Low Noise Balanced Microphone Preamp

Perkenalan

Desain sederhana ini memiliki noise yang sangat rendah, mendekati minimum teoretis, penolakan dengungan tinggi, dan penguatan variabel dengan pot putar tunggal. Ini mirip dengan yang digunakan di banyak meja mixing kelas profesional dan dapat menjadi dasar mixer rekaman tanpa kompromi untuk pekerjaan langsung.

Desainnya terdiri dari pasangan senyawa diferensial dari transistor dengan kontrol gain mode umum (mengambang) yang menghubungkan emitor dari pasangan tersebut. Pasangan majemuk 2N4403 dan BC549 jauh lebih linier daripada transistor tunggal mana pun.

Sirkuitnya diferensial masuk dan keluar dan oleh karena itu membutuhkan buffer seimbang ke tidak seimbang untuk memberikan keluaran yang sesuai untuk tahapan sinyal berikutnya dari saluran di meja pencampuran. Ini disediakan oleh tahap penguatan diferensial op-amp kinerja tinggi, yang dapat berupa TL071 atau IC serupa pilihan Anda. Panggung memiliki gain enam atau 15 dB dan itu menetapkan level input maksimum sekitar 1,5 volt rms sebelum kliping. Ini sama dengan SPL lebih dari 150dB dengan mikrofon tipikal!.

Keuntungan penuh adalah 1000 kali atau 60dB. Distorsi rendah hingga tidak terukur karena berada di bawah tingkat kebisingan pada perolehan tinggi. CMRR (Common Mode Rejection Ratio) lebih dari 60 dB dan lebih baik daripada kabel mikrofon yang tersedia sejauh menyangkut penolakan dengungan. 

Bandwidth melampaui 100kHz, dan tidak ada penekanan RF yang ditampilkan karena terbukti tidak diperlukan dalam praktiknya. Impedansi input atau beban pada mikrofon diatur oleh dua resistor 3,3k ohm. Ini akan sesuai dengan hampir semua mikrofon dengan impedansi nominal 150 hingga 600 ohm.

Keterangan

Tahap input dikonfigurasi untuk kebisingan paling sedikit dan ini berarti pendekatan non IC. Ada beberapa IC khusus yang dapat digunakan untuk mic pre-amp, mereka mengandung sirkuit seperti ini kecuali dibuat pada satu chip. Contohnya termasuk SSM2017 (sekarang usang) atau pengganti INA217.

Semua komponen harus siap tersedia kecuali pot 10 k ohm untuk kontrol penguatan. Ini harus berupa lancip log terbalik - atau gunakan sakelar multi-posisi dengan langkah penguatan 6 dB yang mencakup rentang sirkuit 60 dB. Pastikan itu membuat sebelum istirahat.

Catatan Editor - Sebagai alternatif, log pot standar dapat digunakan, tetapi kabel "mundur". Ini akan bekerja dengan baik jika diberi label "Atenuasi" bukan "Gain". Saat pot dimajukan searah jarum jam, gain berkurang (pelemahan meningkat). Oleh karena itu, perolehan maksimum akan diterapkan saat pot sepenuhnya berlawanan arah jarum jam.

Catu daya +/- 15 Volt juga penting, harus diatur dan kebisingannya rendah. Jika IC pengatur tegangan biasa digunakan, saya sarankan memasang filter pos yang terdiri dari resistor 10 ohm dan kapasitor 470 uF untuk menghilangkan kebisingan yang dihasilkan di IC (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1). 

Beberapa IC 7815 dapat dijual sebagai generator kebisingan, tegangan yang dapat disesuaikan (LM317, LM337) jauh lebih tenang. Papan pengatur tunggal dapat digunakan untuk memberi daya pada beberapa preamp, dengan masing-masing preamp memiliki rangkaian filter posnya sendiri. Karena pemfilteran ekstensif yang diterapkan, catu daya P05 (Rev-A) direkomendasikan untuk preamp ini.

