Узконаправленный микрофон. Узконаправленный микрофон


Узконаправленный микрофон | HamLab

Узконаправленный микрофон состоит из собственно микрофона динамического типа (МД-38, МД-45, МД-200) и малошумящего усилителя, размешенных в специальном цилиндрическом футляре. Характеристика указанных микрофонов в диапазоне частот 50 .. 15000 Гц имеет неравномерность 8...12дБ. При уровне выходного сигнала 0,2...0,5 В требуемый коэффициент усиления по напряжению микрофонного усилителя - 50...55 дБ, а соотношение сигнал/шум - не хуже 60...65 дБ. Коэффициент нелинейных искажений  не более 0,2 %. Усилитель должен обладать хорошей температурной стабильностью и потреблять незначительный ток от источника питания, в качестве которого используется аккумуляторная   батарея   либо   батарея гальванических элементов.

Увеличить дальность действия микрофона позволит сужение полосы пропускания усилителя. На рис. 1 приведена схема усилителя, работающего в "телефонной" полосе частот - 280...3400 Гц.

 

Рис. 1.

Он собран на двух ОУ, входящих в состав малошумящего усилителя К157УД2. Каскады идентичны и представляют собой включенные последовательно инвертирующие усилители. Нижнюю границу полосы пропускания каждого из каскадов усилителя определяют элементы R1, С1 и R2, R3, С2, а верхнюю - R4, СЗ и R5, С4 Конденсаторы С5, С6 служат для частотной коррекции ОУ, делитель R6R7 образует искусственную среднюю точку. Конденсаторы С7, С8 шунтируют цепи питания ОУ Переменный резистор R2 - регулятор уровня сигнала, с его помощью коэффициент усиления устройства можно изменять в пределах 50...64 дБ.

К выходу усилителя (вывод 9 микросхемы DA1) могут быть подключены головные телефоны сопротивлением 16... 100 Ом. При напря­жении питания 6...9 В усилитель работает устойчиво и мощности, выделяющейся на нагрузке, вполне достаточно для прослушивания. Если будет применен ОУ другого типа, между его выходом и точкой соединения элементов R5, С4 и выводов 3, 5 разъема Х2 может понадобиться токоограничительный резистор сопротивлением 33...47 Ом.

Чертеж печатной платы и схема размещения на ней элементов приведены на рис. 2.

 

Рис. 2.

Конденсаторы С1-С4 могут быть серий К10-17, К10-47, К73-5, К73-9, К73-17; С5, С6 - КТ1, КД. В качестве ОУ можно использовать КР1434УД1, являющийся аналогом К157УД2, а также К140УД20. В последнем варианте чертеж печатной платы придется подкорректировать, не забыв о токоограничивающем резисторе на выходе второго ОУ (вывод 10 микросхемы К140УД20). Резистор R2 - СП4-1, остальные элементы такие же, что и в предыдущей конструкции.

Данный усилитель  не требует налаживания, следует лишь убедиться в наличии нулевого напряжения между выводами 2 и 3, 5 разъема Х2.

Конструктивно усилитель выполнен в жестяной коробочке рис. 3.

 

Рис. 3.

Разъемы "вх" и "вых" выведены на боковые поверхности, ручка переменного резистора для удобства выведена на верх.

Конструкция микрофона, рис. 4.

Рис. 4.

Ее основа - цилиндрический футляр 1 диаметром 60...65 и длиной 450..600 мм, который нетрудно склеить из чертежной бумаги рис. 5

Рис. 5.

Для уменьшения отражения звука от стенок футляр оклеивают изнутри слоем поролона 2. Капсуль для микрофона 3 представляет собой кольцо  из жести 1 рис. 6

Рис. 6.

в середину которого помещается микрофон 2 к которому через резиновые прокладки приклеены пружинки  3 которые соответственно приклеиваются к кольцу 1. Этот капсуль помещается в футляр на конце которого размещен разъем для подключения микрофона к усилителю.

Готовая конструкция приведена на рис. 7.

Рис. 7.

По материалам статьи В. Мосягина "Узконаправленный микрофон." журнал "Радио" ?5/2002Обсудить эту статью на форуме.

Данная статья является собственностью сайта "Схематехник". Перепечатка запрещена!

