Микрофон может понадобиться любому владельцу компьютера. Он нужен для записи голосовых сообщений в мессенджерах, совершения звонков или видеозвонков, а также для записи голоса или музыкальных инструментов. В продаже можно найти множество недорогих микрофонов, но часто они не соответствуют базовым требованиям: легко перегружаются, имеют слабый сигнал на выходе или создают фоновый шум.
Покупка дорогостоящего микрофона для домашнего использования не всегда целесообразна. Однако можно изготовить микрофон своими руками, используя доступные компоненты. Принцип работы такого микрофона прост: звук улавливается электретными капсюлями, усиливается с помощью операционного усилителя и подаётся на линейный вход компьютера. Для питания усилителя потребуется напряжение 5 вольт, которое можно получить от USB-порта компьютера.
Описание схемы
Общая схема представлена ниже.
Устройство можно разделить на четыре основных блока. Первый блок — это преобразователь питания, расположенный в верхнем левом углу. Он преобразует однополярное напряжение 5 вольт, поступающее через USB-разъём, в двухполярное с напряжением по 5 вольт на каждом плече, что даёт общий размах в 10 вольт. Это напряжение необходимо для работы операционного усилителя с переменным звуковым сигналом, поскольку амплитуды в 5 вольт недостаточно для микросхемы ОУ. Преобразователь состоит из минимального количества компонентов, среди которых диод Шоттки и индуктивность на 1000 мкГн (любая, например, на ферритовом сердечнике). Работает он на микросхеме МС33063, широко используемой для создания импульсных преобразователей и доступной в любом радиомагазине.
Второй блок — это двухзвенный CLC-фильтр, расположенный в верхнем правом углу. Он удаляет помехи из питания микрофона, которые возникают как от USB-выхода, так и от импульсного преобразователя. Фильтрация осуществляется для обоих плеч питания, и для достижения наилучших результатов требуется по два звена на каждое плечо. Это означает, что необходимо использовать 4 индуктивности по 2000–3000 мкГн и 6 конденсаторов. Каждый электролитический конденсатор зашунтирован танталовым (или керамическим) для дополнительной фильтрации высокочастотных помех. При необходимости устройство можно запитать от любого источника 9–12 вольт, создав искусственную среднюю точку с помощью резисторного делителя. В этом случае ни преобразователь, ни CLC-фильтр не потребуются, однако питание от USB является удобным вариантом для компьютерных микрофонов.
Третий и четвёртый блоки — это усилители, идентичные для правого и левого каналов, что обеспечивает стереозвук. Используется малошумящий операционный усилитель NE5532, который можно заменить на TL072 или TL082. Все эти микросхемы сдвоенные, поэтому для усиления двух каналов требуется всего одна микросхема. Подстроечные резисторы PR1 и PR2 позволяют регулировать коэффициент усиления для каждого канала отдельно. После сборки устройства их необходимо настроить так, чтобы амплитуда сигнала в обоих каналах была одинаковой и не перегружала вход компьютера. В качестве звукоснимателей применяются электретные капсюли-микрофоны, аналогичные тем, что используются в сотовых телефонах и гарнитурах.
Сборка микрофона
Чтобы компактно разместить электронику микрофона в любом подходящем корпусе, используются SMD-компоненты. В CLC-фильтре и усилителях применяются только выводные электролитические конденсаторы и плёночные разделительные конденсаторы соответственно. Если под рукой нет SMD-индуктивностей, можно использовать выводные в фильтре. Печатная плата изготавливается методом ЛУТ, а рисунок дорожек и схему расположения элементов можно найти в архиве.
Электретные капсюли крепятся к плате с торца методом пайки. На противоположной стороне платы расположены клеммы для подключения правого и левого каналов, а также для подачи питания напряжением 5 вольт. Важно отметить, что минус питания и земля сигнала соединены с одним и тем же контактом. После завершения пайки необходимо тщательно очистить плату от остатков флюса (см. фото процесса сборки).
Установка в корпус
Микрофон устанавливается в корпус, который не только обеспечивает комфортное использование, но и защищает электронные компоненты от электромагнитных помех. Корпус может иметь любую форму, но обязательно должен быть металлическим, чтобы его можно было соединить с заземлением схемы. Хорошим выбором станет корпус от старого недорогого микрофона, который можно приобрести за 100–200 рублей. В него легко поместится прямоугольная плата. Для подключения выхода можно использовать стандартный XLR-разъём или просто вывести экранированный провод с жилами для правого и левого каналов, а также линии 5 вольт, подсоединив на его конце штекеры 3.5 мм и USB.
Испытания микрофона
Если микрофон правильно собран и его усиление настроено, он выдаёт сигнал достаточной амплитуды с чистым и естественным звуком. В видео ниже показан пример записи акустической гитары с использованием такого микрофона.