Przedwzmacniacz mikrofonowy o wysokiej jakości

Przedwzmacniacz mikrofonowy o wysokiej jakości
Pobierz PDF Download icon
Mimo popularności np. karaoke, rzadko kiedy przedwzmacniacz mikrofonowy jest wbudowany we współczesnym sprzęcie audio. Często, jeśli jest w niego wyposażona np. karta muzyczna komputera PC, to jest on przeznaczony do współpracy z tanimi mikrofonami pojemnościowymi. Niestety, zwykle parametry takiego wejścia odbiegają od oczekiwań oraz w większości wypadków uniemożliwiają zastosowanie mikrofonów z "górnej półki". Ten problem rozwiązuje prezentowane urządzenie.

Dzięki zastosowaniu nowoczesnych elementów, niewielkim nakładem kosztów można uzyskać bardzo przyzwoity efekt i możliwość dołączenia mikrofonu do wejścia liniowego domowego toru audio lub komputera PC, co może przydać się przy realizacji nagrań lub w pomiarach akustyki pomieszczenia.

Przedwzmacniacz zaprojektowano z przeznaczeniem do pracy stacjonarnej. Umożliwia przyłączenie mikrofonów dynamicznych o różnej czułości oraz pojemnościowych z wbudowanym przedwzmacniaczem, dostarczając napięcie ich zasilania w standardzie Phantom (+48 V). Dzięki regulowanemu wzmocnieniu (40, 50, 60 dB) możliwości odwrócenia fazy sygnału oraz podstawowej filtracji niskich częstotliwości, powinien sprawdzić się w wielu aplikacjach, a wbudowany wskaźnik poziomu sygnału ułatwi jego prawidłowe użytkowanie. Do bardziej wymagających aplikacji przewidziano możliwość zastosowania transformatora mikrofonowego.

Przedwzmacniacz składa się dwóch bloków funkcjonalnych:

- Płytki przedwzmacniacza mikrofonowego opartego o układ wzmacniacza różnicowego SSM2019 firmy Analog Devices.
- Płytki zasilacza dostarczającego napięcia symetrycznego do zasilania układu audio i napięcia +48 V do zasilania mikrofonów.

Schemat ideowy płytki przedwzmacniacza mikrofonowego pokazano na rysunku 1. Symetryczny sygnał wejściowy ze złącza MIC jest doprowadzony do przełącznika PH (PHase) umożliwiającego – w zależności od potrzeb – odwrócenie fazy wzmacnianego sygnału, a następnie przez kondensatory separujące CE2, CE3 i diody D1…D4 zabezpieczające wejścia wzmacniacza do układu U1 (SSM2019).

Układ U1 to wysokiej jakości układ wzmacniacza z wejściem różnicowym, przeznaczony do aplikacji audio. Charakteryzuje się niskim poziomem szumów, szerokim pasmem przenoszenia oraz możliwością ustalenia wzmocnienia poprzez dobór jednego rezystora dołączonego do wyprowadzeń RGx. W modelu wzmocnienie wybierane jest przełącznikiem GAIN, a ustalane za pomocą rezystorów R…R9 na około 40, 50 lub 60 dB.

Przedwzmacniacz ma tor zasilania Phantom +48 V konieczny do współpracy z mikrofonami z wbudowanym przedwzmacniaczem. Napięcie jest załączane przełącznikiem PHV (Phantom Voltage). Obecność zasilania sygnalizuje dioda V48. Kondensator CE1 filtruje zasilanie, a poprzez rezystory R1 i R2 są zasilane linie sygnałowe. W podstawowej konfiguracji bez transformatora mikrofonowego na płytce przewidziano zwory Z1 i Z2, które powinny być zwarte, a sygnał z mikrofonu doprowadzony do IN– (1), IN+ (3), GND (5).

Wzmocniony w U1 sygnał jest doprowadzony do potencjometru regulacji poziomu OUTLEV poprzedzonego wyłącznikiem LCF (Low Cut Filter), który poprzez zmianę pojemności sprzęgającej C4 lub C4+C5 umożliwia filtrowanie dolnoprzepustowe wzmacnianego sygnału np. w celu wyeliminowania drgań lub zaburzeń o niskiej częstotliwości. Przed doprowadzeniem do wyjścia OUT sygnał jest buforowany przez U2 (NE5532). Z wyjścia przedwzmacniacza po buforowaniu w drugiej połówce U2 jest pobierany sygnał pomiarowy dla wskaźnika wysterowania opartego o układ skali diodowej sterującej 5 diodami LED (w skali logarytmicznej) U3 typu KA2284 (lub odpowiednik). Układ wskazuje poziomy –10, –5, 0, 3, 6 dB, które dla ułatwienia odczytu mają wyróżnione 3 dB (LED żółta) i 6 dB (LED czerwona). Potencjometr montażowy służy do kalibrowania wskazań. Diody D1 i D2 obniżają zasilanie U3, zmniejszając występujące w nim straty mocy. Płytka przedwzmacniacza jest zasilana napięciem symetrycznym ±15 V i +48 V poprzez złącze PSU z zasilacza, którego schemat pokazano na rysunku 2.

Układ jest typowy – wykonano go z użyciem dwóch stabilizatorów LM317 z napięciem wyjściowym ustalonym na 15 V. Napięcia +48 V dostarcza stabilizator na tranzystorze Q1 i diodach Zenera DZ1, DZ2. Aby uniknąć konieczności nawijania nietypowego transformatora, napięcia przemiennego dostarczają typowe transformatory: TS1 typu TEZ6 dla zasilacza ±15 V i TS2 typu TEZ2 dla +48 V. Transformatory zabezpieczone są bezpiecznikiem F1 (100 mA „T”) oraz opcjonalnie warystorem VR. Napięcie sieciowe 230 V jest doprowadzone do złącza AC.

Układ zmontowano na dwóch płytkach drukowanych, których schematy montażowe pokazano na rysunku 3 i rysunku 4. Montaż jest typowy i nie wymaga opisywania. Podczas montażu w pierwszej kolejności należy przykręcić do płytki potencjometr OUTLEV, a następnie przylutować go do odpowiednich pól lutowniczych. Ostateczny montaż przełączników i diod LED trzeba przeprowadzić po przykręceniu do frontu obudowy, co zapewni odpowiednią estetykę i trwałość montażu. W zależności od typu zastosowanej gałki konieczne może być docięcie osi potencjometru.

Po sprawdzeniu poprawności montażu konieczne jest uruchomienie i regulacja układu. W pierwszej kolejności należy sprawdzić działanie zasilacza i występowanie napięć zasilających ±15 V (z dokładnością do 0,2 V) i 48 V (z dokładnością do 2 V) na złączu PSU płytki zasilacza. Jeżeli wszystko jest w porządku, taśmą IDC10 (1:1) należy połączyć zasilacz z płytką przedwzmacniacza. Do wejścia układu przedwzmacniacza należy doprowadzić sygnał z generatora 1 kHz z regulowanym tłumieniem (pomiędzy IN+ a GND, IN– połączyć z GND poprzez rezystor 100 V), a do wyjścia oscyloskop. Następnie ustawić potencjometr OUTLEV w pozycji maksymalnej (skręcony w prawo), przełącznik GAIN w pozycji 40 dB, wyłączyć filtr LCF i zasilanie Phantom PHV. Zmieniając poziom sygnału wejściowego z generatora, tłumikiem ustawić poziom sygnału wyjściowego OUT, na ok. 1,1 VRMS. Następnie, potencjometrem MTR, ustawić wskaźnik wysterowania, aby zaświeciła się LED P3 (+3 dB). Dalsze próby można przeprowadzić przy podłączonym mikrofonie. Należy sprawdzić działanie przełączników (uwaga na możliwość sprzęgania się mikrofonu) i przedwzmacniacz jest gotowy do użytkowania.

W urządzeniu przewidziano możliwość zastosowania dodatkowego transformatora mikrofonowego np. Carnhill VTB9045. Opis połączenia wejścia w wersji bez i z transformatorem mikrofonowym umieszczono na rysunku 5. Połączenie charakteryzuje się jednostkowym wzmocnieniem napięciowym (0 dB). Jeżeli zależy nam na większym wzmocnieniu, możliwe podłączenia VTB9045 umieszczono w tabeli 1. W zależności od zastosowanego transformatora konieczne może być dodatkowe obciążenie wyjścia równoległym obwodem RC, którego parametry są podane w notach aplikacyjnych.

Adam Tatuś, EP


Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
listopad 2016
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik wrzesień 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio wrzesień 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

Automatyka Podzespoły Aplikacje wrzesień 2020

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna wrzesień 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich sierpień 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów