Zasilanie fantomowe. Jak wykorzystać zasilanie fantomowe? Co zapewnia zasilanie phantom dla mikrofonu?

Wielu projektantów sprzętu audio (w szczególności przedwzmacniaczy) prawdopodobnie potrzebowało jakiegoś rodzaju zasilanie fantomowe. Oprócz użycia takiego bloku jako część projektu(na przykład zasilacz do miksera), rzadziej to urządzenie może być wymagane i jako samodzielny projekt. I tak np. muzycy korzystający z mikrofonów pojemnościowych poprosili mnie o wykonanie takiego urządzenia i to nawet z odpowiednią przejściówką do podłączenia mikrofonu do aktywnego głośnika lub miksera bez wbudowanego zasilacza phantom.
Ogólnie rzecz biorąc, projekt nie mógł być prostszy. Tak, będziesz potrzebować dobrej stabilizacji i dobrego filtrowania szumów, z czym generalnie dobrze sobie radzą stabilizatory liniowe, takie jak LM317. Jedynym i najważniejszym problemem jest skąd zdobyć wystarczające napięcie przemienne (co najmniej 32V)? Wydaje się, że transformatorów powyżej 24 V nie brakuje, ale są to bardzo specyficzne rzeczy, które nie zawsze są pod ręką.
Tutaj właśnie przychodzi na ratunek mnożnik napięcia na kondensatorach i diodach. Schemat jest znany od dawna i bardzo rozpowszechniony; prawdopodobnie prawie każdy o nim słyszał. A kto nie słyszał - na ratunek Google :)
Nie będę rozwodzić się nad mnożnikiem osobno. Wyjaśnię tylko jedną funkcję - mnożnik diody nieodpowiedni używać dalej wysokie prądy masa. Ponieważ jednak standardowe odbiorniki energii fantomowej charakteryzują się bardzo niskim poborem mocy, to rozwiązanie jest dla nich po prostu idealne.

Skupmy się na mnożniku 4. Rzeczywiście znalezienie transformatora 12-15 V jest dziecinnie proste. Jest jeszcze jeden powód, aby wybrać mnożnik przez 4 - jest to obecność wspólnego punktu dla wejścia i wyjścia, co jest właśnie minusem. I to jest także poważna zaleta. Zatem mnożniki zbudowane według innych możliwych obwodów (w tym z innymi mnożnikami) wymagają zasilania z oddzielnego uzwojenia lub transformatora, jak pokazano na poniższym rysunku opcja I. Wynika to z faktu, że w konstrukcji wspólnego obwodu ujemne wyjście konwertera jest podłączone do punktu zerowego wspólnego zasilania (całkowita masa) i łączy wejście i wyjście mnożnika w tym wspólnym punkcie, lub - nawet co więcej - podłączenie ich przez inne uzwojenie doprowadzi do jego awarii (awaria diod).
Ten mnożnik można podłączyć zgodnie z obwodem poniżej opcja II, co oznacza - znacznie upraszczają konstrukcję i oszczędzają na transformatorze.

Spójrzmy zatem na poniższy diagram. Wszystko w tym jest więcej niż proste. Wspomniany mnożnik, wspólne zero, stabilizator LM317, podłączony według standardowego obwodu. Dioda Zenera Dodano VD2, aby chronić chip przed maksymalny dopuszczalny spadek napięcia pomiędzy wejściem a wyjściem (zgodnie z dokumentacją - 35 V). Rzeczywiście taka różnica może być krótkotrwała - w momencie ładowania kondensatora C7 lub jeśli wartość R5 jest ustawiona zbyt nieprawidłowo (to drugie jest mało prawdopodobne). W tym momencie dioda Zenera bocznikuje mikroukład, chroniąc go w ten sposób przed awarią. Napięcie wsteczne diody Zenera nie powinno być większe niż 35 V, ale jednocześnie nie za małe, aby zachować wystarczający zakres do regulacji i stabilizacji. Zwłaszcza w przypadkach, gdy transformator wytwarza napięcie większe niż 12 V. Następnie możesz ustawić żądaną wartość napięcia wyjściowego stabilizatora (w naszym przypadku 48 V) za pomocą R5. Nawiasem mówiąc, nie zalecałbym zasilania napięciem przemiennym większym niż 20 V.

Przyjrzyjmy się temu nieco bardziej szczegółowo. C1 - C4 i VD1-VD4 w tym przypadku tworzą mnożnik napięcia przez 4. Po nich zapewniliśmy podwójne filtrowanie w celu zmniejszenia tła.
Najpierw jest tak naprawdę filtr drugiego rzędu na R1C5 i R2C6, a następnie aktywny filtr/stabilizator na LM317. A po mikroukładzie - koniecznie - kondensator C7, który zapobiega samowzbudzeniu obwodu. We wczesnych modyfikacjach obwodu bez tego kondensatora często pojawiały się silne szumy zasilania, które znikały natychmiast, jeśli do wyjścia podłączony był kondensator lub obciążenie miało charakter pojemnościowy.
Rezystor trymera R5 ustawia napięcie wyjściowe. Zalecenia dotyczące jego konfiguracji znajdują się na końcu artykułu. R3, R4 i R5 zalecamy stosowanie mocnych (0,25 W, 0,5 W), ponieważ w niektórych przypadkach będą gorące.
Zalecamy również zwrócenie uwagi na VD6. Jeżeli obwód zasilany jest z osobnego transformatora (lub osobnego uzwojenia), to nie ma takiej potrzeby i można go zastąpić zworką. Jeżeli jednak obwód zasilany jest z jednego z uzwojeń transformatora bipolarnego źródła prądu, lub z tego samego uzwojenia zasilany jest inny stabilizator, wówczas konieczna jest dioda chroniąca przed zwarciem diody w obwodzie innego prostownika podłączony do tego samego uzwojenia podczas podłączania masy sygnału. Dlaczego może wystąpić to zwarcie, które może prowadzić do awarii prostownika i jak dioda rozwiązuje ten problem, pokazano na poniższym schemacie.

A oto zmodyfikowany obwód umożliwiający wykorzystanie zasilacza jako osobnego urządzenia. Istnieje norma podłączenie urządzenia wymagającego zasilania fantomowego. Zasilanie odbywa się poprzez rezystory ograniczające R6 i R7 na styki sygnałowe urządzenia (w standardzie mikrofony pojemnościowe przy złączu XLR są to piny 2 i 3, 1 jest wspólny), a sygnał podawany jest bezpośrednio przez kondensatory sprzęgające C8 i C9 do urządzenia odbiorczego ( mikser, wzmacniacz, karta dźwiękowa).

Gotowe także dla Ciebie – opracowane i przetestowane PCB. Układ znajduje się powyżej, poniżej znajdziesz link do pliku w formacie Sprint Layout i Gerber, jeśli chcesz samodzielnie wykonać tablice. Ty też możesz zamów u nas gotową fabryczną płytkę drukowaną, a nawet zmontowane urządzenie . W tym celu skontaktuj się z nami poprzez formularz kontaktowy!

Budując ten obwód, przydatne będzie dodanie wyłącznika wyłączającego akumulator, gdy mikrofon nie jest używany. Impedancja wyjściowa tego obwodu wynosi około 2 kOhm, dlatego nie zaleca się stosowania zbyt długiego kabla mikrofonowego.

Akumulator jest podłączony szeregowo do mikrofonu (rys.05). Układ ten działa tak długo, jak długo prąd stały dostarczany z akumulatora nie wpływa niekorzystnie na przedwzmacniacz. W zdecydowanej większości przypadków niewłaściwa polaryzacja przy niskim napięciu nie spowoduje uszkodzenia kapsuły mikrofonu.

Uwaga 1: Wyjście tego obwodu to kilka woltów prądu stałego. Jeśli powoduje to problemy, konieczne będzie dodanie kondensatora szeregowo z wyjściem mikrofonu. Kapsuły mikrofonowe na ogół nie są wrażliwe na prąd stały o napięciu od 3 do 9 V i będą działać (chociaż poziom przyłożonego napięcia może mieć wpływ na napięcie wyjściowe mikrofonu).

