动圈麦克风前级放大电路

纯今 · 发表于 2024-12-27 18:55:54

本帖最后由纯今于 2024-12-27 20:12 编辑

围观一个嘉立创开源社区看来的动圈麦克风前级放大电路

我先说我能看懂的部分

这是一个动圈式传声器设计的平衡输出转换电路，依靠幻象电源取电

XLR插头的 2-3脚是幻象电源的正极，R9 R10 R11 R12对称的电阻网络与稳压管联合

ZM4746A是18伏特稳压管，稳定提供18伏特。 U2通过运放来缓冲电阻分压器的输出，将VERF稳定在1/2的VCC

VERF在这里是作为虚拟地，因为运放工作在对称+-电压下最理想，对于单电源供电就特别需要这么一个VERF

运算放大器U2缓冲为了提高驱动能力和隔离性，可以使用运放来缓冲电阻分压器的输
U1.3在其中的作用，是为U1.2供电的表达法，只是表达供电

如果我牺牲便利性，通过线性对称15伏特正负供电，舍弃幻象电源提供电源

电路是不是更简洁，而且，音质更好？

本着共享社区的守则，声明原作者是“踏板小屋”来自嘉立创社区

纯今 · 发表于 2024-12-28 06:41:53

1.  输入部分：
•  电路左侧有一个动圈麦克风（Dynamic DT1），它将声音信号转换为电信号。
2.  前置放大器：
•  麦克风输出连接到一个由运算放大器U1.1（TL062）组成的放大电路。R2和R18可能用于设置增益，R6可能用于反馈，以控制放大器的增益。
3.  滤波和增益控制：
•  R5和R7与C2可能构成一个高通或低通滤波器，用于滤除不需要的频率成分。
•  R11和R9与C9可能构成另一个滤波器，进一步处理信号。
4.  信号耦合：
•  C3和C10用于信号耦合，防止直流分量通过，同时允许交流信号通过。
5.  输出部分：
•  经过放大和滤波的信号通过XLR接口输出，这是一种常用的平衡音频接口。
6.  电源部分：
•  电路的下半部分显示了电源连接。VCC提供正电压，GND是地线。C4、C5、C6和C7是电源滤波电容，用于平滑电源电压，减少电源噪声。
7.  保护电路：
•  ZD1（ZM4746A）是一个齐纳二极管，用于电压钳位，保护后续电路不受过高电压的影响。
8.  其他元件：
•  R13和R14可能用于偏置或限流。
•  U1.2和U1.3（TL062）可能是用于进一步信号处理的运算放大器。

纯今 · 发表于 2024-12-28 13:11:19

本帖最后由纯今于 2024-12-28 13:56 编辑

从半导小芯这个APP查OPA2134 datasheet，看到替代品有几十种就苦恼

淘宝上几元钱一个所谓原厂，就是假冒，太容易了，国产替代几十家。这些替代品指标能达到什么程度？

立创商城1只57元

再推导DM1 动圈麦前置国产一百多元，一个芯片就50元，能用TI的吗？原厂DM1话放进口 600

纯今 · 发表于 2024-12-29 15:01:19

放大倍数=1+R5/R6=1+47/22=1+2.136=3.136倍

纯今 · 发表于 2024-12-31 13:23:23

设计者夸张的采用了22层板设计

纯今 · 发表于 2025-1-4 11:44:43

本帖最后由纯今于 2025-1-4 12:32 编辑

电路功能概述

这是一个用于动圈麦克风的平衡输入前置放大器，旨在将非平衡的麦克风信号转换为平衡信号输出，提高抗干扰能力。电路利用两个运算放大器构成差分输出，并使用虚拟地技术来模拟正负电源供电。

功能区块分析

输入级（Dynamic DT1, R2）： 动圈麦克风DT1产生非平衡音频信号。R2仍然影响输入阻抗，但它们的主要作用是提供一个合适的输入阻抗给麦克风，并为后续的放大器提供偏置。
正向放大级（U1.1, R5, R6, R7, C2, R11, C9）： 运算放大器U1.1构成一个交流放大器，放大麦克风信号并输出正相信号。R5和R6决定了放大倍数。R7、C2和R11、C9构成高通滤波器，滤除低频噪声和直流分量。此路输出相当于差分信号的“+”端。
反向放大/反相级（U1.2, R3, R4, R8, C3, R12, C10）： 运算放大器U1.2并非二级放大，而是用于产生与U1.1输出信号相位相反的信号，构成差分输出的“-”端。U1.1的输出信号通过R4进行分压，然后输入到U1.2的反向输入端。R3和R4+R18决定了反向放大的倍数，使其与正向放大倍数基本一致，以保证差分输出的平衡。R8、C3和R12、C10也构成高通滤波器，与正向通路保持一致。
幻象电源降压： 电路通过XLR接口接收48V幻象电源。这个48V电压首先需要降压，以适应运算放大器的工作电压范围。这里通过R9、R10、R11、R12限流和ZD1（ZM4746A）组成稳压电路进行降压。
虚拟地产生（VERF）： 18V电压经过C4 C5 C8滤波后，提供给运算放大器U2。U2被配置成电压跟随器，其输入端通过R15和分压网络（R13 R14）连接到18V电源的中点，即大约9V的位置。由于电压跟随器的特性，U2的输出电压会跟随输入电压，因此VERF的电压稳定在9V。
重要意义： 这个9V的VERF作为U1.1和U1.2的“地”，为它们提供了一个“虚拟”的双电源供电环境。也就是说，虽然电路实际只有一个18V的正电源，但通过虚拟地，U1.1和U1.2可以“看到”一个正负9V的电源，从而正常工作。这是一种常见的单电源供电电路设计技巧。

下面总结和补充一些重要的功能和特点：
电路功能概述这是一个动圈麦克风的平衡输出前置放大器，核心功能是将动圈麦克风的非平衡信号放大，并转换为平衡信号输出。这样设计可以显著提高抗干扰能力，适用于长距离音频信号传输，例如通过XLR接口。
功能区块补充分析

输入级（Dynamic DT1, R2）
输入级主要功能是拾取动圈麦克风的音频信号，同时R2（104，100 kΩ）提供偏置稳定输入阻抗。由于动圈麦克风通常输出阻抗较低，该部分设计可适应大多数麦克风。
放大级（U1.1 和 U1.2）
- 正相放大（U1.1）：
  R5 和 R6 确定了电压增益，约为 3.3 倍（1 + R6/R5）。其输出是信号的正相信号，通过R7 和 C2 的高通滤波消除直流偏移与低频干扰。
  - 反相放大（U1.2）：
    通过输入端的电阻分压网络 (R3, R4, R18) 配合反相输入，产生与U1.1 输出相位相反的信号，同时保持相似的增益。高通滤波结构与正相通路一致，确保差分输出信号一致性。
差分输出平衡设计
U1.1 和 U1.2 的输出分别通过R11、R12 限流，与C9、C10 耦合到 XLR 接口的2、3引脚上。两路信号相位相反，但振幅相等，从而形成平衡信号。这种设计能够有效抵抗传输线上的共模噪声。
幻象电源处理
- XLR接口提供48V幻象电源，通过R9、R10、R11、R12限制电流，并利用齐纳二极管ZD1 (18V) 稳压，为电路提供18V直流电源。
- 这种设计不仅保护了电路，还确保运算放大器在安全电压范围内工作。
虚拟地生成（VERF）
虚拟地（VERF）通过U2 (TL061) 运算放大器配置为电压跟随器，由电阻分压网络（R13, R14）提供参考电压 (约9V)。VERF 为 U1.1 和 U1.2 提供了伪双电源环境（+9V 和 -9V），使单电源电路能够正常工作。
- 滤波电容C6, C7, C8 保证了VERF的稳定性，防止电源噪声对放大信号的干扰。

优势与改进建议优势

信号抗干扰能力强： 差分输出大幅提升信号质量，尤其适合长距离传输。
成本优化： 通过虚拟地减少对负电源的需求，降低整体电路复杂度和成本。
通用性高： 适用于多种动圈麦克风，满足不同阻抗范围。

改进建议

输入阻抗优化
动圈麦克风的阻抗通常为200-600Ω，R2 可适当降低以更好匹配麦克风输出阻抗，从而进一步提高信号传递效率。
高频稳定性
TL062 是低功耗运放，虽然适合音频应用，但其频率响应较低。若需提升高频信号性能，可考虑更高带宽的运算放大器（如 NE5532）。
保护电路
- 增加二极管网络保护输入级，防止麦克风信号过强或静电损坏运放输入端。
- 在幻象电源降压回路中添加合适的保险丝或热敏电阻，避免短路损坏。

我感觉还是后者分析的更好，姜还是老的辣

Sam Altman
R2 的主要作用是提供偏置电流，但它的阻值选择也有以下几个重要的考虑：

提供偏置电流
运算放大器（如 TL062）需要一个直流路径来提供输入偏置电流。如果没有这个电阻，运算放大器可能会因为缺少偏置电流而无法正常工作。因此，R2 的存在是为了提供一个路径，确保输入级的直流偏置电流能够正常流动。
输入阻抗匹配
动圈麦克风的输出阻抗通常在 200-600 欧姆之间，而前置放大器的输入阻抗需要足够高（通常大于 1kΩ）以避免加载效应（即不显著降低信号源输出电压）。
- R2 的阻值（10kΩ）远高于麦克风的输出阻抗，这确保了电路对麦克风的负载影响很小，从而避免输入信号被衰减。
减少对放大器输入阻抗的干扰
运算放大器本身具有很高的输入阻抗（通常在兆欧级别），但加入 R2 后，总体输入阻抗将主要由 R2 决定。选择一个较大的阻值（如 10kΩ）可以尽量减少对运放输入阻抗的干扰，维持高输入阻抗特性，从而更好地与信号源匹配。
直流隔离与交流耦合
动圈麦克风的信号是交流信号，而通过 C6 和 C7 进行耦合，去除了直流分量。R2 则为直流路径提供参考，同时确保交流信号能够正常通过而不被阻断。