مدار تقویت کننده میکروفون به بلندگو

حتماً کسی را دیده اید که روی MIC صحبت می کند و صدای تقویت شده از بلندگو می آید، چگونه این امکان وجود دارد؟ آیا مداری بین MIC و بلندگو وجود دارد که بتوانیم میکروفون را مستقیماً به بلندگو متصل کنیم تا کار کند؟ در این مدار یاد می گیریم که یک سیستم میکروفون به بلندگو ساده بسازیم که در آن صدای ورودی به MIC داده می شود و نسخه تقویت شده را از بلندگو می شنویم.

میکروفون چیست؟

میکروفون یک دستگاه مبدل است که انرژی صوتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. به میکروفون ها اغلب MIC گفته می شوند . یک میکروفون برای گرفتن صدا و تولید سیگنال الکتریکی مطابق با آن استفاده می شود.

میکروفون چگونه کار می کند؟

یک میکروفون دارای یک جزء حساس است که تغییرات فشار هوا ایجاد شده توسط موج صوتی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. بسته به این جزء و روش تبدیل موج صوتی به سیگنال الکتریکی، میکروفون‌های مختلفی در زمینه الکترونیک و مهندسی صدا موجود است. رایج ترین انواع میکروفون های دینامیک، میکروفون خازنی، میکروفون الکتریکی پیزو و غیره است.

یک میکروفون کندانسور از دیافراگمی استفاده می کند که می لرزد و به عنوان صفحه خازن برای تولید تغییرات سیگنال الکتریکی استفاده می شود، در حالی که میکروفون های دینامیکی از سیم پیچ های متحرک برای تغییر میدان مغناطیسی و تولید سیگنال الکتریکی استفاده می کنند.

تقویت کننده ساده میکروفون

ما می دانیم که یک بلندگو انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و یک موج صوتی تولید می کند و همچنین می دانیم که میکروفن دقیقاً برعکس عمل می کند که موج الکتریکی را از سیگنال صوتی تولید می کند. پس آیا می‌توانیم میکروفون را مستقیماً به بلندگو وصل کنیم ؟ مثل تصویر زیر؟

خوب، نه، امکان پذیر نیست . درست است که میکروفون انرژی الکتریکی تولید می کند، اما برای درایو بار زیاد، یعنی بلندگو کافی نیست . خروجی الکتریکی در سراسر میکروفون مقدار کمی جریان را ارائه می دهد که برای کارامد بودن بسیار کم است و دامنه آن نیز کم است. از طرف دیگر، بلندگو برای ایجاد حرکت کافی و تولید صدای بلند قابل شنیدن به جریان زیاد با دامنه زیاد نیاز دارد .

پس راه حل چیست؟ آسان است، ما باید یک پیش تقویت کننده ، احتمالا تقویت کننده Power یا هر دو را اضافه کنیم تا چیزی کارامد ایجاد کنیم و صدای بلندتری از بلندگوی خروجی تولید کنیم.

در این پروژه، با استفاده از تقویت‌کننده LM386، یک تقویت‌کننده میکروفون کوچک می‌سازیم که برای تولید صدای بلند و شنیدنی از یک بلندگوی ½ وات و 8 اهم کافی است. اگر به تقویت کننده ها علاقه دارید، مدارهای تقویت کننده صوتی دیگر ما را بررسی کنید.

قطعات مورد نیاز

• LM386
• خازن 10uF / 16V
• 470uF / 16V
• خازن فلیم پلی استار 0.047uF / 16 ولت
• مقامت 10 اهم 1/4 وات
• منبع تغذیه 12 ولت
• بلندگو 8 اهم 0.5 وات
• میکروفون خازنی
• خازن 0.1uF
• مقاومت 10k وات 1/4
• برد بورد
• سیم های اتصال

مدار

شماتیک مدار ساده میکروفون به بلندگو در زیر آورده شده است:

مدار دقیقاً همان است که در برگه داده LM386 از Texas Instruments نشان داده شده است . بخش پتانسیومتر 10k را حذف کردیم و مدار بایاس اضافی تقویت کننده میکروفون را اضافه کردیم.

در نمودار مدار، تقویت کننده با نمودارهای پین مربوطه نشان داده شده است. تقویت کننده بسته به ورودی 200 برابر در خروجی افزایش می دهد. خازن 10uF در پایه 1 و پایه 8 مسئول افزایش 200 برابری تقویت کننده است. ما بهره تقویت کننده را در ساخت مدار خود تغییر ندادیم. همچنین، خازن 250uF از طریق اسپیکر وصل شده است. ما مقدار را تغییر دادیم و به جای خازن 250uF از 470uF استفاده کردیم. یک خازن 0.05uF به همراه یک مقاومت 10R وجود دارد. این ترکیب RC به عنوان مدار گیره یا گیره نامیده می شود که از تقویت کننده در برابر EMF پشتی تولید شده توسط بلندگو محافظت می کند. ما از یک مقدار مشترک اما نزدیک 0.047uF به جای 0.05uF استفاده کردیم. مدارها و اتصالات دیگر در ساخت ما یکسان باقی می مانند.

