Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 2

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: flag in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: adsense7 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 39

Notice: Undefined variable: adsense6 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 40
Акустические микрофоны. Сравнение 18 микрофонов для снятия гитарного звука

2.3. Акустические микрофоны и преобразователи. Акустические микрофоны


2.3. Акустические микрофоны и преобразователи

Микрофоны, как известно, преобразуют энергию звукового сигнала в электрический сигнал. В совокупности со специальными усилителями и фильтрующими элементами они могут быть использованы в качестве устройств, позволяющих получать необходимую информацию. Для этого, например, может быть создана скрытая проводная линия связи, обнаружить которую можно лишь физическим поиском, либо проводя контрольные измерения сигналов во всех проводах, имеющихся в помещении. Естественно, что методы радиоконтроля, эффективные для поиска радиопередатчиков, в данном случае не имеют смысла.

Кроме перехвата непосредственно звуковых колебаний, некоторые микрофоны, так называемые микрофоны-стетоскопы, могут очень хорошо воспринимать разнообразные звуки, распространяющиеся по строительным конструкциям здания. Их используют для прослушивания помещений сквозь стены, двери, открытые окна и форточки.

Для получения информации, идущей только с одного направления, используются узконаправленные микрофоны. В простейших из них узкая диаграмма направленности формируется за счет использования длинной трубки и микрофона, установленного в ней. Трубка маскируется под трость или зонт. В более сложных конструкциях могут использоваться несколько трубок различной длины - это так называемый микрофон органного типа. Такой микрофон способен улавливать звуки голоса на расстоянии до 1000 метров. Высокую направленность имеют также микрофоны, в которых диаграмма направленности формируется параболическим концетратором звука. Ниже приведены схемы и описания некоторых конкретных устройств.

Чувствительный микрофон с усилителем на малошумящих транзисторах

Конструирование чувствительных усилителей для прослушивания речи имеет свои особенности. Одна из практических схем микрофонного усилителя приведена на рис. 2.34.

Это устройство содержит двухкаскадный усилитель низкой частоты на малошумящих транзисторах VT1 и VT2, корректирующий фильтр на транзисторе VT3 и оконечный усилитель, собранный по двухтактной бестрансформаторной схеме, на транзисторах VT4-VT6. Акустическое усиление сигнала звуковой частоты, приведенным устройством составляет 85 дБ, начальный ток потребления - 1,8 мА, полоса усиливаемых частот - от 0,3 до 3 кГц, максимальный выходной уровень сигнала - 124 дБ.

Сигнал с микрофона М1 типа "Сосна" через конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1. Поскольку чувствительность усилителя звуковой частоты ограничена внутренними шумами транзисторов, то для уменьшения шумов в первых каскадах усилителя использованы малошумящие транзисторы типа КТ3102.

Усилительные каскады на транзисторах VT1 и VT2 охвачены глубокой отрицательной обратной связью, которая позволяет обеспечить устойчивую работу каскадов и более линейную АЧХ. Нагрузкой второго каскада усилителя является перемеяный резистор R3, он же является и регулятором громкости. Сложный RС-фильтр, состоящий из элементов R3, С5, R6, С6, R7, С7 отсекает "шумовые" ВЧ составляющие, принимаемые микрофоном, и оставляет только сигналы в полосе частот до 4 кГц. Этот диапазон обеспечивает наибольшую разборчивость речевой информации.

С выхода фильтра сигнал поступает на оконечный усилитель звуковой частоты, выполненный на транзисторах VT4, VT5 типа КТ315 и транзисторе VT6 типа КТЗ61. Нагрузкой усилителя служит головной телефон типа ТМ-2А или ТЭМ. Резисторы в схеме используются типа МЛТ-0,125. Резистор R3- СПЗ-41 или другой небольших габаритов.

Настройка устройства сводится к подбору сопротивлений резисторов R1 и R16 для установки напряжения в точках А и В равным половине напряжения питания.

Микрофон для обнаружения слабых акустических сигналов на специализированной микросхеме

В отличие от предыдущего устройства, собранного на дискретных элементах, предлагаемое устройство собрано на широко распространенной микросхеме типа К237УН1 и предназначено для обнаружения слабых акустических сигналов. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.35.

В схеме использован электретный микрофон типа МКЭ-333. Сигнал с микрофона М1 поступает на вход микросхемы DA1 типа К237УН1, которая представляет собой усилитель низкой частоты. Усилитель включен по типовой схеме. Транзисторы VT1 типа КТ315 и VT2 типа КТ361 выполняют роль эмиттерных повторителей и служат для усиления сигнала по току. В качестве нагрузки используется телефон типа ТМ-2А.

Настройка усилителя звуковой частоты заключается в получений максимальной мощности сигнала на выходе микросхемы DA1 путем измене ния сопротивления резистора R3. Сопротивление резистора R3 подбирают таким, чтобы при номинальном напряжении питания 9 В и отсутствии сигнала звуковой частоты на входе микросхемы DA1 потенциал на выводе 1 микросхемы DA1 находился в пределах 3,75-3,85 В.

В случае неустойчивой работы усилителя, его самовозбуждения, необходимо между выходом микрофона М1 и конденсатором С2 включить резистор сопротивлением 2-68 кOм.

Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 3-9 В, потребляемый при этом ток составляет 2-6 мА. Вместо микрофона возможно подключение многовитковой катушки индуктивности. Она подключается между точками А и В схемы. Микрофон М1 и резисторы при этом отключаются. В последнем случае возможна регистрация переменных магнитных полей.

Направленный микрофон органного типа

Необходимо помнить, что микрофонный усилитель усиливает звуки, приходящие со всех сторон, и, если соотношение сигнал/шум будет недостаточным, нужно применять пространственные направляющие системы - (направленные микрофоны). В этом случае дистанционное звуковое прослушивание ведется с помощью дистанционно направленных микрофонов, имеющих очень узкую диаграмму направленности. С помощью такого микрофона можно прослушать разговор на расстоянии до 1 км в пределах прямой видимости и имеет место принцип: "поблизости никого нет, но тем не менее вас хорошо прослушивают". Использование явления резонанса звуковых волн в направленных системах приводит к увеличению уровня сигнала зауковой энергии, который поступает в микрофон.

Простой направленный микрофон представляет собой набор из семи алюминиевых трубок диаметром 10 мм. Длина трубки определяет резонансную частоту звукового сигнала. Формула для расчета длины трубок имеет следующий вид:

L = 330/2F,

где L - длина трубки в метрах; F - резонансная частота в герцах.

Исходя из вышеприведенной формулы, можно построить табл. 2.1, где N - номер трубки.

Таблица 2.1. Характеристики трубок направленного микрофона

N

1

2

3

4

5

6

7

L,мм

550

400

300

200

150

100

50

F,Гц

300

412

550

825

1100

1650

3300

 

Вариант размещения избирательной системы, составленной из направленных трубок, приведен на рис. 2.36.

Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 2.37).

Дальнейшее усиление сигнала происходит за счет использования высокочувствительного микрофонного усилителя МУ. Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот от 300 Гц до 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то необходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук. В табл. 2.2 приведены расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок.

Приведенная в табл. 2.2 резонансная система перекрывает диапазон частот от 180 Гц до 8200 Гц. Вариант размещения резонансных трубок приведен на рис. 2.38, где трубки располагаются "улиткой".

Вместо резонансной системы можно использовать параболический рефлектор диаметром от 30 до 80 см.

Таблица 2.2. Расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок

N

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

L,мм

920

895

870

845

820

792

770

745

720

695

670

645

F,Гц

180

184

190

195

201

208

214

222

229

237

246

256

N

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

L,мм

620

595

570

545

520

495

470

445

420

395

370

345

F,Гц

266

277

290

303

317

333

351

371

393

418

446

478

N

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

L,мм

320

295

270

245

220

195

170

145

120

95

70

45

20

F,Гц

516

560

611

674

750

846

971

1138

1375

1737

2357

3667

8250

Выносной микрофон с питанием от линии связи

Дистанционная передача информации возможна при использовании проводных линий связи, которые соединяют выносной чувствительный микрофон и оконечный усилитель. Поскольку выходной сигнал, снимаемый непосредственно с микрофона, имеет небольшую амплитуду, то передавать его по линии связи просто нецелесообразно. Это связано с тем, что на длинных соединительных проводах навалятся разного рода помехи, имеющие зцачительную амплитуду. Чтобы передавать сигнал по этим проводам, его необходимо усилить до некоторой величины. Для усиления сигнала используется чувствительный микрофонный усилитель, расположенный в непосредственной близости с микрофоном. Питание такого усилителя осуществляется по проводам линии связи.

Ниже приведена схема выносного микрофона с питанием от линии связи. В устройстве используется динамический или электромагнитный микрофон. Коэффициент усиления по напряжению усилителя, собранного по схеме рис. 2.39, составляет около 3500.

Передача сигнала может осуществляться на десятки и сотни метров. Сигнал с микрофона М1 поступает на усилитель, собранный на транзисторах VT1, VT2 и VT3. Между выходом и входом усилителя введена отрицательная обратная связь по напряжению, образованная резисторами R1, R2, R3 и конденсатором С1. При этом начальный ток, протекающий через усилитель по цепи плюс источника питания, резистор R7, постоянен и зависит от напряжения источника питания и сопротивления нагрузочного резистора R7. Сигнал, усиленный усилителем, вызывает изменение выходного тока усилителя, что приводит к изменению напряжения на нагрузке. Это напряжение поступает на усилитель звуковой частоты через конденсатор С2.

Усилитель звуковой частоты может быть использован любой. Резистор R6 нужен для согласования внутреннего сопротивления микрофонного усилителя с сопротивлением линии связи. Выпрямительный мост VD1 типа КЦ407 необходим для предотвращения выхода устройства из строя вследствие ошибочного подключения источника питания.

Транзистор VT4, включенный по схеме "аналога" стабилитрона, предотвращает скачки напряжения на усилителе в момент подключения питания. Кроме того, он позволяет получить симметричное ограничение выходного сигнала при перегрузках усилителя, что исключает появление четных гармоник, особенно неприятных для слухового восприятия.

В устройстве используются резисторы типа МЛТ-0,125 (кроме R6 и R7). Транзисторы VT1, VT4 могут быть типа КТ315, КТ312, КТ201, КТ342, КТ3102. Транзистор VT2 - КТ361, КТ345, КТ3107. Транзистор VT3 - КТ608, КТ603, КТ630, КТ626, КТ940. Диодный мост VD1 можно заменить четырьмя диодами типа КД102, КД103.

Настройка сводится к установке необходимого коэффициента усиления путем подбора сопротивления резистора R3. При изменении сопротивления резистора R3 от 0 до 20 ком можно получить коэффициент усиления от 3500 до 10.

Питание усилителя осуществляется от источника постоянного тока напряжением от 12 до 60 В. Ток, протекающий через устройство, не должен выходить за пределы 0,5-60 мА. Его значение устанавливается подбором сопротивления R7.

Если сопротивление обмотки электромагнитного или динамического микрофона М1 по постоянному току менее 600 Ом, то его желательно включить в цепь эмиттера транзистора VT1. В качестве линии связи используется экранированный-или обычный провод. В последнем случае провода желательно свить между собой.

Малогабаритный выносной микрофон с низким питающим напряжением

Схема, приведенная на рис. 2.40, в отличие от описанной выше, работает при более низком питающем напряжении.

Выносная часть устройства имеет малые размеры. Длина соединительного кабеля составляет 15-30 м.

Устройство разделено на две части. Одна из них собрана на транзисторе VT1 типа КТ315 по схеме с общим коллектором, а вторая на транзисторе VT2 по схеме с общим эмиттером. Сигнал, снимаемый с электретного микрофона с усилителем типа МКЭ-3, поступает на базу транзистора VT1. Нагрузкой этого каскада служит резистор R3, расположенный во второй части устройства. Это сопротивление необходимо для обеспечения питания входного каскада на транзисторе VT1 при минимальном количестве соединительных проводов. Сигнал, снимаемый с резистора R3, через конденсатор С3, поступает на усилитель звуковой частоты, собранный на транзисторе VT2 типа КТ315.

Обе части устройства соединены экранированным проводом. Причем, отрицательное напряжение источника питания и сигнал звуковой частоты поступают по центральной жиле провода, а положительное напряжение поступает по оплетке.

В качестве микрофона М1 можно использовать любой электретный микрофон с усилителем. Транзистор VT1 типа КТ315 лучше заменить малошумящим транзистором КТ3102. Резисторы в схеме - типа МЛТ-0,125. В качестве источника питания используется аккумуляторная батарея на напряжение 6-9 В.

Настройка устройства заключается в установке режимов работы транзисторов VT1, VT2 путем подбора сопротивлений резисторов R2 и R4, соответственно. При этом ток коллектора каждого транзистора должен быть 0,1-0,2 мА.

Выносной микрофон с усилителем, обеспечивающим дальность передачи сигнала до 100 метров

Это устройство является улучшенным вариантом предыдущего. Оно позволяет предавать сигнал на расстояние до 100 м. Изменения в предлагаемой схеме касаются микрофонного блока. Схема устройства приведена на рис. 2.41.

Транзистор VT1 типа КТ361, на базу которого через конденсатор С2 поступает сигнал с микрофона М1, вместе с резисторами R2-R4 образует однокаскадный микрофонный усилитель. Транзистор VT2 типа КТ315 является эмиттерным повторителем и выполняет функцию динамической нагрузки первого каскада. Ток, потребляемый микрофонным усилителем, не превышает 0,4-0,5 мА, так что его можно питать от источника питания усилителя звуковой частоты.

Усилитель работоспособен в интервале питающих напряжений 3-9 В. Резисторы устройства применяются типа МЛТ-0,125. Микрофон М1 - любой электретный микрофон со встроенным усилителем. Вместо транзисторов VT1 и VT2 можно использовать транзисторы типа КТ3107 и КТ3102 соответственно.

Настройка усилителя звуковой частоты состоит в установке путем подбора сопротивления резистора R3 возможно большего напряжения выходного сигнала.

Соединение микрофонного блока с основным выполняется экранированным проводом, но возможно использование и обычного провода или провода типа "лапша". При использовании длинного соединительного кабеля наблюдается ухудшение качества воспроизведения сигнала из-за больших наводок на проводах.

Выносной микрофон с питанием от трехпроводной симметричной линии связи

Как уже говорилось ранее, кабели, связывающие микрофон с основным усилителем звуковой частоты, очень часто становятся источником дополнительных шумов. Снижение уровня полезного сигнала, которое, как правило, происходит на соединительном кабеле большой длины, можно компенсировать усилителем звуковой частоты, но при этом одновременно будут усилены и шумы.

В отличие от приведенных выше схем, ниже описана схема устройства с передачей сигнала по симметричной линии. В этом случае шумы на уровне усиленного сигнала маскируются в большей степени.

Принципиальная схема микрофонного усилителя приведена на рис. 2.42.

Сигнал, снимаемый с микрофона М1 типа МКЭ-3, "Сосна",

поступает на усилитель, собранный на транзисторе VT1. Коэффициент передачи каскада, выполненного на транзисторе VT1, приблизительно определяется соотношением сопротивлении резисторов R3 и R4. Сигнал, усиленный транзистором VT1, поступает на базу транзистора VT2. А так как фаза сигнала на коллекторе транзистора VT2 противоположна фазе сигнала на эмиттере, то и сигнал, поступающий в линию, тоже противофазный. Входной каскад правой части схемы, собранный на транзисторах VT3, VT4, представляет собой сумматор со сдвигом фазы на 180°. Таким образом, противофазный полезный сигнал складывается в фазе и на выходе образуется полезный сигнал с удвоенной амплитудой. А возникающие одинаковые по фазе шумы и помехи в каждом из проводов линии взаимно уничтожаются в сумматоре. Суммарный сигнал подается на базу транзистора VT5 типа КТ361. Этот каскад имеет коэффициент усиления 4. С нагрузки этого каскада, резистора R12, сигнал подается на оконечный усилитель звуковой частоты или магнитофон.

В устройстве используются резисторы типа МЛТ-0,125. Транзисторы VT1-VT3 могут быть типа КТ315 и КТ342, транзисторы VT4, VT5 - КТ361, КТ3107. В качестве микрофона М1 может быть использован любой электретный микрофон со встроенным усилителем.

Настройка усилителя заключается в подборе сопротивления резистора R7. При этом необходимо контролировать напряжения, указанные на принципиальной схеме.

Для подключения выносного микрофона необходим экранированный кабель с двумя внутренними жилами.

Микрофонный усилитель с дифференциальным входом

Такой недостаток, как питание выносного микрофона по трем проводам, можно устранить. Ниже приведена схема с двухпроводной соединительной линией, имеющая лучшие выходные характеристики, чем выше описанная. За основу взята схема, представленная на рис. 2.41. В качестве предварительного усилителя используется дифференциальный операционный усилитель. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.43.

Работа выносного микрофона (левая часть схемы) подробно изложена при описании работы схемы рис. 2.41. Остановимся на подробном описании правой части схемы. Основу правой части схемы представляет операционный усилитель DA1 типа КР1407УД2, включенный по схеме дифференциального усилителя. Он представляет собой малощумящпй операционный усилитель с малым током потребления. Схема имеет коэффициент ослабления синфазных входных напряжений около 100 дБ. Это свойство и используется для подавления помех, наводимых в проводах и имеющих синфазный характер. Полезный сигнал и помеха снимаются с нагрузочных резисторов R6 и R7 и через конденсаторы С3 и С4 поступают на инвертирующий и неинвертирующий входы микросхемы DA1 соответственно. Вследствие этого сигнал помехи ослабляется в микросхеме на 100 дБ. Полезный звуковой сигнал усиливается операционным усилителем в 10 раз. Коэффициент усиления сигнала можно изменять путем изменения сопротивления резисторов R8 и R9. Увеличение их номиналов приводит к увеличению коэффициента усиления, определяемого как отношение R8/R4 (R9/R5). Сигнал, усиленный микросхемой, с выхода 6 через конденсатор С6 поступает на основной УЗЧ или магнитофон.

Резисторы R10, R11 и конденсатор С5 создают искусственную среднюю точку, в которой напряжение равно половине напряжения источника питания. Это обусловлено тем, что для питания устройства используется однополярное питание, а для нормальной работы операционного усилителя необходимо двухполярное питание. Резистор R13 устанавливает необходимый ток потребления микросхемы. Микросхему DA1 можно заменить на КР140УД1208. Но возможно и применение любого другого операционного усилителя, включенного по типовой схеме со своими Цепями коррекции. Резистор R13 в этом случае из схемы исключается.

При исправных деталях устройство начинает работать без дополнительных регулировок. Увеличить (уменьшить) усиление можно подбором сопротивлений R8 и R9.

Если левую часть схемы заменить схемой, приведенной на рис. 2.44, а из правой части убрать резисторы R6 и R7, то можно записывать на магнитофон телефонный разговор при снятой телефонной трубке.

Микрофон-стетоскоп

Наряду с узконаправленнымн и проводными выносными микрофонами, существуют устройства, которые регистрируют вибрационные колебания стен, потолков, стекол, вентиляционных шахт и т. л. Эти устройства называются микрофоны-стетоскопы. Они представляют собой довольно сложные устройства. Поэтому ниже описано устройство, которое может служить прообразом микрофона-стетоскопа, и принцип его работы. Принципиальная схема устройства приводится на рис. 2.4.5.

Усилитель звуковой частоты собран на микросхеме DA1 типа К140УД6. Резисторы R1 и R2 задают режим работы микросхемы. Коэффициент усиления определяется значением сопротивления резистора R3. Транзисторы VT1 типа КТ315 и VT2 типа КТ361 включены по схеме эмиттерных повторителей и усиливают выходной сигнал по току. Нагрузкой усилителя служат головные телефоны ТЭМ-2.

Датчик вибрации делается из пьезокерамической головки В1, снятой со старого проигрывателя. Виброколебания преобразуются пьезадатчиком в электрические и усиливаются усилителем DA1. В качестве пьезодатчика В2 можно применить пьезоизлучатель типа ЗП-1, ЗП-22 и им подобные от электронных часов и игрушек. Они хорошо воспроизводят частоты в диапазоне 800-3000 Гц, что, в основном, перекрывает речевой диапазон частот.

При необходимости можно усилить сигнал до нужной величины, используя дополнительный усилитель звуковой частоты. Сигнал на него поступает с выхода операционного усилителя DA1. Подобный датчик может быть с успехом использован и в качестве датчика охранной сигнализации. В качестве пьезодатчика В1 можно использовать, например, ПЭ-1, ГЗП-308 и другие.

www.radiomaster.net

2.3. Акустические микрофоны и преобразователи

2.3. Акустические микрофоны и преобразователи

Микрофоны, как известно, преобразуют энергию звукового сигнала в электрический сигнал. В совокупности со специальными усилителями и фильтрующими элементами они могут быть использованы в качестве устройств, позволяющих получать необходимую информацию. Для этого, например, может быть создана скрытая проводная линия связи, обнаружить которую можно лишь физическим поиском, либо проводя контрольные измерения сигналов во всех проводах, имеющихся в помещении. Естественно, что методы радиоконтроля, эффективные для поиска радиопередатчиков, в данном случае не имеют смысла.

Кроме перехвата непосредственно звуковых колебаний, некоторые микрофоны, так называемые микрофоны-стетоскопы, могут очень хорошо воспринимать разнообразные звуки, распространяющиеся по строительным конструкциям здания. Их используют для прослушивания помещений сквозь стены, двери, открытые окна и форточки.

Для получения информации, идущей только с одного направления, используются узконаправленные микрофоны. В простейших из них узкая диаграмма направленности формируется за счет использования длинной трубки и микрофона, установленного в ней. Трубка маскируется под трость или зонт. В более сложных конструкциях могут использоваться несколько трубок различной длины - это так называемый микрофон органного типа. Такой микрофон способен улавливать звуки голоса на расстоянии до 1000 метров. Высокую направленность имеют также микрофоны, в которых диаграмма направленности формируется параболическим концетратором звука. Ниже приведены схемы и описания некоторых конкретных устройств.

Чувствительный микрофон с усилителем на малошумящих транзисторах

Конструирование чувствительных усилителей для прослушивания речи имеет свои особенности. Одна из практических схем микрофонного усилителя приведена на рис. 2.34.

Это устройство содержит двухкаскадный усилитель низкой частоты на малошумящих транзисторах VT1 и VT2, корректирующий фильтр на транзисторе VT3 и оконечный усилитель, собранный по двухтактной бестрансформаторной схеме, на транзисторах VT4-VT6. Акустическое усиление сигнала звуковой частоты, приведенным устройством составляет 85 дБ, начальный ток потребления - 1,8 мА, полоса усиливаемых частот - от 0,3 до 3 кГц, максимальный выходной уровень сигнала - 124 дБ.

Сигнал с микрофона М1 типа "Сосна" через конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1. Поскольку чувствительность усилителя звуковой частоты ограничена внутренними шумами транзисторов, то для уменьшения шумов в первых каскадах усилителя использованы малошумящие транзисторы типа КТ3102.

Усилительные каскады на транзисторах VT1 и VT2 охвачены глубокой отрицательной обратной связью, которая позволяет обеспечить устойчивую работу каскадов и более линейную АЧХ. Нагрузкой второго каскада усилителя является перемеяный резистор R3, он же является и регулятором громкости. Сложный RС-фильтр, состоящий из элементов R3, С5, R6, С6, R7, С7 отсекает "шумовые" ВЧ составляющие, принимаемые микрофоном, и оставляет только сигналы в полосе частот до 4 кГц. Этот диапазон обеспечивает наибольшую разборчивость речевой информации.

С выхода фильтра сигнал поступает на оконечный усилитель звуковой частоты, выполненный на транзисторах VT4, VT5 типа КТ315 и транзисторе VT6 типа КТЗ61. Нагрузкой усилителя служит головной телефон типа ТМ-2А или ТЭМ. Резисторы в схеме используются типа МЛТ-0,125. Резистор R3- СПЗ-41 или другой небольших габаритов.

Настройка устройства сводится к подбору сопротивлений резисторов R1 и R16 для установки напряжения в точках А и В равным половине напряжения питания.

Микрофон для обнаружения слабых акустических сигналов на специализированной микросхеме

В отличие от предыдущего устройства, собранного на дискретных элементах, предлагаемое устройство собрано на широко распространенной микросхеме типа К237УН1 и предназначено для обнаружения слабых акустических сигналов. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.35.

В схеме использован электретный микрофон типа МКЭ-333. Сигнал с микрофона М1 поступает на вход микросхемы DA1 типа К237УН1, которая представляет собой усилитель низкой частоты. Усилитель включен по типовой схеме. Транзисторы VT1 типа КТ315 и VT2 типа КТ361 выполняют роль эмиттерных повторителей и служат для усиления сигнала по току. В качестве нагрузки используется телефон типа ТМ-2А.

Настройка усилителя звуковой частоты заключается в получений максимальной мощности сигнала на выходе микросхемы DA1 путем измене ния сопротивления резистора R3. Сопротивление резистора R3 подбирают таким, чтобы при номинальном напряжении питания 9 В и отсутствии сигнала звуковой частоты на входе микросхемы DA1 потенциал на выводе 1 микросхемы DA1 находился в пределах 3,75-3,85 В.

В случае неустойчивой работы усилителя, его самовозбуждения, необходимо между выходом микрофона М1 и конденсатором С2 включить резистор сопротивлением 2-68 кOм.

Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 3-9 В, потребляемый при этом ток составляет 2-6 мА. Вместо микрофона возможно подключение многовитковой катушки индуктивности. Она подключается между точками А и В схемы. Микрофон М1 и резисторы при этом отключаются. В последнем случае возможна регистрация переменных магнитных полей.

Направленный микрофон органного типа

Необходимо помнить, что микрофонный усилитель усиливает звуки, приходящие со всех сторон, и, если соотношение сигнал/шум будет недостаточным, нужно применять пространственные направляющие системы - (направленные микрофоны). В этом случае дистанционное звуковое прослушивание ведется с помощью дистанционно направленных микрофонов, имеющих очень узкую диаграмму направленности. С помощью такого микрофона можно прослушать разговор на расстоянии до 1 км в пределах прямой видимости и имеет место принцип: "поблизости никого нет, но тем не менее вас хорошо прослушивают". Использование явления резонанса звуковых волн в направленных системах приводит к увеличению уровня сигнала зауковой энергии, который поступает в микрофон.

Простой направленный микрофон представляет собой набор из семи алюминиевых трубок диаметром 10 мм. Длина трубки определяет резонансную частоту звукового сигнала. Формула для расчета длины трубок имеет следующий вид:

L = 330/2F,

где L - длина трубки в метрах; F - резонансная частота в герцах.

Исходя из вышеприведенной формулы, можно построить табл. 2.1, где N - номер трубки.

Таблица 2.1. Характеристики трубок направленного микрофона

N

1

2

3

4

5

6

7

L,мм

550

400

300

200

150

100

50

F,Гц

300

412

550

825

1100

1650

3300

 

Вариант размещения избирательной системы, составленной из направленных трубок, приведен на рис. 2.36.

Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 2.37).

Дальнейшее усиление сигнала происходит за счет использования высокочувствительного микрофонного усилителя МУ. Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот от 300 Гц до 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то необходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук. В табл. 2.2 приведены расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок.

Приведенная в табл. 2.2 резонансная система перекрывает диапазон частот от 180 Гц до 8200 Гц. Вариант размещения резонансных трубок приведен на рис. 2.38, где трубки располагаются "улиткой".

Вместо резонансной системы можно использовать параболический рефлектор диаметром от 30 до 80 см.

Таблица 2.2. Расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок

N

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

L,мм

920

895

870

845

820

792

770

745

720

695

670

645

F,Гц

180

184

190

195

201

208

214

222

229

237

246

256

N

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

L,мм

620

595

570

545

520

495

470

445

420

395

370

345

F,Гц

266

277

290

303

317

333

351

371

393

418

446

478

N

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

L,мм

320

295

270

245

220

195

170

145

120

95

70

45

20

F,Гц

516

560

611

674

750

846

971

1138

1375

1737

2357

3667

8250

 

Выносной микрофон с питанием от линии связи

Дистанционная передача информации возможна при использовании проводных линий связи, которые соединяют выносной чувствительный микрофон и оконечный усилитель. Поскольку выходной сигнал, снимаемый непосредственно с микрофона, имеет небольшую амплитуду, то передавать его по линии связи просто нецелесообразно. Это связано с тем, что на длинных соединительных проводах навалятся разного рода помехи, имеющие зцачительную амплитуду. Чтобы передавать сигнал по этим проводам, его необходимо усилить до некоторой величины. Для усиления сигнала используется чувствительный микрофонный усилитель, расположенный в непосредственной близости с микрофоном. Питание такого усилителя осуществляется по проводам линии связи.

Ниже приведена схема выносного микрофона с питанием от линии связи. В устройстве используется динамический или электромагнитный микрофон. Коэффициент усиления по напряжению усилителя, собранного по схеме рис. 2.39, составляет около 3500.

Передача сигнала может осуществляться на десятки и сотни метров. Сигнал с микрофона М1 поступает на усилитель, собранный на транзисторах VT1, VT2 и VT3. Между выходом и входом усилителя введена отрицательная обратная связь по напряжению, образованная резисторами R1, R2, R3 и конденсатором С1. При этом начальный ток, протекающий через усилитель по цепи плюс источника питания, резистор R7, постоянен и зависит от напряжения источника питания и сопротивления нагрузочного резистора R7. Сигнал, усиленный усилителем, вызывает изменение выходного тока усилителя, что приводит к изменению напряжения на нагрузке. Это напряжение поступает на усилитель звуковой частоты через конденсатор С2.

Усилитель звуковой частоты может быть использован любой. Резистор R6 нужен для согласования внутреннего сопротивления микрофонного усилителя с сопротивлением линии связи. Выпрямительный мост VD1 типа КЦ407 необходим для предотвращения выхода устройства из строя вследствие ошибочного подключения источника питания.

Транзистор VT4, включенный по схеме "аналога" стабилитрона, предотвращает скачки напряжения на усилителе в момент подключения питания. Кроме того, он позволяет получить симметричное ограничение выходного сигнала при перегрузках усилителя, что исключает появление четных гармоник, особенно неприятных для слухового восприятия.

В устройстве используются резисторы типа МЛТ-0,125 (кроме R6 и R7). Транзисторы VT1, VT4 могут быть типа КТ315, КТ312, КТ201, КТ342, КТ3102. Транзистор VT2 - КТ361, КТ345, КТ3107. Транзистор VT3 - КТ608, КТ603, КТ630, КТ626, КТ940. Диодный мост VD1 можно заменить четырьмя диодами типа КД102, КД103.

Настройка сводится к установке необходимого коэффициента усиления путем подбора сопротивления резистора R3. При изменении сопротивления резистора R3 от 0 до 20 ком можно получить коэффициент усиления от 3500 до 10.

Питание усилителя осуществляется от источника постоянного тока напряжением от 12 до 60 В. Ток, протекающий через устройство, не должен выходить за пределы 0,5-60 мА. Его значение устанавливается подбором сопротивления R7.

Если сопротивление обмотки электромагнитного или динамического микрофона М1 по постоянному току менее 600 Ом, то его желательно включить в цепь эмиттера транзистора VT1. В качестве линии связи используется экранированный-или обычный провод. В последнем случае провода желательно свить между собой.

Малогабаритный выносной микрофон с низким питающим напряжением

Схема, приведенная на рис. 2.40, в отличие от описанной выше, работает при более низком питающем напряжении.

Выносная часть устройства имеет малые размеры. Длина соединительного кабеля составляет 15-30 м.

