Um7.ru

Аренда стройтехники
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Предварительное усиление аналогового сигнала MEMS-микрофона

Предварительное усиление аналогового сигнала MEMS-микрофона

Уровень сигнала на аналоговом выходе MEMS-микрофонов STMicroelectronics довольно низок и требует усиления для последующей обработки. Предлагаются практические схемы предварительного усиления, в том числе – инвертирующая и дифференциальная, с использованием наиболее подходящих для этой цели операционных усилителей ST.

MEMS-микрофоны – приборы для записи звука инновационным способом. Компания STMicroelectronics предлагает широкий выбор MEMS-микрофонов, в том числе изделия из семейства MPxAxx, например MP23ABS1. Такие устройства имеют аналоговый выход, уровень сигнала на котором, как правило, довольно низкий и требует усиления для последующей передачи (от уровня микрофона до уровня на линейном выходе). В статье описано, как реализовать предварительное усиление сигнала.

Схема простого микрофонного предусилителя на одном транзисторе

Данная схема микрофонного предусилителя работает как с динамическим, так и с электретными микрофонами.

Динамические микрофоны по конструкции схожи с громкоговорителями. Акустическая волна оказывает воздействие на мембрану и на прикрепленную к ней акустическую катушку. В момент колебания мембраны, в катушке, находящейся под воздействием магнитного поля постоянного магнита, образуется электрический ток.

Работа электретных микрофонов базируется на возможности определенных видов материалов с повышенной диэлектрической проницаемостью (электретов) менять поверхностный заряд под воздействием акустической волны. Данный тип микрофонов отличается от динамического высоким входным сопротивлением.

При использовании электретного микрофона, для смещения напряжения на микрофоне, необходимо установить сопротивление R1

микрофонный усилитель на одном транзисторе

Поскольку эта схема микрофонного усилителя для динамического микрофона, то при использовании электродинамического микрофона его сопротивление должно быть в диапазоне от 200 до 600 Ом. При этом C1 необходимо поставить до 10 мкф. Если это будет электролитический конденсатор, то его плюсовой вывод необходимо подключить в сторону транзистора.

Питание осуществляется от батареи крона или же от стабилизированного источника питания. Хотя лучше от батареи, чтобы исключить шумы. можно заменить на отечественный . Конденсаторы электролитические на напряжение 16 вольт. Для предотвращения помех, подключать предусилитель к источнику сигнала и к входу усилителя необходимо экранированным проводом. Если необходимо дальнейшее мощное усиление звука, то можно собрать усилитель на микросхеме .

↑ Схема

  • Большое количество ламп
  • Редкие или дорогие лампы
  • Чрезмерная навороченность конструкции
  • Низкое качество схемы и, как следствие, звука
Читайте так же:
Стропы текстильные ленточные характеристики

Да, понимаю, что кого-то испугал уже факт того, что на входе стоит трансформатор. Посему, в общем-то, меня можно обвинить в том, что я, мягко говоря, покривил душой, когда говорил про отсутствие редких и дорогих деталей.
С какой-то то точки зрения да, это правда. Но если следовать всем канонам и выискивать специализированные высокоточные секционированные входные трансформаторы с шибко крутыми характеристиками да еще и известных марок, то и смысла не имеет делать такую схему! Потому я обошелся кое-чем попроще.

Какой микрофон лучше: динамический или конденсаторный? Гид по выбору

Театр начинается с вешалки, а студия звукозаписи — с микрофонов. Приходя в магазин, сразу теряешься: какой выбрать — конденсаторный или динамический? Какой для чего подойдет? Для каждого случая нужен отдельный или можно найти универсальный? А ещё есть ленточные микрофоны, но мы оставим их за рамками этого материала и разберем отдельно, так как они встречаются не так часто и распространены только в профессиональной среде. Сегодня ответим на популярные вопросы о двух конструкциях: конденсаторной и динамической.

Что делает микрофон?

Микрофон — это преобразователь, переводящий звуковую волну (от звучания голоса или музыкального инструмента) в электрический сигнал, который используется для записи на компьютер или другое записывающее устройство.

При выборе вы сразу сталкиваетесь с понятиями «‎динамический» и «‎конденсаторный» — они говорят о том, какой преобразовать используется. Давайте подробнее поговорим о конструкции.

Как работает динамический микрофон?

Звук передаётся через динамический микрофон, когда звуковая волна ударяется о диафрагму (она обычно сделана из пластиковой или полиэфирной плёнки), заставляя последнюю двигаться. Диафрагма прикреплена к металлической катушке, которая подвешена между двумя магнитами. Катушка движется вместе с диафрагмой, и в результате образуется переменный ток, имитирующий звуковую волну.

Достоинства

Способен выдержать высокое звуковое давление. С его помощью можно записывать очень громкие звуки без искажений, именно поэтому его чаще всего можно встретить на сцене.

Надежность. Динамические модели имеют довольно простую конструкцию с небольшим количеством элементов. Они более неприхотливы к условиям использования, чем их конденсаторные «‎братья».

