Микрофонный усилитель Советский патент 1989 года по МПК H03F3/181 

нике и может быть использовано в эву котехнической аппаратуре.

Цель изобретения - уменьшение искажений и шумов при регулировании , усиления, в том числе за счет увеличения перегрузочной способности по входу.

На чертеже представлена принципиальная схема микрофонного усилителя.

Микрофонный усилитель содержит входной трансформатор 1, дифференциальный каскад (ДК) 2, первый, второй и третий конденсаторы 3-5, первый и второй операционные усилители 6 и 7, с первого по пятый резисторы 8-12, переменный резистор 13 и дополнительный трансформатор 14.

Микрофонньш усилитель работает следующим образом.

При появлении сигнала от микрофона между входными клеммами напряжение переменного тока распределяется между псшуобмотками входного трансформатора 1 и дополнительного трансформатора 14, включенными последовательно. При заданном напряжении на выходе напряжение на первичной обмот входного трансформатора определяется его коэффициентом трансформации п,, а также коэффициентом усиления ДК 2 и первого операционного усилителя 6

К,

в зависимости от положения движка переменного резистора 13. Минимальное значение К (в верхнем положении движка переменного резистора 13 определяется отношением сопротивления первого резистора 8 и эмиттер- ных переходов транзисторов ДК 2 и оказывается достаточно велико. При этом входное сопротивление со стороны ДК 2 за счет действия параллельной отрицательной обратной связи (ООС) через пятый резистор 12 определяется отношением сопротивления этого резистора и коэффициента Ку и оказьшается достаточно малым. Входное сопротивление со стороны первичной обмотки входного трансформатора

1 оказьтается еще меньщим в п раз

и может составлять единицы ом (не считая сопротивления меди обмоток). Входное напряжение (как и входное Сопротивление) микрофонного усилител практически определяется при этом суммарным напряжением на полуобмотках дополнительного трансформатора 14, а коэффициент трансформации его

ния микрофонного усилителя, причем входное сопротивление не зависит от , усиления.Это обусловлено тем,что при регулировании усиления одновременно и одинаково изменяются параметры параллельной и последовательной ООС.

Сигнал с выхода первого операционного усилителя 6 подается одновременно на инвертирующий и неинвертирующий входы второго операционного усилителя 7, т.е. методом вычитания. Максимальному усилению микрофонного усилителя соответствует минимальный коэффициент передачи по напряжению с выхода первого операционного усилителя 6 на выход второго операционного усилителя 7.

Преимуществом такого регулирования является то, что даже при достаточно небольшом затухании сигнала на входе второго операционного усилителя 7 (при увеличении сопротивления переменного резистора 13) возникает ток через относительно низкоомный х второй резистор 9, поэтому коэффициент передачи второго операционного усилителя 7 может быть значительно меньше единицы. Это позволяет регулировать усиление в больших пределах (например, до 40 дБ), что увеличива-. ет максимальную перегрузочную способность по входу (при минимальном усилении), а при максимальном усилении практически устраняет влияние шумов второго операционного усилителя 7 на уровень шума на выходе микрофонного усилителя.

Подключение первого резистора 8 к движку переменного резистора 13 обеспечивает изменение усиления первого операционного усилителя 6 пропорционально изменению усиления микрофонного усилителя, что способствует наименьшему возможному изменению глубины ООС и наибольшей устойчивос

ти, например, на высоких частотах.

Входной трансформатор 1, работающий при очень малых сигналах и при низкоомной входной цепи ДК 2, может быть с низкоиндуктивными обмотками при простом Конструктивном выполнении и малых габаритах. Это дает возможность достаточно легко повысить при необходимости коэффициент трансформации п (например, до 10 и более), чтобы снизить влияние вход

51

ного каскада на уровень шума на вьгч де микрофонного усилителя.

При максимальном входном напряжении нелинейные искажения, особенно ;а

низких частотах, определяются, в основном, дополнительным трансформатс - ром 14. Однако подключение этого . трансформатора к низкоомному выходу второго операционного усилителя 7 делает мало заметным влияние изменений индуктивного сопротивления обмоток на нелинейные и частотные искажения микрофонного усилителя, т.е. выходной ток второго операционного усилителя 7 (который может быть нелинейным) компенсирует нелинейность дополнительного трансформатора 14. Поэтому последний может быть выполнен достаточно низкоиндуктивным простым и малогабаритным.