Niniejszy dokument zawiera schematy obwodów elektrycznych oraz informacje dotyczące zasilania mikrofonów elektretowych. Mikrofony elektretowe są podobne do mikrofonów pojemnościowych na zasadzie przetwarzania drgań mechanicznych na sygnał elektryczny. Rezystor obciążenia określa rezystancję kapsuły i jest zaprojektowany tak, aby pasował do przedwzmacniacza o niskim poziomie szumów. Mikrofony elektretowe wymagają napięcia polaryzacji dla wbudowanego przedwzmacniacza buforowego. Przede wszystkim należy upewnić się, że mikrofon w wybranej słuchawce jest elektretowy. Wiele małych kamer wideo i rejestratorów wykorzystuje wtyczkę mikrofonu stereofonicznego 3,5 mm do podłączenia mikrofonów stereofonicznych. Niektóre urządzenia są przeznaczone do współpracy z mikrofonami zasilanymi zewnętrznie, inne natomiast zasilają to samo gniazdo, przez które przesyłany jest sygnał audio.

Popularne zasilanie phantom dobrej jakości i po przystępnych cenach, które możesz kupić na AliExpress.

Jest jeszcze 12 V, taśmowe z reguły +60 V było też u nas, Octave, LOMO i moim zdaniem także Screen... Problem w tym, że sygnał z mikrofonu nie jest widoczny na komputerze tj. nie dochodzi do tego - poziom stoi w miejscu i nie reaguje. Może problem tkwi w przejściówce z XLR-3 na minijack, albo w nędzy wbudowanej karty dźwiękowej? Okazuje się, że żadne z powyższych połączeń kablowych nie będzie Ci odpowiadać.

Czyli dostajemy, że minimum to 32 V, ale jeśli przy wyższym napięciu dźwięk jest czystszy, to wyższe napięcie jest mile widziane, ale w granicach 48 V. A jakie znaczenie ma jaki mikrofon. To tak to informacja, że ​​to zewnętrzne audio za 1 dolara, to wszystko – Mimo to tnie górę i dół2. Istnieje podejrzenie, że mikrofon z przewodem dołączonym do zestawu działa jakby z połową mocy. Następnie R7 można wyłączyć z obwodu. To nie jest potrzebne. Nie rozumiem Twojego wyrażenia „działa znacznie lepiej z wyjściem audio ~ 4 V”. Wyjaśnij bardziej szczegółowo. Cóż, w zasadzie tak. Ale jeśli wykluczymy R7, to piny XLR zostaną podłączone do obwodu. Napięcie będzie zależeć od wartości rezystora i mikrofonu.

Chcesz wybrać mikrofon do swojego studia nagrań? Jakość tych mikrofonów jest doceniana na całym świecie! Za granicą mikrofony Oktava cieszą się nie mniejszą popularnością niż mikrofony firm: Rode, AKG, Neumann, Shure... To stary, niezawodny, sprawdzony schemat. Mikrofony tego typu wykorzystywane są głównie w studiach nagraniowych, zapewniają bardzo naturalny i wysokiej jakości dźwięk. Mają też dużą wrażliwość. Na tej stronie prezentujemy linię produktów zakładu Oktava do profesjonalnej pracy z dźwiękiem.

Jednakże mikrofony pojemnościowe mogą osiągnąć większą czułość i bardziej miękki, bardziej naturalny dźwięk, szczególnie przy wysokich częstotliwościach. Ponadto mikrofony pojemnościowe mogą być bardzo małe bez utraty wydajności. Zasilacze fantomowe posiadają ograniczniki prądu, które zapobiegają uszkodzeniu mikrofonu dynamicznego w przypadku zwarcia lub nieprawidłowego okablowania. Mikrofon, którego moc wyjściowa jest taka sama dla wszystkich częstotliwości, ma płaską charakterystykę częstotliwościową. Mikrofony o płaskiej charakterystyce częstotliwościowej mają zwykle rozszerzony zasięg. Ponadto nie możemy odchylać mikrofonu dookólnego od niepożądanych źródeł dźwięku, takich jak portale, które mogłyby powodować sprzężenie zwrotne. Zbalansowane wejście mikrofonowe wzmacnia jedynie różnicę między sygnałami i ignoruje część sygnału, która jest taka sama w obu przewodach.

P.S. Być może moc zasilania jest zmniejszona z powodu wycieku kondensatorów. Problem zasilania elektretowych „tabletów” typu Panasonic WM61 został rozwiązany w bardzo prosty sposób w dziale radiowym. Wartość rezystora R2 może zmieniać się od 20k do 120k. Jeśli masz złote uszy, poeksperymentuj i wybierz na ucho wartość rezystora w podanych granicach, aby uzyskać najlepszy dźwięk. Warto też dobrać wartość kondensatora C1 do ucha. Wartość, która wyniesie 0,022 μF dla mowy i 1 μF dla nagrywania instrumentów i wokalu. Dwa ostatnie obwody, w których rezystor jest podłączony do masy, nazywane są „Obwodami zasilania na dzielniku napięcia”.

Krótkie powtórzenie artykułu sprowadza się do faktu, że mikrofon komputerowy to kapsuła elektretowa. Kapsuła elektretowa jest z elektrycznego punktu widzenia tranzystorem polowym typu open source. Po pierwsze nie ma rezystora w kapsule w obwodzie drenu, sam to widziałem przy rozbieraniu. Tutaj lewa strona zdjęcia to kapsuła elektretowa (mikrofon), prawa to komputerowa karta dźwiękowa. W porównaniu do mikrofonu bez wzmacniacza, sygnał wzrósł około 10 razy (22 dB).

Zasilacze fantomowe są często wbudowane w konsole miksujące, przedwzmacniacze mikrofonowe i podobny sprzęt. Antena odbiorcza i odbiornik (TV) są połączone kablem koncentrycznym. Sygnał z anteny dociera do odbiornika w tym samym czasie, gdy z odbiornika pobierana jest moc niskoszumnego wzmacniacza wbudowanego w antenę.

Wielu projektantów sprzętu audio (w szczególności przedwzmacniaczy) prawdopodobnie potrzebowało jakiegoś rodzaju zasilanie fantomowe. Oprócz użycia takiego bloku jako część projektu(na przykład zasilacz do miksera), rzadziej to urządzenie może być wymagane i jako samodzielny projekt. I tak np. muzycy korzystający z mikrofonów pojemnościowych poprosili mnie o wykonanie takiego urządzenia i to nawet z odpowiednią przejściówką do podłączenia mikrofonu do aktywnego głośnika lub miksera bez wbudowanego zasilacza phantom.
Ogólnie rzecz biorąc, projekt nie mógł być prostszy. Tak, będziesz potrzebować dobrej stabilizacji i dobrego filtrowania szumów, z czym generalnie dobrze sobie radzą stabilizatory liniowe, takie jak LM317. Jedynym i najważniejszym problemem jest skąd zdobyć wystarczające napięcie przemienne (co najmniej 32V)? Wydaje się, że transformatorów powyżej 24 V nie brakuje, ale są to bardzo specyficzne rzeczy, które nie zawsze są pod ręką.
Tutaj właśnie przychodzi na ratunek mnożnik napięcia na kondensatorach i diodach. Schemat jest znany od dawna i bardzo rozpowszechniony; prawdopodobnie prawie każdy o nim słyszał. A kto nie słyszał - na ratunek Google :)
Nie będę rozwodzić się nad mnożnikiem osobno. Wyjaśnię tylko jedną funkcję - mnożnik diody nieodpowiedni używać dalej wysokie prądy masa. Ponieważ jednak standardowe odbiorniki energii fantomowej charakteryzują się bardzo niskim poborem mocy, to rozwiązanie jest dla nich po prostu idealne.

Skupmy się na mnożniku 4. Rzeczywiście znalezienie transformatora 12-15 V jest dziecinnie proste. Jest jeszcze jeden powód, aby wybrać mnożnik przez 4 - jest to obecność wspólnego punktu dla wejścia i wyjścia, co jest właśnie minusem. I to jest także poważna zaleta. Zatem mnożniki zbudowane według innych możliwych obwodów (w tym z innymi mnożnikami) wymagają zasilania z oddzielnego uzwojenia lub transformatora, jak pokazano na poniższym rysunku opcja I. Wynika to z faktu, że w konstrukcji wspólnego obwodu ujemne wyjście konwertera jest podłączone do punktu zerowego wspólnego zasilania (całkowita masa) i łączy wejście i wyjście mnożnika w tym wspólnym punkcie, lub - nawet co więcej - podłączenie ich przez inne uzwojenie doprowadzi do jego awarii (awaria diod).
Ten mnożnik można podłączyć zgodnie z obwodem poniżej opcja II, co oznacza - znacznie upraszczają konstrukcję i oszczędzają na transformatorze.

