Microfono preamplificato con 1 transistor
Ottobre 14, 2020Il progetto che vi presentiamo è molto semplice, facile da realizzare e allo stesso tempo efficace. Nonostante la sua semplicità, può essere impiegato in svariati campi, poiché fornisce in uscita il livello di segnale necessario per pilotare un amplificatore di potenza, un processore di segnali audio o un trasmettitore, come ad esempio: un apparato CB o un RTX professionale .
Si tratta di un microfono in grado di captare il suono della voce da una distanza minima di 15 cm. fino ad oltre un metro, che utilizza una capsula microfonica “a condensatore”, anche nota come Electret (da elettrete, il materiale di cui è composto, che ha proprietà sia magnetiche che dielettriche). Il tipo di capsula utilizzata nel presente progetto è quella a due piedini.
Il microfono a condensatore Electret è un componente attivo che al suo interno, contiene tra l’altro, un piccolo stadio di amplificazione (normalmente un piccolo transistor JFET), che ha lo scopo di elevare l’ampiezza dei piccoli segnali elettrici. Per funzionare è necessario applicare sul piedino positivo (+) una tensione compresa tra i 2 e i 10 volt, mentre il piedino negativo (quello a diretto contatto con il contenitore metallico) dovrà essere collegato direttamente a massa.
Schema Elettrico
L’immagine in alto mostra lo schema elettrico in tutta la sua semplicità: la resistenza R1 da 10k ha lo scopo di abbassare la tensione di alimentazione di 12 volt a quella necessaria per alimentare la capsula microfonica applicata sul piedino positivo.
M1 assorbe (come da datasheet) una corrente di circa 0.5 mA (0,0005 A) e dovrà essere alimentato con una tensione compresa tra i 2 e i 10 volt. Considerato che la resistenza R1 è di 10k, la tensione di alimentazione (Vcc) è pari a 12 volt, possiamo calcolare la tensione ai capi di M1 con le seguenti formule:
Vm1 = Vcc - Vr1
dove Vcc è la tensione di alimentazione (12 volt) e Vr1 è la caduta di tensione ai capi della resistena R1. Quindi calcoliamo prima Vr1:
Vr1 = R1 * I = 10.000 * 0,0005 = 5 volt
otteniamo così che:
Vm1 = 12 - 5 = 7 volt
Si tratta di una tensione sufficiente ad alimentare la capsula microfonica, anche nel caso in cui si decida di impostare la Vcc a 9 volt, utilizzando una comunue pila:
Vm1 = 9 - 5 = 4 volt
Il segnale proveniente dalla capsula raggiunge la base di TR1 (BC547, transistor a giunzione bipolare di tipo NPN) nella configurazione “a emettitore comune”, attraverso il condensatore C1 da 100nF, che ha la funzione di separare la componente continua della tensione di alimentazione ed evitare che quest’ultima giunga alla base di TR1, lasciando passare solo i segnali elettrici del microfono. Le resistenze R2 e R3 hanno la funzione di polarizzare il transistor TR1. Infine il segnale amplificato, prelevato dal collettore di TR1, attraverso il condensatore C2 da 100nF (che ha la stessa funzione di C1), raggiunge il potenziometro da 50k, che ha il compito di regolare l’ampiezza (il volume) del segnale in uscita, prelevato sul piedino centrale del potenziometro. Il guadagno si attesta tra 10-20 volte.
NOTA: se si desidera alimentare il circuito con una tensione superiore ai 12 volt, è consigliabile aggiungere una resistenza in serie a Vcc, ad esempio, per una tensione di alimentazione compresa tra i 12 e i 15 volt, è possibile utilizzare una resistenza da 4,7k.
Elenco componenti
C1 100nFC2 100nFR1 10kR2 100kR3 10kTR1 BC547 o equiv. NPNM1 Capsula microfonica Electret 2 pinP1 Potenziometro 50k
Realizzazione pratica
Il montaggio dei componenti è un’operazione molto semplice, realizzabile anche su di una piccola scheda millefori. Dopo aver saldato le tre resistenze, fissate anche i due condensatori, il transistor TR1 e la capsula M1; quest’ultima potrà essere saldata direttamente sulla scheda oppure collegata con un filo schermato che andrà poi alloggiata all’estremità di un supporto flessibile (come nell’immagine di copertina). Saldate anche i due fili di l’alimentazione, utilizzando uno dei due fori contrassegnati come GND e quello con +12. Come accennato in precedenza, è possibile utilizzare anche una comune pila da 9 volt.
Il potenziometro per la regolazione del volume, andrà collegato con tre fili come descritto nell’immagine seguente per essere fissato comodamente al contenitore: collegate l’OUT e il GND della scheda ai piedini IN e GND del potenziometro, prelevate l’uscita dai piedini OUT e GND.
