Этот проект представляет собой универсальный микрофонный усилитель, предназначенный для работы с популярным двухвыводным .

Для изготовления усилителя для электретного микрофона применен двухканальный JFET операционный усилитель TL072 с низким уровнем шумов. TL072 включен как с однополярным источником питания.

Конденсаторы С1 и С2 фильтруют напряжение питания. Микрофон подключен к входу IN. Коэффициент усиления плавно регулируется PR1. Контур, состоящий из конденсатора C5 и резистора R5, отсекает постоянную составляющую на выходе OUT.

Усилитель собран на небольшой двусторонней плате размером 10×25мм.

SMD элементы установлены на обоих сторонах платы, поэтому их монтаж требует немного внимания. Монтаж следует начать с установки операционного усилителя, резистора R5 и конденсатора C1. Эти элементы монтируем с верхней стороны. Остальные конденсаторы и резисторы необходимо установить на другой стороне платы.

В последнюю очередь устанавливаем разъем, микрофон и потенциометр PR1 (дополнительные площадки позволяют использовать также и SMD потенциометр).

Усилитель должен быть запитан от качественного стабилизированного источника питания с напряжением в диапазоне 6…16 В. Потребляемый ток схемы не превышает 5 мА.

В данной статье рассматривается конструкция простого темброблока. Он предназначен для изменения звучания путем регулирования амплитудно-частотной характеристики аудиосигнала в области верхних и нижних частот. Схема представлена на рис.1.

Рис.1. Схема электрическая принципиальная.

В схеме присутствует малошумящий операционный усилитель TL072CP. Он двухканальный, но в схеме задействован только один. Этот операционный усилитель выполнен в корпусе DIP8, на рисунке 2 представлено расположение его выводов.


Рис.2.

В схеме можно использовать любой операционный усилитель схожий по параметрам.

Описание работы схемы.
Переменный резистор (потенциометр) R4 предназначен для регулирования тембра высоких частот. А R5 предназначен для регулирования низких частот.
Когда R4 находится в крайнем левом положении (имеется в виду по схеме), происходит падение амплитудно-частотной характеристики в области высоких частот (рис.3). Это происходит из-за того, что цепь R2 С3 при увеличением частоты сигнала начинает шунтировать нижний резистор R3 входного делителя.

Рис.3. Снижение ВЧ.

Если R4 находится в крайнем правом положении (по схеме), то при увеличении частоты цепь C3 R6 шунтирует резистор R7, а вследствие этого уменьшается отрицательная обратная связь, поднимая АЧХ в области высоких частот (рис.4).

Рис.4. Повышение ВЧ.

В среднем положении переменного резистора R4 темброблок почти не оказывает влияние на звучание.

На разных частотах реактивное сопротивление конденсатора C3 будет меняться, обуславливая процессы рассмотренные выше. Но на частотах меньше 1 кГц реактивное сопротивление C3 будет намного превышать сопротивление R2 и R6 и регулировка частоты будет оказывать незначительное влияние на звук.

Теперь рассмотрим какое влияние оказывает переменный резистор (потенциометр) R5.
Когда R5 находится в крайнем левом положении (по схеме), сигнал проходит в обход конденсатора C2 и на неинвертирующий вход операционного усилителя не оказывается влияние. Так как при этом сопротивление R5 составляет 100 кОм, конденсатор C4 шунтируется, что ведет к увеличению отрицательной обратной связи и происходит падение АЧХ в области низких частот (рис.5).

Рис.5. Снижение НЧ.

В правом положении резистора R5 теперь уже конденсатор C4 замыкается накоротко. А так как C2, включен последовательно с одним из резисторов входного делителя, изменяет его коэффициент деления, т.е уменьшает с уменьшением частоты сигнала. В следствие этого происходит подъем АЧХ в области низких частот (рис.6) .

Рис.6. Повышение НЧ.

Темброблок имеет входное сопротивление 47 кОм. Данное устройство можно использовать практически с любым усилителем звука.

Ниже представлены фотографии собранного устройства.

Питание.

Так как основой схемы является операционный усилитель, питание должно быть двухполярное. Питание подается на 4-й и 8-й выводы микросхемы. Максимальное напряжение, которое можно подавать на эти выводы составляет +18 -18 Вольт относительно общего провода.

