Усиление микрофонного усилителя. Усилитель для компьютерного микрофона с фантомным питанием

Этот микрофонный усилитель был сделан потому, что шум и недостаточная чувствительность магазинных гарнитур и микрофонов для компьютера были крайне раздражающими, а покупать высококачественные за 50+ долларов не поднималась рука.
Предлагаемая схема показала реально высокую чувствительность, мощный выходной сигнал, низкий уровень шума и приятную АЧХ.

Схема самодельного микрофонного усилителя на ОУ

Основой схемы является операционный усилитель NE5532. Конечно вы можете поставить лучший, но этот отвечает данным требованиям на 100%. Эта схема использует обе половинки усилителя, расположенные в едином корпусе, так что выходной сигнал будет очень сильный (можно даже подавать на наушники). Устройство должно быть подключено к входу LINE-IN, потому что типичный вход микрофона слишком чувствителен и запись будет с перегрузкой.

На фото верхний слой — это печать с двухсторонней липкой лентой. Микрофон электретный, типовой. Если надо использовать динамический — . Микросхема была в закромах и единственное что пришлось купить — . Но даже если покупать абсолютно всё — общая стоимость будет близка с смешному 1 доллару.

Вся электроника была встроена в готовый пластиковый корпус (хотя металлический тоже приветствуется). Плата приклеивается к основанию термоклеем. Микрофон приклеен к корпусу таким же клеем, как и разъём аккумулятора 9 В (чтоб не болталась батарея).

Приклеивание микрофона к корпусу вообще-то не очень хорошая идея, лучше сделать что-то подобное через мягкую резинку — она будет фильтровать вибрации.

После сборки плата была покрыта прозрачным лаком для защиты меди от коррозии. Микрофон обычно работает в подвешенном положении на подставке. Кабель для микрофона 5 метров, естественно это экранированный кабель хорошего качества.

Испытания микрофона и выводы

Микрофон используется для записи аудиокниг и озвучки переведённых фильмов. При необходимости он может использоваться как караоке-микрофон или даже небольшой усилитель — выходной сигнал настолько силен, что может управлять 32 Ом наушниками.

Более низкое питание не пойдёт — это итак предел для данной микросхемы, которая работает от 9 до 30 В по даташиту.

Параметр шума может быть дополнительно улучшен с использованием специального малошумящего операционного усилителя (типа OPA).

Возможно для кого-то микрофон покажется не слишком легкий и удобный. Но вы можете сделать по-своему, уменьшив размер платы и корпуса. Аккумулятор работает очень долго, недавно была записана аудиокнига на 10 часов и никаких проблем.

Подробности Создано 21.10.2014 07:27

Основополагающий компонент, без которого не было ни одного современного электронного устройства - транзистор. Чтобы понять как работает этот полупроводниковый прибор, соберем простейший усилитель на одном транзисторе.

Так как целью было ознакомление с работой транзистора, а не сборка конечного устройства для использования в быту, я не стал выбирать и специально покупать какой-то определенный транзистор, а взял тот, который оказался под рукой - П307В. Скачал из интернета так называемый даташит(datasheet) для П307 из которого узнал что данный тип транзистора имеет n-p-n структуру, низкочастотный, маломощный и подходит для применения в усилителях.

Как известно из школьной программы физики, транзистор - это, образно выражаясь, слоеный пирог, состоящий из трех слоев полупроводникового материала. Полупроводник - это такой материал, который отличается сильной зависимостью своей проводимости от концентрации примесей и других факторов. Самый распространенный полупроводник - это кремний.

В зависимости от вводимой в полупроводник примеси, он становится p-типа или n-типа. Транзисторы могут иметь n-p-n или p-n-p структуру. Центральный слой полупроводника называется базой, а два крайних - эмиттер и коллектор. На схемах они обозначаются следующим образом:

Принцип работы транзистора сводится к тому что малыми токами, подаваемыми на базу, можно управлять большими токами, протекающими между эмиттером и коллектором.

Транзисторы n-p-n типа управляются (активируются) положительным напряжением, которое прикладывается к базе транзистора относительно эмиттера.