Spójrzmy zatem na poniższy diagram. Wszystko w tym jest więcej niż proste. Wspomniany mnożnik, wspólne zero, stabilizator LM317, podłączony według standardowego obwodu. Dioda Zenera Dodano VD2, aby chronić chip przed maksymalny dopuszczalny spadek napięcia pomiędzy wejściem a wyjściem (zgodnie z dokumentacją - 35 V). Rzeczywiście taka różnica może być krótkotrwała - w momencie ładowania kondensatora C7 lub jeśli wartość R5 jest ustawiona zbyt nieprawidłowo (to drugie jest mało prawdopodobne). W tym momencie dioda Zenera bocznikuje mikroukład, chroniąc go w ten sposób przed awarią. Napięcie wsteczne diody Zenera nie powinno być większe niż 35 V, ale jednocześnie nie za małe, aby zachować wystarczający zakres do regulacji i stabilizacji. Zwłaszcza w przypadkach, gdy transformator wytwarza napięcie większe niż 12 V. Następnie możesz ustawić żądaną wartość napięcia wyjściowego stabilizatora (w naszym przypadku 48 V) za pomocą R5. Nawiasem mówiąc, nie zalecałbym zasilania napięciem przemiennym większym niż 20 V.

Przyjrzyjmy się temu nieco bardziej szczegółowo. C1 - C4 i VD1-VD4 w tym przypadku tworzą mnożnik napięcia przez 4. Po nich zapewniliśmy podwójne filtrowanie w celu zmniejszenia tła.
Najpierw jest tak naprawdę filtr drugiego rzędu na R1C5 i R2C6, a następnie aktywny filtr/stabilizator na LM317. A po mikroukładzie - koniecznie - kondensator C7, który zapobiega samowzbudzeniu obwodu. We wczesnych modyfikacjach obwodu bez tego kondensatora często pojawiały się silne szumy zasilania, które znikały natychmiast, jeśli do wyjścia podłączony był kondensator lub obciążenie miało charakter pojemnościowy.
Rezystor trymera R5 ustawia napięcie wyjściowe. Zalecenia dotyczące jego konfiguracji znajdują się na końcu artykułu. R3, R4 i R5 zalecamy stosowanie mocnych (0,25 W, 0,5 W), ponieważ w niektórych przypadkach będą gorące.
Zalecamy również zwrócenie uwagi na VD6. Jeżeli obwód zasilany jest z osobnego transformatora (lub osobnego uzwojenia), to nie ma takiej potrzeby i można go zastąpić zworką. Jeżeli jednak obwód zasilany jest z jednego z uzwojeń transformatora bipolarnego źródła prądu, lub z tego samego uzwojenia zasilany jest inny stabilizator, wówczas konieczna jest dioda chroniąca przed zwarciem diody w obwodzie innego prostownika podłączony do tego samego uzwojenia podczas podłączania masy sygnału. Dlaczego może wystąpić to zwarcie, które może prowadzić do awarii prostownika i jak dioda rozwiązuje ten problem, pokazano na poniższym schemacie.

A oto zmodyfikowany obwód umożliwiający wykorzystanie zasilacza jako osobnego urządzenia. Istnieje norma podłączenie urządzenia wymagającego zasilania fantomowego. Zasilanie odbywa się poprzez rezystory ograniczające R6 i R7 na styki sygnałowe urządzenia (w standardzie mikrofony pojemnościowe przy złączu XLR są to piny 2 i 3, 1 jest wspólny), a sygnał podawany jest bezpośrednio przez kondensatory sprzęgające C8 i C9 do urządzenia odbiorczego ( mikser, wzmacniacz, karta dźwiękowa).

Gotowe także dla Ciebie – opracowane i przetestowane PCB. Układ znajduje się powyżej, poniżej znajdziesz link do pliku w formacie Sprint Layout i Gerber, jeśli chcesz samodzielnie wykonać tablice. Ty też możesz zamów u nas gotową fabryczną płytkę drukowaną, a nawet zmontowane urządzenie . W tym celu skontaktuj się z nami poprzez formularz kontaktowy!