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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Microfone estreito. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Áudio Para gravar as vozes dos pássaros, animais, o som do mar, etc., você precisa de um microfone que tenha um padrão de radiação estreito e corte efetivamente ruídos estranhos. O problema pode ser resolvido usando o dispositivo descrito neste artigo. O microfone contém um pré-amplificador, cujo nível de saída é suficiente para conectá-lo a um gravador. A diretividade do microfone aumenta significativamente a proporção do sinal útil para o ruído acústico na entrada do amplificador e permite amplificar e gravar os sons de fontes distantes com alta qualidade. Um microfone altamente direcional consiste em um microfone dinâmico propriamente dito (MD-38, MD-45, MD-200) e um amplificador de baixo ruído colocado em uma caixa cilíndrica especial. A característica desses microfones na faixa de frequência de 50...15000 Hz tem uma não uniformidade de 8...12 dB. Com um nível de sinal de saída de 0,2 ... 0,5 V, o ganho de tensão necessário do amplificador de microfone é de 50 ... 55 dB e a relação sinal-ruído não é pior que 60 ... 65 dB. O coeficiente de distorção não linear - não mais que 0,2%. O amplificador deve ter boa estabilidade de temperatura e consumir uma pequena quantidade de corrente da fonte de energia, que é usada como bateria ou bateria de células galvânicas. Esses requisitos são atendidos pelo amplificador, cujo circuito é mostrado na Fig. 1. É baseado no amplificador de reprodução do gravador "Mayak-001 - estéreo". O primeiro estágio é montado em um transistor de silício de baixo ruído VT2, o segundo - em um amplificador operacional (op-amp) DA1. O microfone BM1 é conectado diretamente ao circuito base do transistor VT2, que opera no modo microcorrente, o que permite obter a relação sinal-ruído necessária.
Uma característica do amplificador é o uso de dois circuitos OOS independentes. O primeiro deles, composto por R5, VT1, C2, R1, C1, fornece estabilização de temperatura do modo de operação do estágio de entrada CC, e o segundo (C3, R4) forma a resposta de frequência necessária do amplificador. O coeficiente de transferência de tensão do amplificador (50 dB) é aproximadamente igual à relação das resistências dos resistores R4 e R2, pode ser alterado selecionando um deles (por exemplo, R4) com pouca ou nenhuma alteração no modo DC do dispositivo. O capacitor C3 determina a frequência superior do sinal amplificado, que é de 15 kHz. O divisor R6 - R9 é usado para criar um ponto médio artificial e fornecer a tensão de polarização necessária para a entrada não inversora do amplificador operacional DA1 (pino 5). O circuito R2C1 determina o limite inferior das frequências amplificadas, que é escolhido em torno de 20 Hz. Da saída do amplificador (pino 10 do amplificador operacional), o sinal amplificado é alimentado através do capacitor C7 para o controlador de nível - um resistor variável R10, e de seu motor - para o conector X2. Os pinos 2 e 4 do conector são a chave liga/desliga. Quando um gravador é conectado ao conector, esses pinos fornecem energia ao amplificador a partir de uma bateria GB1. O amplificador consome uma corrente de cerca de 2,5 mA da fonte, seu desempenho é mantido quando a tensão de alimentação é reduzida para 5 V. Os detalhes do pré-amplificador, exceto o resistor R10, são colocados em uma placa de circuito impresso (Fig. 2) feita de fibra de vidro de folha unilateral.
Resistores R1 - R9 - MLT, C1-4, C2-33, variável R10 - SPZ-4. Capacitores C1, C2, C4 - C8 - estrangeiros, semelhantes ao K50-35; C3, C6 - CT1, CD. No lugar de VT1, você pode usar transistores KT3102 com índices de letras A - B, D, KT342B, KT358D, e no lugar de VT2 - KT3107 com índices L, F, com resultados um pouco piores - D, I, K. K1UD153, levando em consideração a diferença na pinagem. Além disso, os microcircuitos, com exceção do K2UD140, possuem circuitos internos de correção, portanto não é necessário instalar o capacitor C608. O amplificador praticamente não requer ajuste, basta verificar a conformidade dos modos de operação mostrados no diagrama. Dependendo da sensibilidade do microfone utilizado, pode ser necessário ajustar o ganho selecionando o resistor R4. O design do microfone descrito em [1] é mostrado na fig. 3. Sua base é uma caixa cilíndrica 1 com diâmetro de 60 ... 65 e comprimento de 450 ... 600 mm, fácil de colar em papel de desenho.