Устройство разделено на две части. Одна из них собрана на транзисторе VT1 типа КТ315 по схеме с общим коллектором, а вторая на транзисторе VT2 по схеме с общим эмиттером. Сигнал, снимаемый с электретного микрофона с усилителем типа МКЭ-3, поступает на базу транзистора VT1. Нагрузкой этого каскада служит резистор R3, расположенный во второй части устройства. Это сопротивление необходимо для обеспечения питания входного каскада на транзисторе VT1 при минимальном количестве соединительных проводов. Сигнал, снимаемый с резистора R3, через конденсатор С3, поступает на усилитель звуковой частоты, собранный на транзисторе VT2 типа КТ315.

Обе части устройства соединены экранированным проводом. Причем, отрицательное напряжение источника питания и сигнал звуковой частоты поступают по центральной жиле провода, а положительное напряжение поступает по оплетке.

В качестве микрофона М1 можно использовать любой электретный микрофон с усилителем. Транзистор VT1 типа КТ315 лучше заменить малошумящим транзистором КТ3102. Резисторы в схеме - типа МЛТ-0,125. В качестве источника питания используется аккумуляторная батарея на напряжение 6-9 В.

Настройка устройства заключается в установке режимов работы транзисторов VT1, VT2 путем подбора сопротивлений резисторов R2 и R4, соответственно. При этом ток коллектора каждого транзистора должен быть 0,1-0,2 мА.

Выносной микрофон с усилителем, обеспечивающим дальность передачи сигнала до 100 метров

Это устройство является улучшенным вариантом предыдущего. Оно позволяет предавать сигнал на расстояние до 100 м. Изменения в предлагаемой схеме касаются микрофонного блока. Схема устройства приведена на рис. 2.41.

Транзистор VT1 типа КТ361, на базу которого через конденсатор С2 поступает сигнал с микрофона М1, вместе с резисторами R2-R4 образует однокаскадный микрофонный усилитель. Транзистор VT2 типа КТ315 является эмиттерным повторителем и выполняет функцию динамической нагрузки первого каскада. Ток, потребляемый микрофонным усилителем, не превышает 0,4-0,5 мА, так что его можно питать от источника питания усилителя звуковой частоты.

Усилитель работоспособен в интервале питающих напряжений 3-9 В. Резисторы устройства применяются типа МЛТ-0,125. Микрофон М1 - любой электретный микрофон со встроенным усилителем. Вместо транзисторов VT1 и VT2 можно использовать транзисторы типа КТ3107 и КТ3102 соответственно.

Настройка усилителя звуковой частоты состоит в установке путем подбора сопротивления резистора R3 возможно большего напряжения выходного сигнала.

Соединение микрофонного блока с основным выполняется экранированным проводом, но возможно использование и обычного провода или провода типа "лапша". При использовании длинного соединительного кабеля наблюдается ухудшение качества воспроизведения сигнала из-за больших наводок на проводах.

Выносной микрофон с питанием от трехпроводной симметричной линии связи

Как уже говорилось ранее, кабели, связывающие микрофон с основным усилителем звуковой частоты, очень часто становятся источником дополнительных шумов. Снижение уровня полезного сигнала, которое, как правило, происходит на соединительном кабеле большой длины, можно компенсировать усилителем звуковой частоты, но при этом одновременно будут усилены и шумы.

В отличие от приведенных выше схем, ниже описана схема устройства с передачей сигнала по симметричной линии. В этом случае шумы на уровне усиленного сигнала маскируются в большей степени.

Принципиальная схема микрофонного усилителя приведена на рис. 2.42.

Сигнал, снимаемый с микрофона М1 типа МКЭ-3, "Сосна", поступает на усилитель, собранный на транзисторе VT1. Коэффициент передачи каскада, выполненного на транзисторе VT1, приблизительно определяется соотношением сопротивлении резисторов R3 и R4. Сигнал, усиленный транзистором VT1, поступает на базу транзистора VT2. А так как фаза сигнала на коллекторе транзистора VT2 противоположна фазе сигнала на эмиттере, то и сигнал, поступающий в линию, тоже противофазный. Входной каскад правой части схемы, собранный на транзисторах VT3, VT4, представляет собой сумматор со сдвигом фазы на 180°. Таким образом, противофазный полезный сигнал складывается в фазе и на выходе образуется полезный сигнал с удвоенной амплитудой. А возникающие одинаковые по фазе шумы и помехи в каждом из проводов линии взаимно уничтожаются в сумматоре. Суммарный сигнал подается на базу транзистора VT5 типа КТ361. Этот каскад имеет коэффициент усиления 4. С нагрузки этого каскада, резистора R12, сигнал подается на оконечный усилитель звуковой частоты или магнитофон.

В устройстве используются резисторы типа МЛТ-0,125. Транзисторы VT1-VT3 могут быть типа КТ315 и КТ342, транзисторы VT4, VT5 - КТ361, КТ3107. В качестве микрофона М1 может быть использован любой электретный микрофон со встроенным усилителем.

Настройка усилителя заключается в подборе сопротивления резистора R7. При этом необходимо контролировать напряжения, указанные на принципиальной схеме.

Для подключения выносного микрофона необходим экранированный кабель с двумя внутренними жилами.

Микрофонный усилитель с дифференциальным входом

Такой недостаток, как питание выносного микрофона по трем проводам, можно устранить. Ниже приведена схема с двухпроводной соединительной линией, имеющая лучшие выходные характеристики, чем выше описанная. За основу взята схема, представленная на рис. 2.41. В качестве предварительного усилителя используется дифференциальный операционный усилитель. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.43.

Работа выносного микрофона (левая часть схемы) подробно изложена при описании работы схемы рис. 2.41. Остановимся на подробном описании правой части схемы. Основу правой части схемы представляет операционный усилитель DA1 типа КР1407УД2, включенный по схеме дифференциального усилителя. Он представляет собой малощумящпй операционный усилитель с малым током потребления. Схема имеет коэффициент ослабления синфазных входных напряжений около 100 дБ. Это свойство и используется для подавления помех, наводимых в проводах и имеющих синфазный характер. Полезный сигнал и помеха снимаются с нагрузочных резисторов R6 и R7 и через конденсаторы С3 и С4 поступают на инвертирующий и неинвертирующий входы микросхемы DA1 соответственно. Вследствие этого сигнал помехи ослабляется в микросхеме на 100 дБ. Полезный звуковой сигнал усиливается операционным усилителем в 10 раз. Коэффициент усиления сигнала можно изменять путем изменения сопротивления резисторов R8 и R9. Увеличение их номиналов приводит к увеличению коэффициента усиления, определяемого как отношение R8/R4 (R9/R5). Сигнал, усиленный микросхемой, с выхода 6 через конденсатор С6 поступает на основной УЗЧ или магнитофон.

Резисторы R10, R11 и конденсатор С5 создают искусственную среднюю точку, в которой напряжение равно половине напряжения источника питания. Это обусловлено тем, что для питания устройства используется однополярное питание, а для нормальной работы операционного усилителя необходимо двухполярное питание. Резистор R13 устанавливает необходимый ток потребления микросхемы. Микросхему DA1 можно заменить на КР140УД1208. Но возможно и применение любого другого операционного усилителя, включенного по типовой схеме со своими Цепями коррекции. Резистор R13 в этом случае из схемы исключается.

При исправных деталях устройство начинает работать без дополнительных регулировок. Увеличить (уменьшить) усиление можно подбором сопротивлений R8 и R9.

Если левую часть схемы заменить схемой, приведенной на рис. 2.44, а из правой части убрать резисторы R6 и R7, то можно записывать на магнитофон телефонный разговор при снятой телефонной трубке.

Микрофон-стетоскоп

Наряду с узконаправленнымн и проводными выносными микрофонами, существуют устройства, которые регистрируют вибрационные колебания стен, потолков, стекол, вентиляционных шахт и т. л. Эти устройства называются микрофоны-стетоскопы. Они представляют собой довольно сложные устройства. Поэтому ниже описано устройство, которое может служить прообразом микрофона-стетоскопа, и принцип его работы. Принципиальная схема устройства приводится на рис. 2.45.

Усилитель звуковой частоты собран на микросхеме DA1 типа К140УД6. Резисторы R1 и R2 задают режим работы микросхемы. Коэффициент усиления определяется значением сопротивления резистора R3. Транзисторы VT1 типа КТ315 и VT2 типа КТ361 включены по схеме эмиттерных повторителей и усиливают выходной сигнал по току. Нагрузкой усилителя служат головные телефоны ТЭМ-2.

Датчик вибрации делается из пьезокерамической головки В1, снятой со старого проигрывателя. Виброколебания преобразуются пьезадатчиком в электрические и усиливаются усилителем DA1. В качестве пьезодатчика В2 можно применить пьезоизлучатель типа ЗП-1, ЗП-22 и им подобные от электронных часов и игрушек. Они хорошо воспроизводят частоты в диапазоне 800-3000 Гц, что, в основном, перекрывает речевой диапазон частот.

При необходимости можно усилить сигнал до нужной величины, используя дополнительный усилитель звуковой частоты. Сигнал на него поступает с выхода операционного усилителя DA1. Подобный датчик может быть с успехом использован и в качестве датчика охранной сигнализации. В качестве пьезодатчика В1 можно использовать, например, ПЭ-1, ГЗП-308 и другие.

lib.qrz.ru

АКУСТИЧЕСКИЕ МИКРОФОНЫ ДЛЯ КАРАОКЕ | Техника и Программы

Конечно, в первую очередь желательно приобрести микрофон динамического типа, предназначенный специально для караоке На российском рынке широко представлены такие микрофоны японского и китайского производства, например RX-M1 CROWN и SL-19C Тоуо Они имеют корпус из яркой ударопрочной пластмассы, снабжены ветрозащитным сферическим сетчатым экраном и переключателем, а также соединительным кабелем длиной 3 м Согласно рекламной надписи на картонной упаковке микрофонов, полоса воспроизводимых частот – от 100 Гц до 12,5 кГц при выходном сопротивлении 600 или 180 Ом Особенностью конструкции этих и других микрофонов производства стран Азии является наличие цилиндрического штекера стандарта RCA диаметром 3,5 мм и дополнительного переходника диаметром 6,3 мм Поэтому при использовании таких микрофонов требуются розетки соответствующего диаметра и конструкции Если они отсутствуют, штекер RCA необходимо заменить отечественной вилкой ОНЦ-ВГ (СШ-3 или СШ-5), рассчитанной на ответные розетки СГ-3 и СГ-5 При этом общий заземленный провод кабеля микрофона подключается к контакту 2, а сигнальный – к контакту 1, как того требует действующий стандарт на электрические разъемные соединения

Если импортный микрофон караоке приобрести не удастся, то с тем же успехом можно использовать динамический или электрет – ный микрофон отечественного производства из перечня, приведенного в табл 11

Как видно из табл 11, все указанные типы отечественных динамических и электретных микрофонов обладают достаточно высокой чувствительностью и широкой полосой воспроизводимых частот

