Udda förstärkare

[tobbe11]

Eftersom jag är något oerfaren i att göra analoga förstärkare undrar jag om någon kan hjälpa mej med följande udda behov:
Jag behöver en analog spänningsförstärkare i syfte att förstärka en mikrofonsignal till ingången till en FM radiosändare. Mikrofonen är i sig ett litet högtalalarelement på 8 ohm. Utsignalen skall ha impedansen ca 50 ohm och förstärkas sådär 10 gånger. Den berörda radiosändaren har nämligen i grundutförandet en monofon med högtalare på 50 ohm som vid mottagning är just högtalaren, men vid sändning så pratar man mot högtalaren som då kopplas till sändardelen.
Ingångssignalen är alltså det man får när man pratar mot en 8 ohm högtalare och utgångssignalen skall motsvara det man kunde fått om man pratade mot en 50 ohms högtalare, men helst förstärkt ca 10 gånger så att jag kan sänka signalen till lämplig nivå för att inte överstyra sändaren.
Jag har tillgång till transistorer BC547B, så det vore bra om de gick att använda. Avsedd batterispänning är 9 volt.
Jag vore mycket tacksam om någon har förslag på lämplig koppling.

[Rolf Zetterberg]

De allra flesta förstärkarkopplingar som önskas här på forumet finns redan ute på nätet eller hemma hos någon.De behöver kanske bara små justeringar för att passa.Varför försöka uppfinna hjulet en gång till?
Här är bara ett exempel som jag hittade på nätet som skulle kunna gå att använda-åtminstone som ett första diskussionsunderlag:
http://www.zen22142.zen.co.uk/Circuits/Misc/Sp-mic.htm

00u.png

[tobbe11]

Tack för förslaget. Lite mer komplicerat än jag hade hoppats, trodde att det kanske gick att fixa med en transistor och några ytterligare komponenter. En hake är att förstärkningen blir mindre än ett, och jag hade önskat en viss nettoökning, det går kanske att åstadkomma med någon justering?

[RoPa]

Förstärkarkopplingen på bilden ger förstärkning.
Att gå från 8 ohm till 50 ohm med förstärkning och bara en transistor blir inte någon bra koppling på 9V.
Svårt med så låg utgångsimpedans i ett 10x spänningsförstärkande steg om du inte ska ha väldigt hög DC ström.

Varför måste du ha 50 ohm utgångsimpedans?
Bara för att det var 50 ohm resistans i högtalaren behöver du inta ha det i steget.
Vad har du för ingångsimpedans i sändaren där signalen ska matas in, det är viktigare för dimensioneringen.
Ska 8 ohms högtalaren används som högtalare också eller ska du bara sända med den?

Prova ett GE steg med 5 ohm Re och 50 ohm Rc, ger 10 ggr öppen krets. kräver ett 2,5 ohm Re om du ska få 10 ggr med 50 ohm belastning. Du får nu ett steg som blir svårt att ge en bra arbetspunkt kontra temperatur och volt.
Med en diod (eller en transistor i diodkoppling) i serie med Rb kan du kompensera bort en del av temperatureffekten om de limmas ihop. Om du sätter Rb till 10 ohm då får du ett Ra till 400 ohm. In/Ut-gångskondensatorn måste vara stor.
Du får en strömförbrukning på ca 110 ma vilket drar ur ditt 9V batteri väl fort.

Rc = 47, Re = 2,2 , Rb = 10, Ra = 390
T1 = BC547B, D1 = 1N4148,
Ci = 100uF, Cu = 100uF

Har inte simulerat men tror inte jag räknade fel.
Skulle hellre välja en lämplig OP för detta.

Har simulerat och det fingerar men drar ström... vänd C2 åt andra hållet i verkligheten
R1=270R R2=10K R3=47R R4=1K C1=C2=10uF ger en lämpligare koppling som dra 3.5mA

namnlös.JPG

[tobbe11]

Tack för input. Jag var ju ute efter något väldigt enkelt men ändå lite spänningsförstärkning. Det är nog inte nödvändigt med 50 ohms utgångsimpedans, att jag nämnde det var för att den ursprungliga högtalaren som fungerade som mikrofon var på 50 ohm. Men i kretsschemat över sändaren ligger det 1 kohm till jord just före ingången till sändarens LF-förstärkare, så det är nog inte kritiskt med låg impedans på mikrofonförstärkarens utgång. I schemat anges att förväntad ingångsspänning är ca 5 mV rms.
Nej, jag har en separat högtalare för mottagning.
Jag provade också med en elektretmikrofon, men då fick jag någon typ av självsvängning (hög ton) överlagrad på audiosignalen vid mottagning i annan apparat (i annat rum), i det läget tänkte jag i stället prova med högtalarelementet som dynamisk mikrofon.
Skall återigen testa med elekretmikrofon, något tips att eliminera eventuell ton? Mottagaren är inte igång när man sänder så det är inte frågan om självsvängning mellan mikrofon och utgångshögtalare. Avsedd matning av elektreten är Vcc (9 V) via 1 kohm till den och så uttag av signal via 4,7 uF från elektretens pluspol. Men som sagt möjligt alternativ är en enkel transistorförstärkare för att få upp signalen från 8 ohms-högtalaren lite.

