Verstärkung des Elektretmikrofonverstärkers erhöhen, der vom Flugfunk gespeist wird?

Elektretverstärker LTSPICEIch versuche, einen Verstärker zu bauen, mit dem ein billiges Elektret-Boom-Mikrofon mit einem Flugzeugradio verwendet werden kann, bin mir aber nicht sicher, wie ich die Verstärkung auf ein brauchbares Niveau erhöhen kann.

Ich habe das beigefügte Design abgeleitet, indem ich diese Schaltung experimentell ausprobierte, um ein Elektretmikrofon dazu zu bringen, ein Kohlemikrofon und das Design des Elektretmikrofonverstärkers von Andy AKA zu simulieren , von denen keines beim Testen im Flugzeug eine ausreichende Leistung hatte, und mit schematischen Änderungen und Komponentenwerten in LTSPICE experimentierte.

Das beigefügte Design funktioniert, obwohl die Ausgangsleistung bei Verwendung einer normalen Stimme niedriger als erforderlich ist, aber wenn sehr laut gesprochen wird, entspricht der Ausgangspegel dem Ausgangspegel von handelsüblichen Luftfahrt-Headsets und das Signal ist immer noch sehr klar und verständlich. Dies sagt mir, dass dieser Verstärker den Eingang des Flugzeugfunkgeräts leicht ansteuern kann, aber keine ausreichende Verstärkung hat, um von diesem Mikrofon angesteuert zu werden.

Mein vorheriger Versuch verwendete einen einzelnen 2N3904 (gemessener hFE = 110) und hatte das gleiche Problem mit geringer Leistung. Das Ersetzen des 2N3904 durch einen MPSA13 Darlington (hFE = 5000) hatte keine merkliche Auswirkung auf die Verstärkung des Verstärkers. Ich weiß nicht genug über dieses Zeug, um zu verstehen, warum. Wie kann ich die Verstärkung des Verstärkers erhöhen, ohne eine weitere Transistorstufe vor dem MPSA13 hinzuzufügen? Die Kosten spielen keine Rolle, aber die Anzahl der Komponenten, da dieser Verstärker viel kleiner gemacht werden muss, und es erscheint absurd, eine weitere Stufe zu benötigen, wenn die Verstärkung des MPSA13 bereits so hoch ist. Was vermisse ich?

Ich habe keinen Zugang zu einem Oszilloskop, um die tatsächlichen Signalpegel zu messen, und kann jedes Design nur im Flugzeug testen, daher ist viel Rätselraten erforderlich. Jede Hilfe wird sehr geschätzt.

@Olin Lathrop - Ich habe Ihr Verstärkerdesign in LTSPICE simuliert (siehe Bild)Verstärker wie von Olin Lathrop vorgeschlagen

Ersetzen des 2N3904 durch einen MPSA13 Das liegt daran, dass hFE die Stromverstärkung ist, die fast keinen Einfluss auf die Kleinsignalverstärkung eines Transistors hat. Um dies zu verstehen, müssen Sie einen Kurs zur Analyse von Transistorschaltungen belegen. Mein Rat: Holen Sie sich ein anderes Mikrofon/Headset/Verstärker, da das Modifizieren eines vorhandenen nahezu unmöglich ist, wenn Sie Transistorverstärker nicht vollständig verstehen. Und zu lernen, wie sie funktionieren, wird noch mehr Zeit in Anspruch nehmen. Die zusätzliche Schwierigkeit in einem Flugzeug ist der hohe Geräuschpegel des Triebwerks, wahrscheinlich ist eine Art AGC erforderlich.
Vielen Dank für den Hinweis, dass hFE wenig Einfluss auf die Kleinsignalverstärkung hat, das erklärt, warum der MPSA13 nicht geholfen hat. Ich stecke mit dem Mikrofon und dem Radio fest, also ist das Modifizieren des Verstärkerdesigns meine einzige Option. Der Geräuschpegel ist tatsächlich niedrig, da es sich um ein Düsenflugzeug handelt, sodass AGC nicht erforderlich ist, und das Mikrofon ein Dual-Port-Geräuschunterdrückungstyp ist.
Kleine Größe erfordert keine diskreten Komponenten (einzelne Transistoren). Integrierte Verstärker sind in Gehäusen erhältlich, die kleiner als ein einzelner 2N3904 sind. Sie müssen zwei Dinge tun. Einer dient zur Verstärkung des Mikrofons und der andere zur Ansteuerung des niederohmigen Mikrofoneingangs des Funkgeräts. Ich denke, deine Probleme liegen in der Verstärkersektion. Ein einfacher Operationsverstärker-Mikrofonvorverstärker kann so hergestellt werden, dass er eine ausreichende Verstärkung und eine hohe Eingangsimpedanz bietet. Das kann dann einen anderen Verstärker mit niedriger Ausgangsimpedanz ansteuern
Vielen Dank, JRE, das Problem ist jedoch, dass das Flugfunkgerät nur einen sehr kleinen Strom (vielleicht 0,5 mA?) Zur Stromversorgung des FET-Verstärkers in einem Elektretmikrofon liefern soll und eine separate Batterie zur Stromversorgung des Verstärkers keine Option ist. Der Verstärker muss ein Kohlemikrofon simulieren, da dies der Standardeingang für Flugzeugfunkgeräte ist (auch in 2018!). Es wurde gezeigt, dass das beigefügte Design dies tut, aber es fehlt ihm an Gewinn. Mein Problem ist, wie ich die Verstärkung erhöhen kann.
Ein besserer Verstärker muss nicht mehr Leistung verbrauchen. Die Chancen stehen sehr gut, dass ein Operationsverstärker-Vorverstärker weniger Strom verbraucht als Ihr einzelner Transistorverstärker.
Wird die Stromversorgung des Operationsverstärkers über Vout (siehe Schema) Probleme verursachen? Dies wird keine konstante Gleichspannung sein, der Funkeingang denkt, dass er Gleichspannung an ein Kohlemikrofon mit variablem Widerstand anlegt ...
Warum sollte es ein Problem sein? Sie versorgen Ihren Transistorverstärker auf die gleiche Weise mit Strom.
Ich bin mir nicht sicher, warum ... im Transistorverstärker soll sich der Transistor als variabler Widerstand verhalten, dessen Widerstand eine einigermaßen lineare Funktion des Mikrofonsignals ist ... regen sich die meisten Operationsverstärker nicht auf, wenn sie keinen haben Konstante DC-Versorgungsspannung?

