wzmacnicz mikrofonu tl072.pdf

2 7 2 8

Do czego to służy?

Rozmaite scalone wzmacniacze mocy cieszą

się nieustającym 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, stosując wzmacniacz operacyjny

o mniejszym poborze prądu, 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 bę-

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 są 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 mają

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 prądu spadnie

wtedy do około 3mA (w porwnaniu do oko-

ło 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,

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 prądu 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 rozwiązanie 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 wynoszące 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 prąd 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

Pēłprzewodniki

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

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: