Многоканальный микрофонный усилитель

УДК 621.38(06) Электроника
MYO THIHA
Научный руководитель – М.В. АЛЮШИН, к.т.н., доцент
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ МИКРОФОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Представлены результаты разработки 32/128-канального микрофонного усилителя на основе специализированной микросхемы SSM2166. Анализируется разброс характеристик каналов в полосе частот 300 Гц – 10 кГц.
Для повышения качества записи акустических сигналов в условиях
сильного шума широко применяются одномерные, двухмерные и трехмерные микрофонные решетки, дающие возможность существенно улучшить отношение сигнал/шум для заданных направлений. Эффективность
работы микрофонных решеток во многом определяется характеристиками
электронных трактов обработки, в том числе – идентичностью их характеристик.
В данной работе представлены результаты разработки 32/128канального микрофонного усилителя, предназначенного для работы с
микрофонными решетками. Усилитель спроектирован на основе специализированной микросхемы микрофонного усилителя SSM2166.
Каждый канал усилителя состоит из двух основных функциональных
узлов – предварительного усилителя с фиксированным коэффициентом
усиления, задаваемым внешними резистивными цепями, и каскада с АРУ.
Параметры регулятора усиления также задаются внешними резистивными
цепями. Основными характеристиками используемой микросхемы являются: напряжение питания – 5V, входное сопротивление – 180 кОм, частота единичного усиления – 30 МГц, диапазон автоматической регулировки коэффициента усиления – 60 дБ, уровень шума для полосы в
20 кГц – не более -109 дБ.
Использование микросхемы микрофонного усилителя SSM2166 дало
возможность уменьшить габариты многоканального усилителя, а также
достаточно точно выдержать идентичность каналов усилителя. На рисунке показаны измеренные АЧХ некоторых каналов усилителя. В диапазоне
частот 1 кГц – 10 кГц разброс характеристик всех каналов не превышает
5 %. В диапазоне частот 300 Гц – 10 кГц – разброс не превышает 10 %.
Больший разброс АЧХ в низкочастотной области обусловлен скорее всего
разбросом параметров конденсаторов, применяющихся для построения
низкочастотных заградительных фильтров на частоты 50 и 100 Гц. НеобISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 17
94
УДК 621.38(06) Электроника
ходимо отметить, что в усилителе были использованы прецизионные резисторы для задания параметров микрофонного усилителя.
450
CH1
400
CH2
CH3
350
CH4
Выход (mВ)
300
CH5
CH6
250
CH7
CH8
200
CH9
CH10
150
CH11
100
CH12
CH13
50
CH14
CH15
0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
CH16
Частота (КГц)
Рис. АЧХ каналов усилителя
Для построения 32/128 канальных образцов усилителя был использован модульный принцип. За основу был взят базовый 8-канальный модуль, включающий в себя также 8-канальный АЦП и имеющий стандартизованный интерфейс к цифровой шине сбора данных. Каждый базовый
модуль содержит встроенную систему диагностики, включающую в себя
АЦП, что позволяет осуществить тестирование каждого канала, а также
измерение их АЧХ до начала работы без подключения микрофонов решетки.
Таким образом, разработанный базовый 8-канальный модуль дает возможность построить многоканальный усилитель для микрофонной решетки с заданным числом идентичных каналов, а также осуществить ввод
всей информации в цифровом виде в персональный компьютер.
Список литературы
1. http://www.engr.sjsu.edu/ee124/p-acswp.html
2. http://people.brunel.ac.uk/~eestmba/usergS.html
3. J.S. Lim and A.V. Oppenheim, "Enhancement and Bandwidth Compression of Noisy
Speech," Proceedings of the IEEE, vol. 67, December 1979 .
4. http://www.analog.com
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 17
95
УДК 621.38(06) Электроника
ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 17
96