[SM7CZR]

Ett dynamiskt mikrofonelement funkar nog bättre.
Alternativet är att försöka avkoppla elektretmiken från HF men det kan bli problem.

[SM7CZR]

Du kan också prova med denna enkla koppling.
Tag bort R1 och electretmiken. I stället kopplar du in högtalaren (eller annat mikrofonelement) på C1.
Använd din BC547 i stället för 2N3904. Volymkontroll kopplar du efter C2.

Elektret-mikrofon.PNG

[xxargs]

Motståndet som kopplas parallellt över högtalaren har den viktiga rollen att dämpa mebranet så att den inte ringer efter och betonar vissa frekvenser starkare än önskat och ger väldigt ojämn frekvensgång (sjunga i badrumseffekten) - det är ungefär som en bil utan respektive med stötdämpare - utan stötdämpare så blir det väldigt gungigt och gungar långt efter knölen man körde över...

sedan kan man nästan använda valfri förstärkarkonfiguration med några kOhm och uppåt i inimpedans kopplad till högtalaren - behöver inte vara en enkel transistor utan kan vara en OP-amp om du vill ha mer förstärkning. Att det blir 10-talet komponenter får man räkna med oavsett lösning - med ytmonterat så kan det byggas väldigt litet.

Dock om du har starka fältstyrkor pga. antenn i närheten som sänder så måste man bygga det avskärmat, balanserat och filtrerat med ferriter mm för att det skall gå in så lite uppfångat RF som möjligt - detta har inget med vald kretslösning att göra utan det beror hur du bygger rent topologiskt - dvs. om du har jordplan där komponenterna sätts ihop, all ledningsdragning går så nära jordplan som möjligt, ferritbeads på strömförsörjning och signaler in och ut, skärmad sladd, och kanske ytterligare en ferrit-klump på sladden som fungerar som balun - detta gäller oavsett om lösningen är enstaka transistor eller med OP-ampar. Med andra ord bygger du ett stort skatbo i ett plastlåda och oskärmade och ej tvinnade par i kablarna till och ifrån och utan ferriter så ber du om att få problem med störningar och LF-detektering från den utsända antennens fältstyrka - dock bygger man skatboet med ytmonterat så litet som möjligt typ ärtas storlek i en liten metallåda och använder skärmand partvinnad kabel (dvs en signal har alltid en jord ihoptvinnat tillsammans) och sladdarnas skärm jordas ordentligt i lådan så blir problemen mindre även om man inte får glömma ferritbeadsen på kablarna in och ut även där (gäller också sladden från högtalaren)

Tänk på den enkla regeln att ledare som ligger parallellt, så nära som möjligt efter ytan på ett jordplan är dåliga antenner medans alla pinnar/ledare som sticker 90 grader ut från ytan är bra antenner, samt ju större sladdöglor man har i luften, ju bättre antennverkan.

[Rolf Zetterberg]

Ska man använda en enda transistor,så är nog basjordat ganska bra ur anpassnings och brussynpunkt.Den kopplingen har också fördelen av att ha lite lägre förstärkning vilket ju är bra i vårt fall(ungefär som Q1 i "mitt"? schema).
Men visst fungerar det även med vanliga steg.
Själv skulle jag kanske planka ett förstärkarsteg från någon professionell komradio.

[jesse]

Jag försökte mig på SM7CZR's koppling i LTspice, men det blev en väldig dist och transistorn bottnade vid inspänning på bara 10 mV. Jag sänkte R2 till 22k och satte ett mtstånd från basen till jord och fick en betydligt bättre kurva och kollektorspänningen höll sig mellan 1.2 och 3.0 volt. Men nu kanske jag kör med allt för höga spänningar in och ut? Jag vet inte vad ett litet högtalarelement kan generera ... beror ju på hur mycket ström basen vill ha också. 2 mV?

[xxargs]

Dock är det bra att titta på detta då mickanvändningen är väldigt olika på olika personer - en del pratar högt, andra tyst och i radiosammanhang så går man från ohörbart i brugolvet till nästan dist på 20 dB skillnad i insignal vilket kräver att radion har dynamikkompressor/limiter i någon form. det betyder att ingångssteget bör har en ganska stor användbar dynamik utan att det ställer till med hyss eller brusgolv - kanske 50 - 60 dB. En vanlig analog telefonlina på samma växel har/hadde över 70 B dynamik - dvs. samma nivå som en grammofonskiva (någon som kommer ihåg dessa längre) förutom att frekvensområdet är bara mellan 300 - 3400 Hz!