Gambar 1 - Complete Microphone Preamp

Komponen berkualitas baik harus digunakan dengan resistor film logam di kolektor dan emitor dari pasangan input untuk mengurangi kebisingan. Di mana sebuah resistor memiliki tegangan DC yang signifikan dikenakan padanya di sirkuit gain tinggi selalu menggunakan jenis kebisingan yang rendah. Resistor film logam adalah yang terbaik hanya lebih baik dengan luka kawat yang agak tidak praktis. 

Hindari cermet, glasir logam, dan jenis komposisi karbon yang sangat tua. Juga hindari kapasitor tantalum manik, karena bocor dan berderak. Mereka adalah komponen elektronik paling rapuh yang pernah dibuat. Kapasitor 100nF (C6) harus dipasang sedekat mungkin dengan pin suplai opamp - tutup keramik direkomendasikan untuk kinerja bypass terbaik pada frekuensi tinggi.

Kapasitor 1000uF dapat menjadi elektrolitik normal dengan peringkat 10 atau 16 volt. Biasanya tidak ada masalah dengan bias DC nol pada elektro modern. Semua elektro lainnya harus memiliki peringkat 25V minimal.

Setelah memeriksa spesifikasi yang dipublikasikan untuk SSM2017 sehubungan dengan kebisingan, preamp versi bengkel saya setidaknya sama baiknya dengan resistansi sumber 200 ohm (tipikal kebanyakan mikrofon dinamis).

EIN = 0,27 uV rms dalam bandwidth 20 kHz dengan sumber 200 ohm.
= 1,9 nV per akar Hz (sama dengan spesifikasi untuk SSM 2017)
Angka Kebisingan = 0,9 dB rel 200 ohm.

Komentar Editor

Saya akan menyarankan bahwa resistor film logam 1% harus digunakan di seluruh rangkaian ini - biaya tambahan dapat diabaikan, dan ini juga akan memastikan bahwa tahap penyangga seimbang (U1) seimbang dengan benar. Bahkan kesalahan kecil pada komponen masukan dan umpan balik akan menurunkan penolakan mode umum.

Seperti Phil, saya juga merekomendasikan untuk tidak menggunakan kapasitor tantalum, dan pembaca reguler akan melihat bahwa saya belum menyarankannya untuk proyek apa pun (walaupun ada satu saran agar Anda dapat menggunakannya jika Anda mau). Satu-satunya kesalahan kapasitor yang pernah saya lacak dengan korsleting terputus-putus adalah jenis manik tantalum - tidak menyenangkan, juga tidak mudah ditemukan :-(

Seperti semua sirkuit yang disajikan di halaman ini, silakan bereksperimen. Transistor 2N4403 mungkin terbukti sulit diperoleh beberapa pembaca, dan BC559 dapat diganti dengan beberapa kemungkinan peningkatan kebisingan. Saya berharap bahwa peningkatan apa pun akan dapat diterima untuk sebagian besar aplikasi. Kinerja sebaliknya harus sama seperti yang dijelaskan.

Preamp sangat ideal untuk penggunaan portabel, dan dapat dioperasikan dari sepasang baterai 9V.

Catatan: PCB Revisi-A sekarang tersedia untuk preamp ini. Ada beberapa perubahan yang sangat kecil pada sirkuit, dan papannya adalah preamplifier ganda - dua preamp mikrofon yang sepenuhnya independen pada satu PCB. Termasuk dengan data konstruksi (tersedia saat Anda membeli PCB) adalah sirkuit untuk kontrol penguatan yang diaktifkan, yang memberikan kontrol linier yang jauh lebih banyak daripada yang akan Anda dapatkan dari pot. PCB baru memiliki dua sisi, dan mencakup ground-plane berukuran penuh untuk membantu meminimalkan kebisingan.

Gambar 2 - Foto Completed Revision-A PCB

Secara keseluruhan, preamp ini sangat direkomendasikan untuk penggunaan profesional atau semi-profesional, merekam satwa liar, atau sekadar bereksperimen. Seperti yang dapat Anda lihat dari foto, papan ini sangat ringkas, dan saya telah menjelaskan papan pasokan dan distribusi umpan hantu di tempat lain di bagian proyek, bersama dengan penguat mikrofon bertenaga hantu dan serangkaian proyek mikrofon.

By Rod Elliott - ESP