Транзисторы p-n-p типа управляются отрицательным напряжением, которое создается на базе относительно эмиттера.

У электронщиков есть одна крылатая фраза: "Никто не умирает так тихо и незаметно как транзистор". Если на выводы транзистора подать слишком большой ток, то он сразу же выйдет из строя. Допустимые токи для разных транзисторов можно узнать в даташите, для маломощных обычно не более 20мА.

Проверить транзистор можно при помощи обычного мультиметра. Включаем мультиметр в режим измерения сопротивления в диапозоне тысяч Ом, подсоединяем красный щуп к базе, а общий - черный щуп, попеременно, к эмиттеру, потом к коллектору, прибор должен показывать сопротивление, в моем случае порядка 300 Ом. Далее подсоединяем общий щуп к базе, а красный щуп попеременно к эмиттеру, потом к коллектору, прибор не должен показывать сопротивление, как будто это диэлектрик. Если все-же показывает сопротивление в обоих направлениях, то p-n переход пробит. То есть от базы к эмиттеру и от базы к коллектору ток должен проходить только в одном направлении. Переходы база - эмиттер и база - коллектор при проверке транзистора можно сравнить с двумя диодами, соединенными между собой. Транзисторы p-n-p структуры проверяются аналогично, но направления проводимости будут противоположными.

Кроме транзистора понадобились микрофон, динамик, переменный резистор и источник питания.

динамик у меня оказался под рукой этот, но можно взять любой, даже обычные наушники-капельки

переменный резистор на 20кОм, постоянные резисторы на 10кОм и 300Ом

источник питания - два аккумулятора по 3.7v, соединенные последовательно, что дает в сумме 7.4v

Все манипуляции с электронными компонентами очень удобно делать на макетной плате, не требующей пайки. Для включения детали в схему нужно просто воткнуть ее в отверстия платы. Макетную плату дешевле всего заказать на Алиэкспрессе, я покупал вот эту макетную плату в комплекте с usb адаптором питания и набором перемычек

Для начала я решил проверить работу транзистора в режиме ключа. Резистор для предохранения от превышения тока на светодиоде - 200 Ом, хотя источник питания не достаточно мощный чтобы вывести светодиод из строя. Таким образом эмиттерно-коллекторная цепь собрана, но светодиод не светится. для того чтобы ток потек, нужно приложить небольшое положительное сопротивление к базе. Для этого я взял два проводника, один подсоединил к плюсу, а второй - к базе, и замкнул их пальцем, так чтобы они не касались друг-друга. То есть использовал сопротивление небольшого участка кожи пальца. Сопротивление пальца довольно большое и ток сильно уменьшился, но даже этого небольшого тока на базе транзистора хватило чтобы приоткрыть переход эмиттер-коллектор и светодиод начал светиться.

Чтобы из простого электронного ключа на одном транзисторе сделать усилитель микрофона, необходимо вместо светодиода подключить динамик, а к базе - резистор и микрофон.

Тут я столкнулся с двумя трудностями, во-первых я не знал с каким сопротивлением на базе будет нужный ток. Именно от этого так называемого "тока смещения на базе транзистора" будет зависеть усиление, то есть громкость в динамике. Поэтому я решил взять переменное сопротивление. Путем подбора оказалось что усилитель работал с сопротивлением в диапазоне от 11кОм до 33кОм, за этими пределами в динамике не было слышно ничего. Наибольшая громкость достигалась примерно при 14кОм. Это значение зависит от входного сигнала, в данном случае от применяемого микрофона.

Данный усилитель будет работать, если динамик подключать в разрыв между эмиттером и минусом так и между плюсом и коллектором.

Хотя этот усилитель делался только в целях ознакомления с работой транзистора, он вполне работоспособен и ему можно найти применение. Звуки перед микрофоном отчетливо слышны в динамике.

Если ваш компьютерный микрофон «туговат на ухо», и приходится буквально докрикиваться до собеседника, не спешите списывать его в утиль: может быть, поможет простенький усилитель. Владельцы ноут- и нетбуков тут же зафырчат на меня: «Нет, не пойдет — лишние провода!». Спокойно, их не будет. Организуем фантомное питание.

