wzmacnicz mikrofonu tl072, Elektronika abc, ELEKTRONIKA
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
H
W
z
m
a
c
n
i
a
c
z
2 7 2 8
m
i
k
r
o
f
o
n
o
w
y
Do czego to służy?
Rozmaite scalone wzmacniacze mocy cieszÄ…
siÄ™ nieustajÄ…cym zainteresowaniem, a zbudo-
wanie wzmacniacza mocy nie jest dziś żad-
nym problemem. W przypadku wzmacniaczy
ásamochodowychÑ do układu scalonego
trzeba dołączyć tylko kilka kondensatorw
i radiator. Niewiele trudniejsze jest zbudowa-
nie wzmacniacza mikrofonowego. A wzmac-
niacze mikrofonowe są potrzebne, ponieważ
sygnał z dowolnego mikrofonu jest zdecydo-
wanie za mały, żeby wprost wysterować
wzmacniacz mocy.
Prezentowany projekt to uniwersalny
wzmacniacz mikrofonowy. Dzięki dodatko-
wemu obwodowi zasilania może bezpośre-
dnio wspłpracować z popularnymi dwu-
i trzykońcwkowymi mikrofonami elektreto-
wymi. W układzie przewidziano wykorzysta-
nie elementw o wysokich parametrach:
kondensatorw tantalowych i renomowane-
go niskoszumnego wzmacniacza operacyjne-
go NE5532. Dzięki temu moduł ma na
tyle dobre parametry, że znakomicie nadaje
się też do wspłpracy z dobrej jakości mikro-
fonami dynamicznymi.
Układ zasilany jest pojedynczym napię-
ciem 6...25V, a pobr prądu jest rzędu 10mA,
więc z powodzeniem może być zasilany
z jednej baterii 9V lub akumulatorka 12-wol-
towego. Godząc się na niewielkie, często
niezauważalne pogorszenie parametrw
można jeszcze bardziej zmniejszyć prąd zasi-
lania, stosujÄ…c wzmacniacz operacyjny
o mniejszym poborze prÄ…du, np. TL072,
TL082, a nawet TL062.
wzmocnienie jest największe, wyznaczone
przez stosunek R8/R5. Gdy jumper JP2 rw-
nolegle do R8 dołączy rezystor R6 albo R7,
wzmocnienie będzie mniejsze. Rwnoległe
połączenie R7 (9,1kΩ) z rezystorem R8
(22kΩ) daje rezystancję 6,4kΩ, czyli
3,2x większą niż rezystancja wypadkowego
połączenia R6, R8 oraz 3,4x mniejszą od re-
zystancji R8. Przy podanych wartościach ele-
mentw wzmocnienie drugiego stopnia bÄ™-
dzie mieć wartość:
10x (bez zwory)
2,9x (dołączony R7)
0,91x (dołączony R6).
W ten sposb wzmocnienie można precy-
zyjnie regulować w zakresie 0,9...100x. Taki
zakres zupełnie wystarczy do wspłpracy z ty-
powymi mikrofonami, także dynamicznymi,
ale kto chciałby zwiększyć wzmocnienie ma-
ksymalne do 600x (55dB), może zmniejszyć
wartość R11 nawet do 360Ω (przez co
wzmocnienie pierwszego stopnia wzrośnie
nawet do 28x), a także zmniejszyć wartość
R5 nawet do 1kΩ (przez co wzmocnienie
drugiego stopnia wzrośnie do 22x).
W wersji podstawowej (także w zestawie
AVT-2728) przewidziany jest wzmacniacz
operacyjny NE5532 Î układ opracowany spe-
cjalnie do zastosowań w sprzęcie audio i do
dziś często stosowany także w sprzęcie profe-
sjonalnym. W module celowo wykorzystano
dwa stopnie aktywne Î każdy ze stopni daje
duży zapas wzmocnie-
nia i gwarantuje szero-
kie pasmo i znakomite
parametry dynamicz-
ne. Pomiary wykazały,
że nawet przy najwięk-
szym wzmocnieniu
(100x, czyli 40dB) pa-
smo sięga powyżej
250kHz. Zniekształce-
nia nieliniowe sÄ… zni-
kome. Przy wzmocnie-
niu maksymalnym
w sygnale wyjścio-
wym o wartości mię-
dzyszczytowej 5V (co
daje 1,8Vsk) znie-
kształcenia nieliniowe były mniejsze od
0,09%. Przy wzmocnieniu 20x (26dB) znie-
kształcenia i szumy (THD+N) tego prostego
układu były mniejsze niż 0,03%.
