Схема предварительного усилителя микрофона с автоматической ARW - автоматическое управление усилением, то есть система, которая независимо от уровня входного сигнала выдает фиксированный сигнал на выходе.
Если оказывается, что сигнал на выходе уже имеет желаемый размах, тогда схема ограничителя начинает работать, что уменьшает усиление и поддерживает выходной сигнал на постоянном уровне при увеличении входного сигнала. Практическая вещь заключается в том, что выходной сигнал должен иметь постоянное значение независимо от расстояния до микрофона.
Принципиальная схема усилителя показана на рисунке.
Схема запитывается от напряжения в пределах 15 ... 24В. Усилитель U1A играет здесь главную роль. Его усиление определяется значениями сопротивлений R5 и R4 и сопротивлением полевого транзистора T2.
Сопротивление R11 не влияет на усиление, поскольку конденсатор C12 для кратковременных сигналов имеет короткое замыкание на землю. R6C2 уменьшает склонность усилителя к самовозбуждению согласно каталогу, микросхема U1 не должна работать с коэффициентом усиления менее 3, и в данном устройстве коэффициент усиления может упасть до единицы.
Как легко догадаться, регулирующим элементом является давно известный транзистор Т2 типа BF245. В режиме ожидания, когда на входе и выходе присутствуют слабые сигналы, этот транзистор полностью открыт и коэффициент усиления максимален.
Значение максимального усиления определяется в основном сопротивлением R4, но также в некоторой степени сопротивлением открытого транзистора (в несколько десятков Ом) и немного меньше, чем в 100 раз (40 дБ).
Когда на выходе появляется сигнал в несколько сотен милливольт, он будет дополнительно усилен в усилителе U1B. В схеме напряжение постоянного тока на выходе обоих усилителей составляет около 1,3 В. Следовательно, положительные полуволны сигнала на выходе усилителя U1B с амплитудой выше 0,6 откроют транзистор T1 (поскольку на его эмиттере также имеется напряжение около 1,3 В, определяемое диодами D1 и D2 и резистором R9).
Ток, протекающий через транзистор T1, заряжает конденсатор C7, и напряжение на затворе транзистора T2 уменьшается. Таким образом, транзистор T2 начинает закрываться сопротивление его канала увеличивается, а результирующее усиление усилителя U1 уменьшается.
Соотношение резисторов R7, R8, то есть усиления усилителя U1B, определяет максимальное выходное напряжение в точке B. Как вы знаете, полевые транзисторы JFET могут работать как переменное сопротивление, но с сигналами, превышающими несколько десятков милливольт, они вносят значительные искажения. Транзистор Т2 работает без значительных искажений при входных напряжениях, не превышающих 50 мВ.
Время активации цепи автоматизации очень важно в практических системах. После появления большого сигнала схема должна работать как можно быстрее (короткое время атаки), в то время как после исчезновения сигнала, возврата в состояние покоя, высокий коэффициент усиления должен возникать медленно, с определенной задержкой (длительное время спада).
В описанной схеме постоянная времени R10C7 определяет время атаки, а постоянная времени R3C7 определяет время спуска. Значения, приведенные на принципиальной схеме, были выбраны с использованием экспериментального метода во время испытаний.
Такие значения обеспечивают лучший эффект для слуха. В схему добавлены элементы R1, R2 и C6, которые нужны только при работе с электретным микрофоном.
Схема может быть собрана на печатной плате, приведенной на рисунке.
Стоит обратить внимание на транзистор Т2 — это транзистор, нужно паять на завершающем этапе. Работу схемы можно проверить, подключив микрофон к разъему X1 и любой усилитель с громкоговорителем к выходу X3.
Поскольку схема с микрофоном и громкоговорителем имеет тенденцию к самовозбуждению, два человека должны проверить это, разместив громкоговоритель в удаленной комнате. Только в таких условиях вы действительно сможете убедиться в высокой эффективности схемы и автоматической регулировке громкость будет почти одинаковой, независимо от того, говорит ли человек на расстоянии 10 см или 5м от микрофона изменится только тон голоса, но это связано с отражением звука от стен комнаты.
В случае возникновения проблем сначала проверьте напряжение постоянного тока на выходах обоих усилителей оно должно составлять 1,2 ... 1,4 В. Если они в порядке, проверьте цепь транзистора Т2. При коротком замыкании D-стока и S-истока усиление должно быть максимальным примерно в 100 раз (40 дБ). После демонтажа одного вывода резистора R4 коэффициент усиления должен быть равен 1, но схема не должна возбуждаться.
В этом случае следует искать неисправности в цепи автоматической регулировке. Сначала нужно проверить напряжение на конденсаторе C7. В состоянии покоя без входного сигнала оно должно быть равно нулю (± 100 мВ).
При больших выходных сигналах это напряжение должно увеличиваться. Частотная характеристика никогда не бывает ниже 40 Гц ... 20 кГц, эффективность регулировки была измерена с помощью специализированного прибора соответствующий график показан на рисунке.
Схема найдет ряд применений как в классических звуковых системах, так и, например, в системах прослушивания детской. При использовании устройства помните, что максимальный входной сигнал не должен превышать 50 мВ - в противном случае произойдет искажение сигнала.
Значение максимального напряжения на выходе определяется соотношением резисторов R7 и R8. Эти резисторы не стоит изменять, поскольку это может ухудшить параметры схемы. Максимальное значение усиления в 100 раз (40 дБ) для многих устройств будет слишком большим. Это усиление можно уменьшить, увеличив значение резистора R4.