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La componente fondamentale, senza la quale non esisteva un solo moderno dispositivo elettronico- transistor. Per capire come funziona questo dispositivo a semiconduttore, assembliamo l'amplificatore più semplice su un transistor.
Poiché l'obiettivo era familiarizzare con il funzionamento del transistor e non assemblare il dispositivo finale per l'uso quotidiano, non ho scelto e acquistato specificamente un transistor in particolare, ma ho preso quello che era a portata di mano: P307V. Ho scaricato da Internet il cosiddetto datasheet del P307, dal quale ho appreso che questo tipo di transistor ha una struttura n-p-n, bassa frequenza, bassa potenza ed è adatto per l'uso negli amplificatori.
Come è noto dal curriculum scolastico di fisica, un transistor è, in senso figurato, torta a strati, costituito da tre strati di materiale semiconduttore. Un semiconduttore è un materiale caratterizzato da una forte dipendenza della sua conduttività dalla concentrazione di impurità e altri fattori. Il semiconduttore più comune è il silicio.
A seconda dell'impurità introdotta nel semiconduttore, diventa di tipo p o di tipo n. I transistor possono avere una struttura n-p-n o p-n-p. Lo strato centrale di un semiconduttore è chiamato base e i due strati estremi sono l'emettitore e il collettore. Sui diagrammi sono indicati come segue:
Il principio di funzionamento del transistor è che le piccole correnti fornite alla base possono essere controllate da grandi correnti che scorrono tra l'emettitore e il collettore.
I transistor NPN sono controllati (attivati) da una tensione positiva applicata alla base del transistor rispetto all'emettitore.
Transistor PNP i tipi sono controllati da una tensione negativa che viene generata alla base rispetto all'emettitore.
Gli ingegneri elettronici hanno uno slogan: "Nessuno muore silenziosamente e impercettibilmente come un transistor". Se viene applicata troppa corrente ai terminali del transistor, fallirà immediatamente. Correnti ammissibili per transistor diversi si può trovare nella scheda tecnica, per bassa potenza di solito non più di 20 mA.
Puoi controllare il transistor con un multimetro convenzionale. Accendiamo il multimetro nella modalità di misurazione della resistenza nell'intervallo di migliaia di ohm, colleghiamo la sonda rossa alla base e la sonda comune alla sonda nera, alternativamente all'emettitore, quindi al collettore, il dispositivo dovrebbe mostrare resistenza , nel mio caso circa 300 ohm. Successivamente, colleghiamo la sonda comune alla base e la sonda rossa alternativamente all'emettitore, quindi al collettore, il dispositivo non dovrebbe mostrare resistenza, come se fosse un dielettrico. Se mostra ancora resistenza in entrambe le direzioni, allora giunzione p-n rotto. Cioè, dalla base all'emettitore e dalla base al collettore, la corrente deve passare in una sola direzione. Le transizioni base - emettitore e base - collettore durante il controllo di un transistor possono essere confrontate con due diodi collegati tra loro. transistor strutture p-n-p sono controllati in modo simile, ma le direzioni di conduzione saranno opposte.
Oltre al transistor, erano necessari un microfono, un altoparlante, un resistore variabile e una fonte di alimentazione.
Avevo questo altoparlante a portata di mano, ma puoi prendere qualsiasi auricolare, anche normale
Resistenza variabile da 20kΩ, resistenze fisse da 10kΩ e 300Ω
alimentazione: due batterie da 3,7 V collegate in serie, per un totale di 7,4 V
Tutte le manipolazioni con componenti elettronici molto comodo da fare su una breadboard che non necessita di saldatura. Per includere una parte nel circuito, devi solo inserirla nei fori della scheda. Il modo più economico per ordinare una breadboard è su Aliexpress, ho comprato questa breadboard completa di un alimentatore usb e un set di jumper
Per cominciare, ho deciso di verificare il funzionamento del transistor in modalità chiave. La resistenza di protezione da sovracorrente sul LED è di 200 ohm, sebbene l'alimentatore non sia abbastanza potente da disabilitare il LED. Pertanto, il circuito emettitore-collettore è assemblato, ma il LED non si accende. Affinché la corrente scorra, è necessario applicare una piccola resistenza positiva alla base. Per fare questo, ho preso due conduttori, uno collegato al più e il secondo alla base, e li ho chiusi con il dito in modo che non si toccassero. Cioè, ho usato la resistenza di una piccola area della pelle del dito. La resistenza del dito è piuttosto grande e la corrente è notevolmente diminuita, ma anche questa piccola corrente alla base del transistor è stata sufficiente per aprire leggermente la giunzione emettitore-collettore e il LED ha iniziato a brillare.