©Савицкий А. 2006 г.

hamlab.net

Радиосхемы. - Узконаправленный микрофон

Узконаправленный микрофон

категория

Простые радиосхемы начинающим

материалы в категории

В. МОСЯГИН, г. Великий НовгородРадио, 2002 год, № 5

Для записи голосов птиц, животных, шума моря и т. п. необходим микрофон, обладающий узкой диаграммой направленности и эффективно отсекающий посторонние шумы. Задачу можно решить с помощью устройства, описанного в этой статье.

Микрофон содержит предварительный усилитель, уровень выходного сигнала которого достаточен для подключения его к магнитофону. Направленность микрофона значительно повышает соотношение полезного сигнала к акустическим помехам на входе усилителя и позволяет качественно усиливать и записывать звуки отдаленных источников.

Узконаправленный микрофон состоит из собственно микрофона динамического типа (МД-38, МД-45, МД-200) и малошумя-щего усилителя, размещенных в специальном цилиндрическом футляре. Характеристика указанных микрофонов в диапазоне частот 50... 15000 Гц имеет неравномерность 8...12 дБ. При уровне выходного сигнала 0,2...0,5 В требуемый коэффициент усиления по напряжению микрофонного усилителя ≈ 50...55 дБ, а соотношение сигнал/шум ≈ не хуже 60...65 дБ. Коэффициент нелинейных искажений ≈ не более 0,2 %. Усилитель должен обладать хорошей температурной стабильностью и потреблять незначительный ток от источника питания, в качестве которого используется аккумуляторная батарея либо батарея гальванических элементов.

Этим требованиям отвечает усилитель, схема которого приведена на рис. 1. За его основу взят усилитель воспроизведения от магнитофона-приставки "Маяк-001 ≈ стерео".

Первый каскад собран на кремниевом малошумящем транзисторе VT2, второй ≈ на операционном усилителе (ОУ) DA1. Микрофон ВМ1 включен непосредственно в цепь базы транзистора VT2, работающего в режиме микротоков, что позволяет получить необходимое соотношение сигнал/шум.

Особенностью усилителя является использование двух независимых цепей ООС. Первая из них, состоящая из R5, VT1, С2, R1, С1, обеспечивает температурную стабилизацию режима работы входного каскада по постоянному току, а вторая (СЗ, R4) формирует требуемую частотную характеристику усилителя. Коэффициент передачи усилителя по напряжению (50 дБ) примерно равен отношению сопротивлений резисторов R4 и R2, он может быть изменен подбором одного из них (например, R4) практически без изменения режима работы устройства по постоянному току. Конденсатор СЗ определяет верхнюю частоту усиливаемого сигнала, которая составляет 15 кГц.

Делитель R6 ≈ R9 служит для создания искусственной средней точки и подачи требуемого напряжения смещения на неинвертирую-щий вход ОУ DA1 (вывод 5). Цепь R2C1 определяет нижнюю границу усиливаемых частот, которая выбрана около 20 Гц. С выхода усилителя (вывод 10 ОУ) усиленный сигнал поступает через конденсатор С7 на регулятор уровня ≈ переменный резистор R10, а с его движка ≈ на разъем Х2. Контакты 2 и 4 разъема являются выключателем питания. Когда магнитофон подключают к разъему, через эти контакты на усилитель поступает питание от батареи GB1. Усилитель потребляет от источника ток около 2,5 мА, работоспособность его сохраняется при снижении напряжения питания до 5 В.

Детали предварительного усилителя, кроме резистора R10, размещены на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Резисторы R1 ≈ R9 ≈ МЛТ, С1-4, С2-33, переменный R10 ≈ СПЗ-4. Конденсаторы С1, С2, С4 ≈ С8 ≈ зарубежные, подобные К50-35; СЗ, С6 ≈ КТ1, КД. На месте VT1 можно использовать транзисторы КТ3102 с буквенными индексами А ≈ В, Д, КТ342Б, КТ358Д, а на месте VT2 ≈ КТ3107 с индексами Л, Ж, с несколько худшими результатами ≈ Д, И, К. ОУ DA1, кроме указанного на схеме, подойдет К153УД2, а также КР140УД608, К140УД6, КР140УД708, К140УД7 с учетом различия в цоколевке. Кроме того, в микросхемах, за исключением К153УД2, есть внутренние цепи коррекции, поэтому устанавливать конденсатор С6 не нужно.

