Чувствительный микрофонный усилитель

Конструирование чувствительных усилителей для прослушивания речи имеет свои особенности:

1. Наибольшее влияние на качество воспроизведения звуков и разборчивость речи оказывает амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) усилителя и уровень шумов. Если не принимать специальных мер по коррекции, то наиболее информативный участок звукового диапазона 1-3 кГц может практически не прослушиваться. Это связано, во-первых с типом применяемого микрофона, его АЧХ, во-вторых с особенностями аудиограммы человеческого уха.

2. Усилитель прослушивания должен иметь достаточное акустическое усиление, по крайней мере не ниже 80-90 дБ.

3. При использовании встроенных источников питания, необходима максимальная экономичность.

Современная микроэлементная база позволяет создавать качественные усилители на базе специализированных микросхем серий К548, К538, а так же операционных усилителей КР 140УД12,20. Однако, схемы на дискретных элементах-транзисторах имеют свои преимущества. Они позволяют достичь большей стабильности при более высоком коэффициенте усиления и при настройке добиться качественной работы каждого отдельного каскада. Внутренние шумы усилителя прослушивания могут быть снижены применением во входных каскадах малошумящих транзисторов. Коэффициент шума первого каскада может оказать решающее воздействие на получение информации.

Рис. 9. Чувствительный усилитель.

На рис. 9 приведена принципиальная схема усилителя прослушивания с коррекцией. Прослушивающее устройство содержит двухкаскадный усилитель на транзисторах VT1, VT2, устройство коррекции на транзисторе VT3, и оконечный усилитель на транзисторах VT4-VT6, собранный по двухтактной бестрансформаторной схеме.

Акустическое усиление устройства 85 дБ. Максимальный выходной уровень - 124 дБ. Начальный ток потребления (без сигнала) не более 1,8 мА.

Усилитель прослушивания собран из доступных деталей, питается от двух батарей напряжением 1,5 В. Обеспечивает наибольшее усиление на частоте 1-3 кГц.

Необходимо помнить, что если человеческое ухо воспринимает окружающие шумы избирательно по направлению, то микрофонный усилитель усиливает звуки приходящие со всех сторон; в результате на входе слухового прохода соотношение сигнал/шум бывает недостаточным. В этих случаях необходимо применять пространственные направляющие системы (направленные микрофоны).

При прослушивании человеческой речи за сценами, панелями, перегородками достаточно поместить микрофон в основание (центр) параболического рефлектора рис.

Дистанционный направленный микрофон

Использование явления резонанса звуковых волн в направленных системах, приводит к увеличению звуковой энергии поступающей в микрофон. Простой направленный микрофон представляет собой набор из 37 алюминиевых трубок диаметром 10 мм. Длина трубки определяет ее резонансную частоту.

Рис. 10. Резонансный микрофон.

На рис. 10 показан вариант размещения направляющих систем. Длина 20 мм соответствует частота 8200 Гц, а длине 920 мм частота 180 Гц. Формула для расчёта длины трубок.

Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система см. рис. 10. Для дальнейшего усиления используется высокочувствительный низкошумящий микрофонный усилитель. Для прослушивания разговора можно ограничиться набором из первых 7 трубок, так как частотный диапазон человеческой речи лежит в пределах 180-3400 Гц. В таблице 1 приведены расчётные данные по длинам трубок для 37 выбранных частот.

Таблица 1: Размеры трубок.

N	DММ	N	DММ	N	DММ	N	DММ	N	DММ	N	DММ	N	DММ	N	DММ
1	920	8	745	15	570	22	395	29	220	36	45
2	895	9	720	16	545	23	370	30	195	37	20
3	870	10	695	17	520	24	345	31	170
4	845	11	670	18	495	25	326	32	145
5	820	12	645	19	470	26	295	33	120
6	792	13	620	20	445	27	270	34	95
7	770	14	595	21	420	28	245	35	70

Микрофонный усилитель желательно собрать по схеме показанной на рис. 9.