Схемы чувствительных удаленных проводных микрофонов

Родители, имеющие маленьких детей, по достоинству могут оценить устройства, облегчающие дистанционный контроль. Малогабаритный микрофон, подключаемый с помощью экранированных проводов к миниатюрному усилителю на одном-двух ОУ (можно использовать сдвоенные ОУ), провода и громкоговоритель (динамик) могут существенно облегчить жизнь.

Эти же схемы устройств можно использовать в охранных целях. Микрофон помещается в контролируемом помещении, а громкоговоритель располагается, конечно, в другом месте: там, где осуществляется прослушивание. При этом прослушивание может быть периодическим или постоянным.

Первый вариант микрофна

Усилитель и громкоговоритель (динамик) расположены вместе, а микрофон расположен у источника звука (например, в детской комнате) на расстоянии 5-10-20 м. При таком значительном удалении целесообразно микрофон подключать к дифференциальному входу усилителя.

Подключение микрофона к усилителю следует осуществлять с помощью экранированных проводов. Такая структура системы целесообразна в тех случаях, когда источник электропитания электронной схемы усилителя (УНЧ) находится в месте расположения громкоговорителя.

На рисунке 1 представлены примеры реализации схем микрофонного УНЧ на ОУ с удаленным микрофоном:

Схемы микрофонных УНЧ на ОУ с удаленным микрофоном

Рис.1. Схемы микрофонных УНЧ на ОУ с удаленным микрофоном: а - УНЧ с однопроводным входом, б - УНЧ с дифференциальным входом.

Элементы для схемы на рисунке 1, а :

  • R1=5k-10k (определяет входное сопротивление, входное сопротивление должно быть равным выходному сопротивлению источника сигнала или немного выше),
  • R2=500k-1m (усиление каскада - R2/R1),
  • R3 и R4 отсутствуют, R0=2k-100k (регулятор громкости), R5=5k-10k,
  • R6=50k-100k (усиление каскада - 1+R6/R5), R7=5k-10k,
  • R8=1k, R9=5k-IOk (R9=R7), R10=200-500,
  • Rll=200-500 (R11=R10), R12=0.2-1, R13=0.2-1 (R13=R12),
  • R14=10 (цепочка RMC обеспечивает устойчивость УНЧ),
  • R15=500k-1m (обеспечивает нормальную работу ОУ даже при кратковременных нарушениях контакта в R0);
  • С1=0.5-1мкФ, С2=0.1-0.5, С3=0.1-0.5, С4=0.1-0.5, С5=0.1-0.5, C6-0.1 ;
  • D1,D2 -КД523 и др.;
  • Т1,Т2 - КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или другие аналогичные парные транзисторы;
  • Т3, Т4 - КТ815, КТ814 или другие аналогичные парные транзисторы;
  • А1 ,А2 - ОУ К140УД8 или аналогичные ОУ.

Монтаж и настройка удаленного микрофона. Соотношение величин резисторов R2 и R1 определяет усиление каскада на ОУ1 (А1). Изменением R2 можно задается необходимое усиление для данного каскада С помощью резистора R8 устанавливается начальный ток через транзисторы Т3 и Т4 - 10мА-20мА. С2, С3, С4, С5 подключаются максимально близко к ОУ.

Для D1, D2 необходимо обеспечить тепловой контакт с Т3, Т4. R2 С2 и R5 СЗ определяют нижнюю частоту диапазона работы УНЧ (1/Т, где Т=6.28RС): 1мкФ и 10к - 16Гц, 0.5мкФ и 10к - 32Гц, 0.5мкФ и 5к - 64Гц и т.д. Микрофон к УНЧ подключается экранированным проводом (один провод в оплетке-экране).

Элементы для схемы на рисунке 1, 6 :

  • R1=RЗ=Зк-5к (определяет входное сопротивление, входное сопротивление должно быть равным выходному сопротивлению источника сигнала или немного выше),
  • R2=R4=500к-1м (Uвых=(U2-U1)R2/R1 при R1 =RЗ, R2=R4),
  • R0=2к-100к (регулятор громкости), R5=5к-10к,
  • R6=50к-100к (усиление каскада - 1+R6/R5), R7=5к-10к, R8= 1 к,
  • R9=5к-10к (R9=R7), R10=200-500, R11=200-500 (R11=R10),
  • R12=0.2-1, R13=0.5-1 (R13=R12), R14=10 (цепочка R14С обеспечивает устойчивость УНЧ),
  • R15=500к-1м (обеспечивает нормальную работу ОУ даже при кратковременных нарушениях контакта в R0);
  • С1=0.5-1мкФ, С2=0.1-0.5, С3=0.1-0.5, С4=0.1-0.5, С5=0.1-0.5, С6=0.1;
  • D1, D2 - КД523 идр.;
  • Т1,Т2 - КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или другие аналогичные парные транзисторы;
  • Т3 ,Т4 - КТ815, КТ814 или другие аналогичные парные транзисторы;
  • А1, А2 - ОУ К140УД8 или аналогичные ОУ.