Para reduzir o reflexo do som nas paredes, a caixa é colada por dentro com uma camada de espuma de borracha 2. A cápsula do microfone 3 é presa à caixa com anéis de arame 4 e extensões de borracha 5. Um amplificador 6 é colocado próximo ao microfone, fechado em uma tela, por exemplo, feita de folha-de-flandres de uma lata de leite condensado. Sob o amplificador há uma bateria 10. A parte traseira da caixa é fechada com uma tampa 7, na qual o conector 9 e o resistor variável 8 (R10) são fixados. Para facilidade de uso, um suporte de alça 11 feito de poliestireno de 5 mm de espessura está preso à caixa. Uma porca 12 está presa a ela, com a ajuda da qual o microfone pode ser montado em um tripé fotográfico. Um microfone altamente direcional permite gravar sons a uma distância de mais de 100 m. Resultados ainda melhores podem ser obtidos alterando o design do microfone - colocando-o no centro de um refletor parabólico ou equipando-o adicionalmente com um conjunto de tubos ressonantes [2, 3]. Em qualquer projeto, aumentar o alcance do microfone permitirá estreitar a largura de banda do amplificador. Na fig. 4 mostra um diagrama de um amplificador operando na faixa de frequência "telefone" - 280 ... 3400 Hz. Ele é montado em dois amplificadores operacionais, que fazem parte do amplificador de baixo ruído K157UD2.
As cascatas são idênticas e são amplificadores inversores conectados em série. O limite inferior da banda passante de cada um dos estágios do amplificador é determinado pelos elementos R1, C1 e R2, R3, C2 e o superior - R4, C3 e R5, C4. Os capacitores C5, C6 servem para a correção de frequência do amplificador operacional, o divisor R6R7 forma um ponto médio artificial. Os capacitores C7, C8 desviam os circuitos de alimentação do amplificador operacional O resistor variável R2 é um regulador de nível de sinal, com sua ajuda o ganho do dispositivo pode ser alterado dentro de 50 ... 64 dB. Fones de ouvido com resistência de 9 ... 1 Ohms podem ser conectados à saída do amplificador (pino 16 do chip DA100). Com uma tensão de alimentação de 6 ... 9 V, o amplificador opera de forma estável e a potência liberada na carga é suficiente para ouvir. Se outro tipo de amplificador operacional for usado, um resistor limitador de corrente com uma resistência de 5 ... Um desenho de uma placa de circuito impresso e um layout de elementos sobre ela são mostrados na fig. 5.
Os capacitores C1 - C4 podem ser das séries K10-17, K10-47, K73-5, K73-9, K73-17; C5, C6 - KT1, KD. Como amplificador operacional, você pode usar o KR1434UD1, que é um análogo do K157UD2, bem como o K140UD20. Nesta última versão, o desenho da placa de circuito impresso deverá ser corrigido, não esquecendo o resistor limitador de corrente na saída do segundo amplificador operacional (pino 10 do chip K140UD20). Resistor R2 - SP4-1, os elementos restantes são os mesmos do projeto anterior. Este amplificador também não requer ajuste, você só precisa se certificar de que há tensão zero entre os pinos 2 e 3, 5 do conector X2. Literatura
Autor: V. Mosyagin, Veliky Novgorod
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Comentários sobre o artigo: FreeNikGenericName Bom artigo, embora microfones condensadores com resposta de frequência mais linear e maior sensibilidade sejam agora mais comuns. É interessante modernizar o circuito para eles ...
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