Per realizzare un amplificatore per microfono da una semplice chiave elettronica su un transistor, è necessario collegare un altoparlante anziché un LED e un resistore e un microfono alla base.
Qui ho incontrato due difficoltà, in primo luogo, non sapevo con quale resistenza sarebbe stata la corrente richiesta alla base. È da questa cosiddetta "corrente di polarizzazione basata su transistor" che dipenderà il guadagno, cioè il volume nell'altoparlante. Così ho deciso di prendere una resistenza variabile. Per selezione, si è scoperto che l'amplificatore funzionava con una resistenza compresa tra 11 kOhm e 33 kOhm, oltre questi limiti non si sentiva nulla nell'altoparlante. Il volume più alto è stato raggiunto a circa 14 kOhm. Questo valore dipende dal segnale di ingresso, in questo caso dal microfono utilizzato.
Questo amplificatore funzionerà se l'altoparlante è collegato nello spazio tra l'emettitore e il meno e tra il più e il collettore.
Sebbene questo amplificatore sia stato realizzato solo allo scopo di familiarizzare con il funzionamento del transistor, è abbastanza funzionale e può essere utilizzato. I suoni davanti al microfono sono chiaramente udibili nell'altoparlante.
Un semplice amplificatore per microfono per un computer con le tue mani
Questo articolo riguarda la progettazione di un semplice amplificatore microfonico che può essere utilizzato per amplificare il segnale di un microfono electret o dinamico.
Con un numero minimo di parti, un tale amplificatore consente di migliorare il rapporto segnale-rumore e aumentare il guadagno del segnale del microfono rispetto all'amplificatore della scheda audio integrata. https://sito web/
Sto per registrare la mia prima video lezione. Già fatto. Ma il primissimo tentativo di registrare una voce è inciampato in un rumore incredibilmente alto e un guadagno insufficiente dell'amplificatore del microfono della scheda audio integrata.
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Disattivando la modalità Microphone Boost, il rumore è stato ridotto, ma il livello di guadagno è diventato così basso che è diventato impossibile registrare qualsiasi cosa.
Avevo già deciso di acquistare una scheda audio separata, ma si è scoperto che buon audio la scheda è molto costosa, e la scheda economica da 10 dollari, sebbene abbia un livello di rumore inferiore, ha anche un amplificatore microfonico con un guadagno non molto elevato.
Quindi, ho iniziato a produrre un semplice amplificatore per microfono.
I primissimi esperimenti con modelli di amplificatori microfonici hanno dimostrato che il livello di rumore può essere ridotto e il guadagno aumentato.
Resta solo da meravigliarsi di come gli sviluppatori di hardware per computer riescano a regalare tali "perle" alla montagna, mentre solo pochi dettagli da un centesimo risolvono il problema del rumore e dell'amplificazione.
Costruzione e dettagli.
Quando ho scelto un circuito di amplificazione, mi sono concentrato principalmente sulla facilità d'uso e sul numero minimo di parti spese per la costruzione. Il compito di realizzare un amplificatore super-duper con prestazioni da record non è stato fissato.
Dopo aver prototipato diversi circuiti su microcircuiti sovietici, ho optato per il microcircuito K538UN3A (KR538UN3A). https://sito web/
Le ragioni sono le seguenti:
Perché DL123A (CR-P2)? A causa del riempimento tossico, le custodie di questi elementi sono realizzate in acciaio inossidabile e accuratamente sigillate, il che elimina la distruzione della custodia e il danneggiamento del circuito dell'amplificatore. Quest'ultimo accade spesso quando si utilizzano elementi salini e alcalini (alcalini). (Gli elementi alcalini del GP hanno danneggiato la mia Maglite preferita).
Parametri tecnici K538UN3A.
Di seguito pubblico i dati tecnici tratti da un libro di riferimento cartaceo sui microcircuiti analogici, poiché non l'ho trovato in rete informazioni dettagliate su questo chip.
Il microcircuito è un amplificatore di segnale a banda larga a bassissimo rumore con una frequenza fino a 3 MHz. Le caratteristiche di rumore dell'amplificatore sono ottimizzate per il funzionamento con generatori di segnali a bassa impedenza. Il guadagno è fissato da un divisore interno, ma è possibile regolarlo esternamente. L'amplificatore è destinato all'uso come preamplificatore di riproduzione in apparecchiature classe superiore, e anche come amplificatore per sensori a bassa resistenza. Custodia 2101.8-1 (DIP8) o 301.8-2.
