Szimmetrikus bemenetű mikrofonerősítő

Szükségem volt egy szimmetrikus bemenetű, fantom tápfeszültséges erősítőre a BEHRINGER ECM8000 mikrofonhoz, ami aszimmetrikus rendszerbe illeszti azt. Az aszimmetrizálást természetesen transzformátor nélkül, elektronikus úton akartam megvalósítani.

Némi tájékozódás után arra a következtetésre jutottam, hogy a feladatra az alábbi két elvi elrendezés tűnik kézenfekvőnek:

Az "a" változat egyetlen műveleti erősítőt tartalmaz. Ezzel az elrendezéssel jó néhány áramkört készítettek, amik biztosan jól működnek, de Nekem személy szerint nem tetszik, hogy a bemenet nem teljesen szimmetrikus. Az eltérés oka az, hogy mivel az OPA invertáló bemenete virtuális földpontként viselkedik, a szimmetrikus bemenet két ága nem azonos impedanciát mutat a föld felé. A létező és működő erősítők igazolják, hogy talán nem érdemes nagy jelentőséget tulajdonítani a aszimmetriának, de biztos, ami biztos alapon, inkább a "b" elrendezéssel szimpatizáltam, ami mentes az említett hibától. Ezen elgondolás alapján terveztem meg a saját áramkörömet:

A tervezéskor nem kis fejtörést okozott a tényleges bemeneti impedancia megválasztása. A szabvány szerint (?) váltakozó áramú szempontból 600 Ω az előírás. A konkrét kapcsolások tanulmányozása során pedig úgy tűnt, hogy a fantom tápfeszültséget biztosító meghajtás még ennyire sem egyértelmű. Azt tapasztaltam, hogy a 600 Ω-ot nem tartják be mereven, kicsit mindig magasabb értéket alkalmaznak, pl. 1..2 kΩ impedanciát. A fantom meghajtás ellenállásai pedig szinte kivétel nélkül kΩ nagyságrendűek. Az ECM8000 adatlapján 15..40 V tápfeszültséget írnak. Mivel a kapcsolásomban a tartomány alsó határát alkalmazom (15 V), ezért célszerű a táplálást biztosító ellenállásokat nem nagyra választani (hogy a mikrofonban lévő elektronika.elegendő tápfeszültséghez jusson). A rajz szerint a bemenet AC 600 Ω impedanciájú, a DC meghajtás értéke pedig áganként 500 Ω egyenértékű. A valóságban pedig a 330 Ω és a 3,3 kΩ ellenállások helyett egyaránt 1 kΩ értékeket építettem be, így a bemenet AC 1 kΩ, a DC meghajtás pedig ágankénti 700 Ω-nak megfelelő értékű. Természetesen az ellenállások cseréjével egyéb értékek is beállíthatóak, hiszen másféle mikrofonhoz és/vagy tápfeszültséghez szükség lehet a módosításra.

Külön kitérek még egy alkatrész értékére, az előerősítő rajzán lévő, csillaggal jelölt ellenálláséra (az 5532 2-es és 6-os kivezetései között). Ez határozza meg az erősítést, melynek a nagysága általában előre nem határozható meg, mint fix érték. Az erősítés-igény függ a mindenkori alkalmazástól (a mikrofon érzékenysége, az előerősítőt fogadó fokozat jelszint igénye és a feldolgozandó hang intenzitása). Célszerű, ha az említett ellenállás nem fix, hanem állítható, pl. Jaxley-vel. Nálam kiindulásként 1 kΩ megfelelőnek bizonyult, de nem kerülhetjük el az erősítés állításának igényét. Két egyszerű képlet számításokhoz:

Az erősítés nagysága adott ellenállással: A=(20+R)/R
Az ellenállás értéke konkrét erősítéshez: R=(20)/(A-1)

Ahol:
- "A" az erősítés viszonyszáma
- "R" a beállító ellenállás kΩ-ban
- A "20" pedig a kettős OPA negatív visszacsatoló ellenállásai (2x10 kΩ)

Az említett 1 kΩ esetében tehát 21-szeres volt az erősítés. Következzen néhány összetartozó érték, 6 állású kapcsolóval jó választás a 12..42 dB-es tartomány.:

Erősítés - Ellenállás
   0 dB  - Szakadás
   6 dB  - 20,000 kΩ
  12 dB  -  6,667 kΩ
  18 dB  -  2,857 kΩ
  24 dB  -  1,333 kΩ
  30 dB  -  0,645 kΩ
  36 dB  -  0,317 kΩ
  42 dB  -  0,157 kΩ

A nyomtatott áramkör:

A beültetés:

A nyomtatott áramkört kétoldalt fóliázott panelből készítsük el, ahol a szerelési oldal felől a rézfóliát meghagyjuk, majd az alkatrészek kivezetéseinek furatainál (ahol szükséges) 3 mm-es fúróval kissé kisüllyesztjük, megakadályozva ezzel a zárlatot. Ez a rézoldal egyben a földvezeték is, ide forrasszuk az összes földelési pontot (a beültetési rajzon "X"-ekkel jelölve). Kivételt képeznek a tápfeszültséget szűrő elkók, az 1000 µF és a 220 µF. Mivel azok relatíve nagyméretű példányok, a negatív pontjaikat az alsó felületen, hagyományos módon kell beforrasztani. Ezt a GND pontot pedig a két elkó közötti 100 nF hidegítő kapacitás kivezetése köti a felső, összefüggő rézfóliához (mint egy huzalátkötés).

A 30 V-os feszültséget szolgáltató tápegység nem közvetlenül az erősítő panelján kapott helyet, hanem külön áramköri lapon. A kapcsolás egyszerű, bonyolultabbat építeni fölösleges. Egy 24 V-os transzformátor, egy Greatz-híd és egy puffer elkó. A 30 V tényleges értéke nem kritikus, a kondenzátoros szűrés megfelelő, nem lett brummos az előerősítő. Én egy panelba forrasztható, 0,5 VA-es transzformátort használtam, a 13 mA-es áramfelvételhez ez elegendő. A kapcsolás:

folia.png (A nyomtatott áramkör fólia oldala, mérete: 71 mm x 25 mm.)