Микрофонные усилители используются для усиления сигналов, имеющих малую величину (0,2-2 мВ), до уровня 0,1-0,3 В. Входное сопротивление микрофонного усилителя, при котором обеспечивается максимальное отношение сигнал/шум, выбирается в 3 раза больше внутреннего сопротивление.
Так как величина ЭДС, развиваемая микрофоном, мала, то необходимо обеспечить в микрофонном усилителе минимальный уровень шумов, приведенный ко входу. Так, при полезном сигнале на входе, равном 1 мВ, для получения отношения сигнал/шум 60 дБ необходимо обеспечить уровень шумов микрофонного усилителя, приведенный ко входу, не более 1 мкВ.
Еще одно важное требование к микрофонному усилителю -это необходимость иметь запас по перегрузке не менее 26 дБ, что уменьшает вероятность появления значительных нелинейных искажений усиливаемого сигнала.
Достаточно простой получается схемная реализация микрофонного усилителя при использовании операционного усилителя. Операционный усилитель следует выбирать по минимальному значению шума, приведенному ко входу. Из отечественных операционных усилителей больше других подходят КМ551УД2А (Uвх.шума - 1 мкВ) и К157УД2 (Uвх.шума = 1,6 мкВ). Из зарубежных операционных усилителей можно рекомендовать NЕ5532.
На рис.1 приведена схема микрофонного усилителя на операционном усилителе. Микрофонный усилитель имеет следующие параметры:
Номинальное входное напряжение 1 мВ
Номинальное выходное напряжение 100 мВ
Отношение сигнал /шум 56 дБ
Рабочий диапазон частот 30-30000 Гц
Коэффициент гармоник 0,05%
Максимальное выходное напряжение 7 В
Входное сопротивление 1 кОм
Операционный усилитель включен по схеме инвертирующего усилителя. Коэффициент усиления определяется отношением резисторов К1/К2 и равен 100. При замене операционного усилителя К157УД2 на КМ551УД2А отношение сигнал/шум возрастет до 60 дБ.
На рис.2 приведена схема микрофонного усилителя с симметричным входом. Симметрирование обеспечивается благодаря включению на входе трансформатора Т1. При таком схемном решении улучшается помехозащищенность усилителя. В качестве Т1 можно использовать трансформатор с соотношением витков первичной и вторичной обмоток от 1:7 до 1:10 и с сопротивлением первичной обмотки переменному току 0,6-1 кОм.
На рис.3 приведена схема микрофонного усилителя с симметричным входом, в котором функции трансформатора выполняет дифференциальный усилитель на операционном усилителе ВА1. На ОА2 собран сумматор двух сигналов. Подавление помех будет тем больше, чем выше степень согласования резисторов КЗ и К4, Кб и К7, К8 и К9, К10 и К12, К11 и К13. Микрофонный усилитель имеет следующие параметры:
Номинальное входное напряжение - 2 мВ
Номинальное выходное напряжение - 100 мВ
Отношение сигнал/шум - 60 дБ
Коэффициент гармоник - 0.05%
Диапазон воспроизводимых частот - 30-30000 Гц
Минимальное сопротивление нагрузки, 10 кОм
Коэффициент усиления микрофонного усилителя зависит от положения переключателя 81. При разомкнутом переключателе К=50, при замкнутом - 100.
Для питания микрофонного усилителя используется стабилизированный источник с низким напряжением пульсаций или батареи.
***