Таблица 11 Микрофоны отечественного производства

Тип

Полоса частот, ЕЦ

Чувстви

тельность,

мВЛ1а

Сопротивление, Ом

Ослабление сигнала с тыла, дБ

МД-52А

50-16000

1,2

250

12

МД-52Б

50-16000

1,2

250

12

МД-59

50-15000

0,63

250

12

МД-64А

100-12000

1,0

250

12

МД-66

100-10000

2,0

250

12

МД-78

50-15000

2,0

250

12

МД-282

50-16000

1,3

100

14

МД-380

60-14000

2,0

250

16

МКЭ-2

50-15000

1,5

200

15

МКЭ-3

50-16000

4,0

3000

15

МКЭ-9А

50-18000

5,0

200

16

МКЭ-10

50-16000

2,0

250

20

МКЭ-100

40-20000

1,0

250

12

Примечание МД – микрофон динамический МКЭ – микрофон конденсаторный, электретный А – несимметричный выход Б – симметричный выход число – порядковый номер разработки

С точки зрения получения более высокого выходного напряжения целесообразно использовать микрофоны МД-66, МД-78, МД-380, а также МКЭ-3, МКЭ-9А и МКЭ-10 Правда, МД-66 имеет узкую полосу воспроизводимых частот, но в большинстве случаев при передаче речи и пения этот недостаток малозаметен

Все перечисленные микрофоны обладают выраженной направленностью Максимальная чувствительность наблюдается в направлении вперед, вдоль продольной оси, а минимальная – в сторону тыла Это очень важно для исключения нежелательного воздействия акустической обратной связи от громкоговорителя к микрофону

Нужно помнить, что для работы электретных микрофонов требуется дополнительный источник постоянного тока напряжением 1,5-4,5 В, что зависит от конкретного типа капсюля, используемого в микрофоне Питание также необходимо для встроенного в капсюль полевого транзистора, чтобы согласовать очень высокое выходное сопротивление датчика (несколько мегом) с низким входным сопротивлением микрофонного усилителя Именно благодаря наличию полевого транзистора чувствительность у электретных микрофонов оказывается выше, чем у динамических

У последних тоже есть недостаток: их капсюль обладает низким выходным сопротивлением и напряжением Поэтому все без исключения динамические микрофоны снабжаются согласующим повышающим трансформатором, встроенным в их корпус

В табл 12 приведены основные характеристики электретных капсюлей отечественного и зарубежного производства, продающихся по невысокой цене в магазине «Чип и Дип» Из таблицы видно, что ток, потребляемый усилительным каскадом на полевом транзисторе, невелик, а это позволяет питать электретные микрофоны от одного, двух или трех малогабаритных элементов, например АА316, как отечественного, так и зарубежного изготовления

В среднем одного комплекта батарей хватает на 300-500 ч работы микрофона

При этом важно, чтобы питание микрофона не оставалось включенным, когда он не используется

На рис 18 представлена принципиальная схема включения капсюлей электретных микрофонов различных типов

Это наиболее экономичные стандартныеТаблица 12 Характеристики электретных капсюлей

Тип

Габариты: диаметр теста, мм

Напряжение питания, В

Потребляемый тпк, мА

МКЭ-3

013,0 21,0

+4,5 + 0,5

0,6

МКЭ-10

0 10,010,0

+1,5+ 0,5

0,6

НМО063А

0 6,0 6,0

+3,0+ 0,5

0,5

НМО063В

0 6,0 6,0

+3,0+ 0,5

0,5

НМО066В

0 6,0 6,0

+3,0+ 0,5

0,5

НМОЮ01А

0 9,8 9,8

+1,5+ 0,5

0,3

НМОЮОЗА

0 9,8 9,8

+3,0+ 0,5

0,8

схемы включения Здесь штепсельный разъем выходного сигнала ХА1 может быть типа СШ-3 или СШ-5 Постоянные резисторы – типа МЛ Т-0,25 Переходный конденсатор С1 – неполярный, керамический, типа КМ-6Б Включатель питания SA1 – любой малогабаритный на одно направление и два положения

Практика показала, что нужно иметь хорошо заметный индикатор включения питания микрофона, а это проще всего сделать с помощью светодиода красного или зеленого цвета На рис 19 приведены принципиальные схемы включения сигнального светодиода HL1 через гасящий резистор R2 На рис 19а показана схема включения светодиода совместно с капсюлем, работающим при напряжении 3 В, а на рис 196 – при напряжении 1,5 В В последнем случае светодиод играет роль дополнительного стабилизатора напряжения питания для капсюля, что благоприятно сказывается на работе микрофона при значительном снижении напряжения в конце срока службы батарей

Ранее уже говорилось, что благодаря малым размерам капсюля электретного микрофона он может быть размещен в корпусе микрофонного усилителя вместе с источником питания На рис 110 приведены принципиальные схемы подключения капсюлей различных

Рис 19 Схемы разных типов

Рис 110 Схемы питания электретных микрофонов и индикации

типов к источнику питания и ко входу микрофонного усилителя На рис 1106 светодиод HL1 и резистор R2 с конденсатором С1 образуют стабилизатор напряжения питания и дополнительный фильтр, способствующие повышению качества работы микрофона при наличии удобной сигнализации включения его питания

В том случае, когда микрофонный усилитель установлен в корпусе основного усилителя звуковой частоты и питается от общего с ним источника напряжением 12 В, схема включения микрофона и микрофонного усилителя может быть такой, как показано на рис 111 На рис 111а необходимое напряжение 3 В получается с помощью дополнительного стабилизатора напряжения, выполненного на резисторе R1 и двух последовательно соединенных светодиодах HL1 и HL2 Величина стабилизированного напряжения в этом случае остается практически неизменной при значительных колебаниях напряжения основного источника

Принципиальная схема на рис 1116 отличается тем, что здесь понижение напряжения питания до 5,6 В осуществляется с помощью стабилизатора, состоящего из резистора R1 и последовательно соединенного с ним стабилитрона VD1 типа КС156А Для получения иного напряжения на выходе стабилизатора, например 3,3, либо 3,9, либо 4,7 В, необходимо заменить стабилитрон другим, в данном случае КС133, КС139 или КС147

Источник: Виноградов Ю А и др, Практическая радиоэлектроника-М: ДМК Пресс – 288 с: ил (В помощь радиолюбителю)

nauchebe.net

Специализированные микрофоны - YourSoundPath

В некоторых ситуациях от микрофона требуются определенные способности, которые обычные микрофоны обеспечить не могут. Стоит отметить, что речь не идет о каком-то другом принципе действия. Специализированные микрофоны могут быть конденсаторными, динамическими, ленточными лии любого другого известного человечеству принципа действия. Их отличительные особенности кроются скорее в специальной конструкции, использующей тот или другой принцип акустики, обернув его в свою пользу.

 Ниже мы рассмотрим несколько примеров таких микрофонов

 

Shotgun

Shotgun  представляет собой конденсаторный микрофон высокой чувствительности и черезвычайно узкой направленности, способный понижать уровень акустических волн, достигающих капсулу микрофона сзади или со стороны. Это позволяет сфокусироваться на источнике полезного сигнала, находящемся как правило фронтально. Эта способность сделала их незаменимым инструментом при работе с репортажами и на съемочной площадке, где посторонние шумы улицы, офиса, бара или чего-либо еще совершенно нежелательны и могут испортить не один дубль.

микрофон пушка

Принцип действия

Способности уменьшать уровень (разумеется до какой-то степени) нежелательных сигналов такие микрофоны обязаны своей конструкции, принцип действия которой заключается в фазовых задержках, вызаваемых рифленной частью длинной трубки, в задней части которой и распологается капсула. Чем длинее рифленная трубка, тем более низкой частоты звуки могут быть "отфильтрованы". Но и здесь конечно есть свои границы.

Наиболее яркими примерами этого семейства являются Sennheiser MKh516, Schoeps CMIT 5U, Rode NTG-2

 

PZM (Pressure Zone Microphone)

Особенностью данных микрофонов является их способность снижать фазовые конфликты между прямым и отраженным сигналом, а также более высокое отношение сигнал-шум. В абсолютном большинстве случаев речь идет о конденсаторном микрофоне. При этом характеристика направленности капсулы может быть как всенаправленной, так и направленной (кардио и ее разновидности)

pzm-mic

Принцип действия

  1. Снижение фазовых конфликтов

Рассположив микрофон на штативе вблизи сильно отражающей поверхности, мы рискуем получить сигнал, страдающий от гребенчатого фильтра. Этот эффект возникает в следствии взаимодействия прямого и отраженного, то есть несколько задерженого, сигналов. В зависимости от дополнительного пройденного расстояния, а другими словами от величины задержки, те или другие частоты в оригинальном сигнале будут в противофазе или наоборот в фазе с отраженными, что в свию очередь вызовет позитивную или негативную интерференцию.

 

В PZM-микрофонах эта проблема решается путем размещения капсулы в плоском корпусе, который распологается непосредственно над отражающей поверхностью. При этом расстояние капсулы до нее составляет от нескольких миллиметров до пары сантиметров.

микрофон

Таким образом, задержка между прямым и отраженным сигналом становится настолько малой, что это уже не имеет влияния в частотном диапазоне, представляющем для нас инетерес. Не то, чтобы эффект гребенчатого фильтра чудесным образом перестал происходить. Нет. Просто сокращая расстояние и соответственно время задержки между прямым и отраженным сигналом, мы сдвигаем его по частотной оси за переделы нашего слуха. Более подробно о являнии интерференции, фазы и полярности вы можете узнать из статьи, специально посвященной этой теме или посмотрев видео на эту тему на канале YourSoundPath.

  1. Более высокие показатели сигнал-шум

Эта способность PZM микрофонов базируеется на явлении, которое возможно знакомо вам из акустики - вблизи стен звуковое давление может быть до 6 dB выше чем в любой другой точке в помещении.

Поскольку капсула PZM микрофона расплогается в непосредственной близости от отражающей поверхности, то есть в зоне максимального акустического давления звуковой волны, это обеспечивает более васокий уровень полезного сигнала, улучшая показатель сигнал-шум.

Некоторые микрофоны этого семейства снабжают пластиной, которая и ваступает в роли отржающей поверхности и позволяет распологать такой микрофон не только на стенах или на полу. Однако здесь стоит учитывать, что чем больше отражающая поверхность, тем ниже частота, на которую данный эффект имеет влияние. Другими словами, если отражающая поверхность будет слишком мала, то низкие частоты не будут от нее отражаться и вышеописанный эффект их не каснется. Это может привести к неестественной амплитудно-частотной характеристике. Чтобы этого избежать, такие микрофоны стотит распологать на больших поверхностях, таких как пол или стены.

Яркрим примером применения таких микрофонов может стать их использование при снятии звука с рояля. При этом PZM микрофон укрепляют на внутренней стороне крыла рояля, которое и выступает в роли отражающей поверхности. Другим примером может стать снятие звука с барабанной бочки. В этом случае PZM микрофон распологают на полу непосредственно вблизи бочки, как правило фронтально.

 

Измерительные микрофоны

Измерительные микрофоны, как можно догадаться из названия, применяются при произведении акустических измерений, предеметом которых могут быть как помещения, так и другие объекты, такие, например, как моторы, агрегаты, автошины и многое многое другое.

Отличительной особенностью таких микрофонов является линейность АЧХ, чувствительность, подбираемая в зависимости от области применения, а также другие характеристики, соотвествующие поставленной задаче.

Как правило, измерительные микрофоны являются конденсаторными моделями и требуют внешнего источника питания - фантомного или другого, обеспечивающего его работу. Они очень требовательны в обращении и хранении, а также перидодически  требуют калибрирования - процесса настройки микрофона, для получения корректных результатов измерения. Иногда это можно произвести самостоятельно с помощью так называемых калибраторов. Более тонкое калибрирование производят в лабораторных условиях. Производители измерительных микрофонов обычно предлагают услуги такого рода своим клиентам.

Измерительные микрофоны могут иметь как и стандартные XLR разъемы, так и более экзотические, такие как BNC, LEMO и другие.

Если вы находите данную статью информативной и, возможно, интересной для ваших друзей или коллег, то я буду благодарен, если вы ею с ними поделитесь или порекомендуете. Вашим комментариям или мыслям на тему я также буду рад.

Если вы не желаете пропустить следующую статью, обзор нового оборудования и другие новости с портала YourSoundPath и хотите быть своевременно о них уведомлены, то рекомендую подписаться на почтовую рассылку с помощью формуляра ниже.

yoursoundpath.com

Сравнение 18 микрофонов для снятия гитарного звука / studio / Jablog.Ru

Превью топика Записывается 2 гитарных лика, один на чистом, другой на перегрузе. Все лики играются в средней позиции звукоснимателей.

Американский стандартный Телекастер ранних 90-ых — Преамп-Дибокс Creation Audio Lab MW1 — Звуковая карта Pro Tools HD. С карты звук шел в голову Mesa Boogie MKIV (На полной мощности, в режиме триода) — Кабиент Mesa 4х12 с динамиками Black Shadow (тоже Mesa) — микрофон. Всё записывается в A-образной комнате. Микрофон ставили в 5 сантиметрах от решетки кабинета, по прямой оси (что именуется как axis) и чуть левее выпуклого конуса динамика. Так же использовался аналоговый выравниватель фазы Little Labs IBP для того, чтобы послать сигнал с ПроТулза в голову, чтобы линейный сигнал в +4дБ сравнять с гитарным сигналом. Лики на чистом были записаны на первом канале Месы, а перегруженные на третьем канале Месы с примесью ламповой сатурации. Далее был использован микрофонный предусилитель Focusrite ISA 828 в режиме среднего импеданса. Сигнал возвращается в ПроТулс через АЦП предусилителя. Всё коммутировано на Apogee Electronics Big Ben. Никаких лишних патчей использовано не было.

Единственные настройки были применены для поддержания постоянного сигнала, где пики достигают до уровня -3-4 дБ, посредством отправления тона в 1 кГц в голову на уровне примерно -25дБ. Для всех моделей микрофонов, которые имеют разный диапазон, тип и т.д. — это не самый лучший способ выдать точные измерения и уровни, но мы старались сохранить всё более-менее правильно, насколько это возможно.

Здесь вы можете прослушать или скачать директ-сигнал с гитары в карту для сравнения с микрофонами.

Микрофоны:1. Shure SM57. Цена: 170$

Это классика. Это надежный, прочный динамический микрофон с диапазон 40Гц-15кГц. Его относительно узкая кардиоидная диаграмма направленности и возможность воспринимать громкие звуки делает его основным на многих сессиях. Из-за своего агрессивного рычания в среднечастотном диапазоне, он идеально подходит к микрофонам «тёмного» звучания. Когда дело доходит до рёва в звучании, SM57 трудно превзойти.

Пример звучания

2. Royer R-121. Цена: 1395$

Это динамический ленточный микрофон с диаграммой «8». Как и другие ленточные, его звучание тёплое, мягкое и натуральное. Но в отличии от других ленточных, он был сделан с максимальным SPL (уровень звукового давления) в 135дБ, что делает его отличным микрофоном для кабинетов. Ещё, если его перевернуть и реверсировать фазу, то отзвуки с задней стенки кабинета начинают звучать более ярко на дистанции 61 см или ближе. Мы нашли его основной звук, как один из наших любимых из-за теплоты и характерности. Отлично сочитается с SM57.

Пример звучания

3. Neumann U 87 (Ai). Цена: 3998$

Ещё одна легендарная классика. Его большая диафрагма имеет 3 направленности — кардиоидную, круговую и 8. Мы использовали старую версию микрофона в кардиоидном режиме, но новые версии (Ai) имеют схему для увеличения хэдрума на 10 дБ. U87 может достигать 127дБ и имеет ЧД с 20Гц до 20кГц. Вы можете услышать «мясной» звук на обоих записях и очень хорошее «отношение» к перегруженному звуку.

Пример звучания

4. Shure SM58. Цена: 188$

Почти всегда считал, что вокальным микрофоном просто иногда надо снимать звук с кабинета. Как и 57 — его цена, среднечастотное звучание, диапазон в 50Гц — 15кГц и возможность выдерживать массивные нагрузки делает этот микрофон достойным для «микрофонной тумбочки». По сути — это 57, но с другой сеткой и более обхватистый. Удивительно хорошо он показал себя на чистых частях.

Пример звучания

5. Earthworks QTC1 (иногда записывается как QTC40). Цена: 1295$

Как круговой? Конечно, почему нет! Маленькая диафрагма QTC выдает реалистичный и точный звук. Супер-широкий ЧД в размере от 4Гц до 40кГц и максимальный акустический вход в 142 дБ делает этот вариант отличным! У него очень натуральный звук — то, что вы слышите в комнате, то же слышите из динамиков.

Пример звучания

6. Sennheiser MD 421. Цена: 598$

Кардиоидный микрофон с 5-ти позиционным переключением понижения баса (чтобы помочь устранить эффект близости), это классический микрофон, тон которого слышим на протяжении десятилетий. ЧД 30Гц — 17кГц и способность принимать очень высокие уровни звукового давления дают ему полный, круглый звук. Он отлично сочитается с другими микрофонами, а сам звучит тепло, полно, с слегка заваленным верхом.

Пример звучания

7. Beyerdynamic M 160. Цена: 799$

M 160 это гиперкардиоидный, динамический, ленточный микрофон с двумя лентами, находящимися друг на другом на расстоянии в пол-миллиметра. Он имеет максимальное давление в 129 дБ и ЧД 40Гц — 18кГц. Это любимый, большой, ленточный звук.

Пример звучания

8. Audix i5. Цена: 179$

i5 это динамический микрофон общего назначения с кардиоидной диаграммой. ЧД 50Гц — 16кГц и звуковое давление в 140 дБ — что принять довольно трудно. По звуку похож на 57, но с добавлением яркости и читаемости в верхней середине. Это делает его отличным партнером с MD 421 или Royer.

Пример звучания

9. Audio-Technica AT4060. Цена: 1665$

Это конденсаторный микрофон с широкой кардиоидой, с вакуумной лампой, 2-ух микроновой золотой диафрагмой и раздельным питанием. Это всё дополняем ЧД 20Гц — 20кГц и нагрузкой в 131 дБ, что довольно много для лампового микрофона. Возможно, это может быть не тот микро, чтобы называться лучшим для прямого снятия звука. Этот микрофон хорош, если положить его за кабинет на 60-90 см для «комнаты».

Пример звучания

10. Coles 4038. Цена: неизвестно.

4038 это студийный ленточный микрофон, созданный BBC для радио-вещания и записи. Он двунаправленный (диаграмма «8»), ЧД 30Гц — 15кГц и выдерживает до 125 дБ. Ещё один классический ленточный микрофон с смягчёнными верхами и теплотой по всему спектру.

Пример звучания

11. Audio-Technica AT4047/SV. Цена: 745$

Это симпатичный конденсаторный микрофон с ЧД 20Гц — 18кГц и способностью выдерживать звуковое давление в 159 дБ с возможностью перегрузки в 10 дБ. В нем есть хороший хай-пасс фильтр на 80Гц, а так же позолоченный двухдиафграмовый капсюль. Это захватывает чёткие верха и круглую глубину.

Пример звучания

12. AKG 414 B-ULS. Цена: 1349$

Ещё одна классика! 414 имеет 5-ти позиционный переключатель на изменение диаграммы (круглая, кардиоида, гиперкардиоида, широкая кардиоида и 8) и большая диафрагма размером в 2.5 см. ЧД 20Гц — 20кГц, давление в 158 дБ и аттенюация на -18 дБ. В примере он выставлен на кардиоиду и без аттенюации. Этот микрофон хорошо прорезает микс.

Пример звучания

13. EV RE20. Цена: 750$

Часто его именуют как «ослиный член». Это кардиоидный динамический монстр с большой диафрагмой регулярно используется на радио/ТВ вещаниях. Имеет ЧД 45Гц — 18кГц. Используется для подзвучки или записи гитарных сессий. Он отлично дополняет другие микрофоны, подобные 57-ым.

Мы использовали модель PL15, которая, в целом, такая же. Он имеет хороший низ и в чистых и перегруженных партиях. Гладкая верхняя середина и не слишком много высоких.

Пример звучания

14. Shure SM7B. Цена: 619$

Этот динамический микрофон часто рассматривается как микрофон для радиовещаний, но он имеет ровный звук и ЧД 50Гц — 20кГц. На нём есть фильтр низких частот и выделение середины, но на записи всё выставлено «ровно». С довольно приятным звучанием на чистом и перегруженном, его звук сильно сфокусирован на низких. Отлично работает как в одиночку, так и с «ярким» микрофоном.

Пример звучания

15. M-Audio Luna. Цена: 399$

В настоящее время доступна версия Luna 2, это кардиоидный, конденсаторный микрофон с большим, латунным капсюлем, электроникой класса А и способностью перегрузке в 10 дБ, что позволяет ей выдерживать сигналы на уровне 140 дБ. Он имеет хороший, объемный низ и ровную середину, особенно на перегруженных партиях, и в целом неплохо сбалансирован.

Пример звучания

16. Heil PR 40. Цена: 375%

Динамический суперкардиоидный микрофон от Heil Sound. Он имеет маловесящую большую алюминиевую диафрагму, тяжелый стальной кейс и ЧД 28Гц — 18кГц. Отличная глубина и верх верхов, почти неприметные в хорошем смысле. Он звучит реально круто с Coles 4038 или чем-то похожим.

Пример звучания

17. B&K 4006. Цена: 1925$ (под именем DPA 4006)

Теперь помеченные как DPA, это микрофоны высокого класса, с фантомным питанием и круговой диафрагмой. Обычно они используются для записи классической музыки. Имеет удивительно линейную ЧД 20Гц — 20кГц, выдерживает нагрузки в 143 дБ. Такой микрофон звучит естественно, без каких либо смещений, добавлений, уменьшений. Вы получаете ровно тот звук, который записали.

Пример звучания

18. Reslo. Цена: Неизвестно.

Классический ленточный микрофон прямиком из ранних 60-ых. Имеет ЧД 40Гц — 15кГц. Неудивительно, что он звучит как классический записи Битлз. Выходной звук звучит как аналоговая лента, пущенная через старую ламповую консоль.

Пример звучания

Старался правильно перевести, но знаю, что вышло не все. Некоторое ненужное или непереводимое убрал (там не слишком важные моменты).Ссылка на оригинальную статью.

jablog.ru

Акустические микрофоны и преобразователи | Портал Электриков

Микрофоны, как известно, преобразуют энергию звукового сигнала в электрический сигнал. В совокупности со специальными усилителями и фильтрующими элементами они могут быть использованы в качестве устройств, позволяющих получать необходимую информацию. Для этого, например, может быть создана скрытая проводная линия связи, обнаружить которую можно лишь физическим поиском, либо проводя контрольные измерения сигналов во всех проводах, имеющихся в помещении. Естественно, что методы радиоконтроля, эффективные для поиска радиопередатчиков, в данном случае не имеют смысла.

Кроме перехвата непосредственно звуковых колебаний, некоторые микрофоны, так называемые микрофоны-стетоскопы, могут очень хорошо воспринимать разнообразные звуки, распространяющиеся по строительным конструкциям здания. Их используют для прослушивания помещений сквозь стены, двери, открытые окна и форточки.

Для получения информации, идущей только с одного направления, используются узконаправленные микрофоны. В простейших из них узкая диаграмма направленности формируется за счет использования длинной трубки и микрофона, установленного в ней. Трубка маскируется под трость или зонт. В более сложных конструкциях могут использоваться несколько трубок различной длины — это так называемый микрофон органного типа. Такой микрофон способен улавливать звуки голоса на расстоянии до 1000 метров. Высокую направленность имеют также микрофоны, в которых диаграмма направленности формируется параболическим концетратором звука. Ниже приведены схемы и описания некоторых конкретных устройств.

Чувствительный микрофон с усилителем на малошумящих транзисторах

Конструирование чувствительных усилителей для прослушивания речи имеет свои особенности. Одна из практических схем микрофонного усилителя приведена на рис. 2.34.

Это устройство содержит двухкаскадный усилитель низкой частоты на малошумящих транзисторах VT1 и VT2, корректирующий фильтр на транзисторе VT3 и оконечный усилитель, собранный по двухтактной бестрансформаторной схеме, на транзисторах VT4-VT6. Акустическое усиление сигнала звуковой частоты, приведенным устройством составляет 85 дБ, начальный ток потребления — 1,8 мА, полоса усиливаемых частот — от 0,3 до 3 кГц, максимальный выходной уровень сигнала — 124 дБ.

Сигнал с микрофона М1 типа «Сосна» через конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1. Поскольку чувствительность усилителя звуковой частоты ограничена внутренними шумами транзисторов, то для уменьшения шумов в первых каскадах усилителя использованы малошумящие транзисторы типа КТ3102.

Усилительные каскады на транзисторах VT1 и VT2 охвачены глубокой отрицательной обратной связью, которая позволяет обеспечить устойчивую работу каскадов и более линейную АЧХ. Нагрузкой второго каскада усилителя является перемеяный резистор R3, он же является и регулятором громкости. Сложный RС-фильтр, состоящий из элементов R3, С5, R6, С6, R7, С7 отсекает «шумовые» ВЧ составляющие, принимаемые микрофоном, и оставляет только сигналы в полосе частот до 4 кГц. Этот диапазон обеспечивает наибольшую разборчивость речевой информации.

С выхода фильтра сигнал поступает на оконечный усилитель звуковой частоты, выполненный на транзисторах VT4, VT5 типа КТ315 и транзисторе VT6 типа КТ-61. Нагрузкой усилителя служит головной телефон типа ТМ-2А или ТЭМ. Резисторы в схеме используются типа МЛТ-0,125. Резистор R3- СП—41 или другой небольших габаритов.

Настройка устройства сводится к подбору сопротивлений резисторов R1 и R16 для установки напряжения в точках А и В равным половине напряжения питания.

Микрофон для обнаружения слабых акустических сигналов на специализированной микросхеме

В отличие от предыдущего устройства, собранного на дискретных элементах, предлагаемое устройство собрано на широко распространенной микросхеме типа К237УН1 и предназначено для обнаружения слабых акустических сигналов. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.35.

В схеме использован электретный микрофон типа МКЭ-333. Сигнал с микрофона М1 поступает на вход микросхемы DA1 типа К237УН1, которая представляет собой усилитель низкой частоты. Усилитель включен по типовой схеме. Транзисторы VT1 типа КТ315 и VT2 типа КТ361 выполняют роль эмиттерных повторителей и служат для усиления сигнала по току. В качестве нагрузки используется телефон типа ТМ-2А.

Настройка усилителя звуковой частоты заключается в получений максимальной мощности сигнала на выходе микросхемы DA1 путем измене ния сопротивления резистора R3. Сопротивление резистора R3 подбирают таким, чтобы при номинальном напряжении питания 9 В и отсутствии сигнала звуковой частоты на входе микросхемы DA1 потенциал на выводе 1 микросхемы DA1 находился в пределах 3,75-3,85 В.

В случае неустойчивой работы усилителя, его самовозбуждения, необходимо между выходом микрофона М1 и конденсатором С2 включить резистор сопротивлением 2-68 кOм.

Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 3-9 В, потребляемый при этом ток составляет 2-6 мА. Вместо микрофона возможно подключение многовитковой катушки индуктивности. Она подключается между точками А и В схемы. Микрофон М1 и резисторы при этом отключаются. В последнем случае возможна регистрация переменных магнитных полей.

Направленный микрофон органного типа

Необходимо помнить, что микрофонный усилитель усиливает звуки, приходящие со всех сторон, и, если соотношение сигнал/шум будет недостаточным, нужно применять пространственные направляющие системы — (направленные микрофоны). В этом случае дистанционное звуковое прослушивание ведется с помощью дистанционно направленных микрофонов, имеющих очень узкую диаграмму направленности. С помощью такого микрофона можно прослушать разговор на расстоянии до 1 км в пределах прямой видимости и имеет место принцип: «поблизости никого нет, но тем не менее вас хорошо прослушивают». Использование явления резонанса звуковых волн в направленных системах приводит к увеличению уровня сигнала зауковой энергии, который поступает в микрофон.

Простой направленный микрофон представляет собой набор из семи алюминиевых трубок диаметром 10 мм. Длина трубки определяет резонансную частоту звукового сигнала. Формула для расчета длины трубок имеет следующий вид:

L = 330/2F,

где L — длина трубки в метрах; F — резонансная частота в герцах.

Исходя из вышеприведенной формулы, можно построить табл. 2.1, где N — номер трубки.

Таблица 2.1. Характеристики трубок направленного микрофона

N 1 2 3 4 5 6 7
L,мм 550 400 300 200 150 100 50
F,Гц 300 412 550 825 1100 1650 3300

Вариант размещения избирательной системы, составленной из направленных трубок, приведен на рис. 2.36.

Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 2.37).

Дальнейшее усиление сигнала происходит за счет использования высокочувствительного микрофонного усилителя МУ. Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот от 300 Гц до 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то необходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук. В табл. 2.2 приведены расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок.

Приведенная в табл. 2.2 резонансная система перекрывает диапазон частот от 180 Гц до 8200 Гц. Вариант размещения резонансных трубок приведен на рис. 2.38, где трубки располагаются «улиткой».

Вместо резонансной системы можно использовать параболический рефлектор диаметром от 30 до 80 см.

Таблица 2.2. Расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
L,мм 920 895 870 845 820 792 770 745 720 695 670 645
F,Гц 180 184 190 195 201 208 214 222 229 237 246 256
N 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
L,мм 620 595 570 545 520 495 470 445 420 395 370 345
F,Гц 266 277 290 303 317 333 351 371 393 418 446 478
N 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
L,мм 320 295 270 245 220 195 170 145 120 95 70 45 20
F,Гц 516 560 611 674 750 846 971 1138 1375 1737 2357 3667 8250

Выносной микрофон с питанием от линии связи

Дистанционная передача информации возможна при использовании проводных линий связи, которые соединяют выносной чувствительный микрофон и оконечный усилитель. Поскольку выходной сигнал, снимаемый непосредственно с микрофона, имеет небольшую амплитуду, то передавать его по линии связи просто нецелесообразно. Это связано с тем, что на длинных соединительных проводах навалятся разного рода помехи, имеющие зцачительную амплитуду. Чтобы передавать сигнал по этим проводам, его необходимо усилить до некоторой величины. Для усиления сигнала используется чувствительный микрофонный усилитель, расположенный в непосредственной близости с микрофоном. Питание такого усилителя осуществляется по проводам линии связи.

Ниже приведена схема выносного микрофона с питанием от линии связи. В устройстве используется динамический или электромагнитный микрофон. Коэффициент усиления по напряжению усилителя, собранного по схеме рис. 2.39, составляет около 3500.

Передача сигнала может осуществляться на десятки и сотни метров. Сигнал с микрофона М1 поступает на усилитель, собранный на транзисторах VT1, VT2 и VT3. Между выходом и входом усилителя введена отрицательная обратная связь по напряжению, образованная резисторами R1, R2, R3 и конденсатором С1. При этом начальный ток, протекающий через усилитель по цепи плюс источника питания, резистор R7, постоянен и зависит от напряжения источника питания и сопротивления нагрузочного резистора R7. Сигнал, усиленный усилителем, вызывает изменение выходного тока усилителя, что приводит к изменению напряжения на нагрузке. Это напряжение поступает на усилитель звуковой частоты через конденсатор С2.

Усилитель звуковой частоты может быть использован любой. Резистор R6 нужен для согласования внутреннего сопротивления микрофонного усилителя с сопротивлением линии связи. Выпрямительный мост VD1 типа КЦ407 необходим для предотвращения выхода устройства из строя вследствие ошибочного подключения источника питания.

Транзистор VT4, включенный по схеме «аналога» стабилитрона, предотвращает скачки напряжения на усилителе в момент подключения питания. Кроме того, он позволяет получить симметричное ограничение выходного сигнала при перегрузках усилителя, что исключает появление четных гармоник, особенно неприятных для слухового восприятия.