В общем случае входной трансформатор 1 и дополнительный трансформатор 14 могут быть одинаковыми в целя унификации. Их малые размеры и прос- тота конструкции, а также наличие общей ООС последовательного типа (порядка 20-30 дБ) упрощают экранирован от помех и исключают необходимость амортизации при креплении.

Первый, второй и третий конденсаторы 3-5 служат для фильтрации постоянной составляющей, что способствует стабилизации режима микрофонного усилителя .

При реализации предлагаемого мик- рофонного усилителя перегрузочная способность по входу обеспечивается до 1 В и более при практически линейной частотной характеристике и малых нелинейных искажениях (дЪ 0,1% в диапазоне частот 16-20000 Гц, достигается необходимое или оптимальное согласование микрофона с входным каскадом для получения наименьшего значения коэффициента шума микрофонного усилителя при регулировании усиления в больших пределах и постоянном нормированном значении входного сопротивления микрофонного усилителя (1 кОм). Кроме того, отсутствие или малое значение частотно-фазовых искажений способствует предотвращению переходных интермодуляционных искажений при работе с реальны и сигналами, особенно при перегрузках по входу, а отс.утствие или резкое снижение влияния паразитных параметров трансформаторов при их конструк

15

5

Q у,,

25

0 5

0

тигиои 1;р .ч тоте мз;-,-,. с iy;i;ioHno;i загцитой от помох и Ilкp( I - HHOIЧ: :1ф- фекта обусловливает с})1 Ж1,,| г- т /ебо- ваний к проиа ВОДС1 ,:у, т... .I SFn/ у. технологичности усилителя.

Формула изобретения Микрофонньп усилитоль, содержащий входной трансформатор с первой первичной обмоткой, к вторичной оГ мотке . которого подключены входы первого операционного усилителя, а между его выходом и инвертирующим входом включен первьш резистор, а неиноерти- рующий вход соединен с общей шиной , допатнительньв трансформатор с первой вторичной обмоткой, второй опе- рациониьп усилитель, выход которого соединен с первичной обмоткой дополнительного трансформатора, а через в горой резистор - с его инвертирующим входом, третий резистор, первьйЧ яывод которого соединен с ин ертиру- ющим входом второго операционного усилителя, четвертый резистор, пер- вьй вывод которого соединен с нсин- всфтируюш 1м входом rn opoi o операционного усилителя, о т л и ч а ю - - щ и и с я тем, что, с цепью y :eиLL le - ния искажений и шумов при регулировании , последовательно с первым резистором включен переменньш резистор, а их общая точка соединена через введенный первый ко;1деисатор с неинвертируюпшм входом второго операционного усилителя, между выходом первого операционного усилителя и вторым выводом третьего резистора введен второй ко}1денсатор, при этом точка соединения третьего резистора и второго конденсатора является вы-( ходом микрофонного усилителг, второй вывод четвертого резистора соединен с общей шиной, между вторичной обмоткой входного трансформатора и axo-- дом первого операционного усилителя введен дифференциальный каскад, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя через введенный третий конденсатор, входной трансформатор выполнен с второй первичной обмоткой, дополнительный трансформатор - с второй вторичной обмоткой, причем каждая из первичных обмоток входного трансформатора подключена к средней точке через соответствующую вторичную обмотку дополнительного трансформатора,

71А907028

а меясду выходом второго операционно-входного трансформатора включен пяго усилителя и вторичной обмоткойтый резистор.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - уменьшение искажений и шумов при регулировании усиления. Микрофонный усилитель содержит трансформаторы 1 и 14, дифференциальный каскад 2, конденсаторы 3-5, операционные усилители (ОУ) 6 и 7, резисторы 8-12 и переменный резистор 13. При регулировании усиления одновременно и одинаково изменяются параметры параллельной и последовательной отрицательных обратных связей. Сигнал с выхода ОУ 6 подается одновременно на оба входа ОУ 7 (методом вычитания). Максимальному усилению микрофонного усилителя соответствует минимальный коэффициент передачи по напряжению с выхода ОУ 6 на выход ОУ 7. При максимальном усилении устраняется влияние шумов ОУ 7 на выходной уровень шума микрофонного усилителя. 1 ил.