Для получения двухполярного напряжения от батарейки, была использована простая схема рис.7.

Рис.7.

От батарейки 9 Вольт, благодаря делителю, на выходе получаем +4,5 В и -4,5 В. Но такая схема работает не очень хорошо и подходит лишь "на крайний случай", поэтому лучше использовать более сложную схему, в которой будет присутствовать стабилизация напряжения на выходе или использовать готовый блок питания.

Максимально допустимое питающее напряжение микросхемы составляет +18 -18 Вольт (согласно технической документации), но я не рекомендую подавать более +10 -10 Вольт.

Тест

Для произведения замеров, выходной звуковой сигнал темброблока был подан на линейный вход компьютера (в микрофонный вход нельзя!). В аудиоредакторе Acoustica Mixcraft был выбран VST плагин Voxengo Spectrum Analyzer v1.9. На фотографии ниже происходит тестирование (оценить звук можно на видео).

На вход темброблока подавалась музыка из телефона (можно от любого источника: плеер, компьютер и т.д.)

Изменяя сопротивления переменных резисторов R4 и R5 можно добиться изменения звука в области НЧ и ВЧ. Кстати, средние частоты темброблок практически не изменяет.

Данный темброблок отлично подойдет для приобретения навыков в преобразовании звука.

К данной статье присутствует видео, в котором произведен тест этого темброблока, вы можете оценить его работу.

Список радиоэлементов

Представленное ниже устройство обладает хорошим качеством звучания и низким уровнем шумов, а также имеет функцию обхода (прямая АЧХ), в тоже время простота схемы не отпугнет начинающих радиолюбителей. В основу пассивной части схемы входит разработка, описанная E.J.James"ом еще в 1948 году, а все устройство вместе смахивает на работу Baxandall"a образца 1952 года:) Смахивает использованием усилительного каскада, в данном случае ОУ, которым можно поднять амплитуду, "съеденную" (у этого регулятора амплитуда падает в пять раз или -13дБ!) темброблоком. Анализируя широко известные любому радиолюбителю источники (в коих наблюдается некоторая историческая неточность), было принято решение поэкспериментировать с этой вещичкой:

К сожалению, реальные графики АЧХ так и не успел снять, однако приведем результат моделирования в программе Tone Stack Calculator . Данная схема примечательна использованием R5-R6, которые обеспечивают более узкий подъем частот, не затрагивая середину. Этих резисторов нет в разработке E.J.James"a, поэтому симуляция произойдет без них:). Однако на общее впечатление от графика это не скажется, просто полоса подъема высоких частот будет более широкой.

Но мне хотелось бы большего: ещё больший подъем на НЧ и в особенности ВЧ, так сказать с запасом, хотя в вашем случае все может быть совершенно иначе. Вернее не в вашем случае, а в случае вашей акустики:). К примеру из опыта эксплуатации продукции бердского радиозавода ВЕГА 50АС-106 регулировка низких частот темброблока в RRR УП-001 совсем не подходила, поскольку поднимала лишь область верхнего баса (200-250 Гц, басом это трудно назвать, скорее гул). Однако на акустических системах производства рижского радиозавода Radiotehnika RRR S50b, можно было добиться приемлимого качества звучания. Хотя все это считается баловством, поскольку корректирует лишь впечатление от прослушивания, корректировку АЧХ колонок и, если усилитель ущербен, проводят другими схемотехническими изысканиями, к примеру параметрическими эквалайзерами с регулировками не только по усилению, но и с возможностью перемещения подымаемой частоты и добротности. Но мы же здесь не собрались исправлять огрехи дорогой акустики?

Итого +6 дБ на основной низкой частоте, и +5 дБ на высокой. Спад -3 дБ в области средних частот решено поднять усилением на ОУ. Признаюсь, стало немного многовато. В схеме поворотом регуляторов трудно добиться ровной АЧХ (вернее совсем не добиться), поэтому решено добавить устройство, отключающее темброблок. Это может оказаться полезным при эксплутации с вашим усилителем более "продвинутого" эквалайзера. Простым замыканием входа и выхода пассивной части или же всего темброблока (в первом случае замыкается конденсатор С3 и как следствие заваливаются верха, во втором - регулировка ВЧ и НЧ сохраняется, правда в небольших пределах) здесь не обойтись. Поэтому можно осуществить элементарную коммутацию на реле с перекидными контактами (типа РЭС-9, РГК-14 и т.д.).