Схема более чем несложная, тут дольше детали искать, чем паять. Можно переделать существующий микрофон, можно сделать его «с нуля», можно применить для каких-то других поделок.

Путевые заметки:
Если любым удобным образом замерить напряжение на микрофонном входе ПК/ноутбука, то получится что-то вроде зеленой цифры (мой «Студебеккер» выдает 3,2 вольта, на других компьютерах возможны вариации). Это напряжение используется для питания электретных микрофонов, а схемотехническое решение, когда питание подается по тому же проводу, что и сигнал, называется фантомным питанием .

При подключении схемы напряжение падает до 0,9 вольт. На базе транзистора — положенные ему для открытия 0,6 — 0,7 вольт.

Почти на всех сайтах, где есть эта схема, рекомендуют КТ3102. От себя добавлю, что желательно в железном корпусе. Но если его нет, то подойдет любой кремниевый маломощный транзистор, например, BC547 , S9014. При совсем уж стесненных обстоятельствах можно взять и КТ315 .

Этот вариант на S9014 собирали с другом осенью 2013-го для захвата «коридорного эфира», чтобы знать, кто по ночам буянит, и на кого потом фырчать. Тогда у нас только-только появились паяльники с «вечным» жалом, и подобная миниатюризация поделок была просто прорывом после 25-ваттного ЭПСН-а с прутком 6 мм.

Собрал по-новой, применяя навык миниатюризации «Я ж столько всего напаял за два-то года». Сверху — еще один вариант на капсюле поменьше. Сначала паял транзистор, потом C1 , потом «электролит» и два резистора.

Удлинил выводы, облил конструкцию термоклеем.

И обмотал самоклеющейся алюминиевой фольгой для экранировки. Для того, чтобы фольга контактировала с капсюлем, нужно ее завернуть, как заворачивают воротник: по клейкой стороне проводимости нет.

Если же переделывать фабричное изделие, то, скорее всего, места рядом с микрофоном не найдется. Не беда! Усилитель можно спаять на маленькой платке или таким же «навесом» и разместить где-то в стороне, если корпус позволяет. Точно так же изолировать его от внешней среды (не обязательно термоклеем — подойдет изолента, «термоусадка», бумага, в конце концов) и экранировать, по возможности поцепив экран на минус «схемы».

Для сборки схемы чувствительного микрофона нам понадобится:

1. Транзистор BC547 или КТ3102, можно попробовать КТ315.
2. Резисторы R1 и R2 номиналом 1 кОм. Для увеличения чувствительности R1 под капсюль, номиналом от 0,5 – 10 кОм.
4. Дисковый керамический конденсатор номиналом 100-300 пФ. Его можно не включать, если изначально никаких «шипов» или возбуждений усилителя не будет.
5. Электролитический конденсатор 5-100 мкФ (6,3 -16 В).

Первым делом определим полярность подключения микрофона-капсюля. Делается это простой: минус всегда подключен к корпусу. Затем собираем схему, хоть навесным монтажом, хоть на мини плате. Вся чувствительность предварительного усилителя будет зависеть от коэффициента усиления транзистора и подобранного резистора R1. Обычно усилитель собирается и работает сразу, его чувствительности должно хватать с запасом.

Запись сделана на капсюль без схемы предварительного усилителя.

Запись сделана на капсюль со схемы предварительного усилителя.

Разницу видно не вооруженным глазом. Теперь микрофон не обязательно вешать на шею и в него кричать. Можно вполне поставить его на стол и говорить без лишних усилий. Ну а если чувствительность окажется слишком большой, то её всегда можно без проблем убавить настройками в операционной системе.

Если у микрофона звук очень слабый и присутствует его искажение, то эту проблему можно устранить с помощью предусилителя. Это такое устройство, которое способно усилить слабый сигнал до необходимого уровня громкости. И звуковая волна попадает сразу уже усиленный в компьютер и без посторонних звуков. Усилитель необязательно покупать в магазине, а можно сделать своими руками.

Как сделать усилитель для микрофона своими руками

Чтобы сделать микрофонный предусилитель, который будет брать энергию не от батареек или же не тянуть длинные провода от другого источника питания, а чтобы его подзарядка происходила, непосредственно, от звуковой карты нужно сделать схему с фантомным источником подпитки. То есть такую схему, где передача сигнала информации и питание устройства происходят совместно по общему проводу.

Такой вариант является самым оптимальным, потому что обычная батарейка часто садится, использование аккумулятора тоже требует его подзарядки время от времени. Использование блока питания тоже не совсем удобно, потому что здесь есть провода, которые могут мешать при необходимости передвижения и сторонние помехи. Эти факторы приводят к неудобству использования устройства.

Важно! Работа микрофона основана на свойстве некоторых материалов, имеющих повышенную проницаемость диэлектрическую менять свой заряд по воздействию звуковой волны. И для усиления сигнала микрофона нужно установить сопротивление в диапазоне от 200 до 600 Ом, а емкость конденсатора должна быть до 10 мкф.

Для этой цели необходимо иметь:

• резисторы;
• конденсаторы;
• транзистор;
• штекер и гнезда для подключения прибора;
• провода;
• корпус;
• микрофон;
• дополнительные инструменты – кусачки, паяльник, ножницы, пинцет, клеевой пистолет.

Схема усилителя

Есть очень много способов собрать усилитель, но эта схема отличается свое простотой и она основывается на классическом транзисторном каскаде, где устанавливается общий эмитер. Также для ее сборки не требуется приобретать дорогостоящие детали. На ее изготовление потребуется лишь один час свободного времени. Схема в работе потребляет – 9 мА тока, а в состоянии покоя – 3 мА.

Она имеет два конденсатора и два резистора, один штекер, транзистор и электретный микрофон. Плата усилителя получается очень маленьких размеров, которую можно прикрепить к штекеру, если она имеет чуть большие размеры, то тогда нужно взять какую-либо пластмассовую деталь для изготовления корпуса.

Принцип ее работы таков, что через резисторы R1 и R2 идет питание элементов, для того чтобы предотвратить обратную связь в частотах подаваемого сигнала применяется конденсатор С1, резистор же нужен для устранения посторонних щелчков при подключении в работу микрофона. Сигнал исходит от резистора и идет для его усиления на транзистор. Благодаря этой схемы сигнал динамического микрофона может увеличиться в два раза.

Усилитель для микрофона: пошагово

Берем резистор, он будет выполнять функцию смещения напряжения. Берем транзистор модели KT 315 можем заменить KT 3102 или ВС847. Для изготовления схемы можем взять самодельную макетную плату. Ее перед использованием тщательно промываем каким-либо растворителем. К ней нужно припаять разъемы через которые идет осуществляться питание, также этим способом присоединяем разъемы входа и выхода микрофона. Берем разъемы и припаиваем к нашей плате. Их можно взять из старого ДВД проигрывателя, магнитофона. Выключатель можно взять из старой игрушечной машинки. Припаиваем все детали к плате.

Для изготовления корпуса для усилителя микрофона берем коробку из пластмассы. В ней проделываем отверстия для разъемов и для выключателя. Плату приклеиваем к коробке и накрываем верхней частью пластмассовой коробки.

При правильной сборке схему не нужно дополнительно настраивать и микрофон можно сразу подключать в работу. Этот усилитель для микрофона значительно улучшает качество звука и в нем нет посторонних шумов. Схема также хорошо работает вместе с электретным микрофоном.

Важно! Прежде чем подключить микрофон к устройству, то следует проверить его контакты, а также чтобы питание на входе микрофона было не менее 5 вольт.

Если нет такого напряжения, то берем другой штекер и присоединяем его к разъему и меряем вольтметром напряжение, которое имеется между большим отводом и другими двумя отводами, которые более короткие. При измерении напряжения нужно быть осторожным, чтобы не произошло замыкания выводов штекера между собой.

Для проверки берем динамический микрофон, подключаем, соединяем посредством провода выход усилителя и компьютер или колонки, или к то устройству, которое вам нужно и включаем питание. Если при сборке использовали светодиод, то его свечение говорит о том, что усилитель исправен. Но сам электрод не обязателен в схеме.