Conclusione
Il microfono preamplificato a 1 transistor che vi abbiamo presentato, oltre ad essere utile per svariate applicazioni, è un ottimo esercizio per chi inizia. Nei prossimi articoli, impareremo a sfruttare il presente circuito in altri divertenti e interessanti progetti.
Aniello Di Nardo (classe 1972), perito elettrotecnico, programmatore di software e radioamatore (IU8NQI)
Grazie per il bel lavoro condiviso.E’ molto chiara e ben fatta la descrizione del progetto del preamplificatore microfonico.
Complimenti per l’articolo. Che tensione e che corrente si avrà all’uscita del potenziometro?
Secondo te riesco a comandare un relè ad un valore di dB prefissato da me ?
Grazie
Ciao Paolo e grazie per i complimenti… Dunque l’uscita è dedicata ad un successivo stadio amplificatore – questo infatti è un preamplificatore – avrai una segnale con ampiezza variabile nell’ordine di 1 volt circa. Per fare quello che chiedi avrai bisogno di un ulteriore circuito. Probabilmente un transistor NPN in modalità switch con la base collegata all’uscita del circuito preamplificatore ed emettitore a massa. Sul +12v colleghi un pin della bobina relè e l’altro pin della bobina va al collettore. Il transistor andrà in saturazione quando sulla base arriverà un segnale con ampiezza superiore a 0,7V circa (qui il potenziometro ti tornerà utile per regolare la soglia di eccitazione), facendo eccitare il relè, il quale però non sarà stabile a causa della forma d’onda del segnale (che non è CC). Prova a inserire un condensatore ai capi della bobina (oltre al diodo con l’anodo rivolto verso il +12v). Il tempo di retenzione del relè dipenderà dalla capacità del condensatore (più alta sarà la capacità, maggiore sarà il tempo in cui il relè rimarrà eccitato). Dovrai fare varie prove prima di stabilizzare il circuito secondo le tue aspettative.
il microfono funziona bene anche se lo sto usando senza potenziometro.. in quanto non ho capito quel IN da dove proviene perdonate l’ignoranza qualcuno me lo puo spiegare gentilemente
Ciao Marko. Sì, il progetto del microfono può funzionare tranquillamente anche senza potenziometro. Esso infatti è – volendo – un’aggiunta utile solo nel caso in cui sia necessario regolare il volume. In pratica, se desideri collegare il potenziometro è sufficiente collegare OUT del microfono con IN del potenziometro e prelevare l’uscita audio regolata di volume sull’OUT del potenziometro. il GND del potenziometro va collegato ad uno dei GND della scheda e proseguire insieme all’OUT verso lo stadio successivo (amplificatore, equalizzatore, ecc…). Spero che così è più chiaro.
chiarissimo non so come ringraziarti…. uso questo microfono sul dvr delle mie telecamere domani lo provo bene
Buongiorno. L’ anno scorso avevo acquistato una capsula microfonica a condendatore … . Ma come la posso utilizzare? Mi serve solo per fare delle prove audio e non la devo nemmeno utilizzare in un microfono. Fornitemi gentilmente uno schema veloce. Resto in attesa. Grazie mille. (https://www.dropbox.com/s/vaf28okcjwm3fha/s-l1600.jpg?dl=0)
COMPLIMENTI DESCRIZIONE CHIARISSIMA !
COMPLIMENTI DESCRIZIONE CHIARISSIMA ! SOPRATUTTO NON DA NULLA PER SCONTATO.
Wow, non potevi essere più chiaro!
Una domanda, quando indichi distanza minima 15cm intendi che da più vicino distorce? Vorrei usarlo per un progetto di una radio portatile e quindi il microfono andrebbe vicinissimo alla bocca
Ciao Giuseppe. La distanza minima è indicativa, essendo un microfono preamplificato, il suo compito è quello di elevare i livelli di segnale per permettere di catturare vibrazione a maggiori distanze. Tuttavia regolando opportunamente il volume in uscita, sarà possibile regolare con precisione il livello del segnale, favorendo la destinazione che lei vorrà farne.
Buongiorno,
desidererei commentare questo schema molto diffuso in internet. L’anello di retroazione è ottenuto mediante una resistenza tra base e collettore; tuttavia la resistenza d’ingresso del BJT è relativamente bassa, dell’ordine di beta * Vt/Ic, considerando che il BJT è polarizzato a circa 1 mA la resistenza d’ingresso è decisamente inferiore al valore della resistenza di retroazione R2, impedendo che il circuito svolta correttamente il ruolo di amplificatore a transconduttanza. Nel caso si consideri la retroazione trascurabile avremmo un circuito che amplifica la tensione ma con una resistenza d’ingresso relativamente bassa e fortemente dipendente dal parametro beta.
Ha provato ad impiegare un valore inferiore per R2?
Buon pomeriggio.