тока (0,2 мА) проходит через транзистор, который является в некотором роде сопротивлением. Таким образом, он действует как делитель напряжения — поэтому, вы получаете предсказуемое смещение постоянного напряжения, которое изменяется в зависимости от температуры и выбранного резистора нагрузки.

В такой ситуации микрофон похож на источник тока, колеблющегося в пределах определенного уровня. Конденсатор на выходе микрофона устраняет смещение постоянного напряжения, и вы получаете низковольтный сигнал переменного тока с низким значением(10-50 мВ), который необходимо усилить еще больше.

Для микроконтроллера с источником питания +3,3v нам потребуется смещение постоянного напряжения VCC/2 и сигнал максимальной амплитуды VCC/2 для входа в канал аналого-цифрового процессора. Если мы не стремимся к очень высокому качеству звукового сигнала, то подойдут простые схемы микрофонного усилителя. Давайте рассмотрим несколько схем усилителя и посмотрим, что лучше всего использовать.

Транзисторный микрофонный усилитель с самосмещением

Это, наверное, самая простая схема усилителя, которая работает довольно хорошо. Самосмещающийся транзисторный микрофонный усилитель можно быстро собрать, используя несколько дискретных компонентов и печатную или макетную плату, но есть некоторые моменты, которые следует учитывать перед его выбором.

Несмотря на самостабилизирующийся ток смещения, этот транзисторный усилитель будет не так эффективен там, где температура окружающей среды сильно меняется. Но все таки, несмотря на некоторые недостатки, мне нравится эта схема, потому что она надежна и проста.

Комбинированный микрофонный усилитель смещения делителя напряжения

Так называемая схема микрофонного усилителя с делителем напряжения имеет гораздо лучшую термостабильность. Единственный недостаток заключается в том, что для этого требуется еще несколько пассивных компонентов, хотя еще одна пара резисторов не имеет большого значения, если вы получите значительное улучшение. Давайте посмотрим на эту схему более глубоко, чтобы понять, как она работает и как рассчитать значения ее компонентов. Эта схема имеет делитель напряжения R1 и R2, который выдает фиксированное напряжение на базе транзистора.

Изначально мы знаем, что:

Рекомендуется, чтобы ток, протекающий через эти резисторы, должен быть в десять раз больше, чем ток базы. Поэтому руководствуемся формулой: R2 = Vb/(10*Ib); и R1=(VCC — Vb)/(10*Ib).

Падение напряжения база-эмиттер составляет около 0,6v.

Имея в виду эти начальные параметры и условия, мы можем легко рассчитать значения схемы для усилителя электретного микрофона. Если мы собираемся подавать сигнал на АЦП микроконтроллера с питанием 3.3 VCC, то наш VCC = 3.3V. Тогда давайте воспользуемся транзистором общего назначения BC547C с коэффициентом усиления постоянного тока hfe = 520 и выберем ток коллектора Ic=1 мА.

1. Нам нужно выходное напряжение смещения = 3,3v/2= 1,65v;
2. Мы рассчитываем коллекторный резистор Rc = 1,65/1 мА=1650 Ом;
3. Затем выберите стандартное сопротивление резистора 1,6 кОм;
4. Напряжение эмиттера Ve = 10%*3,3v = 0,33v;

Поскольку Ic >>Ic, то вычисляем:

• Re = Ve/Ie = 0,33/1 мА = 330 Ом
• Базовое напряжение: Vb = Ve + 0,6v = 0,33+0,6 = 0,93v;
• Требуемый базовый ток Ib = Ic/hfe = 1 мА/420 = 2 мкА;

Значения резисторного делителя:

• R2 = Vb/(10*Ib) = 0,93/20 мкА = 46,5 кОм

Стандартное значение R2 = 47кОм;

• R1 = (VCC-Vb)/(10*Ib) = (3,3-0,93)/20 мкА = 118,5 кОм

Стандартное сопротивление резистора R1 = 120кОм; Давайте построим эту схему в симуляторе LTSpice, чтобы увидеть, как она работает:

Его выход при амплитуде микрофонного сигнала 20 мВ:

Как видите, смещение постоянного тока на выходе слишком велико. Возможно, вам придется немного изменить значения резисторного делителя, чтобы получить его на уровне 3,3/2 VCC. В любом случае, более популярны недискретные транзисторные решения, в которых используются операционные усилители. Они более стабильны, производят меньше шума и компактны.

Последняя схема, которую мы собираемся рассмотреть, представляет собой простую схему микрофонного усилителя на базе операционного усилителя.

Электретный микрофонный предусилитель на базе ОУ

В данном случае мы будем использовать стандартный маломощный прецизионный операционный усилитель LT1215 IC. Из его таблицы данных мы можем узнать, что он может питаться от однополярного источника 3,3v. Построим инвертирующий усилитель со смещением средней точки по постоянному току.

Схема выглядит следующим образом:

Здесь показан выходной сигнал:

С операционным усилителем вычисления становятся более простыми. Делаем делитель напряжения с R1-R2 на точку VCC. Значит, оба резистора равны. Затем рассчитываем резисторы усиления по формуле:

Если мы выберем Gain = 100 то берем R3 = 100k, тогда R4 будет иметь значение 1 кОм.

Важность входного конденсатора перед усилителем

Мы не упомянули важность входного конденсатора, который стоит перед усилителем. Во-первых, это фильтр смещения постоянного тока. Если есть смещение постоянного напряжения от микрофона, оно отфильтровывается, и проходит только сигнал переменного тока. Кроме того, он работает как фильтр высоких частот вместе с входным сопротивлением усилителя. Если вы хотите улавливать низкочастотные звуки, выбирайте конденсаторы более высокой емкости — 1u, 10, 100u.

Источник

Усилитель для микрофона

Особенностью многих микрофонов является низкий уровень выходного сигнала — нельзя просто взять и подключить микрофон к линейному входу, например, компьютера, громкость в этом случае получится мизерная. Поэтому большой популярностью среди радиолюбительских схем пользуются различные усилители для микрофонов. Можно встретить схемы разного уровня сложности и навороченности, в том числе оборудованные дополнительными системами, например, АРУ (автоматическая регулировка уровня), что иногда бывает полезно. Однако основное, что требуется от схемы усилителя — всего лишь поднять амплитуду переменного сигнала с микрофона до нужного уровня (обычно 1-2 вольта), чтобы громкости стало достаточно для линейного входа компьютера. Представленная ниже схема отлично справится с этой задаче, и что самое главное, она состоит из максимально дешёвых радиодеталей, купить всё необходимое можно буквально за 30-50 рублей. Если сравнить это со стоимостью фирменных заводских устройств, становится очевидна финансовая выгода сборки электроники своими руками.

Номиналы компонентов схемы приведены ниже:

• R1 — 100 Ом
• R2, R5 — 56 кОм
• R3, R7, R8 — 4,7 кОм
• R4 — 220 Ом
• R6 — переменный резистор 47 кОм
• С1 — 1000 мкФ
• С2 — 10 мкФ
• С3 — 47 мкФ
• С4 — 3,3 мкФ
• С5, С6 — 3,3 нФ
• DA1 — КР551УД2А

Источник