Современная звукозапись и радиовещание ставят сложные задачи перед разработчиками аудио, когда дело касается входной сигнальной цепи. За последние 50 лет электронные технологии микрофонов практически не изменились. В основе концепции лежит улавливание механического движения и преобразование его в электрическую энергию.
Как правило, эта электрическая энергия ничтожна, и для доведения ее до рабочего уровня требуется значительное усиление. На Рисунке 1 показан типичный входной интерфейс, соединяющий микрофон с остальной частью сигнальной цепи.
 |
|
| Рисунок 1. | Типичная входная сигнальная цепь между микрофоном и предусилителем. |
Источник фантомного питания – это источник постоянного напряжения 48 В, используемый для питания любой активной схемы микрофона и установки правильного смещения капсюля, обычно используемого в конденсаторных микрофонах.
Ни для одного устройства, расположенного далее по сигнальной цепи, фантомное питание обычно не требуется. Микрофонный предусилитель, как правило, работает от расщепленного источника питания с более низкими значениями напряжения (±5 В … ±15 В). Многие микросхемы микрофонных предусилителей просто не рассчитаны на такое высокое напряжение (48 В) на входах. В связи с этим необходимы конденсаторы, блокирующие поступление любого постоянного напряжения на электронику микрофонного предусилителя. К сожалению, фантомное питание склонно проникать через эти блокировочные конденсаторы и создавать определенные проблемы.
Те из вас, кто программировал процессоры, обслуживающие нажатия кнопок, скорее всего, хорошо знают, что такое механический дребезг. При активации механического переключателя или реле соединение не всегда является чистым событием перехода от 0 к 1. Контакты короткое время «дребезжат», отскакивая друг от друга, пока не встанут на место.
Представьте на минуту, как выглядит сигнал, получающийся при быстром включении и выключении постоянного напряжения +48 В. На блокировочные конденсаторы, подобные тем, что используются в нашем микрофонном предусилителе, поступает сигнал переменного тока с большим размахом 48 В, который конденсаторы пропускают через себя.
В хорошей конструкции входного каскада предусилителя должны быть предусмотрены защитные диоды, которые примут на себя любое слишком высокое или слишком низкое напряжение, тем самым защищая входные цепи микросхемы. Эти диоды – единственное, что у нас есть для спасения входов.
Некоторые разработчики, не имеющие достаточного опыта в такого рода приложениях, просто ставят в схему обычные диоды, такие как 1N4004 или сигнальные диоды 1N4148. Но опыт учит нас, что на самом деле для отвода избыточного тока к источнику питания разработчики должны стараться использовать диоды Шоттки с малой емкостью.
Диоды, используемые для защиты микрофонных предусилителей, должны иметь очень малое время включения, чтобы быстро реагировать на импульсы и при этом быть способными пропускать большой ток при низком падении напряжения. Как правило, разработчики должны быть готовы к току до 3 А.
Если напряжение питания схемы предусилителя микрофона относительно невелико (например, устройство с напряжением ±5 В), то крайне важно убедиться, что любые высокие напряжения, поступающие на предусилитель, насколько возможно быстро отводятся на шины питания.
Чтобы предотвратить значительные изменения напряжений шин питания, источник питания должен иметь дополнительные стабилитроны, гарантирующие, что избыточное напряжение не поднимет напряжение питания микросхем выше предельно допустимого уровня.