Стоит отдельно затронуть изъезженную тему конденсаторов в блоке тембров. По своему субъективному опыту эксплуатации известного предусилителя Шмелева , в конструкции которого применял незадумываясь керамику импортного производства, широкораспространенную в магазинах, выходной сигнал был насыщен гармониками, что ощущалось на слух. Быть может в слепом тесте этого темброблока с другими конденсаторами я бы этого и не заметил, но тем не менее у меня это глубоко отложилось в памяти. В данной конструкции решил использовать исключительно конденсаторы на бумажной основе. Конечно, здесь я не буду описывать опыт использования импортных конденсаторов за сотни долларов, но как говорится, чем богат:). Из накопленных запасов были вытащены конденсаторы серий БМТ-2, БМ-2 и МБМ.

Итак, при использовании данных конденсаторов, первое что необходимо сделать, это измерить их емкость и осмотреть на внешние повреждения (в особенности для БМТ-2). Среди десятка образцов конденсаторов серии МБМ, 90% имели превышение номинальной емкости на 40-50%, что в двое больше их допуска. Измерение емкости позволяет подобрать конденсаторы в пары для 2-х каналов для обеспечения симметричной регулировки. Первое включение и вердикт - однозначно предпочтительнее использования китайской керамики. К своему стыду, мне не удалось отыскать бумажный конденсатор в цепи ВЧ, поэтому применил конденсатор серии КТК, широко использовался в ламповых телевизовах и прочей аппаратуре. Кроме всего прочего данный конденсатор обладает хорошей термостабильностью. Обкладки из серебра на звуке никак не сказались:) (хотя после пополнения багажа знаний о данном конденсаторе, звук постепенно стал становиться краше и... :)). Графики, которые получилось снять:

Регуляторы повернуты на максимум:

Регуляторы повернуты на минимум:

Схема получившегося устройства:

Характеристики данного темброблока:

• Коэффициент гармоник, %: не более 0,02.
• Диапазон регулировки, не менее: НЧ +-16 дБ, ВЧ +-17 дБ.
• Входной сигнал: ~1V.

Показатели по КГ, сигнал/шум зависят от примененного ОУ. Выбор пал на TL072, (это сдвоенный ОУ фирмы ST) в силу его дешевизны и распространенности. Отлично сюда впишутся и такие операционники, как NE5532, NJM4558, LM358. Поэкспериментировать можно и с одиночными ОУ (с дальшейшей переделкой ПП) TL071, NE5534, КР544УД1,2, К157УД2 (с цепями коррекции) и так далее. С бумажными конденсаторами и ОУ в золотом корпусе, чем не раритет? Для оперативной замены микросхемы (если отдали предпочтение другому ОУ), рекомендуется предварительно установить на соответствующее место панельку DIP-8.

Для питания активной части устройства используется параметрический стабилизатор напряжения на два плеча + и - без использования каких-либо усилительных элементов, поскольку в данной схеме общий ток потребления меньше номинального тока стабилитронов. Для сглаживания остатков пульсаций, вызванных пульсациями блока питания УМЗЧ, в схеме присутствуют два электролита. Их емкость невелика для обеспечения низкой инерционности. Такой небольшой набор дает низкий уровень фона при эксплуатации устройства.

Разумеется, для обеспечения минимального уровня фона этого бывает недостаточно. Снизить фон может помочь заземление корпусов переменных резисторов. У некоторых групп регуляторов для этого есть отдельный вывод (например СП3-33-23). В моем распоряжении оказались широко распространенные резисторы В-группы (для регулировки баланса они не подходят), корпус которых после обработки наждачкой я и заземлил. Земли свел к одной выбранной точке (корпус регулятора низких частот), откуда направил их земле блока питания УМЗЧ. Фотография устройства и печатная плата:

Размер печатной платы 140х60 мм, здесь можно скачать файлик в формате .lay . Желаю успехов в повторении! .

Обсудить статью ТЕМБРОБЛОК