Узконаправленный микрофон. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Аудиотехника

 Комментарии к статье

Для записи голосов птиц, животных, шума моря и т. п. необходим микрофон, обладающий узкой диаграммой направленности и эффективно отсекающий посторонние шумы. Задачу можно решить с помощью устройства, описанного в этой статье.

Микрофон содержит предварительный усилитель, уровень выходного сигнала которого достаточен для подключения его к магнитофону. Направленность микрофона значительно повышает соотношение полезного сигнала к акустическим помехам на входе усилителя и позволяет качественно усиливать и записывать звуки отдаленных источников.

Узконаправленный микрофон состоит из собственно микрофона динамического типа (МД-38, МД-45, МД-200) и малошумящего усилителя, размещенных в специальном цилиндрическом футляре. Характеристика указанных микрофонов в диапазоне частот 50... 15000 Гц имеет неравномерность 8...12 дБ. При уровне выходного сигнала 0,2...0,5 В требуемый коэффициент усиления по напряжению микрофонного усилителя - 50...55 дБ, а соотношение сигнал/шум - не хуже 60...65 дБ. Коэффициент нелинейных искажений - не более 0,2 %. Усилитель должен обладать хорошей температурной стабильностью и потреблять незначительный ток от источника питания, в качестве которого используется аккумуляторная батарея либо батарея гальванических элементов.

Этим требованиям отвечает усилитель, схема которого приведена на рис. 1. За его основу взят усилитель воспроизведения от магнитофона-приставки "Маяк-001 - стерео". Первый каскад собран на кремниевом малошумящем транзисторе VT2, второй - на операционном усилителе (ОУ) DA1. Микрофон ВМ1 включен непосредственно в цепь базы транзистора VT2, работающего в режиме микротоков, что позволяет получить необходимое соотношение сигнал/шум.

Особенностью усилителя является использование двух независимых цепей ООС. Первая из них, состоящая из R5, VT1, С2, R1, С1, обеспечивает температурную стабилизацию режима работы входного каскада по постоянному току, а вторая (C3, R4) формирует требуемую частотную характеристику усилителя. Коэффициент передачи усилителя по напряжению (50 дБ) примерно равен отношению сопротивлений резисторов R4 и R2, он может быть изменен подбором одного из них (например, R4) практически без изменения режима работы устройства по постоянному току. Конденсатор C3 определяет верхнюю частоту усиливаемого сигнала, которая составляет 15 кГц.

Делитель R6 - R9 служит для создания искусственной средней точки и подачи требуемого напряжения смещения на неинвертирую-щий вход ОУ DA1 (вывод 5). Цепь R2C1 определяет нижнюю границу усиливаемых частот, которая выбрана около 20 Гц. С выхода усилителя (вывод 10 ОУ) усиленный сигнал поступает через конденсатор С7 на регулятор уровня - переменный резистор R10, а с его движка - на разъем Х2. Контакты 2 и 4 разъема являются выключателем питания. Когда магнитофон подключают к разъему, через эти контакты на усилитель поступает питание от батареи GB1. Усилитель потребляет от источника ток около 2,5 мА, работоспособность его сохраняется при снижении напряжения питания до 5 В.

Детали предварительного усилителя, кроме резистора R10, размещены на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Резисторы R1 - R9 - МЛТ, С1-4, С2-33, переменный R10 - СПЗ-4. Конденсаторы С1, С2, С4 - С8 - зарубежные, подобные К50-35; C3, С6 - КТ1, КД. На месте VT1 можно использовать транзисторы КТ3102 с буквенными индексами А - В, Д, КТ342Б, КТ358Д, а на месте VT2 - КТ3107 с индексами Л, Ж, с несколько худшими результатами - Д, И, К. ОУ DA1, кроме указанного на схеме, подойдет К153УД2, а также КР140УД608, К140УД6, КР140УД708, К140УД7 с учетом различия в цоколевке. Кроме того, в микросхемах, за исключением К153УД2, есть внутренние цепи коррекции, поэтому устанавливать конденсатор С6 не нужно.

Усилитель практически не требует налаживания, следует лишь проверить соответствие режимов работы приведенным на схеме. В зависимости от чувствительности используемого микрофона может понадобиться корректировка коэффициента усиления подбором резистора R4.

Конструкция микрофона, описанная в [1], показана на рис. 3. Ее основа - цилиндрический футляр 1 диаметром 60...65 и длиной 450...600 мм, который нетрудно склеить из чертежной бумаги.

