Серый Хомячок

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Предусилитель для микрофона МКЭ-271

E-mail Печать

Thumbnail imageНекоторое время назад попался мне в руки этот микрофон. Увидел его на развале и, не долго думая, купил прямо как в рекламе – за сущие копейки! До того времени такого микрофона я в руках не держал и вообще о его свойствах определенной информации не имел, но по маркировке я сразу понял, что это микрофон конденсаторный электретный, а значит из него, при должном подходе, может получиться толк. Тем более, что идея покупки микрофона для разных вечеринок и прочих собраний давно витала в голове. Всяческие китайские поделки в качестве варианта я даже не рассматривал, т.к. еще ни разу не встречал ни одного, чтобы от выдаваемой им муры уши в трубочку не сворачивались. Да и вообще динамические микрофоны всегда звучат тяжело, грубо и малоразборчиво. По крайней мере бюджетные, а небюджетные на мой взгляд, оправдывают себя только там, где они приносят деньги – в студиях и в качестве основного инструмента профессиональных певцов. Но если уж иметь девайс, то качественный! И по этому МКЭ-271 пришелся как раз кстати. Ведь основа любого микрофона – это устройство преобразования звукового давления в электрический сигнал, коим в данном типе микрофонов является всячески любимый мной конденсаторный капсюль. А качественный первичный преобразователь – это главное, остальное мы сделаем.

Thumbnail imageПосле покупки порылся в сети и нашел кое-какую инфу про этот микрофон. В основном отмечают хорошее качество звука, но ругают за завал чувствительности на нижних частотах. Техническую информацию по микрофону удалось найти в справочнике Алдошиной «Бытовая электроакустическая аппаратура» (см. рис. 4.33).

Если посмотреть на схему, то можно увидеть, что конденсатор капсюля подключен точно так же как и во всех китайских электретных микрофонах. Биполярный транзистор является преобразователем напряжение-ток, и нагружен на выходной трансформатор. Кроме того имеется цепь частотной коррекции, в которую входит подстроечный резистор R4. Спад чувствительность на низких частотах может быть обусловлен недостаточной емкостью шунтирующего конденсатора С2, плохим качеством выходного трансформатора или обеими причинами. Разбираться с деталями работы этой схемы у меня не было никакого желания, поэтому оставляю это дело более пытливым исследователям, если таковые найдутся.

Thumbnail imageНадо сказать что переделка встроенного предусилителя предлагалась разными авторами (см. журнал «Радио» №9 за 2004г. и «Радиомир» №4 2005г.). Например А. и К. Филатовы в указанной статье в журнале «Радио» приводят измеренные ими параметры усилителя и микрофона с ним. Очень интересные результаты, но мне не понравилась их схема. В принципе там то же самое, только трансформатор заменен на транзисторный двухтактный каскад с частотной коррекцией. К тому же – делать копии схем, напечатанных кем-то в каких-то журналах – это не спортивно и совсем не интересно. Поэтому я только ознакомился с указанными источниками и приступил к разработке своей схемы.

В начале я подумывал оставить полевой транзистор от заводской схемы – ведь он включен так же, как в электретных капсюлях, для которых я уже делал усилители, значит можно поставить тот же усилитель в эту схему и все будет работать. Но потом, еще немного подумав, решил что это не рационально. В операционнике, который я собирался применить и так входы на полевых транзисторах – зачем еще один, кроме всего прочего имеющий в разы больший собственный шум, чем вся микросхема! Ну, а раз согласующего полевика уже нет, значит схема усилителя должна быть другой. Раньше я применял преобразователь ток-напряжение, а теперь нужен просто усилитель напряжения. В принципе, это простейший усилитель на операционнике из учебника. Но тут есть пара мелочей, которые пришлось обходить. Т.к. питание однополярное, то резистор обратной связи нельзя подключать к земле – получим большое постоянное напряжение на выходе. Можно поставить разделительный конденсатор в цепь обратной связи, но он, во избежание ограничения частоты снизу, должен быть довольно большим, значит придется ставить электролит, что кроме влияния на качество звука (которое может быть не так критично для большинства), имеет свойство высыхать со временем, что приведет к плаванию характеристик во времени, а кроме того - в зависимости от температуры окружающей среды. В общем, я решил не применять конденсатор в цепи обратной связи. К тому же смещение входа тоже нужно как-то задать, т.к. микросхема не сможет усилить напряжение на входе, если оно будет ниже минуса питания.