В устройстве используются резисторы типа МЛТ-0,125 (кроме R6 и R7). Транзисторы VT1, VT4 могут быть типа КТ315, КТ312, КТ201, КТ342, КТ3102. Транзистор VT2 — КТ361, КТ345, КТ3107. Транзистор VT3 — КТ608, КТ603, КТ630, КТ626, КТ940. Диодный мост VD1 можно заменить четырьмя диодами типа КД102, КД103.

Настройка сводится к установке необходимого коэффициента усиления путем подбора сопротивления резистора R3. При изменении сопротивления резистора R3 от 0 до 20 ком можно получить коэффициент усиления от 3500 до 10.

Питание усилителя осуществляется от источника постоянного тока напряжением от 12 до 60 В. Ток, протекающий через устройство, не должен выходить за пределы 0,5-60 мА. Его значение устанавливается подбором сопротивления R7.

Если сопротивление обмотки электромагнитного или динамического микрофона М1 по постоянному току менее 600 Ом, то его желательно включить в цепь эмиттера транзистора VT1. В качестве линии связи используется экранированный-или обычный провод. В последнем случае провода желательно свить между собой.

Малогабаритный выносной микрофон с низким питающим напряжением

Схема, приведенная на рис. 2.40, в отличие от описанной выше, работает при более низком питающем напряжении.

Выносная часть устройства имеет малые размеры. Длина соединительного кабеля составляет 15-30 м.

Устройство разделено на две части. Одна из них собрана на транзисторе VT1 типа КТ315 по схеме с общим коллектором, а вторая на транзисторе VT2 по схеме с общим эмиттером. Сигнал, снимаемый с электретного микрофона с усилителем типа МКЭ-3, поступает на базу транзистора VT1. Нагрузкой этого каскада служит резистор R3, расположенный во второй части устройства. Это сопротивление необходимо для обеспечения питания входного каскада на транзисторе VT1 при минимальном количестве соединительных проводов. Сигнал, снимаемый с резистора R3, через конденсатор С3, поступает на усилитель звуковой частоты, собранный на транзисторе VT2 типа КТ315.

Обе части устройства соединены экранированным проводом. Причем, отрицательное напряжение источника питания и сигнал звуковой частоты поступают по центральной жиле провода, а положительное напряжение поступает по оплетке.

В качестве микрофона М1 можно использовать любой электретный микрофон с усилителем. Транзистор VT1 типа КТ315 лучше заменить малошумящим транзистором КТ3102. Резисторы в схеме — типа МЛТ-0,125. В качестве источника питания используется аккумуляторная батарея на напряжение 6-9 В.

Настройка устройства заключается в установке режимов работы транзисторов VT1, VT2 путем подбора сопротивлений резисторов R2 и R4, соответственно. При этом ток коллектора каждого транзистора должен быть 0,1-0,2 мА.

Выносной микрофон с усилителем, обеспечивающим дальность передачи сигнала до 100 метров

Это устройство является улучшенным вариантом предыдущего. Оно позволяет предавать сигнал на расстояние до 100 м. Изменения в предлагаемой схеме касаются микрофонного блока. Схема устройства приведена на рис. 2.41.

Транзистор VT1 типа КТ361, на базу которого через конденсатор С2 поступает сигнал с микрофона М1, вместе с резисторами R2-R4 образует однокаскадный микрофонный усилитель. Транзистор VT2 типа КТ315 является эмиттерным повторителем и выполняет функцию динамической нагрузки первого каскада. Ток, потребляемый микрофонным усилителем, не превышает 0,4-0,5 мА, так что его можно питать от источника питания усилителя звуковой частоты.

Усилитель работоспособен в интервале питающих напряжений 3-9 В. Резисторы устройства применяются типа МЛТ-0,125. Микрофон М1 — любой электретный микрофон со встроенным усилителем. Вместо транзисторов VT1 и VT2 можно использовать транзисторы типа КТ3107 и КТ3102 соответственно.

Настройка усилителя звуковой частоты состоит в установке путем подбора сопротивления резистора R3 возможно большего напряжения выходного сигнала.

Соединение микрофонного блока с основным выполняется экранированным проводом, но возможно использование и обычного провода или провода типа «лапша». При использовании длинного соединительного кабеля наблюдается ухудшение качества воспроизведения сигнала из-за больших наводок на проводах.

Выносной микрофон с питанием от трехпроводной симметричной линии связи

Как уже говорилось ранее, кабели, связывающие микрофон с основным усилителем звуковой частоты, очень часто становятся источником дополнительных шумов. Снижение уровня полезного сигнала, которое, как правило, происходит на соединительном кабеле большой длины, можно компенсировать усилителем звуковой частоты, но при этом одновременно будут усилены и шумы.

В отличие от приведенных выше схем, ниже описана схема устройства с передачей сигнала по симметричной линии. В этом случае шумы на уровне усиленного сигнала маскируются в большей степени.

Принципиальная схема микрофонного усилителя приведена на рис. 2.42.

Сигнал, снимаемый с микрофона М1 типа МКЭ-3, «Сосна», поступает на усилитель, собранный на транзисторе VT1. Коэффициент передачи каскада, выполненного на транзисторе VT1, приблизительно определяется соотношением сопротивлении резисторов R3 и R4. Сигнал, усиленный транзистором VT1, поступает на базу транзистора VT2. А так как фаза сигнала на коллекторе транзистора VT2 противоположна фазе сигнала на эмиттере, то и сигнал, поступающий в линию, тоже противофазный. Входной каскад правой части схемы, собранный на транзисторах VT3, VT4, представляет собой сумматор со сдвигом фазы на 180°. Таким образом, противофазный полезный сигнал складывается в фазе и на выходе образуется полезный сигнал с удвоенной амплитудой. А возникающие одинаковые по фазе шумы и помехи в каждом из проводов линии взаимно уничтожаются в сумматоре. Суммарный сигнал подается на базу транзистора VT5 типа КТ361. Этот каскад имеет коэффициент усиления 4. С нагрузки этого каскада, резистора R12, сигнал подается на оконечный усилитель звуковой частоты или магнитофон.

В устройстве используются резисторы типа МЛТ-0,125. Транзисторы VT1-VT3 могут быть типа КТ315 и КТ342, транзисторы VT4, VT5 — КТ361, КТ3107. В качестве микрофона М1 может быть использован любой электретный микрофон со встроенным усилителем.

Настройка усилителя заключается в подборе сопротивления резистора R7. При этом необходимо контролировать напряжения, указанные на принципиальной схеме.

Для подключения выносного микрофона необходим экранированный кабель с двумя внутренними жилами.

Микрофонный усилитель с дифференциальным входом

Такой недостаток, как питание выносного микрофона по трем проводам, можно устранить. Ниже приведена схема с двухпроводной соединительной линией, имеющая лучшие выходные характеристики, чем выше описанная. -а основу взята схема, представленная на рис. 2.41. В качестве предварительного усилителя используется дифференциальный операционный усилитель. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.43.

Работа выносного микрофона (левая часть схемы) подробно изложена при описании работы схемы рис. 2.41. Остановимся на подробном описании правой части схемы. Основу правой части схемы представляет операционный усилитель DA1 типа КР1407УД2, включенный по схеме дифференциального усилителя. Он представляет собой малощумящпй операционный усилитель с малым током потребления. Схема имеет коэффициент ослабления синфазных входных напряжений около 100 дБ. Это свойство и используется для подавления помех, наводимых в проводах и имеющих синфазный характер. Полезный сигнал и помеха снимаются с нагрузочных резисторов R6 и R7 и через конденсаторы С3 и С4 поступают на инвертирующий и неинвертирующий входы микросхемы DA1 соответственно. Вследствие этого сигнал помехи ослабляется в микросхеме на 100 дБ. Полезный звуковой сигнал усиливается операционным усилителем в 10 раз. Коэффициент усиления сигнала можно изменять путем изменения сопротивления резисторов R8 и R9. Увеличение их номиналов приводит к увеличению коэффициента усиления, определяемого как отношение R8/R4 (R9/R5). Сигнал, усиленный микросхемой, с выхода 6 через конденсатор С6 поступает на основной У-Ч или магнитофон.

Резисторы R10, R11 и конденсатор С5 создают искусственную среднюю точку, в которой напряжение равно половине напряжения источника питания. Это обусловлено тем, что для питания устройства используется однополярное питание, а для нормальной работы операционного усилителя необходимо двухполярное питание. Резистор R13 устанавливает необходимый ток потребления микросхемы. Микросхему DA1 можно заменить на КР140УД1208. Но возможно и применение любого другого операционного усилителя, включенного по типовой схеме со своими Цепями коррекции. Резистор R13 в этом случае из схемы исключается.

При исправных деталях устройство начинает работать без дополнительных регулировок. Увеличить (уменьшить) усиление можно подбором сопротивлений R8 и R9.

Если левую часть схемы заменить схемой, приведенной на рис. 2.44, а из правой части убрать резисторы R6 и R7, то можно записывать на магнитофон телефонный разговор при снятой телефонной трубке.

Микрофон-стетоскоп

Наряду с узконаправленнымн и проводными выносными микрофонами, существуют устройства, которые регистрируют вибрационные колебания стен, потолков, стекол, вентиляционных шахт и т. л. Эти устройства называются микрофоны-стетоскопы. Они представляют собой довольно сложные устройства. Поэтому ниже описано устройство, которое может служить прообразом микрофона-стетоскопа, и принцип его работы. Принципиальная схема устройства приводится на рис. 2.45.

Усилитель звуковой частоты собран на микросхеме DA1 типа К140УД6. Резисторы R1 и R2 задают режим работы микросхемы. Коэффициент усиления определяется значением сопротивления резистора R3. Транзисторы VT1 типа КТ315 и VT2 типа КТ361 включены по схеме эмиттерных повторителей и усиливают выходной сигнал по току. Нагрузкой усилителя служат головные телефоны ТЭМ-2.

Датчик вибрации делается из пьезокерамической головки В1, снятой со старого проигрывателя. Виброколебания преобразуются пьезадатчиком в электрические и усиливаются усилителем DA1. В качестве пьезодатчика В2 можно применить пьезоизлучатель типа -П-1, -П-22 и им подобные от электронных часов и игрушек. Они хорошо воспроизводят частоты в диапазоне 800-3000 Гц, что, в основном, перекрывает речевой диапазон частот.

При необходимости можно усилить сигнал до нужной величины, используя дополнительный усилитель звуковой частоты. Сигнал на него поступает с выхода операционного усилителя DA1. Подобный датчик может быть с успехом использован и в качестве датчика охранной сигнализации. В качестве пьезодатчика В1 можно использовать, например, ПЭ-1, Г-П-308 и другие.

www.electricsite.net