Det här var något som tele-folk inte förstod alls när de skulle koppla in teleutrustning som skulle gå ut på radio med operatörer som använde headsets och hade tom. explicit _förbjudit_ användning av limiter/kompressor och trodde tydligen att de skulle prata ut på sveriges radios FM-sändare med 60 dB dynamik tillgänglig och inte en Komradio där man får vara glad om det är över 20 dB dynamik tillgänglig men oftast 12 dB som lägsta godkända nivå för rimlig hörbarhet - det räckte att de flyttade micken 2-3 cm från mun eller ned mot hakan så gick det inte att höra vad de sa längre på radion... kompressor/limitrarna kom dit efter mycket stånk och stön och tandagnisslan från telefolket när verkligheten inte ville anpassa sig efter deras önskemål

[SM7CZR]

Visst var mitt exempel en enkel variant, men det var TS önskemål.
Man kan ju göra en lite mera balanserad koppling som jesse gjorde.
Med 9 Volts drivspänning bör man kunna få en användbar förstärkare för TS ändamål tycker jag.
Distorsionen beror ju också på hur stark insignalen är men en liten dynamisk högtalare som mikrofon kan inte ge mycket spänning.
Det är fritt fram att experimentera. Det är sådant man lär sig på.

[MiaM]

Dock är det bra att titta på detta då mickanvändningen är väldigt olika på olika personer - en del pratar högt, andra tyst och i radiosammanhang så går man från ohörbart i brugolvet till nästan dist på 20 dB skillnad i insignal vilket kräver att radion har dynamikkompressor/limiter i någon form. det betyder att ingångssteget bör har en ganska stor användbar dynamik utan att det ställer till med hyss eller brusgolv - kanske 50 - 60 dB. En vanlig analog telefonlina på samma växel har/hadde över 70 B dynamik - dvs. samma nivå som en grammofonskiva (någon som kommer ihåg dessa längre) förutom att frekvensområdet är bara mellan 300 - 3400 Hz!

Mellan två abbonenter via en gammal mekanisk växel så kunde man få klart över 3400Hz om man hade bättre telefoner än de Televerket tillhandahöll då det begav sig. Jag minns tydligt hur diskanten försämrades när det blev AXE då jag och många jag pratade lokalt med hade "pirattelefoner" med electretmick o.s.v....

Det här var något som tele-folk inte förstod alls när de skulle koppla in teleutrustning som skulle gå ut på radio med operatörer som använde headsets och hade tom. explicit _förbjudit_ användning av limiter/kompressor och trodde tydligen att de skulle prata ut på sveriges radios FM-sändare med 60 dB dynamik tillgänglig och inte en Komradio där man får vara glad om det är över 20 dB dynamik tillgänglig men oftast 12 dB som lägsta godkända nivå för rimlig hörbarhet - det räckte att de flyttade micken 2-3 cm från mun eller ned mot hakan så gick det inte att höra vad de sa längre på radion... kompressor/limitrarna kom dit efter mycket stånk och stön och tandagnisslan från telefolket när verkligheten inte ville anpassa sig efter deras önskemål

Får man vara nyfiken och fråga var det här hände?

Det låter lite som MTD/NMT, eller?

[tobbe11]

Tack för alla bra synpunkter. Jag kommer till att börja med att prova med Ingvars enkla schema. Har dock en fundering; C1 och C2 är väldigt små, gör det något om jag använder el-lyter 1-2 uF i stället? Jag har sådana.
Spänningen från mikrofonen (litet högtalarelement, 3 cm diameter, 8 ohm) ligger på någon mV (uppmätt med ton på 1000 Hz från signalgenerator till hörlur placerad vid "mikrofonen"), det är den jag vill öka lite grann.
För den som undrar så är radion en militär Ra 135 (dock nu frikopplad från försvarsmakten, och ja, jag får använda dess frekvenser, runt 40 MHz). Ra 135 (0,7 W uteffekt) har en monofon med ett högtalarelement (50 ohm) som omväxlande används som högtalare och mikrofon. Den avsedda tillämpningen är att få till en ersättning för monofonen som skall placeras i integralhjälmar för motorcykelförare.

[SM7CZR]

C1 och C2 är väldigt små, gör det något om jag använder el-lyter 1-2 uF i stället? Jag har sådana.

Det går bra. Tänk på polariteten, bara

Blir du inte nöjd med bygget får vi fundera på något annat.