Микрофонный усилитель с компрессией на микросхеме SSM2167.

\                                                                         По следам последних комментариев.

 Для усиления речевого сигнала в системах радиосвязи полезно применение компрессии. В этом случае отсутствует привязка к микрофону (электретному, а также динамическому), и можно разговаривать на некотором удалении от него, свободно перемещаясь по комнате, а попытка крикнуть в микрофон не заставит вздрогнуть собеседника от болевого порога на другом конце провода. В этом усилителе отсутствуют нелинейные искажения при больших уровнях звукового сигнала, а при низких уровнях звука срабатывает пороговый шумоподавитель. Использование микросхемы упрощает конструкцию, сокращая количество радиокомпонентов.

 Простой вариант компрессии я описал в статье «Малошумящий микрофонный усилитель». Эта та самая схема из прошлого, которую я сравнивал с усилителем на микросхеме SSM2167.

 Чтобы добиться минимального уровня шума и внятного звучания электретного микрофона при использовании микросхемы-компрессора SSM2167 не обошлось без дополнительного входного усилителя звука, имеющего небольшой коэффициент усиления и обеспечивающего  минимальное соотношение сигнал/шум, благодаря использованию  ООС. Пробовал использовать в этом усилителе как биполярный транзистор, так и полевой.  Две схемы работают совершенно одинаково, по крайней мере, на слух, тем не менее, предпочтение я бы отдал схеме на полевом транзисторе.

Рис. 1.  Предварительный усилитель. Плата монтажная.

  Предварительный усилитель на биполярном транзисторе Т1 имеет коэффициент передачи К = 20, (26 дБ). Каскад охвачен двумя ООС (отрицательными обратными связями), это резистор в цепи эмиттера, не заблокированный конденсатором, и резистор, включённый между базой и коллектором транзистора, что в целом уменьшает усиление каскада, но обеспечивает стабильный режим по постоянному току и уменьшает уровень  собственных шумов транзистора. Эта схема уже использовалась для усиления динамического микрофона в статье «Самодельная прослушка из микрофона караоке».

Рис. 2.

 Никакой дополнительной настройки не требуется, всё заработает сходу. Звучание достаточно комфортное, «рюмочный» эффект, связанный со временем восстановления и проявляющийся в щелчках, незаметен. Проверка на слух осуществлялась с использованием оконечного усилителя на микросхеме МС34119, который  аналогичен тому, что использовался в «Малошумящем микрофонном усилителе». Следует отметить, что в нём используется коррекция, уменьшающая усиление ниже частоты 300 Гц, снижающая, таким образом, бубнёное звучание, а также обеспечен спад частотной характеристики после 6 кГц, что заметно выделяет речь и убирает собственный шум всего тракта, похожий на шум закипающего чайника. Применение готовых активных акустических компьютерных колонок, например, для проверки микрофонного усилителя, добавляют собственный шум, поскольку имеют широкий диапазон усиления вплоть до 20 кГц и больше годятся для воспроизведения  музыкальных программ.

 Ну а если не доверяете ушам своим, поверьте осциллографу. Его надо подключить к выходу микросхемы SSM2167. Плотно закрыть дверь в комнате, чтобы не беспокоить посторонних, присесть в полуметре от микрофона и тянуть напевом букву А, смотреть на экран осциллографа. Увидев, что синусоиды, изображающие первую букву алфавита, не ограничиваются, вы, скорее всего не поверите и будете повторять и повторять  эту букву, вот почему надо сначала плотно закрыть дверь!

  Учитывая большое входное сопротивление первого каскада, микрофон устанавливается и распаивается в непосредственной близости от транзистора, что устраняет наводку при использовании  длинных соединительных проводов.  Использовался электретный микрофон от видеокамеры-мыльницы. Эта же схема работает с динамическим микрофоном от караоке с сопротивлением звуковой катушки 600 Ом. В этом случае резистор R1 не нужен.

  Следует отметить некоторые особенности применения данной микросхемы, благодаря которым возможно получить удовлетворительное звучание.

1.       Интервал рабочих напряжений должен быть в пределах 2,7 – 3 вольт.

2.       Конденсатор номинала 4,7 мкФ, 6-го вывода микросхемы должен быть неполярным, неэлектрическим, не танталовым. Я применил керамический чип-конденсатор. В настоящий момент их габариты доходят до размеров 0,4 -0,2 мм.

3.       Необходимо наличие малошумящего  предварительного усилителя с усилением около       К =10 – 20, (20 – 26) дБ.

 Применение элементов схем с динамической нагрузкой из предыдущей статьи «Малошумящего микрофонного усилителя» в сочетании с микросхемой-компрессором было бы перебором, так как первые схемы обладают большим усилением. В тоже время сам электретный микрофон с динамической нагрузкой в виде перехода полевого транзистора оставить можно, так как по сравнению с резистивной нагрузкой пророст усиления от микрофона составит  4 – 5 дБ. В отличие от предыдущей схемы усилителя на биполярном транзисторе предварительный усилитель на полевом транзисторе имеет меньшее усиление  К = 10, (20 дБ), поэтому в этой схеме просто напрашивается включение каскада с динамической нагрузкой. В целом всё в конечном итоге будет зависеть от типа используемого микрофона.

Рис. 3.

 Такое включение или сочетание я ещё и сам не пробовал, скорее всего, потому, что ухо не прочувствует эту разницу.

Ритс. 4. 

 Правда, сегодня попробовал добавить дополнительный фильтр ФНЧ, выполненный на операционном усилителе LMV821 и имеющий  частоту среза около 6 кГц (с ёмкостью конденсатора в цепи обратной связи 9100 пФ). Фильтр на ОУ поставил в разрыв между SSM2167 и МС34119, заметил улучшение. Полностью пропал высокочастотный собственный шум активных элементов, рождающийся в тракте усиления. Теперь выход с микросхемы LMV821 можно использовать для линейного входа компьютера или других устройств.

 С полевыми транзисторами на входе пробовал давно, правда микросхема тогда называлась SSM2166, но она в настоящее время снята с производства.

 Но ведь кто-то должен это проверить!
                                                                          Статью помог подготовить Павел Игоревич.