Parametri elettrici.
Tensione di alimentazione nominale - + 6V.
Corrente di consumo a Up = 6V, T = -45 ... + 70C, non più di - 5mA.
Guadagno di tensione con retroazione interna a Up = 6V, f = 1 MHz, Uin. = 1mV, Rn = 10kOhm, T = +25C:
almeno - 200,
non più di 300
il valore tipico è 250.
Guadagno di tensione senza interno feedback a Up = 6V, f = 1MHz, Uin = 1mV, Rn = 10kΩ, Т = +25С, il valore tipico è 3000.
Tensione di rumore intrinseco normalizzata a Up = 6V, f = 1 MHz, Uin = 1mV, Rg = 500 Ohm, Rn. = 10kOhm, Т = +25С, non più di - 5nV / √Hz, valore tipico - 2,1nV / √Hz.
Tensione di uscita massima Up = 6V, Rn = 2kOhm, Kg = ≤ 10%, Т = -45С, non inferiore a 0,5V, il valore tipico è 1V.
Frequenza superiore taglio a Up = 6V, Rn = 2kOhm, Ku = 100, Т = +25С, il valore tipico è 3MHz.
Impedenza di ingresso - 10 kOhm.
Limitazione dei dati operativi.
La tensione massima di alimentazione è 7,5V.
La tensione di ingresso massima è di 200 mV.
La resistenza di carico minima (a breve termine) è 0 ohm.
Temperatura ambiente, esposizione a lungo termine: –45…+70С, esposizione a breve termine: –60…+125С.
Lo scopo dei pin del chip K538UN3A.
Abitazione 2101.8-1.
- Nutrizione.
- Non usato.
- Correzione.
- Entrata.
- Uscita di regolazione del guadagno.
- Collegamento del sistema operativo del filtro CC.
- Generale.
- Uscita.
Abitazione 301.8-2.
Versione un po 'obsoleta del microcircuito.
Schema tipico per l'accensione di un microcircuito.
- C2 - filtro di potenza.
- C5 - dividendo.
- C6 - correttivo.
- C8 - Filtro OS per corrente continua.
- R4 - Regolazione OS per corrente alternata.
Il circuito dell'amplificatore del microfono presentato può amplificare il segnale sia di un elettrete che di un microfono dinamico.
Il valore del resistore R4 determina il guadagno del chip DA1.
Il guadagno massimo è raggiunto a R4 = 0.
Il potenziometro R3 viene utilizzato per regolare e limitare rapidamente il livello del segnale di ingresso in caso di sovraccarico.
Il resistore R2, il diodo VD2 e il LED HL1 sono un partitore di tensione, sul quale si formano 2,2 V per alimentare un microfono a elettrete. Il resistore R1 è il carico del microfono a elettrete. Il LED HL1 funge anche da indicatore di alimentazione.
Il circuito può essere notevolmente semplificato se ci si affida solo all'uso di un microfono dinamico. Devi solo tenere presente che quando si utilizza un microfono dinamico passivo con bassa sensibilità, potrebbe essere necessario aumentare il guadagno, il che porterà ad un aumento del livello di rumore dell'amplificatore del microfono.
Circuiti stampati.
Sulle immagini dei circuiti stampati viene presentata la vista laterale degli elementi. Le tracce sono visibili attraverso il tabellone.
L'immagine mostra un esempio del layout PCB di un amplificatore per microfono universale.
- Entrata.
- L'estremità superiore del potenziometro R3 secondo lo schema.
- Cursore del potenziometro R3.
- Anodo LED HL1.
- Telaio.
- Alimentazione +6V.
- Uscita.
- Telaio.
Un esempio di layout PCB per un amplificatore microfonico dinamico.
- Entrata.
- Telaio.
- Alimentazione +6V.
- Uscita.
- Telaio.
Io stesso ho realizzato un circuito stampato sulla base delle dimensioni dei controlli e del case a mia disposizione.
Telaio.
Per accogliere la struttura sarebbe bene scegliere una cassa in metallo. Se viene utilizzata una custodia in plastica, è preferibile posizionare l'intera struttura sullo schermo. Lo schermo può essere realizzato con lattine di latte condensato. Queste lattine sono ancora stagnate e si saldano perfettamente (non hanno nemmeno bisogno di essere stagnate). E gustoso e salutare... per un fai-da-te. L'alloggiamento del controllo del livello del segnale deve essere collegato allo schermo dell'intero amplificatore.
L'immagine mostra una custodia in duralluminio e scheda a circuito stampato assemblato. La scheda dispone di due amplificatori indipendenti con gestione dell'alimentazione separata. Per poter registrare un segnale stereo utilizzando due microfoni arbitrari, l'amplificatore di ciascun canale è dotato di un jack di ingresso separato.
Gli elementi di controllo sono montati direttamente sul circuito stampato. La regolazione del guadagno viene eseguita una volta selezionando i resistori fissi durante l'impostazione dell'amplificatore.
Gruppo amplificatore microfonico. L'amplificatore del microfono è collegato al computer con un cavo schermato, all'estremità del quale è presente un connettore Jack da 3,5 mm (Jack 3,5 mm).
Test comparativi.
In un test comparativo, i controlli sono stati impostati in una posizione tale da fornire lo stesso livello del segnale registrato, sia con che senza amplificatore microfonico.
Verde: livello di rumore.
Il lampone è una specie di rumore.
Il grafico mostra il livello di rumore dell'amplificatore del microfono della scheda audio integrata nella modalità "Microphone Boost".
Il livello di registrazione è 1.0.
Il livello di rumore è di circa -80 dB.
Per ottenere il livello minimo di rumore, ho impostato il livello massimo del segnale con il resistore R3. Ciò ha permesso di utilizzare l'amplificatore line-in della scheda audio con un basso livello di guadagno.
In questo grafico, il livello di rumore di un amplificatore microfonico fatto in casa.
Livello di registrazione 0.05.
Il livello di rumore è di circa -110 dB.
I driver audio carat di solito non consentono di impostare il livello di registrazione con una precisione così elevata.
Puoi impostare il livello di registrazione entro frazioni di percentuale utilizzando l'editor audio portatile gratuito Audacity, un collegamento a cui si trova nei Materiali aggiuntivi.
La registrazione o la trasmissione del suono può essere effettuata utilizzando qualsiasi altro programma.
Come collegare correttamente un microfono dinamico a un cavo.
Avendo un microfono stereo da un vecchio registratore a bobina, volevo registrare un suono stereo. Ma non c'era...
La sensibilità dei microfoni dinamici è inferiore alla sensibilità dei microfoni a elettrete, che impone maggiori requisiti al primo in termini di schermatura da interferenze e interferenze. Tuttavia, questi requisiti vengono spesso ignorati dal produttore. Questo è stato il caso dei miei microfoni. Erano collegati al cavo in modi diversi, ma ognuno era sbagliato a modo suo.
- Telaio.
- Uscita bobina.
- Uscita bobina.
La figura mostra che il microfono di sinistra non aveva affatto una custodia collegata, mentre quello di destra aveva uno dei cavi della bobina collegati alla custodia. Entrambi questi collegamenti sono stati eseguiti in modo errato, soprattutto perché è stato utilizzato il cavo a doppino intrecciato schermato.
L'immagine mostra come collegare correttamente un microfono dinamico a un amplificatore microfonico con un ingresso asimmetrico.
E questo sta collegando un microfono a un amplificatore per microfono con un ingresso bilanciato.
I microfoni dinamici più economici sono collegati tramite un cavo schermato a filo singolo. La figura mostra uno schema di tale connessione.
Se senti interferenze sotto forma di uno sfondo con una frequenza di 50 Hz, è meglio collegare il microfono utilizzando un cavo a doppino intrecciato schermato.
La linea tratteggiata nei diagrammi mostra l'alloggiamento metallico del microfono, che dovrebbe essere collegato alla treccia di schermatura del cavo. I cavi della bobina devono essere collegati a un doppino intrecciato. Non tutti i microfoni dinamici economici ti consentono di farlo senza dolore. Spesso uno dei fili della bobina è già collegato al corpo metallico del microfono.
Non tentare di saldare da soli il filo della bobina a un altro contatto. La bobina è avvolta con filo da 0,05 mm e più sottile. Per confronto, lo spessore di un capello umano è di 0,03-0,04 mm. Qualsiasi tocco incauto dei cavi della bobina porterà inevitabilmente a una rottura. Inoltre, i cavi della bobina sono ulteriormente rivestiti di colla, il che complica anche il compito.
Evviva! Guadagnato!
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Registrazione stereo di cinque secondi realizzata con due microfoni dinamici e un amplificatore microfonico fatto in casa. (È necessario fare clic sull'immagine).
Il valore del resistore nel circuito di retroazione R4 = 50 ohm.