Для уменьшения отражения звука от стенок футляр оклеивают изнутри слоем поролона 2. Микрофонный капсюль 3 прикрепляют к футляру проволочными кольцами 4 и резиновыми растяжками 5. Вблизи микрофона располагают усилитель 6, заключенный в экран, например, из белой жести от банки из-под сгущеного молока. Под усилителем находится батарея питания 10. Тыльную сторону футляра закрывают крышкой 7, на которой закрепляют разъем 9 и переменный резистор 8 (R10). Для удобства пользования к футляру прикрепляют ручку-скобу 11 из полистирола толщиной 5 мм. На ней крепят гайку 12, с помощью которой микрофон можно устанавливать на фотоштатив.

Узконаправленный микрофон позволяет записывать звуки с расстояния более 100 м. Еще лучшие результаты удается получить, если изменить конструкцию микрофона - поместить его в центр параболического рефлектора или дополнительно снабдить набором резонансных трубок [2, 3].

В любом конструктивном исполнении увеличить дальность действия микрофона позволит сужение полосы пропускания усилителя. На рис. 4 приведена схема усилителя, работающего в "телефонной" полосе частот - 280...3400 Гц. Он собран на двух ОУ, входящих в состав малошумящего усилителя К157УД2.

Каскады идентичны и представляют собой включенные последовательно инвертирующие усилители. Нижнюю границу полосы пропускания каждого из каскадов усилителя определяют элементы R1, С1 и R2, R3, С2, а верхнюю - R4, C3 и R5, С4. Конденсаторы С5, С6 служат для частотной коррекции ОУ, делитель R6R7 образует искусственную среднюю точку. Конденсаторы С7, С8 шунтируют цепи питания ОУ Переменный резистор R2 - регулятор уровня сигнала, с его помощью коэффициент усиления устройства можно изменять в пределах 50...64 дБ.

К выходу усилителя (вывод 9 микросхемы DA1) могут быть подключены головные телефоны сопротивлением 16...100 Ом. При напряжении питания 6...9 В усилитель работает устойчиво и мощности, выделяющейся на нагрузке, вполне достаточно для прослушивания. Если будет применен ОУ другого типа, между его выходом и точкой соединения элементов R5, С4 и выводов 3, 5 разъема Х2 может понадобиться токоограничительный резистор сопротивлением 33...47 Ом.

Чертеж печатной платы и схема размещения на ней элементов приведены на рис. 5.

Конденсаторы С1 - С4 могут быть серий К10-17, К10-47, К73-5, К73-9, К73-17; С5, С6 - КТ1, КД. В качестве ОУ можно использовать КР1434УД1, являющийся аналогом К157УД2, а также К140УД20. В последнем варианте чертеж печатной платы придется подкорректировать, не забыв о токоограничивающем резисторе на выходе второго ОУ (вывод 10 микросхемы К140УД20). Резистор R2 - СП4-1, остальные элементы такие же, что и в предыдущей конструкции.

Данный усилитель также не требует налаживания, следует лишь убедиться в наличии нулевого напряжения между выводами 2 и 3, 5 разъема Х2.

Литература

1. Вдовикин А. И. Занимательные электронные устройства. - М.: Радио и связь, 1981.
2. Николаев Ю. Сверхчувствительный микрофон. - Радио, 1992, № 10,
3. Макаров Д. Шпионские страсти. - Радио, 1995, № 3, с. 40, 41; № 4, с. 44-46.

Автор: В.Мосягин, г.Великий Новгород

Смотрите другие статьи раздела Аудиотехника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Моховая губка для сбора нефти из воды 24.04.2025

Разливы нефти продолжают оставаться одной из самых опасных угроз для экосистем океанов и пресной воды. Эти инциденты не только нарушают баланс водной среды, но и наносят долгосрочный ущерб флоре, фауне и местному населению. В поисках эффективных и экологичных решений ученые со всего мира работают над технологиями, способными быстро и безопасно устранять последствия таких катастроф. Одним из самых перспективных достижений в этой области стала новая разработка китайских исследователей из Университета образования Гуйчжоу. Команда ученых сфокусировала свои усилия на использовании природного ресурса - мха сфагнума, широко распространенного и известного своей способностью удерживать влагу. Однако специалисты пошли дальше: они модифицировали поверхность мха с помощью доступных химических реагентов, добившись того, что материал стал эффективно впитывать нефтепродукты, одновременно отталкивая воду. Такая селективность делает его особенно подходящим для применения при очистке загрязненных вод ...>>