Для обеспечения корректной работы дифференциального каскада необходимо точно выполнить условие; R1=R3, R2=R4. Эти резисторы целесообразно подобрать с помощью омметра среди 1% (или лучше) резисторов с хорошей температурной стабильностью.

Для обеспечения необходимого баланса целесообразно один из четырех резисторов (например, R2 или R4) выполнить переменным (высокоточный подстроечник). Настройка дифференциального каскада: подать синусоидальный сигнал 50 Гц (электросеть частотой 50 Гц дает максимальный вклад в суммарную величину напряжения помехи) на оба входа дифференциального канала одновременно, подбором R3 или R4 обеспечить на выходе ОУ 1 нулевой уровень сигнала 50Гц.

Хорошие резисторы и тщательная настройка позволяют достичь подавления синфазной помехи 60дб-80дб и более. Для минимизации шумов входное сопротивление УНЧ (значения резисторов R1 и R3) должно соответствовать сопротивлению микрофона (или другого датчика). Микрофон к УНЧ подключается витой парой в экране (два провода в оплетке-экране).

Выходную мощность усилителей на рисунке 1 можно повысить, если использовать в составе данных устройств более мощные транзисторы. При этом можно использовать следующие элементы:

  • R12=R13=0.3-0.5;
  • Т1,Т2 - КТ503, КТ502 или другие аналогичные парные транзисторы;
  • Т3, Т4 - КТ817, КТ816 или другие аналогичные парные транзисторы.

Второй вариант микрофона

Микрофон и усилитель расположены вместе у источника звука, а громкоговоритель на расстоянии 5-10-20 м. При “низкоомном выходе” усилителя, что является типичным для усилителей на ОУ, проблем с таким включением, как правило, нет.

Способ подключения микрофона к усилителю зависит от расстояния между ними и условий эксплуатации, например, от величины окружающих электромагнитных помех. При значительном удалении (более 0.5 м) микрофон следует подключать к усилителю с помощью экранированных проводов. При удалении более 1 м лучше использовать дифференциальный вход усилителя.

Если сравнивать с первым вариантом, то предложенная структура системы характеризуется меньшим уровнем внешних помех (основная помеха - фон 50 Гц и 100 Гц). Она целесообразна в тех случаях, когда источник электропитания находится в месте расположения микрофона.

На рисунке 2 представлены примеры реализации схем микрофонного УНЧ на ОУ с удаленным громкоговорителем: рисунке 2, а - УНЧ с однопроводным входом, рисунке 2, б - УНЧ с дифференциальным входом.

Схемы микрофонных УНЧ на ОУ с удаленным громкоговорителем

Рис. 2. Схемы микрофонных УНЧ на ОУ с удаленным громкоговорителем: а - УНЧ с однопроводным входом, б - УНЧ с дифференциальным входом.

Элементы для схем на рисунке 2, монтаж и настройка данных устройств совпадают с элементами, монтажом и настройкой, описанными для предыдущих схем, представленных на рисунке 1.

Третий вариант микрофона

Этот вариант предусматривает наличие двух усилителей. один - у микрофона, другой - у громкоговорителя. Такую структуру часто выбирают, когда не хотят передавать сигнал низкого уровня (микрофонного) на значительные расстояния.

В этом случае осуществляется передача сигнала после предварительного усиления, т.е. передача сигнала значительно большего уровня (после ОУ полезный сигнал может быть усилен до уровня в несколько вольт). Такой сигнал можно передавать на значительные расстояния, например, в десятки и даже сотни метров. Имеются схемы, обеспечивающие передачу питания для предварительного усилителя по сигнальным проводам, соединяющим выход первого усилителя со входом второго.

На рисунке 3 представлены примеры реализации схем микрофонного УНЧ на ОУ, состоящего из двух разнесенных УНЧ (каждая часть выделена пунктирным контуром).

Схемы микрофонных УНЧ (каждый из двух УНЧ) на ОУ

Рис. 3. Схемы микрофонных УНЧ (каждый из двух УНЧ) на ОУ : а - УНЧ с однопроводным соединением двух УНЧ, б - УНЧ с дифференциальным соединением двух УНЧ.

Для схемы на рисунке 3 (а) усиление первой части УНЧ - R2/R1. Для схемы на рисунке 3 (б) усиление первой части УНЧ: для дифференциального сигнала (полезный сигнал от микрофона) - 1+2R2/R1, для синфазного сигнала (сигнал помехи, поступающий по микрофонным проводам) - 1. За счет усиления в первой части УНЧ коэффициент усиления первого каскада (ОУ А1) второй части УНЧ (УНЧ2) может быть значительно уменьшен, например, до 1.