Thumbnail imageОбдумав все вышеизложенное, я решил организовать виртуальную землю и все подключить к ней. Простой делитель на резисторах не подходит – либо у него низкое сопротивление (желательно чтобы оно было вообще нулевое), тогда ток через него становится больше чем потребление всего усилителя, либо сопротивление высокое и тогда в цепи обратной связи тоже должны быть мегаомные резисторы, что приведет к большому резистивному шуму. Поэтому я после делителя поставил повторитель на операционном усилителе и уже его выход использовал в качестве виртуальной земли. Это не потребовало особых усилий – все равно я использовал операционник с двумя ОУ в одном корпусе. Пришлось добавить всего три резистора и один конденсатор для фильтрации шума с резистивного делителя. Для тестового образца я на выход усилителя поставил неполярный электролит (в схеме не показан), т.к. в тот момент ничего лучшего под рукой не оказалось, но разводка платы сделана с расчетом на установку пленочника с расстоянием между выводами от 20 до 23 мм. Отечественные К73-17 на 4,7мкФ, 63В встают без проблем, хотя внутри корпуса микрофона он размещается с трудом. В схеме из книжек в затворе полевика указан резистор 560 Мом, однако на плате в действительности я обнаружил резистор на 820 Мом, что дает полосу пропускания усилителя по уровню -3 дб от 6,5Гц, до 388 кГц. Усиление сигнала – 34дБ. Симулятор показывает коэффициент гармоник 0,002%, собственно это показатель примененной микросхемы и пока амплитуда на выходе не приблизится к ограничению, этот показатель особенно не изменится. Конечно, реальная величина будет больше, т.к. конденсатор в капсюле тоже имеет свою нелинейность, однако с ней мы ничего поделать не можем. Коррекция передаточной характеристики усилителя не применялась, т.к. микросхема AD8620 в ней не нуждается, однако имеет смысл поставить конденсатор порядка 600пФ параллельно резистору R3, что ограничит полосу пропускания до примерно 43кГц (для фильтрации теоретически возможных вч помех, хотя их в цельнометаллическом корпусе и не будет), что для такого капсюля хватит с запасом. На приведенной схеме модель микросхемы другая – AD8610, но на самом деле они идентичны, т.к. AD8620 – это та же самая схема, просто их две в одном корпусе. Тут хочу указать одну вещь – в схеме все же есть один скользкий момент. Заключается он в том, что из-за большой разницы в сопротивлениях на инвертирующем и неинвертирующем входах усилителя (820 Мом и около 100 Ом), входные токи тоже будут сильно отличаться. А это, в свою очередь, даст сдвиг постоянного напряжения на выходе. По этому вопросу я доверился симулятору, т.к. в модели микросхемы входные токи указаны точно. Симулятор давал очень большой сдвиг - порядка 4 Вольт. Пришлось подстраивать делитель так, чтобы постоянное напряжение на выходе пришло в норму. А после сборки, оказалось, что реальный сдвиг напряжения гораздо меньше, в результате я получил постоянку на выходе не 6В, как планировал, а около 4В. Учитывая ограничение по амплитуде – 2 вольта от напряжения питания, получилось, что выходное напряжение усилителя ограничено амплитудой +-2В, вместо +-4В. Поэтому советую применить номиналы резисторов делителя как указано на схеме, а после сборки проверить постоянку – при ее отклонении от желаемой более 0,5В – подстроить номиналы резисторов делителя для точного соответствия. Можно, конечно, и подстроечник поставить, но т.к. нет необходимости часто изменять настройку (она делается однократно), а надежность подстроечника оставляет желать лучшего, то лучше все же впаять постоянные резисторы.

Коррекция АЧХ микрофона не вводилась по трем причинам. Во первых, не зная точной ачх получившегося микрофона, не имеет смысла вносить в нее какие-либо изменения. Во вторых, лишнее усложнение схемы частото-задающими цепочками может привести к ухудшению ее параметров (хотя бы потому что любые аналоговые фильтры вносят фазовые искажения в сигнал). А в третьих, это и не нужно, т.к. при желании, запись с микрофона в наше время можно на компьютере подвергнуть самым изощренным преобразованиям без всякого труда – было бы желание. Так что я даже и не планировал встраивать в усилитель какие-либо фильтры.

