компрессор

Усилитель-ограничитель актуален при работе в EchoLink, FRN, Zello, 'Виртуальная шарманка' и других VoIP системах c использованием компьютерной гарнитуры. Он делает сигнал чётким, разборчивым, корректирует АЧХ, обрезает лишние частоты и уменьшает динамический диапазон речи.

Не все радиостанции имеют ограничитель, поэтому я сделал универсальную конструкцию с автономным питанием. Схема навеяна книгами RA3AAE и статьями UT5VDJ.

Вариант 1, схема усилителя с ограничением 7-10дб.

На первой схеме классический ограничитель. Сигнал сначала усиливается, затем ограничивается и фильтруется. Аналогичные конструкции описаны в книгах RA3AAE и они отлично работают.

Конденсаторные электретные микрофоны (используемые в компьютерных гарнитурах), имеют внутри усилитель, поэтому достаточно использовать один дополнительный каскад, что упрощает схему и уменьшает размер платы.

Вариант 2, схема усилителя с ограничением до 18дб.

На второй схеме используется логарифмический каскад. При тех же уровнях сигнала, он обеспечивает больший уровень ограничения. Эмиттерный повторитель нужен только для низкоомных цепей, в некоторых случаях его можно исключить.

Регулятор чувствительности (4к7), позволяет оптимизировать уровень на входе усилителя, если чувствительность микрофона избыточная. Детали со звёздочками возможно потребуется подобрать. Резистор (1м5-2м), чтобы напряжение на коллекторе было равно половине напряжения питания, а конденсатор (22нф-68нф) по достаточному подьёму высоких частот.

Эффект ограничителя состоит в том, что слабые звуки усиливаются, а сильные ограничиваются по амплитуде. Так уменьшается динамический диапазон речи, что улучшает её разборчивость. Фильтр с частотой среза 3кГц, подавляет возникающие после ограничителя гармоники.

Вариант 3, схема усилителя с ограничением более 25дб.

Третий вариант, с самым большим уровнем ограничения, для устранения наводок микрофон располагается прямо на плате. Первый логарифмический каскад ограничивает даже очень слабые сигналы на входе, благодаря диодам Д20, второй каскад, ещё раз ограничивает выбросы на пиках сигнала, далее фильтрация.

Здесь не нужны транзисторы с большим КУ, поэтому используем КТ315. Важно, чтобы в первом каскаде стояли диоды типа Д20 (германиевые), а во втором КД522 (кремниевые). Несмотря на большой уровень ограничения, сигнал легко читается в эфире.

ФНЧ (фильтр нижних частот) состоит из катушки L1 и двух конденсаторов по 0.022мкф, частота среза 2.7-3.1кГц. L1 наматывается на ферритовом кольце 2000НМ (размеры 16х8х4мм) проводом 0.08-0.15мм, имеет примерно 350-400 витков. Точное кол-во витков и вид намотки, не критичны. ФНЧ обрезает высокочастотные гармоники, возникающие в большом количестве при ограничении звукового сигнала диодами и корректирует спектр. Важно проверить частоту среза ФНЧ, та как она влияет на АЧХ.

собранная и настроенная плата в термоусадке....

Настройка усилителей-ограничителей сводится к подбору резистора с зелёной звёздочкой, до получения половины напряжение на коллекторе. При питании от 6В, напряжение на коллекторе должно быть 3В. При 9В - 4.5В. Вместо транзисторов КТ3102 и КТ315, можно использовать аналоги.

Конденсатор в базе первого каскада, подбирается под конкретный микрофон или голос, в пределах 10нф - 1мкф, от него сильно зависит тембровый окрас сигнала. Другие конденсаторы менять не нужно, они слабо влияют на АЧХ.

Выход усилителя-ограничителя подключаются к линейному входу звуковой карты. Печатная плата не разрабатывалась, монтаж сделан на текстолите, из деталей которые были под рукой. Применив более плотный монтаж или smd-детали, размеры платы можно уменьшить.

макетная плата усилителя, во время экспериментов....

В программе EchoLink, уровень звука на пиках должен доходить до жёлтой полоски, он меняется через звуковую панель компьютера. В УКВ ЧМ радиостанции, девиация не должна превышать 4-5кГц.

Конструкция с автономными питанием не склонна в паразитному возбуждению. На плату одевается термоусадка или она помещается в подходящий корпус.

Питание усилителя-ограничителя осуществляется от батарейки GP 4LR44 (можно 11A) напряжением 6В или от Кроны. Потребляемый ток 1мА, поэтому элемена питания хватает на очень длительное время, так как он расходуется только в момент передачи. Питать усилитель-ограничитель от внешнего источника - не имеет смысла.

установки в программе EchoLink, для включения кнопки PTT

Кнопка S1 подаёт питание на схему и включает PTT. Если в программе EchoLink активировать управление по СОМ-порту, то нажимая S1 мы переводим программу EchoLink в режим передачи. На картинке видно какие установки должны быть сделаны.

Особенность использования аппаратной кнопки PTT для EchoLink в том что от усилителя-ограничителя будет идти два провода. Один на линейный вход звуковой карты, второй на СОМ-порт. Работа в таком режиме полностью имитирует тангенту радиостанции и QSO в эфире.

Переключатель S2 отключает ограничение сигнала, при этом, амплитуда сигнала на выходе увеличивается. Это полезно для экспериментов и настройки уровня ограничения. S2 можно не ставить, а диоды соединить с корпусом.

Модификация компьютерной гарнитуры
Достаньте микрофон из держателя и припаяйте между его контактами smd-конденсатор ёмкостью 1000пф. Это увеличивает устойчивость к паразитному возбуждению при высокочастотных наводках от передатчика. В дорогих гарнитурах это уже сделано. Важно отметить что провод дешёвых гарнитур не экранированный.

компьютерная гарнитура SVEN, которая используется с усилителем-ограничителем

Послушать работу усилителя-ограничителя можно в сети Echolink (конференция *RUSSIA*) или в виртуальной 'Шарманке'.

Второй вариант микрофонного усилителя, можно модифицировать для низковольтного питания и уменьшения размеров. Питание осуществляется от одного плоского элемента CR2032, напряжением три вольта, потребляемый ток менее 1 мА.

Вариант 2, с низковольтным питанием

Главная настройка, это установка половины напряжения питания, в этом варианте 1.5 вольта, на коллекторе транзистора, подбором резистора 610 ком (500 - 900 ком). Конденcатор со звёздочкой обычно трогать не следует, но возможно его ёмкость потребуется уменьшить, для подьёма высоких частот, это зависит от типа микрофона.

Вместо катушки, используется ФНЧ с частотой среза 2.7кГц на резисторе, конечно такой фильтр имеет заметно худшую добротность. Катушка заменена для уменьшения размеров платы.

АЧХ микрофонного усилителя с низковольтным питанием

На картине вы видите АЧХ, подьём в области информативного спектра и небольшой подьём в области 2-3 кГц. Такая характеристика оптимальна для передачи речи. Конечно АЧХ сильно зависит и от применяемого микрофона, но главное чтобы был подьём в области высоких частот и не было провалов между 300Гц - 3кГц.

Плата общая, на одной стороне детали, на другой держатель батарейки

Важно отметить! Подключать к этим схемам динамические микрофоны нет смысла, вы сразу столкнётесь с недостаточным усилением. Наиболее подходит Вариант 3, усиления будет достаточно, но потребуется убрать подстроечный резистор 5к1.

Усилитель-ограничитель для EchoLink, FRN и радио