Il livello del segnale dell'amplificatore del microfono è massimo.
Livello di registrazione line-in della scheda audio = 0,2.
L'INA217 è progettato specificamente per l'uso in preamplificatori microfonici da studio di fascia alta e presenta una bassa distorsione e un percorso di ingresso dell'amplificatore a basso rumore. Il dispositivo è ideale per sorgenti audio a bassa impedenza come microfoni a bassa impedenza. E molti dispositivi industriali, di misura e medici lo usano anche per il suo basso livello di rumore e l'ampia larghezza di banda. Una caratteristica unica del circuito è la riduzione della distorsione del segnale a un livello molto basso, anche ad alto guadagno.
Regolatore PR1 - regolazione amplificazione sonora. Tabella di dipendenza del guadagno dalla sua resistenza e schema strutturale mostrato di seguito:
Chip richiede alimentazione bipolare+/-15V corrente continua. Ipot: 10 mA. Di più parametri elettrici alimentazione INA217 -
Un'altra caratteristica del microcircuito è il segnale di ingresso differenziale, che, insieme a basso livello rumore e distorsione, offre prestazioni superiori negli amplificatori microfonici professionali. L'irregolarità del guadagno (sbilanciamento) è virtualmente ridotta a zero. L'amplificatore operazionale OPA2137 viene utilizzato come feedback per eliminare la tensione di polarizzazione. L'alimentazione phantom non è inclusa nel circuito stesso ed è disegnata solo per riferimento. L'INA217 viene venduto al dettaglio per $ 5.
Per assemblare un circuito microfonico sensibile, abbiamo bisogno di:
1. Transistor BC547 o KT3102, puoi provare KT315.2. Resistori R1 e R2 con un valore nominale di 1 kOhm. Per aumentare la sensibilità di R1 sotto la capsula, con un valore nominale di 0,5 - 10 kOhm.
4. Condensatore ceramico a disco con un valore nominale di 100-300 pF. Non può essere acceso se inizialmente non ci sono "picchi" o eccitazioni dell'amplificatore.
5. condensatore elettrolitico 5-100 uF (6,3-16 V).
Prima di tutto, determineremo la polarità della connessione microfono-capsula. Questo è fatto semplicemente: il meno è sempre collegato al corpo. Quindi assembliamo il circuito, almeno per montaggio superficiale, almeno su una mini scheda. L'intera sensibilità del preamplificatore dipenderà dal guadagno del transistor e dal resistore R1 selezionato. Di solito l'amplificatore è assemblato e funziona immediatamente, la sua sensibilità dovrebbe essere sufficiente con un margine.
La registrazione è stata effettuata su una capsula senza circuito di preamplificazione.
La registrazione è stata effettuata sulla capsula dal circuito del preamplificatore.
La differenza è visibile ad occhio nudo. Ora il microfono non deve essere appeso al collo e gridato dentro. Puoi metterlo completamente sul tavolo e parlare senza alcuno sforzo aggiuntivo. Ebbene, se la sensibilità è troppo alta, può sempre essere facilmente ridotta dalle impostazioni del sistema operativo.
Il circuito proposto per l'assemblaggio è un preamplificatore a basso rumore che amplifica il segnale da un microfono a elettrete a un livello sufficiente per alimentarlo ulteriormente alla linea audio a un UMZCH o dispositivo di registrazione del suono. Questo utilizza un amplificatore operazionale OPA172 a bassissimo rumore come amplificatore per convertire l'uscita di corrente dal microfono al livello del segnale. Il circuito è alimentato da una tensione standard di 9 V, quindi è bene farlo funzionare a batterie. Dopotutto, anche utilizzando una semplice corona, MU funzionerà per quasi 100 ore. Sulle batterie al litio, la durata aumenterà di 10 volte.
Schema dell'amplificatore ed elenco delle parti
Caratteristiche del circuito ULF del microfono
- Tensione di alimentazione 9 V
- Consumo di corrente circa 3 mA
- Il microfono è installato direttamente sulla scheda
- PCB MU molto piccolo e stretto
La scheda radio planare è così piccola che può essere nascosta nel corpo di un piccolo microfono da studio o persino in un connettore di ingresso audio! Se non è un peccato aumentare il consumo di corrente di 1 milliampere, dotare il dispositivo di un LED per indicare l'accensione, sarà molto più comodo da usare.
Non è necessario accordare il circuito, ma se si desidera regolare il guadagno e la risposta in frequenza in base alle proprie esigenze, modificare i valori nominali del circuito di feedback R2 C2. Seconda opzione
