Подключение к смартфону внешнего конденсаторного микрофона

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: модернизация и ремонт

Опубликовано: 20.02.2019 09:43

Просмотров: 3459

С. Федоренко, г. Шахты Ростовской обл.
Современный смартфон способен во многих развлекательных и полупрофессиональных областях заменить полноценный компьютер. Этому способствует появление большого числа мобильных приложений, которые позволяют многим людям, любящим петь, записывать своё пение прямо в смартфон. Приходится записывать в него не только свой голос, но и беседы с другими людьми. Но зачастую встроенный микрофон смартфона не обеспечивает нужного качества записи, и возникает проблема, как подключить внешний микрофон. Проще всего подключить к смартфону обычную микротелефонную гарнитуру. Но получить с её помощью высококачественную запись, скорее всего, тоже не получится. Другой вариант — использовать дешёвый петличный микрофон. Но применившие такой микрофон обычно быстро разочаровываются в его качестве. Есть ещё полупрофессиональные USB-микрофоны, которые можно подключить к смартфону, но нет никакой гарантии, что выбранный микрофон будет работать с имеющимся смартфоном. К тому же стоит такой микрофон недёшево.

Часто бывает, что в наличии уже имеется высококачественный конденсаторный микрофон, дающий хорошие результаты в стационарных условиях. Но ему требуется микшерский пульт или другое устройство, способное дать микрофону "фантомное" питание напряжением 48 В. Сами эти устройства обычно требуют наличия компьютера и сети 230 В.
Поэтому возникла потребность в устройстве, способном питать конденсаторный микрофон от одного литий-ионного аккумулятора, усиливать поступивший с него сигнал и подавать его на вход смартфона. Схема такого устройства, собранного из доступных деталей и не содержащего специализированных микросхем, изображена на рис. 1.

На транзисторах VT1 и VT2 выполнен повышающий преобразователь напряжения. Он полностью повторяет описанный в статье С. Беляева "Преобразователь питания для цифрового мультиметра" ("Радио", 2003, № 11, с. 21, 22),
отличаясь только номиналами деталей. Это однотактный генератор импульсов с индуктивной обратной связью. Наличие в трансформаторе Т1 обмотки II позволило дополнительно повысить выходное напряжение более чем в пять раз. Стабилитроны VD6 и VD8, резисторы R5 и R6 и транзистор VT1 обеспечивают стабилизацию выходного напряжения преобразователя на уровне 50 В.
Это напряжение, сглаженное конденсаторами С8 и С12, через резистор R16 и дроссель L1 поступает на активный сглаживающий фильтр, выполненный на составном эмиттерном повторителе VT4VT5. Стабилитроны VD10, VD11 ограничивают напряжение до 47...48 В, а конденсаторы С16, С21, С22 понижают пульсации до допустимого уровня.
Полученное с помощью преобразователя и сглаженное активным фильтром напряжение использовано для фантомного питания микрофона. Оно поступает на разъём для микрофона XS1 через резисторы R1—R3. Ток, потребляемый по цепи фантомного питания, не должен превосходить 12 мА. Этого хватит для большинства конденсаторных микрофонов.
Поскольку микросхема DA1 неспособна работать при напряжении питания 3,7 В, было решено питать и её полученным с помощью описанного преобразователя напряжением. Для этого оно понижено до 24 В простейшим стабилизатором из резистора R13 и стабилитрона VD9. От преобразователя этот узел отбирает ток около 13 мА. При суммарном токе нагрузки преобразователя 25 мА аккумулятор G1 отдаёт ток не более 500 мА. Балансный сигнал микрофона с разъёма XS1 поступает на конденсаторы С2 и СЗ и далее через резисторы R10 и R11 на входы ОУ DA1, служащего преобразователем балансного сигнала в небалансный и микрофонным усилителем. Стабилитроны VD1—VD4 защищают входы ОУ от возможных всплесков напряжения при подключении микрофона и включении питания. Усиленный в десять раз сигнал микрофона через конденсатор С10 и резистор R17 поступает на регулятор уровня — переменный резистор R18.
Если на микрофонном входе смартфона нет постоянного напряжения 2,5В для фантомного питания электретного микрофона, то соединять этот вход нужно с гнездом XS2 описываемого устройства. Если же требуется подключиться к смартфону или фотоаппарату, у которого на микрофонном входе имеется такое напряжение, то соединять этот вход следует с гнездом XS3. Сигнал на него поступает со стока транзистора VT3, служащего имитатором электретного микрофона. Ток, текущий через этот транзистор, служит для внешнего устройства сигналом отключить свой встроенный микрофон.
Светодиод HL1 — индикатор того, что фантомное питание поступает на разъём XS1 и подключённый к нему конденсаторный микрофон. Если он не светится, микрофон работать не будет.
Устройство подключают к смартфону или другому мобильному устройству с помощью AUX-кабеля. Его можно изготовить самостоятельно по показанной на рис. 2 схеме (ХР1 — четырёхконтактный штекер диаметром 3,5 мм, XS1, XS2 — стереофонические аудиогнёзда такого же диаметра) или приобрести готовый, подобный изображённому на рис. 3.



