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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Самоуправляемые грузовики Volvo для сбора сахарного тростника 12.06.2017 В выращивании сахарного тростника является важным не только вырастить большой урожай, но и правильно организовать его сбор, чтобы при вывозе продукта с полей не нанести ущерб почве и молодым растениям, которые станут основой урожая в следующем году. Компания Volvo Trucks разработала самоуправляемый грузовик, который, как ожидается, поможет увеличить сбор урожая сахарного тростника в Бразилии. Грузовик будет использоваться для перевозки вновь собранного сахарного тростника. Управляемый системой автопилота он с большой точностью придерживается заданного курса, что позволяет уберечь ростки тростника от повреждений. Система преимущественно контролирует рулевое управление, используя два гироскопа, чтобы не допустить отклонение транспортного средства от заданного курса более чем на дюйм (25 мм). Для отслеживания маршрута по полю используется навигационная система GPS, а водитель может установить постоянную скорость с помощью, притормаживая или ускоряясь при необходимости. В настоящее время около 4 % урожая теряется из-за повреждений, которые наносятся росткам сахарного тростника, а также из-за уплотнения почвы при перемещении транспортных средств по полю. Использование автономных грузовиков позволит избежать значительного ущерба для почвы и сельскохозяйственных культур, повышая урожайность до 10 тонн сахарного тростника на гектар в год.

Другие интересные новости:

▪ Выбор профессии - по генам

▪ Продажи виниловых пластинок впервые превысили продажи компакт-дисков

▪ Аморфный карбид кремния, превосходящий кевлар в десять раз

▪ Гренландия катастрофически теряет лед

▪ Полнокадровый автофокусный объектив Meike 85mm F/1.8

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Лопата-бульдозер. Советы домашнему мастеру

▪ статья Куда деваются зимой комары? Подробный ответ

▪ статья Эпилептический припадок. Медицинская помощь

▪ статья Омметр с линейной шкалой. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадки про одежду и обувь

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026