В этом случае для А1 УНЧ2 на рисунке 3 (а) значения резисторов должны удовлетворять следующему условию: R1=R2 (2к-10к), а для А1 УНЧ2 на рисунке 3 (б) - R1=R2=RЗ=R4 (1к-5к). Для схемы на рисунка 3 (а) каскад с ОУ А1 выполняет роль каскада предварительного усиления для УНЧ2, при выборе коэффициента усиления для данного каскада равным 1 и при R0=2к-10к этот каскад (на ОУ А2) может быть полностью исключен из схемы.

Элементы для схем на рисунке 3 (а): для УНЧ1:

  • R1=5к-10к (определяет входное сопротивление, входное сопротивление должно быть равным выходному сопротивлению источника сигнала или немного выше), R2=500к-1м (усиление каскада - R2/R1);
  • два конденсатора по 0.1-0.5, подключенные к выводам питания ОУ А1;
  • А1 - ОУ К140УД8 или аналогичные ОУ;

для УНЧ2:

  • R1=2к-10к (определяет входное сопротивление УНЧ2),
  • R2=2к-10к (усиление каскада - R2/R1, здесь 1), RЗ и R4 отсутствуют,
  • R0=2к-100к (регулятор громкости), R5=5к-10к,
  • R6=50к-100к (усиление каскада -1+R6/R5), R7=5к-10к, R8=1к, R9=5к-10к (R9=R7),
  • R10=200-500, R11=200-500 (R11=R10), R12=0.2-1, R 13=0.2-1 (R13=R12),
  • R14=10 (цепочка R14С обеспечивает устойчивость УНЧ),
  • R15=500к-1м (обеспечивает нормальную работу ОУ даже при кратковременных нарушениях контакта в R0);
  • С1=0.5-1мкФ, С2=0.1-0.5, С3=0.1-0.5, С4=0.1-0.5, С5=0.1-0.5, С6=0.1;
  • D1, D2 - КД523 идр.;
  • Т1,Т2 - КТЗ102, КТЗ107 или КТЗ15, КТ361, или другие аналогичные парные транзисторы;
  • Т3, Т4 - КТ815, КТ814 или другие аналогичные парные транзисторы;
  • А1,А2 - ОУ К140УД8 или аналогичные ОУ.

Элементы для схем на рисунке 3 (б) для УНЧ1:

  • R1=1к-3к, R2=50к-150к (усиление каскада 1+2R2/R1);
  • четыре конденсатора по 0.1-0.5, подключенные к выводам питания ОУ А1, А2;
  • А1, А2 - ОУ К140УД8 или аналогичные ОУ;

для УНЧ2:

  • R1=RЗ=Зк-5к (определяет входное сопротивление, входное сопротивление должно быть равным выходному сопротивлению источника сигнала или немного выше),
  • R2=R4=Зк-5к (Uвых=(U2-U1)R2/R1 при R1=RЗ, R2=R4, здесь R1=RЗ=R2=R4 и коэффициент усиления каскада - 1),
  • R0=2к-100к (регулятор громкости), ЯR5=5к-10к, R6=50к-100к (усиление каскада - 1+R6/R5),
  • R7=5к-10к, R8=1к, R9=5к-10к (R9=R7), R10=200-500, R11=200-500 (R11=R10), R12=0.2-1,
  • R13=0,5-1 (R13=R12),
  • R14=10 (цепочка R14С обеспечивает устойчивость УНЧ),
  • R15=500к-1м (обеспечивает нормальную работу ОУ даже при кратковременных нарушениях контакта в R0);
  • С1=0.5-1мкФ, С2=0.1-0.5, С3=0.1-0.5, С4=0.1-0.5, С5=0.1-0.5, С6=0.1;
  • D1, D2 -КД523 и др.;
  • Т1,Т2 - КТ3102, КТ3107 или КТ315, КТ361, или другие аналогичные парные транзисторы;
  • Т3, Т4 - КТ815, КТ814 или другие аналогичные парные транзисторы;
  • А1,А2 - ОУ К140УД8 или аналогичные ОУ.

Как и в схемах, приведенных на рисунке 1 и на рисунке 2 выходная мощность усилителей может быть повышена заменой ряда элементов.

Настройка приведенных на рисунке 3 усилителей сводится к установке требуемых коэффициентов усиления и минимизации уровня синфазных помех в дифференциальных каскадах. Некоторые рекомендации по выбору элементов, монтажу и методика настройки приведены в соответствующих разделах при описании схем, представленных на рисунке 1.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е - Электроника и шпионские страсти-3.

0 1194 Обработка голоса
чувствительный микрофон усилитель НЧ УНЧ
cashback