Увеличить коэффициент усиления электретного микрофонного усилителя с питанием от бортовой радиостанции?

Электретный усилитель LTSPICEЯ пытаюсь построить усилитель, чтобы можно было использовать дешевый электретный подвесной микрофон с авиационным радио, но я не уверен, как увеличить усиление до приемлемого уровня.

Я получил прилагаемую конструкцию, экспериментально пытаясь с помощью этой схемы заставить электретный микрофон имитировать угольный микрофон и конструкцию усилителя электретного микрофона Энди, известного как Энди, ни один из которых не имел достаточного выходного сигнала при испытаниях в самолете, и экспериментируя с изменениями схемы и значениями компонентов в LTSPICE.

Прилагаемая конструкция работает, хотя выходной сигнал ниже, чем требуется при использовании обычного голоса, но при очень громком разговоре уровень выходного сигнала соответствует уровню выходного сигнала имеющихся в продаже авиационных гарнитур, и сигнал остается очень четким и разборчивым. Это говорит мне о том, что этот усилитель может легко управлять входом радиоприемника самолета, но ему не хватает усиления, чтобы управлять этим микрофоном.

Моя предыдущая попытка использовала одиночный 2N3904 (измеренный hFE = 110) и имела ту же проблему с низким выходом. Замена 2N3904 на дарлингтон MPSA13 (hFE = 5000) не оказала заметного влияния на усиление усилителя. Я недостаточно знаю об этом, чтобы понять, почему. Как я могу увеличить усиление усилителя, не добавляя еще один транзисторный каскад перед MPSA13? Стоимость не имеет значения, но важно количество компонентов, так как этот усилитель нужно будет сделать намного меньше, и кажется абсурдным требовать еще один каскад, когда коэффициент усиления MPSA13 и так высок. Что мне не хватает?

У меня нет доступа к осциллографу для измерения фактических уровней сигнала, и я могу только тестировать каждую конструкцию в самолете, поэтому приходится много строить догадки. Любая помощь будет оценена.

@Olin Lathrop - я смоделировал конструкцию вашего усилителя в LTSPICE (см. изображение)Усилитель, предложенный Олином Латропом

Замена 2N3904 на MPSA13 Это связано с тем, что hFE — это коэффициент усиления по току, который почти не влияет на коэффициент усиления слабого сигнала транзистора. Чтобы это понять, нужно пройти курс анализа транзисторных схем. Мой совет: приобретите другой микрофон/гарнитуру/усилитель, потому что модификация существующего почти невозможна, если вы не полностью разбираетесь в транзисторных усилителях. И изучение того, как они работают, займет у вас еще больше времени. Дополнительная сложность в самолете - высокий уровень шума двигателя, наверное нужна какая-то АРУ.
Спасибо за указание на то, что hFE мало влияет на усиление слабого сигнала, что объясняет, почему MPSA13 не помог. Я застрял с микрофоном и радио, поэтому изменение конструкции усилителя - мой единственный вариант. Уровень шума на самом деле низкий, потому что это реактивный самолет, поэтому AGC не требуется, а микрофон имеет двухпортовый тип шумоподавления.
Небольшой размер не требует дискретных компонентов (отдельных транзисторов). Интегральные усилители доступны в корпусах меньшего размера, чем одиночный 2N3904. У вас есть две вещи, которые вам нужно сделать. Один из них предназначен для усиления микрофона, а другой — для управления входом микрофона с низким импедансом радио. Я думаю, что у вас проблемы в разделе усилителя. Можно изготовить простой микрофонный предусилитель на операционных усилителях, обеспечивающий достаточное усиление и высокое входное сопротивление. Затем он может управлять другим усилителем с низким выходным сопротивлением.
Спасибо, JRE, однако проблема в том, что авиационная радиостанция предназначена для подачи очень небольшого тока (возможно, 0,5 мА?) для питания усилителя на полевых транзисторах в электретном микрофоне, а отдельная батарея для питания усилителя не вариант. Усилитель должен имитировать угольный микрофон, так как это стандартный вход для авиационного радио (даже в 2018 году!). Было продемонстрировано, что прикрепленная конструкция делает это, но не имеет усиления. Моя проблема заключается в том, как увеличить прибыль.
Лучший усилитель не требует большей мощности. Скорее всего, предусилитель на операционных усилителях будет потреблять меньше тока, чем ваш усилитель на одном транзисторе.
Не вызовет ли проблем питание операционного усилителя от Vout (см. схему)? Это не будет постоянным напряжением постоянного тока, радиовход считает, что подает постоянный ток на угольный микрофон с переменным сопротивлением...
Почему это может быть проблемой? Таким же образом вы питаете свой транзисторный усилитель.
Я не уверен, почему ... в транзисторном усилителе транзистор должен вести себя как переменный резистор с сопротивлением, достаточно линейной функцией сигнала микрофона ... разве большинство операционных усилителей не расстраиваются, когда они не имеют стабильное напряжение питания постоянного тока?

