Основополагающий компонент, без которого не было ни одного современного электронного устройства - транзистор. Чтобы понять как работает этот полупроводниковый прибор, соберем простейший усилитель на одном транзисторе.
Так как целью было ознакомление с работой транзистора, а не сборка конечного устройства для использования в быту, я не стал выбирать и специально покупать какой-то определенный транзистор, а взял тот, который оказался под рукой - П307В. Скачал из интернета так называемый даташит(datasheet) для П307 из которого узнал что данный тип транзистора имеет n-p-n структуру, низкочастотный, маломощный и подходит для применения в усилителях.
Как известно из школьной программы физики, транзистор - это, образно выражаясь, слоеный пирог, состоящий из трех слоев полупроводникового материала. Полупроводник - это такой материал, который отличается сильной зависимостью своей проводимости от концентрации примесей и других факторов. Самый распространенный полупроводник - это кремний.
В зависимости от вводимой в полупроводник примеси, он становится p-типа или n-типа. Транзисторы могут иметь n-p-n или p-n-p структуру. Центральный слой полупроводника называется базой, а два крайних - эмиттер и коллектор. На схемах они обозначаются следующим образом:
Принцип работы транзистора сводится к тому что малыми токами, подаваемыми на базу, можно управлять большими токами, протекающими между эмиттером и коллектором.
Транзисторы n-p-n типа управляются (активируются) положительным напряжением, которое прикладывается к базе транзистора относительно эмиттера.
Транзисторы p-n-p типа управляются отрицательным напряжением, которое создается на базе относительно эмиттера.
У электронщиков есть одна крылатая фраза: "Никто не умирает так тихо и незаметно как транзистор". Если на выводы транзистора подать слишком большой ток, то он сразу же выйдет из строя. Допустимые токи для разных транзисторов можно узнать в даташите, для маломощных обычно не более 20мА.
Проверить транзистор можно при помощи обычного мультиметра. Включаем мультиметр в режим измерения сопротивления в диапозоне тысяч Ом, подсоединяем красный щуп к базе, а общий - черный щуп, попеременно, к эмиттеру, потом к коллектору, прибор должен показывать сопротивление, в моем случае порядка 300 Ом. Далее подсоединяем общий щуп к базе, а красный щуп попеременно к эмиттеру, потом к коллектору, прибор не должен показывать сопротивление, как будто это диэлектрик. Если все-же показывает сопротивление в обоих направлениях, то p-n переход пробит. То есть от базы к эмиттеру и от базы к коллектору ток должен проходить только в одном направлении. Переходы база - эмиттер и база - коллектор при проверке транзистора можно сравнить с двумя диодами, соединенными между собой. Транзисторы p-n-p структуры проверяются аналогично, но направления проводимости будут противоположными.
Кроме транзистора понадобились микрофон, динамик, переменный резистор и источник питания.
динамик у меня оказался под рукой этот, но можно взять любой, даже обычные наушники-капельки
переменный резистор на 20кОм, постоянные резисторы на 10кОм и 300Ом
источник питания - два аккумулятора по 3.7v, соединенные последовательно, что дает в сумме 7.4v
Все манипуляции с электронными компонентами очень удобно делать на макетной плате, не требующей пайки. Для включения детали в схему нужно просто воткнуть ее в отверстия платы. Макетную плату дешевле всего заказать на Алиэкспрессе, я покупал вот эту макетную плату в комплекте с usb адаптором питания и набором перемычек
Для начала я решил проверить работу транзистора в режиме ключа. Резистор для предохранения от превышения тока на светодиоде - 200 Ом, хотя источник питания не достаточно мощный чтобы вывести светодиод из строя. Таким образом эмиттерно-коллекторная цепь собрана, но светодиод не светится. для того чтобы ток потек, нужно приложить небольшое положительное сопротивление к базе. Для этого я взял два проводника, один подсоединил к плюсу, а второй - к базе, и замкнул их пальцем, так чтобы они не касались друг-друга. То есть использовал сопротивление небольшого участка кожи пальца. Сопротивление пальца довольно большое и ток сильно уменьшился, но даже этого небольшого тока на базе транзистора хватило чтобы приоткрыть переход эмиттер-коллектор и светодиод начал светиться.
Чтобы из простого электронного ключа на одном транзисторе сделать усилитель микрофона, необходимо вместо светодиода подключить динамик, а к базе - резистор и микрофон.
Тут я столкнулся с двумя трудностями, во-первых я не знал с каким сопротивлением на базе будет нужный ток. Именно от этого так называемого "тока смещения на базе транзистора" будет зависеть усиление, то есть громкость в динамике. Поэтому я решил взять переменное сопротивление. Путем подбора оказалось что усилитель работал с сопротивлением в диапазоне от 11кОм до 33кОм, за этими пределами в динамике не было слышно ничего. Наибольшая громкость достигалась примерно при 14кОм. Это значение зависит от входного сигнала, в данном случае от применяемого микрофона.
Данный усилитель будет работать, если динамик подключать в разрыв между эмиттером и минусом так и между плюсом и коллектором.
Хотя этот усилитель делался только в целях ознакомления с работой транзистора, он вполне работоспособен и ему можно найти применение. Звуки перед микрофоном отчетливо слышны в динамике.
Предлагаемая для сборки схема - это малошумящий предварительный усилитель, который усиливает сигнал от электретного микрофона для достаточного уровня, чтоб далее подавать его на аудио линию к УМЗЧ или звукозаписывающего устройства. Здесь используется ОУ OPA172 с очень низким уровнем шума в качестве усилителя для преобразования выходного тока от микрофона на уровень сигнала. Схема работает от стандартного напряжения 9 В, так что хорошо будет питать её от батарей. Ведь даже используя простую Крону, МУ проработает почти 100 часов. На литиевых АКБ срок службы увеличится раз в 10.
Схема усилителя и список деталей
Особенности схемы микрофонного УНЧ
- Напряжение питания 9 В
- Потребление тока около 3 мА
- Микрофон установлен сразу на плате
- Очень маленькая и узкая печатная плата МУ
Плата с планарными радиоэлементами столь мала, что её можно спрятать в корпус небольшого студийного микрофона, или даже в штекер аудиовхода! Если не жалко увеличить ток потребления на 1 миллиампер - снабдите устройство светодиодом для индикации включения, так будет пользоваться гораздо удобнее.
В настройке схема не нуждается, но при желании подкорректировать усиление и АЧХ под свои нужды - измените номиналы цепочки обратной связи R2 C2. Второй вариант
В этой статье описано, как, с применением операционного усилителя, самостоятельно изготовить простой усилитель сигнала электретного микрофона и подключить его к компьютеру. Зачем это нужно? Ну как же, это очень даже полезная штука. С помощью такого устройства можно, например, изготовить направленный микрофон и разговаривать с другом, находящимся на значительном расстоянии от вас, или можно даже разговаривать с тем же другом прямо через стену.
Сразу оговорюсь, ситуация, когда вы просто слушаете, — о чём это там болтает ваш друг, находясь за сто метров от вас, или подслушиваете его через ту же стену, грозит не только осложнением отношений с другом, но и неприятностями с законом, поскольку такими вещами у нас в стране заниматься категорически запрещено (если конечно у вас нет на это санкции суда). Короче, я вас предупредил.
Итак, собственно, вернёмся к усилителю. Представленная здесь схема является самой что ни на есть и рассчитывается по самой что ни на есть . Есть только один маленький нюанс.
Поскольку мы используем однополярное питание, то, естественно, усилить отрицательные сигналы мы не можем. Чтобы решить эту проблему нулевой уровень был искусственно сдвинут вверх на половину напряжения питания и входной сигнал мы рассматриваем относительно этого нового нулевого уровня. Как мы это сделали? Да очень просто. Взяли, да и подали на неинвертирующий вход сигнал с делителя, который делит напряжение питания пополам. В дальнейшем, после усиления полезного сигнала, постоянная составляющая убирается конденсатором С5.
Коэффициент усиления схемы определяется формулой: K=R4/R3 . Для возможности плавно регулировать коэффициент усиления схемы, — в качестве резистора R4 нужно использовать подстроечный резистор.
Подключается это устройство к разъёму Line-in звуковой карты компьютера.
Элементы схемы :
R1, R2 — резисторы на 47 кОм. В принципе, пойдут любые, лишь бы ток через делитель был раз в 100..200 больше входного тока ОУ. Ну, естественно, слишком большой ток делителя снижает время жизни батареек.
R3 — резистор на 1 кОм. Тоже в общем-то любой, лишь бы коэффициент усиления нужный получить.
R4 — подстроечный резистор на 100 кОм.
R5, R6 — резисторы, на 4,3 и 47 кОм, соответственно.
C1,С2 — фильтры по питанию ОУ, керамика 0,1 мкФ и электролит 100 мкФ / 6,3В, соответственно.
С3, С5 — разделительные конденсаторы, керамика 10 мкФ (полно на платах старых винчестеров)
С4 — керамический конденсатор 4,7 нФ (подойдёт любой от 1 до 10 нФ)
Mic — любой электретный микрофон (можно взять от старого сотового телефона, выдрать из дешёвых наушников с микрофоном или просто купить в любом магазине электроники). Китайские таблетки, такие, как на фото, стоят в магазине всего 10 рублей.
ОУ — в принципе, должен подойти любой операционный усилитель, способный работать от 3-х вольт однополярного питания. Я использовал LM358.
Uп — литиевая таблетка 3В (такая же, как на материнской плате, батарейкодержатель, кстати, можно оттуда же выпаять).
С указанными элементами устройство потребляет мизерный ток, — менее 1 мА.
Вот, в общем-то, и весь усилитель. На этом мы с электрической частью заканчиваем и переходим к акустической части. Усилитель, который мы изготовили будет просто усиливать сигнал от микрофона, с какой бы стороны этот сигнал к микрофону не пришёл. Как же сделать наш микрофон направленным? Самое простое, что можно сделать, — это приделать к нему рупор. В качестве рупора можно использовать всё, что угодно: пластиковый стакан, стеклянную банку с дыркой, деревянный ящик без одной стенки, даже просто свёрнутый из бумаги кулёк. Для более надёжного экранирования звуков с ненужных вам направлений можно обмотать рупор шарфом.
Пример готового устройства :
Как с этим устройством работать? Алгоритм работы такой: выкручиваете ручку резистора R4 на минимум, вставляете батарейку, подключаете к компьютеру (вход Line-in), направляете на то место, откуда вы хотите услышать звук (или прислоняете ваш рупор к стене) и начинаете плавно крутить ручку резистора R4 (увеличивать его сопротивление) до появления звука.
Микшер компьютера должен быть настроен так, чтобы звук со входа Line-in поступал в динамики и/или в программу звукозаписи (если хотите записывать).
Если вы случайно переборщите с усилением, то это сразу станет слышно по характерному резкому звону из динамиков (в этом случае коэффициент усиления нужно немножко убавить).
Скачать плату усилителя (DipTrace 2.0, разводка под SMD-компоненты)
Для студийного или обычного динамического микрофона нужен специальный предусилитель, так как большинство современной аудиотехники предназначены для работы совместно с электретными микрофонами. Предусилитель по этой схеме собирается на базе популярной микросхемы ne5532 — двойной операционный усилитель с низким уровнем шума. В общем этот предварительный усилитель сконструирован специально для усиления сигнала с профессиональных 600 Омных микрофонов.
Схема принципиальная УНЧ
Схема УНЧ на ne5532
Усилитель состоит из двух каскадов усиления: 36 дБ и 16 дБ. Регулятор уровня усиления предусилителя установлен между этими двумя каскадами и такое разделение позволяет уменьшить шумы в выходном сигнале.
Регулятор усиления УНЧ микрофона
После сборки проводилось тестирование предусилителя с несколькими 600 Ом микрофонами совместно с фирменным УМЗЧ Marantz. По результатам, УНЧ отлично звучит со всеми микрофонами. Чтобы получить ещё более качественные результаты по шумам и искажениям, используйте этот предварительный усилитель с 12 В аккумулятором (потребление тока всего пару миллиампер) и хорошими экранированными проводами для входа и выхода.
УНЧ динамического микрофона самодельный
Схема и рисунок печатной платы преампа для микрофона доступны для скачивания всем пользователям сайта «
Очень простые и качественные схемы микрофонных усилителей с низковольтным питанием для любых радиолюбительских конструкций
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “ “
В статье приведены простые схемы микрофонных усилителей , которые найдут применение и для компьютера, и в караоке, и как просто микрофонные усилители для различных радиолюбительских устройств .
Немного о применяемых микрофонах.
Чаще всего радиолюбители применяют в своих устройствах два типа микрофонов – динамический, или электретный.
Отечественное обозначение:
- МД – микрофон динамический
- МКЭ – микрофон конденсаторный, электретный
Диапазон воспроизводимых частот у них примерно одинаковый, в среднем – 50-16000 Герц.
Чувствительность у динамических микрофонов – 1-2 мв/Па, у электретных – 1-4 мв/Па.
Для работы электретных микрофонов требуется дополнительный источник питания – 1,5-4,5 вольт (питание также нужно для встроенного в капсюль полевого транзистора, который служит для согласования высокого выходного сопротивления микрофона с низким входным сопротивлением усилителя).
Капсюль динамического микрофона обладает низким выходным сопротивлением и напряжением. Поэтому, все без исключения динамические микрофоны снабжаются согласующим повышающим трансформатором, встроенным в их корпус.
Чаще всего в радиолюбительских схемах присутствует узел питания электретных микрофонов, но если нет, то вот типовая схема включения электретного микрофона:
Сопротивление резистора R1 зависит от питающего напряжения. Примерно можно его выбирать так:
– при питающем напряжении 1,5 – 3 вольта – как на схеме, 2,2 кОм
– при 4,5 вольта – 4,7 кОм
– более 4,5 вольт – около 10 кОм
Типовая схема питания и подключения электретного микрофона к микрофонному усилителю:
– при низковольтном питании:
- при питании напряжением более 4,5 вольт можно применить стабилитрон на соответствующее напряжение:
Я думаю, что с микрофонами более-менее понятно.
Теперь переходим к микрофонным усилителям.
В статье приведены несколько схем на транзисторах и микросхемах.
Напряжение питания всех транзисторных схем в примерах – 3 вольта. Если у вас более высокое напряжение питания, то в схемы надо добавить . Ток потребления усилителей – около 1 мА.
Первая схема.
Микрофонный усилитель на двух транзисторах разной проводимости.
Усилитель не требует подбора элементов схемы.
Коэффициент усиления составляет не менее 150-200 во всей полосе частот.
Схема усилителя:
В схеме, кроме указанных транзисторов, можно применить КТ3102 и КТ3107 с любым буквенным индексом, допустима замена на КТ315 и КТ361, но работа усилителя может ухудшиться. Также можно применить и их зарубежные аналоги.
Такую же замену транзисторов можно производить и в остальных схемах микрофонных усилителей.
Печатная плата и монтажная схема усилителя на двух транзисторах:
Вторая схема.
Микрофонный усилитель на трех транзисторах.
Коэффициент усиления – 300-400.
Схема усилителя:
Особенность этого усилителя – коррекция частотной характеристики во втором каскаде, которая достигается включение параллельно резистору R7 цепочки С4 и R5. На низких частотах сопротивление конденсатора С4 велико, и резистор R5 практически не влияет на усиление каскада. На высоких же частотах за счет малого сопротивления того же конденсатора параллельно R7 подключается R5. Сопротивление в цепи эмиттера уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента усиления каскада.
Печатная плата и монтажная схема усилителя на трех транзисторах:
Третья схема.
Микрофонный усилитель на трех транзисторах разной проводимости.
Коэффициент усиления – до 1000.
Схема усилителя:
В случае необходимости усиление можно снизить увеличением номинала резистора R3 (при R3 равном 1 кОм, коэффициент усиления составляет – 100).
Для нормальной работы усилителя необходимо, чтобы постоянное напряжение на эмиттере третьего транзистора равнялось +1,4 вольта, которое устанавливается подбором номинала резистора R1.
Печатная плата и монтажная схема усилителя на трех транзисторах разной проводимости:
Четвертая схема.
Микрофонный усилитель на ИМС типа К538УН3Б
С помощью такой микросхемы можно собрать очень простой микрофонный усилитель с коэффициентом усиления – 2000-4000 (при напряжении питания равном 6 вольт, при напряжении питания 3 вольта, коэффициент усиления снизиться до 500-1000).
Схема усилителя:
Пятая схема.
Микрофонный усилитель на два канала (стерео) на ИМС TDA7050.
Микросхема имеет два канала с коэффициентом усиления около 1000 в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц.
Напряжение питания может составлять от 1,6 вольта до 6 вольт.
Схема усилителя:
