HiFi-mikrofoon-versterker
Mikrofoons leveren helaas een zeer klein uitgangssignaal dat met speciale middelen opgekrikt moet worden. Brom, ruffs en andere storing moet daarbij zoveel mogelijk worden vermeden. Deze mikrofoonversterker kan optimaal aan de mikrofoon worden aangepast en levert dan ook uitmuntende prestaties.
De meeste dynamische mikrofoons van Europese fabrikanten (bijv. AKG, Beyer, Sennheiser) hebben een impedantie van ongeveer 200 Ω. Mikrofoons uit het Verre Oosten hebben een impedantie tussen de 500 Ω en 600 Ω. Bij elektret-mikrofoons ligt de impedantie, afhankelijk van de fabrikant, tussen 600 Ω en 1000 Ω. De gevoeligheid van de meeste mikrofoons is ongeveer 2...3 mV/Pa. De afsluitimpedantie (de ingangsweerstand van een voorversterker of mikrofoontrafo) moet minstens gelijk zijn aan de mikrofoonimpedantie. Bij mikrofoontrafo's is dit tevens de optimale waarde. Bij voorversterkers is het gunstiger de afsluitimpedantie minstens een faktor 10 groter te nemen.
Gebruiken we een mikrofoontrafo met een transformatieverhouding van 1:10 tot 1:15, dan hoeft de versterker voor wat betreft de gevoeligheid en de signaal/ruis-verhouding niet aan strenge eisen te voldoen. Maar vooral als de trafo in de mikrofoon is ingebouwd, is de gevoeligheid voor brom- en stoorsignalen groot. Een goede mikrofoonkabel is hier nog belangrijker dan anders.
Het gebruik van een mikrofoonversterker stelt hoge eisen aan de versterker zelf. De signaal/ruisverhouding moet minstens 70 dB zijn en om brom en andere storing klein te houden, is het gebruik van een mikrofoon met een symmetrische uitgang en dito versterkeringang aan te bevelen.
De versterker
De mikrofoonversterker (figuur 1) is zo ontworpen dat zowel asymmetrische als symmetrische mikrofoons kunnen worden aangesloten. In het schema is de waarde van de komponenten voor de asymmetrische versie tussen haakjes aangegeven. Ontbreekt een van beide waarden, dan vervalt de desbetreffende komponent in een van de versies.
Figuur 1. Het schema van de mikrofoonversterker. De waarden tussen haakjes gelden voor de asymmetrische versie.
De symmetrische versterker werkt als volgt: Het ingangsignaal komt binnen op de plusingangen van IC1 en IC2. De weerstanden R1...R4 bepalen de ingangsimpedantie van de versterker. De uitgangssignalen van IC1 en IC2 worden vervolgens van elkaar afgetrokken door IC3 (draadbrug A leggen). Aan de uitgang van IC3 staat nu een "schoon" mikrofoonsignaal. Het voordeel van een symmetrisch mikrofoonsignaal is de goede onderdrukking van stoorsignalen. Als nadeel geldt bij deze schakeling dat de signaal/ruisverhouding enkele dB's slechter wordt, omdat er meer aktieve komponenten nodig zijn. De asymmetrische versie van de mikrofoonversterker is wat eenvoudiger van opzet. Met draadbrug B wordt R8 aan massa gelegd, IC3 is nu een nietinverterende versterker. IC1 en IC2 zijn hier overbodig. De ingangsimpedantie wordt bepaald door de weerstanden R3, R4 en R11. Het signaal komt dan via Cl en de draadbrug die R9 vervangt bij IC3. Het signaal wordt vervolgens door IC3 en IC4 versterkt.
De ingangsimpedantie van de versterker kan omschakelbaar worden gemaakt door tussen Sy en massa en tussen Sx en massa een schakelaar te monteren (bij de asymmetrische versie alleen tussen Sx en massa). De ingangsimpedantie is nu tussen hoog- en laagohmig om te schakelen. Natuurlijk is de ingangsweerstand naar eigen inzicht aan te passen aan de gebruikte mikrofoon. De ingangsweerstand van de symmetrische versie moet wel altijd uit twee gelijke weerstanden worden samengesteld, die ieder de helft van de gewenste ingangsweerstand vormen. Op deze manier blijft de symmetrische ingang ook echt symmetrisch.
Bij de asymmetrische versie kunnen de weerstanden R3 en R4 eventueel worden weggelaten. De ingangsweerstand wordt dan door R11 bepaald.
De bouw
Met het printontwerp uit figuur 2 is zowel de symmetrische als de asymmetrische versie te bouwen. Voor iedere versie hebben we de onderdelenlijst apart afgedrukt. Bij de symmetrische versterker is de mate van storingsonderdrukking afhankelijk van de komponenten rond IC1 ... IC3, zij bepalen in belangrijke mate de symmetrie van de versterker. Minstens even belanrijk is in dit verband de mikrofoonkabel die van een onberispelijke (symmetrische) kwaliteit moet zijn. Wij wensen u een brom-, ruis- en knettervrij mikrofoongebruik.
Figuur 2. De print-layout is geschikt voor beide versies van de mikrofoonversterker.
Figuur 3. Zo zien de prototypes er uit.
| voedingsspanning | ± 9...15 V |
| stroomopname | ± 7,5 mA (asymmetrisch) |
| ± 15 mA (symmetrisch) | |
| signaal/ruis-verhouding: | |
| NE5534 | -87 dB (asymmetrisch) |
| -81 dB (symmetrisch) | |
| 0P27 | -89 dB (asymmetrisch) |
| -83 dB (symmetrisch) | |
| vervorming | ≤ 0,003% |
| spanningsversterking | 40 dB |
| ingangsweerstand | 24 kΩ/680 Ω omschakelbaar (asymmetrisch) |
| 45 kΩ/660 Ω omschakelbaar (symmetrisch) | |
| andere waarden: zie tekst | |
| metingen bij: | |
| RL = 4k7, Uo = 1 Veff ≡ 0 dB, f = 1 kHz | |
| de signaal/ruisverhouding is gemeten met een kortgesloten ingang | |
| Weerstanden (1%) | |
| R1,R4 | 332 Ω |
| R2,R3 | 22k1 |
| R5,R7 | 6k81 |
| R6 | 1k50 |
| R8,R9 | 1k21 |
| R10,R11,R12 | 5k62 |
| R13 | 4k75 |
| R14 | 100k |
| C1,C2 | vervallen |
| C3 | 22 p, styroflex |
| C4 | 1µ5, MKT |
| C5,C6 | 10 µ/16 V |
| C7...C14 | 100 n |
| D1,D2 | 1N4148 |
| IC1...1C4 | 0P27 of NE5534 |
| EPS 87058 | |
| R1,R2,R5,R6,R7 | vervallen |
| R3,R11 | 47k5 |
| R4 | 681 Ω |
| R8 | 100 Ω |
| R9 | 0 Ω (draadbrug) |
| R10,R13 | 1k00 |
| R12 | 8k25 |
| R14 - 100k | |
| C1 | 1 µ, MKT |
| C2,C3 | 22 p, styroflex |
| C4 | 1µ5, MKT |
| C5,C6 | 10 µ/16 V |
| C7...C10 | vervallen |
| C11...C14 | 100 n |
| D1,D2 | 1N4148 |
| IC1,1C2 | vervallen |
| IC3,1C4 | 0P27 of NE5534 |
| print EPS 87058 |