Доступность. Модели такого типа встречаются в разных ценовых категориях, но есть и очень доступные варианты, так как их производство чаще всего не требует больших затрат.

Читайте так же:
Трансформатор для прогрева бетона кавик

Устойчивость к обратной связи от окружающего шума пространства.

Недостатки

Низкая чувствительность. Катушка имеет определённый вес, поэтому, если на неё подаётся очень тихий звук или звук с очень высокой или низкой частотой, катушка не будет достаточно вибрировать, чтобы выработать нужное электричество и воссоздать звучание в точности.

Более низкий динамический диапазон, чем у конденсаторных моделей сказывается на точности записи — некоторые тонкости звучания музыкальных инструментов и вокала остаются за бортом.

Как работает конденсаторный микрофон?

Он также имеет диафрагму, которая обычно изготовлена из очень тонкого металла, а также ещё одну заднюю металлическую пластину. На диафрагму и заднюю пластину подаются электричество, создавая статический заряд между ними.

Как только звуковая волна попадает на диафрагму, пластина производит небольшое количество электрического тока. Как вы заметили, для работы конденсаторного микрофона требуется электричество, здесь не обойтись без фантомного питания. Что это такое? Это небольшая мощность, которая обычно поступает от вашего аудиоинтерфейса или предусилителя. Она нужна для движения диафрагмы.

Достоинства

Высокая чувствительность. Микрофон способен записывать даже самые слабые звуки, детали и изменения тонов.

Широкая частотная характеристика. Конденсаторные модели могут работать с самым широким спектром звукового сигнала.

Более линейное звучание на всём рабочем диапазоне. Позволяет передавать звучание вокала и инструментов в первозданном виде.

Недостатки

Сложная и хрупкая конструкция. Конденсаторные модели построены с большим количеством элементов, что делает их более уязвимыми для внешнего воздействия.

Требовательность к акустическим условиям. Из-за высокой чувствительности улавливаются даже самые тонкие звуки окружающего пространства, поэтому их чаще всего используют в «‎стерильных» студийных условиях.

Требуется фантомное питание.

Какой тип микрофонов лучше?

С точки зрения конструкции, конденсаторные модели более совершенны, чем динамические, и имеют большую чувствительность, а значит, более высокую точность записи даже мельчайших деталей. Динамические модели более неприхотливы и надёжны — они хорошо показывают себя в трудных сценических условиях. У каждого типа есть свои преимущества — вам лишь нужно определиться с целями.

При выборе микрофона важно учитывать еще одну важную характеристику — диаграмму направленности (это относится в большей степени к конденсаторным микрофонам). Она показывает, как микрофон реагирует на звуки, исходящие с разных сторон.

Какие бывают диаграммы направленности?

Всенаправленный микрофон принимает звук с одинаковой чувствительностью со всех сторон, вне зависимости от того, с какой стороны от него находится источник звука. Такой тип направленности отлично подходит, когда вы хотите передать звучание голоса или музыкального инструмента, захватив при этом звук окружающего пространства — например, вы ведёте запись в католическом соборе с великолепной акустикой.

Читайте так же:
Что такое необслуживаемый автомобильный аккумулятор

Кардиоидные микрофоны наиболее чувствительны в передней части микрофона, перед капсюлем. С тыльной стороны микрофон улавливает звук слабее где-то на 20 дБ, по бокам также есть спад. Кроме того, есть суперкардиоида, которая захватывает звук ещё более концентрированно перед капсюлем, отсекая звуковое пространство по бокам и сзади. При кардиоиде передаётся только звучание голоса или звучание инструмента с минимальными «примесями» окружающего пространства.

Восьмёрка. Микрофон принимает звуковую волну спереди и сзади от капсюля и не чувствителен по бокам. Такой тип отлично подходит для записи подкастов и интервью, где спикеры сидят друг напротив друга.

Что нужно знать при выборе микрофона?

Частотные характеристики. Речь идёт о диапазоне частот, который микрофон может точно воспроизводить на одинаковом уровне. Частотная характеристика показывает, как микрофон влияет на звучание голоса или инструментов. Нужно обращать внимание на то, чтобы на рабочем диапазоне линия была как можно ровнее: для передачи голоса нас больше всего интересует линейность на частотах от 80 Гц до 12 кГц.

Импеданс (сопротивление микрофона). Высокое сопротивление негативно влияет на качество передачи звука, особенно на высоких частотах — в звук подмешивается много шума.

Уровень звукового давления (SPL). Этот показатель отражает максимальную интенсивность звука, с которой микрофон может справиться до появления искажений. Предпочтительные значения — 120 дБ и более. Если вы планируете записывать звонкие духовые инструменты или ударную установку, уровень звукового давления для вас будет определяющим фактором.

Уровень шума. Речь идёт о собственном шуме устройства (электрический шум или шипение). Для качественной записи приемлемо значение собственного шума от -28 дБ и ниже.

Соотношение сигнал/шум. Иначе говоря, это разница между чувствительностью микрофона и собственным шумом. Хорошие показатели — 64 дБ и выше.

Какими микрофонами пользуются известные исполнители на сцене и студии? Неужели лучше Shure SM58 ничего не придумали?