Moduł będzie też bardzo dobrze pracował
z popularnym wzmacniaczem operacyjnym
TL072 oraz TL082. Te wzmacniacze majÄ…
wprawdzie większe szumy, ale przy wspł-
pracy z mikrofonem elektretowym nie ma to
znaczenia z uwagi na duży sygnał uzyskiwa-
ny z takich mikrofonw. Pobr prÄ…du spadnie
wtedy do około 3mA (w porwnaniu do oko-
Å‚o 10mA z NE5532), co ma znaczenie
w przypadku zasilania bateryjnego. Dalsze
zmniejszenie poboru prądu możliwe jest po
zastosowaniu układu TL062. Pobr prądu
zmniejszy się do około 0,5mA, a dzięki
dwm stopniom wzmocnienia, nawet przy
maksymalnym wzmocnieniu pasmo nadal
będzie szersze niż 20kHz. Alkaliczna bateria
9-woltowa o pojemności 400...500mAh wy-
starczy na wiele godzin pracy takiego bardzo
oszczędnego wzmacniacza.
Wmało wymagających zastosowaniach,
gdzie używany jest mikrofon elektretowy,
można śmiało wykorzystywać TL072,
TL082 i TL062. Jedynie do wspłpracy z mi-
krofonem dynamicznym dobrej jakości war-
to zastosować układ NE5532, ktry zapewni
wtedy doskonałe parametry i umożliwi pełne
wykorzystanie zalet tego mikrofonu.
Rys. 1 Schemat ideowy wzmacniacza
Jak to działa?
Schemat wzmacniacza pokazany jest na
rysunku 1
. Jak widać, układ jest zasilany po-
jedynczym napięciem. Dodatkowy obwd
R1, C2, R2 przewidziany jest do zasilania
mikrofonw elektretowych. Moduł zawiera
dwa stopnie o regulowanym wzmocnieniu.
Wzmocnienie pierwszego stopnia (U1A) jest
płynnie regulowane potencjometrem POT1
w zakresie 1...10x. Wzmocnienie drugiego
stopnia można zmieniać skokowo za pomocą
zwory JP2. Jeśli kołki JP2 nie są zwarte,
56
Elektronika dla Wszystkich
Montaż i uruchomienie
Wzmacniacz można zmontować na małej
płytce drukowanej, pokazanej na
rysunku 2
.
Montaż jest klasyczny Î warto zacząć od
wlutowania elementw najmniejszych. Pod
układ scalony warto dać podstawkę, co zna-
komicie ułatwi eksperymenty i porwnanie
parametrw układu z rżnymi wzmacniacza-
mi operacyjnymi. Standardowo jako POT1
stosowany będzie miniaturowy potencjometr
montażowy (najlepiej cermetowy, a nie zwy-
kły węglowy). W miejsce potencjometru
POT1 można dołączyć przewodami zewnętrz-
ny potencjometr, jak pokazuje fotografia mo-
delu. Ze względu na ewentualne zakłcenia
zewnętrzne, przewody takie powinny być jak
najkrtsze. Tak włączony potencjometr będzie
służył do płynnej regulacji wzmocnienia, a nie
jako typowy regulator głośności (bo nie moż-
na zmniejszyć nim wzmocnienia do zera).
Prezentowany moduł ma duże wzmocnie-
nie, więc może łatwo ázbieraćÑ rżnorodne
zakłcenia, także przez obwody wejściowe,
dlatego mikrofon warto dołączać przewodem
ekranowanym.
Rysunek 3
pokazuje przykłady dołącza-
nia mikrofonw elektretowych. Zasilanie dla
mikrofonu trzykońcwkowego należy po-
brać wprost z kondensatora C2, pozostawia-
jąc rozwarte punkty JP1 (można też nie mon-
tować R2). W przypadku wykorzystania mi-
krofonu dynamicznego, zworę JP1 należy
pozostawić otwartą i choć układ nie ma wej-
ścia symetrycznego, naprawdę warto zasto-
sować symetryczny przewd, podłączony
według
rysunku 4
.
Układ można zasilać pojedynczym
napięciem o wartości z szerokiego za-
kresu od 6V do 24V. Pobr prÄ…du wy-
znaczony jest głwnie przez wzmac-
niacz operacyjny. Należy pamiętać, że
zakres maksymalnych napięć wyjścio-
wych zależy od napięcia zasilania.
Czym wyższe napięcie zasilania, tym
większy zapas przy ewentualnym
przesterowaniu.
Dla dociekliwych
i zaawansowanych
Może się wydać dziwne, że wzmocnienie jest
płynnie regulowane w pierwszym stopniu -
w przypadku dołączenia potencjometru
POT1 przewodami zwiększa to podatność na
zewnętrzne zakłcenia. Ponadto przy takim
połączeniu sygnału nie można stłumić do ze-
ra, bo przy zwarciu potencjometru wzmoc-
nienie pierwszego stopnia będzie rwne 1.
Takie rozwiÄ…zanie wykorzystano jednak ce-
lowo, bo w zdecydowanej większości przy-
padkw potencjometr POT1 nie będzie słu-
żył do regulacji głośności, tylko będzie to po-
tencjometr montażowy, pozwalający wraz ze
zworą JP2 łatwo dobrać potrzebne wzmoc-
nienie modułu.
Jeśli jednak dołączony z zewnątrz poten-
cjometr miałby służyć jako regulator głośno-
ści, musi umożliwić całkowite wyciszenie to-
ru. Potencjometr powinien mieć wtedy cha-
rakterystykę wykładniczą (B), a nie liniową
(A). Wystarczy taki zewnętrzny potencjo-
metr dołączyć przewodami w miejsce R8
(R6, R7 niewykorzystane), a w miejsce po-
tencjometru PR1 wlutować rezystor stały.
Warto przy tym pamiętać, że włączenie po-
tencjometru w drugim stopniu będzie powo-
dować wzmacnianie w rżnym stopniu stałe-
go napięcia przesunięcia (offset), występują-
cego na wyjściu pierwszego wzmacniacza.
Nie jest to istotna wada, a efekt zapewne nie
będzie słyszalny w głośnikach. A to napięcie
przesunięcia, to nie tylko napięcie niezrw-
noważenia wzmacniacza U1A, w kostce
NE5532 wynoszÄ…ce typowo 0,5mV, max
5mV, ale bardziej spadek napięcia na rezy-
stancji R3 spowodowany prądem wejścio-
wym tego wzmacniacza. Prąd wejściowy
układu NE5532 wynosi
typowo 0,2´A, maksy-
malnie 1´A, co da spa-
dek napięcia 20...100mV.
Ponieważ U1A ma
wzmocnienie stałoprądo-
we rwne jedności (obe-
cność C6), więc napięcie
na jego wyjściu może
rżnić się od napięcia na
wejściu nieodwracają-
cym U1B (nżka 5) wła-
śnie o te 20...100mV. Re-
gulacja potencjometru
włączonego w miejsce
Rys. 4
Rys. 5
rezystora R8 powodować będzie wzmacnia-
nie tego napięcia i płynne zmiany spoczyn-
kowego napięcia stałego przeciętnie o około
0,2V (maksymalnie 1V).
Opisane zjawisko będzie znacznie mniej-
sze przy zastosowaniu kostek TL0x2, ktre
mają wprawdzie większe napięcie niezrw-
noważenia (typ. 3mV, max 13mV), ale za to
nieporwnanie mniejszy prÄ…d polaryzacji
wejść Î typowo 50pA, max 2nA. Wtedy
zmiana rezystancji POT1 będzie powodować
zmiany napięcia stałego na wyjściu rzędu
30mV (maksymalnie 130mV).
W razie potrzeby można zlikwidować ten
efekt, włączając dodatkowy kondensator sze-
regowy Cd o pojemności co najmniej
2´F według
rysunku 5
.
Piotr Górecki
Rys. 2 Schemat montażowy
Wykaz elementw
Rezystory
R1,R2,R5,R6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2,2k
Ω
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k
Ω
1%
R4,R8,R9,R10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22k
Ω
R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9,1k
Ω
R11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k
Ω
POT1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k
Ω
PR miniaturowy
Kondensatory
C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1źF
C2,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220źF/25V
C3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceramiczny
C5-C7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22źF/16V tantal
PÄ“Å‚przewodniki
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .NE5532
Pozostałe
JP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin x 2 + jumper
JP2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .goldpin x 3 + jumper
Rys. 3
Komplet podzespołēw z płytką drukowaną jest
dostępny w sieci handlowej AVT jako kit szkolny AVT-
2728
Elektronika dla Wszystkich
57
[ Pobierz całość w formacie PDF ]