همچنین، تقویت کننده قدرت می تواند طیف گسترده ای از بار را از 4 اهم تا 32 اهم هدایت کند و می تواند با استفاده از 5 ولت تا 12 ولت تغذیه شود. ما باید مراقب این امتیاز باشیم در غیر این صورت ممکن است به تقویت کننده یا بلندگوی خروجی آسیب بزنیم.

آی سی تقویت کننده صدا LM386

برای اتصال آی سی در برد برد یا لحیم کاری در وروبرد باید نمودار پین آی سی پاور آمپلی فایر LML386 را بدانیم. توضیحات پین و پین  آی سی تقویت کننده صوتی LM386  در زیر آورده شده است.

پین 1 و 8 :  اینها پین های کنترل بهره هستند، بهره داخلی روی 20 تنظیم شده است اما با استفاده از یک خازن بین پین 1 و 8 می توان آن را تا 200 افزایش داد. ما از  خازن 10uF C3  برای به دست آوردن بالاترین بهره یعنی 200با استفاده از خازن مناسب می توان Gain را بین 20 تا 200 تنظیم کرد.

پین 2 و 3:  اینها پین های ورودی سیگنال های صوتی هستند. پایه 2 ترمینال ورودی منفی است که به زمین متصل است. پایه 3 ترمینال ورودی مثبت است که سیگنال صوتی برای تقویت در آن تغذیه می شود. در مدار ما با یک پتانسیومتر 100k RV1 به ترمینال مثبت میکروفون کندانسور متصل است . پتانسیومتر به عنوان دکمه کنترل صدا عمل می کند.

پایه 4 و 6:  اینها پایه های منبع تغذیه آی سی هستند، پایه 6 برای +Vcc و پایه 4 Ground است. مدار را می توان با ولتاژ بین 5-12 ولت تغذیه کرد.

پین 5:  این پین خروجی است که سیگنال صوتی تقویت شده را از آن دریافت می کنیم. از طریق یک خازن C2 به بلندگو متصل است تا نویز DC جفت شده را فیلتر کند.

پین 7:  این ترمینال بای پس است. می توان آن را باز گذاشت یا با استفاده از خازن برای پایداری زمین را به زمین متصل کرد

آی سی از 8 پایه تشکیل شده است که پین ​​- 1 و پایه – 8 پایه کنترل بهره هستند. در طرح شماتیک خازن 10uF از پایه 1 به پایه 8 وصل شده است. این دو پایه بهره خروجی تقویت کننده را تنظیم می کنند. همانطور که در دیتاشیت طراحی شده است، خازن 10uF به این دو پایه متصل شده و به همین دلیل خروجی آمپلی فایر روی 200x ثابت می شود.

میکروفون الکترت

در قسمت ورودی از میکروفون Electret استفاده کرده ایم. میکروفون Electret از خازن الکترواستاتیک داخل کپسول استفاده می کند که طور گسترده ای در ضبط صوت، تلفن، تلفن همراه، و همچنین هدفون مبتنی بر میکروفون، هدست بلوتوث استفاده می شود.

میکروفون Electrets از دو پایه پاور Positive و Ground تشکیل شده است. ما از میکروفون Electret از CUI INC استفاده می کنیم. اگر دیتاشیت را ببینیم می توانیم اتصال داخلی میکروفون Electret را ببینیم.

یک میکروفون Electret از یک ماده مبتنی بر خازن تشکیل شده است که با ارتعاش، ظرفیت خازن را تغییر می دهد. ظرفیت خازنی امپدانس ترانزیستور اثر میدانی یا FET را تغییر می دهد. FET باید توسط یک منبع تغذیه خارجی با استفاده از یک مقاومت خارجی بایاس شود. RL مقاومت خارجی است که مسئول افزایش میکروفون است. ما از یک مقاومت 10k به عنوان RL استفاده کردیم. ما به یک جزء اضافی، یک خازن سرامیکی، برای مسدود کردن DC و دریافت سیگنال صوتی AC نیاز داریم. ما از .1uF به عنوان خازن مسدودکننده DC میکروفون خود استفاده کردیم. کل بار مقاومتی داخل میکروفون الکتریک 2.2K است .

بلندگو

و برای اسپیکر از اسپیکر 8 اهم و 5/0 وات استفاده کردیم. ما می توانیم بلندگو را در تصویر زیر ببینیم:

مدار صوتی را روی یک برد بورد ساخته ایم :

کار مدار ساده است و از توضیحات پین پین های آی سی LM386 قابل درک است.

نکاتی که باید به خاطر بسپارید

برای کار بدون وقفه مدار لطفا به نکات زیر توجه کنید:

1. مدار را در یک Veroboard بسازید. PCB انتخاب خوبی است.
2. R2 را بردارید و از یک پتانسیومتر برای تنظیم بهره میکروفون استفاده کنید.
3. یک سیم بلند را به بلندگو وصل کنید و آن را در فاصله بیشتری از میکروفون نگه دارید. بازخورد کمتر خواهد بود.
4. از فیلترهای اضافی برای دریافت صدای تمیز استفاده کنید.
5. از منبع تغذیه مناسب با ریپل کم استفاده کنید.