Усилитель практически не требует налаживания, следует лишь проверить соответствие режимов работы приведенным на схеме. В зависимости от чувствительности используемого микрофона может понадобиться корректировка коэффициента усиления подбором резистора R4.

Конструкция микрофона, описанная в [1], показана на рис. 3. Ее основа ≈ цилиндрический футляр 1 диаметром 60...65 и длиной 450...600 мм, который нетрудно склеить из чертежной бумаги. Для уменьшения отражения звука от стенок футляр оклеивают изнутри слоем поролона 2. Микрофонный капсюль 3 прикрепляют к футляру проволочными кольцами 4 и резиновыми растяжками 5. Вблизи микрофона располагают усилитель 6, заключенный в экран, например, из белой жести от банки из-под сгущеного молока. Под усилителем находится батарея питания 10. Тыльную сторону футляра закрывают крышкой 7, на которой закрепляют разъем 9 и переменный резистор 8 (R10). Для удобства пользования к футляру прикрепляют ручку-скобу 11 из полистирола толщиной 5 мм. На ней крепят гайку 12, с помощью которой микрофон можно устанавливать на фотоштатив.

Узконаправленный микрофон позволяет записывать звуки с расстояния более 100 м. Еще лучшие результаты удается получить, если изменить конструкцию микрофона ≈ поместить его в центр параболического рефлектора или дополнительно снабдить набором резонансных трубок [2, 3].

В любом конструктивном исполнении увеличить дальность действия микрофона позволит сужение полосы пропускания усилителя. На рис. 4 приведена схема усилителя, работающего в "телефонной" полосе частот ≈ 280...3400 Гц.

Он собран на двух ОУ, входящих в состав малошумящего усилителя К157УД2. Каскады идентичны и представляют собой включенные последовательно инвертирующие усилители. Нижнюю границу полосы пропускания каждого из каскадов усилителя определяют элементы R1, С1 и R2, R3, С2, а верхнюю ≈ R4, СЗ и R5, С4. Конденсаторы С5, С6 служат для частотной коррекции ОУ, делитель R6R7 образует искусственную среднюю точку. Конденсаторы С7, С8 шунтируют цепи питания ОУ Переменный резистор R2 ≈ регулятор уровня сигнала, с его помощью коэффициент усиления устройства можно изменять в пределах 50...64 дБ.

К выходу усилителя (вывод 9 микросхемы DA1) могут быть подключены головные телефоны сопротивлением 16...100 Ом. При напряжении питания 6...9 В усилитель работает устойчиво и мощности, выделяющейся на нагрузке, вполне достаточно для прослушивания. Если будет применен ОУ другого типа, между его выходом и точкой соединения элементов R5, С4 и выводов 3, 5 разъема Х2 может понадобиться токоограничительный резистор сопротивлением 33...47 Ом.

Чертеж печатной платы и схема размещения на ней элементов приведены на рис. 5.

Конденсаторы С1 ≈ С4 могут быть серий К10-17, К10-47, К73-5, К73-9, К73-17; С5, С6 ≈ КТ1, КД. В качестве ОУ можно использовать КР1434УД1, являющийся аналогом К157УД2, а также К140УД20. В последнем варианте чертеж печатной платы придется подкорректировать, не забыв о токоограничиваю-щем резисторе на выходе второго ОУ (вывод 10 микросхемы К140УД20). Резистор R2 ≈ СП4-1, остальные элементы такие же, что и в предыдущей конструкции.

Данный усилитель также не требует налаживания, следует лишь убедиться в наличии нулевого напряжения между выводами 2 и 3, 5 разъема Х2.

ЛИТЕРАТУРА1. Вдовикин А. И. Занимательные электронные устройства. — М.: Радио и связь, 1981.2. Николаев Ю. Сверхчувствительный микрофон. — Радио, 1992, № 10,3. Макаров Д. Шпионские страсти. — Радио, 1995, № 3, с. 40, 41; № 4, c. 44—46.

 

radio-uchebnik.ru

Узконаправленный микрофон | Телекоммуникации вчера, сегодня, завтра

Узконаправленный микрофон (гипер-кардиоидный) состоит из трубки, в которой прорезаны мелкие канавки и на одном своей конце содержит электретный микрофон. Этот микрофон разработан так, чтобы захватывать звук в пределах довольно узкого угла, и остается намного менее чувствительным к звукам, приходящим с других направлений. Он хорошо изолирует звук объекта съемки, когда он находится в толпе, или исключает близлежащие звуки и шумы.

К сожалению, узконаправленный микрофон не имеет возможности поддерживать хорошие направленные свойства на протяжении всего диапазона звуковых частот. На более низких частотах он теряет свою способность к выделению звучания. С понижением диапазона частот его узкая диаграмма направленности становится все шире и шире.

При съемках в очень «живой» (реверберирующей) обстановке узконаправленный микрофон имеет значительные преимущества, поскольку он будет записывать слова (музыку) объекта съемки, при этом уменьшая посторонние отражения, однако, то, насколько эффективно он будет решать эту задачу, зависит от частоты основного тона или окраски отраженных звуковых волн.

Узконаправленный микрофон способен адаптироваться в широких пределах, и, как правило, используется в качестве:

  • Ручного (переносного) микрофона, устанавливаемого  на амортизирующей опоре какого-либо типа.
  • Микрофона, присоединенного к окончанию стрелы микрофонного журавля или микрофонной «удочки».Микрофона в шарнирном креплении обычного микрофонного журавля или микрофонного журавля на колесах (коляски).
  • Микрофона телевизионной камеры , укрепленного в верхней части головки камеры.

Подавляющее число телевизионщиков при натурных съемках используют узконаправленный микрофон, оснащенный ветровым экраном (его также иногда называют устройством ветрозащиты  или ветропоглотителем) какого-либо типа. Наиболее эффективными типами экранов, обеспечивающих защиту от посторонних шумов ветра, являются меховые накладки с «ворсом» или пластиковые/волоконные трубки.Альтернативным дизайном ветрового экрана является трубчатая пластиковая губка.Несмотря на то, что это решение оказывается намного легче по весу, его характеристики оказываются удовлетворительными разве что при небольшом дуновении ветра.

 

Узконаправленный микрофоны являются одними из наиболее широко используемых микрофонов в телевизионном производстве. Они очень чувствительны к шумам, обусловленным удержанием микрофона, и их обязательно следует устанавливать  или прикреплять к штативу, микрофонному журавлю при помощи амортизирующего крепления. Для защиты узконаправленного микрофона от шумов ветра используются разнообразные типы ветровых экранов.

Микрофонный журавль (или микрофонная «удочка») представляет собой обычный способ установки узконаправленного микрофона, в частности, при внестудийных съемках. Он дает оператору микрофонного журавля возможность находиться в нескольких футах от объекта съемки, подводя микрофон к нему через любые препятствия на переднем плане   и размещая его под оптимальным углом. Эта позиция может приводить к усталости оператора, особенно, если ему приходится находиться в одном положении в течение длительного времени. Однако, это может быть единственно возможным решением, когда исполнители работают соя и/или перемещаются по съемочной площадке.

Узконаправленный микрофон не прикрепляется непосредственно к микрофонной «удочке», для его крепления обязательно применяется амортизирующее крепление, например, такое как показано на этом рисунке, для того, чтобы предотвратить  запись микрофоном шумов, обусловленных удержанием микрофона, шумов из-за перемещения крепления по длине «удочки».

Другие полезные статьи на сайте rfcmd.ru

Как выбрать веб-дизайнераКаким должен быть интернет-магазинКак работает радиостанция Как выбрать DSK модемВведение в телемедицинуИнстаграм как драйвер бизнесаУмный дом под видеонаблюдением

www.rfcmd.ru

МИКРОФОН И МИКРОФОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

МИКРОФОНЫ И МИКРОФОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ

      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. 1.

Рисунок 1

      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.

Рисунок 2

      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.

      Усилитель работоспособен 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.

      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.

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. 3.

Рисунок 3

      Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 4).

Рисунок 4

      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. 5, где трубки располагаются "улиткой".

Рисунок 5

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

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. 6, составляет около 3500.

Рисунок 6

      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. 7, в отличие от описанной выше, работает при более низком питающем напряжении.

Рисунок 7

      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. 8.

Рисунок 8

      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. 9.

Рисунок 9

      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. 10.

Рисунок 10

      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. 11, а из правой части убрать резисторы R6 и R7, то можно записывать на магнитофон телефонный разговор при снятой телефонной трубке.

Рисунок 11

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. 12.

Рисунок 12

      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.

Несколько схем радиомикрофонов

Адрес администрации сайта: [email protected]   

 

soundbarrel.ru


Смотрите также