Ответы (1)

Вот что можно попробовать:

Эта схема будет нагружать Vout током, пропорциональным звуку микрофона. Из вашего описания не совсем понятно, чего хочет вход в существующую систему, поэтому это может не сработать. Это предполагает, что существующая система питает Vout и реагирует на текущий сигнал, полученный от нее.

R5 и C1 отфильтровывают переменный ток от входного напряжения, чтобы обеспечить достаточно стабильное среднее постоянное напряжение. Затем это напряжение используется для питания электретного микрофона, а R6 является нагрузкой. Затем микрофонный сигнал подается по переменному току через C2 в секцию усилителя.

Усилитель похож на тот, что у вас уже есть, но с более предсказуемым коэффициентом усиления и рабочей точкой. Эмиттер Q2 должен поддерживаться на уровне около 4 В, когда нет звука. Vout минус эти 4 В вызывают ток через R1, который является выходным сигналом. Этот ток будет возмущен сигналом с микрофона.

R3 и R4 смещают усилительный каскад, обеспечивая обратную связь по постоянному току. Эта обратная связь по постоянному току имеет достаточно высокий импеданс, чтобы ее можно было возмущать сигналом микрофона.

Неясно, какое изменение тока ожидает существующая система для нормальной амплитуды. Вам останется только поэкспериментировать. Надеюсь, эта схема обеспечивает достаточное или слишком большое усиление. Чтобы уменьшить усиление, увеличьте R2.

R1 должен быть резистором «½ Вт», если вы сохраняете текущее значение. Опять же, неясно, какой текущий диапазон ожидает существующая система.

Спасибо Олин. Я попробую, но сначала мне нужно будет получить 2N4403 или аналогичный, все, что у меня есть сейчас, это 2N3904 и MPSA13 (знаю, знаю, отличный хлам). Радиовход ожидает входной сигнал около 0,5–1 В от угольного микрофона сопротивлением около 150 Ом ... это очень приблизительные характеристики, поскольку фактический «стандарт» восходит к бомбардировщикам Второй мировой войны. Я думаю, что резистор R1 на 200 Ом может слишком сильно ограничивать этот ток.
@Adam: Практически любые мармеладные NPN и PNP будут работать для Q1 и Q2 соответственно. Если я правильно помню, 2N3904 — это NPN, и поэтому он должен работать на Q1. Возможно, радио хочет видеть нагрузку с более низким импедансом, но безопаснее начать с более высокого импеданса. Есть несколько веских причин не потреблять слишком много тока. Если 200 Ом работают, я бы придерживался их. Обязательно сначала попробуйте.
Будет ли предложенный вами усилитель иметь значительно больший коэффициент усиления, чем схема, которую я приложил? Это, несомненно, лучшая конструкция, но просто с практической точки зрения (детали в наличии или по почте) в качестве краткосрочного решения я ищу способы увеличить общий коэффициент усиления моего усилителя (желательно без добавления каскада усиления), поскольку он уже был продемонстрирован для адекватно управляйте входом радио при использовании достаточно громкого голоса в микрофон.
@Adam: Непонятно, в чем на самом деле выгода от вашего существующего дизайна.
Я смоделировал конструкцию вашего усилителя в LTSPICE (см. изображение) и обнаружил, что выходной сигнал очень низкий, намного ниже 0,5–1,0 В пик-пик, ожидаемого авиационным радио. Я попытался удалить резистор 10 Ом и/или уменьшить резистор 200 Ом до 20 Ом, и оба они увеличили выходное напряжение примерно до 1 В на пиксель, но усиление примерно такое же, как у усилителя, который я опубликовал первым, и у двух других конструкций, упомянутых в моем исходном посте. Мне все еще нужно найти способ увеличить общее усиление примерно в 5-10 раз, чтобы приспособиться к низкому выходу микрофона (я моделирую 10 мВ, но думаю, что на практике это может быть ближе к 1 мВ).
Увеличить коэффициент усиления электретного микрофонного усилителя с питанием от бортовой радиостанции?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v