Круглый ветрогенератор Windgate для домов 24.04.2025

Владельцы частных домов все чаще обращают внимание на альтернативные способы генерации электричества. Одним из перспективных направлений остается ветроэнергетика, но ее внедрение в бытовые условия сталкивается с рядом трудностей. Среди них - недостаточная скорость ветра в жилых районах, шум от работы турбин и высокая стоимость установки оборудования. Однако американская компания Honeywell вместе с EarthTronics представила решение, способное преодолеть эти барьеры - круглый ветрогенератор Windgate. Инженеры предложили инновационный подход, отказавшись от классической конструкции турбины с зубчатой ступицей. Вместо этого Windgate использует технологию Blade Tip Power System: генерация электроэнергии осуществляется за счет постоянных магнитов, установленных по краям лопастей и на ободке ротора. Такой подход позволяет значительно снизить механическое сопротивление и производить энергию даже при скорости ветра всего 0,8 метра в секунду, в то время как стандартные турбины требуют как мини ...>>

Вороны разбираются в геометрии 23.04.2025

Ученые все чаще пересматривают свои взгляды на интеллектуальные способности животных. Оказывается, некоторые виды демонстрируют куда более сложное поведение, чем считалось ранее. Одним из поразительных открытий последних месяцев стало доказательство того, что черные вороны способны воспринимать геометрические закономерности. Исследование, проведенное специалистами из Тюбингенского университета в Германии, показало: эти птицы обладают зачатками пространственного мышления, характерного прежде всего для человека. Опыты, позволившие прийти к таким выводам, проводились с участием обученных черных ворон, которым демонстрировали различные геометрические формы на экране. Исследователи ставили перед птицами задачу распознать фигуру, которая выбивается из общего ряда. Причем отличие могло быть как броским - например, звезда среди квадратов, - так и едва заметным, вроде небольшого наклона одной из фигур. За правильный выбор ворона получала вознаграждение в виде лакомства. Примечательно, что ...>>

Случайная новость из Архива Звуковые волны являются носителем массы 17.03.2019 Ученые из Колумбийского и Пенсильванского университетов занимались исследованиями вопросов, связанных с поведением и рассеиванием звуковых волн, распространяющихся в среде сверхтекучей жидкости, жидкого гелия. Первые из проведенных ими экспериментов показали, что звук имеет ненулевое значение массы и, благодаря этому, его движение попадает под влияние глобального гравитационного поля, силы земного притяжения в данном случае. Уровень обнаруженных учеными эффектов столь мал, что его проявления никак не могут стать ощутимыми на Земле, они могут проявляться в весьма чрезвычайных условиях, когда порождаемый звездный "рев" движется в среде чрезвычайно плотных объектов, таких, как нейтронные звезды. И тогда эффекты взаимодействия мощных звуковых волн с сильнейшей гравитацией космических объектов может заметно влиять на происходящие в этой области пространства процессы. В то время, как ученые подтвердили возможность наличия массы у звуковых волн при чрезвычайных условиях, они сейчас готовят ряд экспериментов, которые должны подтвердить, что фононы, звуковые частицы, имеют массу и при нормальных условиях. Это все противоречит существующей теории, согласно которой фононы не имеют массы и гравитационные поля никак не влияют на их движение. Ключом к решению описанной выше проблемы станет изучение распространения фононов в среде с заданными параметрами. В идеальной среде движение фононов и передача импульса движения могут быть описаны, как одна из форм линейной дисперсии, которая, согласно теоретическим расчетам, придает фононам ненулевую массу. Но в реальности, с которой предстоит столкнуться ученым, все обстоит намного хуже, реальные частицы и жидкости далеки от идеальных, они повинуются массе других физических законов, взаимодействуют и оказывают взаимное влияние на другие близлежащие объекты. Масса, которую собираются обнаружить ученые у фонона, очень мала. Она находится в том же промежутке, что и количество энергии фотона света, поделенное на квадрат скорости света, другими словами эта масса очень и очень мала. К сожалению, далеко не все теоретические выкладки и подтверждения, выдвинутые учеными, были проверены на практике, для этого потребуется измерить гравитационные изменения на уровне отдельных атомов, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю. Это станет возможным в ближайшем будущем, лишь только недавно ученые получили возможность экспериментов с конденсатом Бозе-Эйнштейна в космосе.

Другие интересные новости:

▪ Смартфон с бесконечной памятью

▪ Бумажные батареи

▪ Люди с лишним весом оказались счастливее

▪ Мобильный телефон, работающий без сотовых операторов

▪ Диоксида титана повышает интенсивность излучения лазерных светодиодов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Секст Проперций. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какая религия насылает на людей проклятье, тыкая булавками в кукол? Подробный ответ

▪ статья Гравитаскоп. Детская научная лаборатория

▪ статья Светодиодный фонарик и его доработка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Пироэлектрический эффект. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025