Микрофонные предусилители

Усилитель для электретного микрофона своими руками. Предусилитель для микрофона, схема, печатная плата и подробное описание с видео.

Предусилитель для микрофона

Уже больше года я веду свою деятельность не только на этом сайте, но и на YouTube. Если вы там еще не были – советую заглянуть, сейчас я чаще бываю там, чем тут.
По мере улучшения качества своих роликов я пришел к необходимости улучшения качества записи звука. Исходно я записывал звук на петличку Maono AU101(покупал в этом магазине ). Вполне удобная петля, но для меня возник ряд пользовательских неудобств.

петличка Maono

Так я и пришел к мысли собрать предусилитель для микрофона.Перед сборкой от предусилителя хотелось примерное следующего

  • питание от литий ионного аккумулятора
  • использование схемы на операционном усилителе.
  • создание печатной платы.

Описывать получившийся звук словами – странное занятие, да и дублировать содержимое ролика в статье не вижу смысла. Поэтому советую для начала посмотреть мой ролик, а уже потом продолжить чтение статьи. Они дополняют друг друга. Да и так будет понятнее надо ли оно вам.

Микрофонные предусилители

В звукозаписи один из самых важных процессов – получение оптимального уровня сигнала. Это сигнал с максимальным значением и без искажающих перегрузок. Вести звукозапись, обработку, передачу, воспроизведение звука непросто без ключевой составляющей – хорошего микрофонного предусилителя, который усилит мощность акустического микрофона, оставив в прошлом шумы и их подавление. Полученный сигнал достигнет своего источника, соответствуя всем поставленным параметрам.

Не смотря на то, что практически все современные аудио-интерфейсы и микшеры имеют встроенные предусилители, отдельный микрофонный предусилитель обеспечивают более качественный звук, чем его интегрированные собратья. Кроме этого, хороший предусилитель имеет собственный характер звучания, который можно подобрать под конкретный микрофон. Это заметно особенно на топовом оборудовании.

Предусилители продаются ламповые и транзисторные. Первые придают звуку благородную бархатность и теплоту. Но и стоят они дороже транзисторных аналогов. Кроме этого, можно приобрести гибридные и моделирующие предусилители. Также оборудование разделяется на так называемое прозрачное и окрашивающее звучание. Если вам приходится перевозить с собой музыкальное оборудование, то вам подойдут компактные модели.

Можно выбрать предусилители со следующими функциональными характеристиками:

1. с разным количеством входных каналов для одновременного подключения нескольких микрофонов;
2. с очисткой звука от помех низкой частоты посредством фильтра; 
3. с фантомным питанием, для использования конденсаторных микрофонов;
4. со светодиодной или стрелочной индикацией;
5. со встроенным лимитером или компрессором: лимитер поможет избежать перегрузок;
6. наличие переключателя фазы необходимо, если вы собираетесь писать с нескольких микрофонов;
7. есть предусилители со встроенным эквалайзером.

Выбирать преамп можно  исходя из имеющегося в наличии оборудования. Для домашних студий потребуется универсальное устройство, для серьезных студий звукозаписи инженер подберет оборудование исходя из нужных характеристик.

Питание электретного микрофона

Почему-то в интернетах очень мало информации о том, как правильно включать электретные микрофоны. Обычно используется стандартный вариант, при котором напряжение подается через токоограничивающий резистор, а далее для отсечения постоянного напряжения устанавливается конденсатор.

схема питания электретного микрофона

При этом в большинстве схем ни слова не говорится о подборе этого резистора и просто указывается конкретное значение. Хотя в целом это не совсем верно. Величину этого резистора следует выбирать не с потолка, а подбирать для каждого конкретного микрофонного капсуля.

Но как же его подобрать?

К счастью была найдена очень интересная статья, в которой автор провел ряд измерений и сделал очень полезное, с практической точки зрения, заключение.

Итак, при подборе токоограничивающего резистора необходимо, чтобы в точке соединения резистора и микрофоном получалась ровно половина питающего напряжения.

правильное питание электретного микрофона

Помимо оптимального режима работы микрофона эта фишка удобна еще и тем, что бонусом мы получаем смещение для операционного усилителя при питании от однополярного источника. Это означает, что можно выкинуть из схемы лишний конденсатор и два резистора.

Варианты схем усилителя 

В другой своей статье, тот же автор предложил готовый предусилитель для микрофона. Это схема с АРУ (Автоматической Регулировкой Усиления). Вот так выглядит эта схема в оригинале (без цепи частотной коррекции):

схема усилителя для микрофна

Благодаря применению полевого транзистора (КП303Ж) в обратной связи, такая схема работает как компрессор и выравнивает громкость голоса, изменяя коэффициент усиления в некоторых пределах.

Схема полностью рабочая, была проверена мной лично на макете и никаких проблем не вызвала. Такая схема очень удобна, например, для микрофонов в конферент-залах и переговорных. Но может быть использована и как предусилитель для микрофона при подключении к компьютеру.

усилитель для микрофона на макетной плате

Лично для меня она не подошла по той причине, что при изменении усиления, громче и тише становится не только голос, а так же и все посторонние звуки и шумы. А значит при обработке записи голоса не получится избавиться от шумов обычным шумодавом. Про обработку голоса читайте в этой статье.

Поэтому от АРУ пришлось отказаться и схема была урезана до обычного неинвертирующего усилителя с постоянным коэффициентом усиления. Такая схема тоже отлично справляется со своими обязанностями.

схема усилителя для микрофна

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.

Двухтранзисторный Предусилитель для микрофона

В 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.

Коэффициент усиления

В таком случае коэффициент усиления задается резисторами R2 и R1, а если быть точнее, то он равен:

К = 1 + ( R2 / R1 )

На таком усилителе можно задавать любой коэффициент усиления. Стоит лишь помнить, что обычно электретные микрофоны дают сигнал амплитудой до 50 мВ. На практике чаще всего это значение ограничивается 25-30 мВ.

Поэтому, если предполагается подключать микрофон в линейный вход компьютера, рассчитанный на сигнал 1 Вольт, то предусилитель для микрофона лучше рассчитать на коэффициент усиления порядка 20 ÷ 30.

Что касается конкретных значений сопротивлений, то лучше выбирать величины в диапазоне от 1 ÷10 кОм. Можно конечно использовать и бО’льшие значения сопротивлений, но не стоит забывать, что любой резистор сам по себе вносит шумы. Эти шумы тем больше, чем больше сопротивление резистора.

Когда я подключил предусилитель для микрофона к камере (Canon M50), у меня возникли некоторые трудности с коэффициентом усиления. Изначально я планировал установить его около 10. Тогда можно было бы установить на камере минимальное значение предусиления звука и все шумы должны были уйти в небытие…. Нооо….

Позже выяснилось, что даже при минимальном коэффициенте усиления, равном двум (R1=R2) сигнал записывается с перегрузкой.
И виной тому была перегрузка входных каскадов камеры. Поэтому я был вынужден увеличить значение резистора R1 вдвое. Это дало коэффициент усиления около 1,5. Зато все искажения как рукой сняло.

Не стоит думать, что при такой низком коэффициенте усиления предусилитель для микрофона бесполезен. На самом деле роль предусилителя состоит не только в увеличении амплитуды сигнала.

Очень большую роль играет согласование сопротивлений микрофона и входа камеры. Это не только облегчает жизнь камере, но и так же улучшает соотношение сигнал/шум и выравнивает АЧХ микрофона.

Товар добавлен в корзинуКорзина

Итого

0

Без учета доставки

Частотная коррекция

Конденсатор С1 выполняет еще одну функцию. Вместе с резистором R1 они образуют RC-цепь, которая срезает низкие частоты. Т.е. работает как фильтр высоких частот.

Это очень удобный момент. Задав частоту среза порядка 30-80 Гц, мы избавимся от лишней низкочастотной составляющей на записи.

Расчет таких фильтров с упрощенными формулами был описан в статье RC-цепи, 5 самых ходовых схем фильтров и их простой рассчет.

фильтр высоких частот

Практически все нормальные микрофоны имеют в своем составе такие фильтры. На более дорогих моделях даже можно выбрать срезать на частоте 75 либо же 150 Гц.

В любом случае стоит сначала определиться с величиной резистора, а затем рассчитать под него конденсатор на желаемую частоту.

Для исключения самовозбуждения ОУ и ограничения звуковой полосы с верхней стороны используется конденсатор С2.

Принято считать, что человеческая речь лежит в диапазоне частот от 100Гц до 10кГц. Однако при редактировании записей, я неоднократно замечал, что хоть выше 10 кГц голоса и нет, но эти частоты все равно влияют на восприятие голоса. Поэтому частоту среза, на мой взгляд, лучше задать порядка 15кГц.

С его расчетом ситуация аналогичная. Сначала выбирается резистор, задающий коэффициент усиления (R2), а затем, по той же формуле, что С1 рассчитывается величина конденсатора С2.

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

Микросхема 4558- характеристики

Скачать datasheet 4558 (140,5 KiB, скачано: 3 473)

предусилитель на микросхеме 4558предусилитель 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.

Выбор ОУ

Выбор ОУ в предусилитель для микрофона сильно зависит от источника питания. Если предполагается питание от 9 вольтовой кроны, то в таком случае подойдет большинство распространенных ОУ. Но мне с самого начала хотелось использовать литиевый аккумулятор формата 18650. Во-первых у них хорошая емкость, во вторых их легко заряжать при помощи готовых модулей.

Поэтому на роль ОУ в предусилителе был выбран AD8616. Отличные, недорогие и доступные сдвоенные ОУ. Но главное это то, что работают они в диапазоне напряжений питания от 2.5 до 5 Вольт, что просто идеально для литиевого аккумулятора и портатива в целом.

Единственным минусом может стать то, что они не выпускаются в dip корпусе. Но тут мне на помощь пришли переходники SO-8 в DIP8, которые я когда-то заказывал с АлиЭксперсс. Заказывал в этом магазине.

Печатная плата

После того, как я определился со схемой и опробовал ее на макете, пришла пора запилить печатную плату. Я уже несколько лет не делал печаток, но на удивление все получилось проще, чем я думал. Платы я развожу в P-CAD, поэтому нарисовал по быстрому схему и спустя несколько часов залипания в комп получил готовую печатку.

Плата была упакована в размеры 20х45мм. Такие размеры получились из-за выбранного корпуса, но они видятся мне удобными практически для любого корпуса. Указанные размеры соответствуют нарисованной по периметру полоске.

печатная плата усилителя для микрофна

Скачать печатную плату предусилителя для микрофона вы можете по одно из ссылок ниже. Плата сохранена в формате ПДФ и готова к печати.

  • Скачать печатную плату
  • Скачать печатную плату (зеркальную)

Я сделал два варианты платы, разница лишь в том, что первая как на рисунке выше, а вторая зеркальная. В случае использования зеркальной платы, после переноса она станет нормальной и детали следует располагать со стороны дорожек.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...