Thumbnail imageВопрос питания решен следующим образом. Я думал-рядил так и сяк – что бы засунуть в микрофон в качестве источника питания для усилителя. Нужно напряжение выше 5,5 Вольт, что является нижним пределом для микросхем. Была мысль поставить крону или похожий на нее аккумулятор цилиндрической формы. К сожалению, ни то ни другое в корпусе не помещается по ширине. Думал взять батарейку от автосигнализации, но она очень маленькой емкости, к тому же под нее не нашел батарейный отсек. Проглядев весь ассортимент батареек и аккумуляторов в магазинах, нашел 6-вольтовые батарейки (см. рисунок в начале статьи), которые по толщине равны обычным «пальчиковым» элементам типа АА, а в длину ровно в два раза меньше. Эврика воскликнул я (мысленно) и купил парочку, в комплекте с батарейным отсеком на одну пальчиковую батарейку. Получился источник питания на 12 вольт. Бытарейный отсек легко помещается внутрь штатного батарейного отсека и еще место остается. Провода от него я припаял к соответствующим контактам. Особенно объяснять нечего – кроме пайки ничего делать не нужно. Еще один вариант – использовать литиевый аккумулятор. Он по размерам такой же как и два элемента, на которые рассчитан штатный отсек микрофона, но дает даже большее напряжение – 4,2В. СтОит такой аккумулятор у нас 265р, учитывая его большую емкость и низкий саморазряд, его можно было бы не вынимать при не очень длительном хранении. К сожалению его напряжения не достаточно для примененной мной микросхемы, но если кто-то использует другую, с напряжением питания, допустим, от 2,5 вольт, то такой вариант очень удачен. Правда заряжать такой аккумулятор нужно специальной зарядкой, которых пока не густо – это единственный минус, но он не непреодолим. Можно с той же целью применить два никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумулятора – они имеют те же размеры что и батареи, на которые микрофон рассчитан изначально, хотя и имеют более низкое напряжение – 1,4В (пара будет давать 2,8). У них тоже достаточно большая емкость, но саморазряд намного больше чем у литиевой, зато зарядка самая обычная. Ну, тут можно до бесконечности перечислять варианты, но на чем-то нужно остановиться.

Thumbnail imageВ дополнении к вышеописанному я поменял провод от микрофона. Тот, что был с завода, имел слабую экранировку, к тому же из-за длительного хранения весь стал мятым и жестким. Поэтому я взял нормальный микрофонный кабель и… Правда вышло все не так просто – микрофон разбирается путем отвинчивания защитного колпачка. После того, как колпачок отвинчен, с каркаса снимается трубчатый корпус, после чего можно производить работы по замене схемы и батарей. А вот задняя часть, откуда выходит провод, разбирается сложнее. Она состоит из нескольких частей, последовательно соединенных махонькими винтиками, а провода от платы сначала припаиваются к промежуточной плате, а уже к ней – провода от кабеля. А сам кабель прочно и надежно закреплен в основании хомутом. При осмотре сего чуда отечественной механики на ум приходят ассоциации с советской военной техникой. Самое неприятное, что размер отверстия в основании уж очень точно подогнан к заводскому кабелю. Нормальный современный кабель туда лезть никак не хотел – пришлось рассверливать. В итоге все собралось очень плотно, но без выпираний во все стороны. На другом конце кабеля качественный миниджек фирмы Neutrik.

К сожалению каких-либо измерений я не проводил – не было времени. Тестирование в основном вживую. Впечатления полностью положительные – звук, записанный микрофоном кажется очень естественным. Не смотря на то, что неравномерность АЧХ микрофона по заводским достигает 14дБ, никаких назойливых «цыканий» и свистов нет, видимо это связано с тем, что неравномерность в области средних частот гораздо меньше и не имеет пиков, т.е. она очень гладкая. А плавный подъем в сторону вч дает только ощущение прозрачности звучания. Кстати, горбик в районе 7-8 кГц обусловлен не резонансом мембраны или чего-то еще в конструкции, а размерами переднего торца микрофона! Это легко проверить в программе edge. А раз так, то этот подъем не будет сопровождаться длительным затуханием сигналов на этой частоте (звоном), потому и не будет заметен.

Еще одно интересное свойство получившегося микрофона – он очень слабо взаимодействует с источниками звука, т.е. с колонками. Обычно если поднести микрофон к динамику, сразу возникает генерация, а этот микрофон я подносил к динамику, удивлялся, прибавлял громкость (но не сильно, т.к. боязно), еще больше удивлялся… После этого возникла мысль что что-то где-то не работает, но постукивание по колпачку микрофона этот вариант отбросило. Специально добиваться возбуда системы я не стал, но просто отметил для себя этот факт. Может это особенность получившейся системы, т.к. я понимаю, что как бы то ни было, по ходу всей системы (в том числе в воздухе между динамиком и микрофоном) происходит задержка распространения сигнала, которая вносит фазовый сдвиг. На какой-то частоте этот сдвиг составит 180 градусов и сигнал ослабится, а на какой-то – 360 и должна возникнуть генерация. Но почему-то в моих условиях она не возникала, значит положительная обратная связь через воздух была по крайней мере меньше 1. Какая бы ни была причина – свойство имеет место быть и это дополнительный плюс.

В целом, микрофон оставил приятное впечатление, жаль что сейчас нам приходится наблюдать обилие импортной техники с посредственными качествами, в то время как свои неплохие разработки прошлых времен даже неизвестны большинству заинтересованных людей. Надеюсь мой опыт будет им полезен. Чтобы скачать печатную плату в формате Sprint Layout, кликните по картинке ниже.

PCB

mailДмитрий Лобков ака Fenyx, участник форума vLab.


 

 

 

 

back_to_top02

Обновлено 16.05.2010 18:02  

Баннер
Баннер
mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
Сейчас 124 гостей и 2 пользователей онлайн
Просмотры материалов : 1376949
Разработано "Marine Standard" SIA © 2009