Устройство собрано на двухстронней печатной плате размерами 90x65 мм (рис. 4), которая в собранном виде показана на рис. 5. Для уменьшения наводок и помех плата помещена в экран из медной фольги, соединённый с общим проводом устройства, а затем помещена вместе с экраном в пластмассовый корпус (рис. 6).

Провода, идущие к разъёмам, регулятору уровня, аккумулятору и выключателю, свиты в пары и тройки. Вместо ОУ КР574УД1А можно использовать TL071, NE5534 или более современные AD744, AD8610, AD8033. Мощные транзисторы применены в стабилизаторе по соображениям надёжности. Кроме указанных на схеме, можно применить и другие транзисторы структуры n-p-n с высоким коэффициентом передачи и необходимым допустимым напряжением. Теплоотводы здесь не требуются. С транзистором КТ819Г (VT2), имеющим коэффициент передачи тока базы h₂₁ около 70, получен КПД преобразователя около 70 %. Однако с транзистором КТ805АМ в качестве VT2 выходное напряжение преобразователя при токе нагрузки 25 мА едва дотягивало до 40 В. При установке здесь транзисторов КТ602А и КТ961А получить напряжение больше 30 В не удалось. С импортными транзисторами эксперименты не проводились.
Полевой транзистор BF245C можно заменить транзистором такой же структуры, извлечённым из электретного микрофона. Можно применить и КП303А. Стабилитроны — любые маломощные на напряжение 6,8 и 24 В. Конденсаторы в цепи сигнала — плёночные К73-17. В цепях питания — плёночные или керамические. Оксидные конденсаторы — любые с ёмкостью и номинальным напряжением не меньше, чем указано на схеме. Светодиод L-53MGD допустимо заменить другим, свечение которого хорошо различимо при токе около 1 мА. Для трансформатора Т1 использован магнитопровод от трансформатора зарядного устройства 5В, 2 А. Чтобы аккуратно разобрать такой трансформатор, его нужно "варить" в кипятке несколько минут, пока половины магнитопровода не разъединятся. У применённого магнитопровода типоразмера Ш18x9x5 в среднем керне сделан немагнитный зазор длиной 0,5 мм. Сначала намотана обмотка I из 20 витков эмалированного провода диаметром 0,5 мм. За ней обмотка II — 120 витков провода диаметром 0,2 мм.
И, наконец, обмотка III — из 15 витков такого же провода.
Дроссель L1 намотан на ферритовой гантели диаметром 8 мм и высотой 10 мм эмалированным проводом диаметром 0,5 мм виток к витку до заполнения.
G1 — литий-ионный аккумулятор ёмкостью 1800 мА-ч из мобильного телефона. От него устройство работает более пяти часов без подзарядки. Для зарядки аккумулятора применена готовая плата на микросхеме ТР4056 с разъёмом microUSB. Можно использовать и аккумулятор типоразмера 18650, но его нужно сделать быстроизвлекаемым и заряжать во внешнем зарядном устройстве.
Налаживание устройства нужно начинать с преобразователя. Дроссель L1 пока не впаивать. Если напряжение на конденсаторе С8 около 3 В, значит выводы обмоток трансформатора подключены неверно. Если напряжение на нём лишь немногим меньше 50 В, то уменьшением сопротивления резистора R4 нужно его повысить. Затем параллельно конденсатору С8 временно подключите резистор сопротивлением 2 кОм и мощностью 1 Вт. Если напряжение не упадёт ниже 48 В, налаживание преобразователя можно считать законченным. Теперь можно удалить временный резистор и впаять на место дроссель L1. Остальные узлы устройства в налаживании не нуждаются.
Файл печатной платы устройства в формате Sprint Layout 6.0 можно скачать здесь или по адресу ftp://ftp.radio.ru/pub/2018/05/phantom.zip
Радио №5 - 2018
Микрофон в цифровой видеокамере