Antworten (1)

Hier ist etwas zum Ausprobieren:

Diese Schaltung lädt Vout mit einem Strom, der proportional zum Mikrofonton ist. Aus Ihrer Beschreibung geht nicht ganz klar hervor, was die Eingabe in das vorhandene System möchte, daher funktioniert dies möglicherweise nicht. Dies setzt voraus, dass das vorhandene System Vout mit Strom versorgt und auf das daraus gezogene Stromsignal reagiert.

R5 und C1 filtern den Wechselstrom aus der Eingangsspannung, um eine einigermaßen konstante durchschnittliche Gleichspannung zu erzeugen. Diese Spannung wird dann verwendet, um das Elektretmikrofon zu betreiben, wobei R6 die Last ist. Das Mikrofonsignal wird dann über C2 in die Verstärkersektion wechselstromgekoppelt.

Der Verstärker ähnelt dem, was Sie bereits haben, aber mit einer besser vorhersagbaren Verstärkung und einem besser vorhersagbaren Arbeitspunkt. Der Emitter von Q2 sollte auf etwa 4 V gehalten werden, wenn kein Ton vorhanden ist. Vout minus diese 4 V verursacht einen Strom durch R1, der das Ausgangssignal ist. Dieser Strom wird durch das Signal vom Mikrofon gestört.

R3 und R4 spannen die Verstärkerstufe vor, indem sie DC-Rückkopplung bereitstellen. Diese DC-Rückkopplung ist hoch genug, dass sie durch das Mikrofonsignal gestört werden kann.

Es ist nicht klar, wie viel Stromänderung das bestehende System für eine normale Amplitude erwartet. Sie müssen nur experimentieren. Hoffentlich liefert diese Schaltung entweder genug oder zu viel Verstärkung. Um die Verstärkung zu verringern, erhöhen Sie R2.

R1 sollte ein "½ W" -Widerstand sein, wenn Sie den aktuellen Wert beibehalten. Auch hier ist nicht klar, welche Stromreichweite das bestehende System erwartet.

Danke Olin. Ich werde es versuchen, aber zuerst muss ich mir 2N4403 oder ähnliches besorgen, alles, was ich im Moment zur Verfügung habe, sind 2N3904 und MPSA13 (ich weiß, ich weiß, großartige Junkbox). Der Funkeingang erwartet ein Eingangssignal von etwa 0,5-1 V von einem Kohlemikrofon mit etwa 150 Ohm ... dies sind sehr ungefähre Angaben, da der eigentliche "Standard" auf Bomber des Zweiten Weltkriegs zurückgeht. Ich denke, der 200-Ohm-Widerstand R1 könnte diesen Strom zu stark begrenzen.
@Adam: So ziemlich jedes Jellybean NPN und PNP funktioniert für Q1 bzw. Q2. Wenn ich mich recht erinnere, ist ein 2N3904 ein NPN und sollte daher für Q1 funktionieren. Vielleicht möchte das Radio eine Last mit niedrigerer Impedanz sehen, aber es ist sicherer, mit einer höheren Impedanz zu beginnen. Es gibt einige gute Gründe, nicht zu viel Strom zu ziehen. Wenn die 200 Ohm funktionieren, würde ich dabei bleiben. Probiere das auf jeden Fall erstmal aus.
Wird Ihr vorgeschlagener Verstärker eine deutlich höhere Verstärkung haben als das von mir angebrachte Design? Es ist zweifellos ein besseres Design, aber aus praktischen Gründen (Teile im Vergleich zum Versandhandel) als kurzfristige Lösung suche ich nach Möglichkeiten, die Gesamtverstärkung meines Verstärkers zu erhöhen (vorzugsweise ohne Hinzufügen einer Verstärkungsstufe), da dies bereits demonstriert wurde treiben Sie den Funkeingang angemessen an, wenn Sie eine ausreichend laute Stimme in das Mikrofon verwenden.
@Adam: Es ist nicht klar, was der Gewinn Ihres bestehenden Designs wirklich ist.
Ich habe Ihr Verstärkerdesign in LTSPICE simuliert (siehe Bild) und festgestellt, dass die Ausgabe sehr niedrig ist, deutlich unter den vom Flugzeugfunk erwarteten 0,5-1,0 V pp. Ich habe versucht, den 10R-Widerstand zu entfernen und/oder den 200R-Widerstand auf 20R zu verringern, und beide haben den Ausgang auf etwa 1 V pp erhöht, aber die Verstärkung ist ungefähr die gleiche wie bei dem Verstärker, den ich zuerst gepostet habe, und den beiden anderen Designs, auf die in meinem ursprünglichen Beitrag verwiesen wird. Ich muss noch einen Weg finden, die Gesamtverstärkung um das 5-10-fache zu erhöhen, um der niedrigen Mikrofonausgabe Rechnung zu tragen (ich simuliere 10 mV, denke aber, dass es in der Praxis näher an 1 mV liegen könnte).
Verstärkung des Elektretmikrofonverstärkers erhöhen, der vom Flugfunk gespeist wird?
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