Читайте так же:
Сетка цпвс что это такое

Как мы выяснили, выявить победителя в битве динамических и конденсаторных микрофонов не получится — у каждого типа свои сильные стороны. Мы рекомендуем иметь в своём арсенале представителей обоих типов, чтобы охватить весь спектр творческих задач: пишите голос, акустическую гитару, звучание хрустальных фужеров, фортепиано — да что угодно, если так просит ваш творческий гений.

Делитесь своими идеями с Dr.Head, мы всегда ждём вас в гости в наших магазинах! Весь парк PRO-аудио можно послушать и протестировать в студийных условиях.

Все новости в нашем Telegram-канале. Подписывайтесь и присоединяйтесь к обсуждениям в чате!

Разъемы микрофонов

Для подключения микрофона к усилителю или устройству записи используют несколько видов разъемов.

  • Jack (джек) бывает нескольких видов: стандартный 6.3 мм, мини-джек 3,5 мм и микро-джек 2.5 мм. Стандартный используется в некоторых видах профессионального музыкального оборудования, мини-джек используется для компьютеров и пользовательских устройств (колонок, плееров, смартфонов), а микро — для портативной техники (петличек и некоторых видов наушников).
  • XLR — это профессиональный разъем, который можно встретить на концертных микрофонах, он используется для подключения к усилителю.
  • USB разъем используется для домашней техники и подключения к компьютеру.
  • С разъемами можно использовать переходники, которые часто включаются в комплект.

Конденсаторные и динамические микрофоны

Термины «конденсаторный» и «динамический» применяются для обозначения двух основных типов высококачественных микрофонов, которые используются в настоящее время.

Отличия конденсаторных и динамических (катушечных) микрофонов:

  • Конденсаторные микрофоны в отличие от динамических нуждаются в дополнительном питании, зато особенности их строения позволяют выпускать миниатюрные модели, тогда как динамические микрофоны отличаются большими размерами, продиктованными спецификой их механизма.
  • Конденсаторные микрофоны применяются по большей части при записи вокала и акустических инструментов, а динамические в свою очередь, отличаясь более высоким уровнем перегрузочной способности, чаще используются в концертной практике, а также для работы с гитарными усилителями и ударными инструментами.
  • Конденсаторные микрофоны, как правило, обладают более широким частотным диапазоном.

Разновидностью конденсаторного микрофона является электретный микрофон, он значительно дешевле, менее требователен к условиям эксплуатации, но обладает более скромными характеристиками.

Разновидностью динамического микрофона является ленточный динамический микрофон. По своим характеристикам он ближе к конденсаторному и может использоваться только в студийных условиях.

Как сделать направленный микрофон

  • динамический микрофон МД-201 или любой другой микрофонный капсюль;
  • готовый усилитель или собранный самостоятельно;
  • наушники от телефона;
  • 10-15 см коаксиального провода 50 или 75 ом;
  • 9-вольтовый аккумулятор или батарейка;
  • небольшой кусочек поролона;
  • бархатная бумага, обычно продается в магазинах для поделок.
Читайте так же:
Требования к очкам защитным

Схема направленного микрофона не очень сложна. Ее можно спаять не только на печатной плате, но и на плотной картонке.

Трубчатый направленный микрофон своими руками (упрощённая модель)

Скатываем бумагу в трубку диаметров 10 см, обязательно бархатной стороной внутрь. Длина трубки может быть до 50 см. Из поролона вырезается кружок и вставляется в торец трубки. В поролон укрепляется микрофон, припаянный коаксиалом ко входу усилителя. Наушники подключаются к выходу через любой подходящий разъем.

При такой цельной однотрубчатой системе получится отсеять все помехи от посторонних излучателей, но не получится усилить естественным путём акустическую волну от нужного источника, на который направлена трубка. Электроника, конечно, усилит сигнал, но не так качественно, как это делают серийные изделия. Всё дело в том, что на серийных изделий в направленных микрофонах трубчатого типа используется усиление полезного сигнала ещё на пути по трубке к усилителю. Делается это за счёт интерференции, получаемой от наложения акустической волны, идущей по трубке, на волны, дополнительно проникающие внутрь трубки через боковые отверстия в трубке. Можно поэкспериментировать, и наделать таких отверстий самостоятельно, но эффект скорее всего будет отрицательным, ибо там нужно всё аккуратно и чётко рассчитать, в соответствии с теорией.

Делаем направленный микрофон параболического типа

Таким же образом получится сделать и микрофон параболического типа, заменив трубку на подходящую параболу, сделанную из верхней части 5-литровой баклажки или старого отопительного рефлектора. Тут нужно суметь собрать отражённые поверхности тарелки лучи в точке установки микрофона. Помочь в этом может игра с точечным источником света находящемся на расстоянии от тестируемой тарелки-отражателя в тёмном помещении. Необходимо получить яркое пятно света на микрофоне, как на картинке справа.

Сам микрофон должен при этом быть спрятан от посторонних акустических сигналов. Чем точнее вы это сделаете, тем качественнее будет усиление полезного сигнала.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector