Prosty przedwzmacniacz mikrofonowy INA217

Układ INA217 to odpowiednik znanego, nie produkowanego już SSM2017. Schemat przedwzmacniacza to popularna aplikacja układu INA217 zaproponowana przez producenta firmę Texas Instruments. Układ ten charakteryzuje się bardzo dobrymi parametrami użytkowymi  niskim poziomem szumów (praktycznie najniższa możliwa wartość do uzyskania) i zniekształceń.

Układ ma wejście w pełni symetryczne, na jego wejściu znajdują się kondensatory elektrolityczne blokujące napięcie stałe PHANTOM używane do zasilenia mikrofonów pojemnościowych (lub urządzeń np. typu aktywny DI-BOX). Wejście zostało zabezpieczone diodami D1…D4, które włączone zaraz za kondensatorami zabezpieczają układ przed wysokim napięciem wejściowym jakie może pojawić się np. podczas wyciągania wtyku mikrofonowego przy włączonym napięciu phantom. Wzmocnienie układu przedwzmacniacza można regulować w szerokim zakresie włączoną rezystancją (rezystor lub potencjometr) pomiędzy nóżki 1 i 8. Maksymalne wzmocnienie ustala szeregowo włączony rezystor R5 o wartości 10Ω i wynosi ono 1000x czyli w przeliczeniu +60dB. Jeżeli zrezygnujemy całkowicie z tej rezystancji układ będzie pracował jako bufor ze wzmocnieniem równym 1. Rezystory R3 i R4 powinny być dobrej jakości (metalizowane) i należy sparować za pomocą multimetru, dobrane wartości jak najbliższe sobie zminimalizują napięcie niezrównoważenia jakie pojawia się na wyjściu układu INA217. Podobnie sytuacja ma się z rezystorami R1 i R1, które podają zasilanie dla mikrofonów pojemnościowych, należy zastosować rezystory metalizowane i sparować je ze sobą. Ostatnimi elementami do omówienia sa kondensatory C1 i C2. Elementy te separują napięcie stałe phantom od wejścia układu INA217 i ze względu na poziom wnoszonych szumów powinny być jak najlepszej jakości. Najlepiej dobrać kondensatory typu tantal, lub specjalne dedykowane elektrolity dla audio.

 

Schemat przedwzmacanicza
Schemat przedwzmacanicza

 

Jak już wspominałem, regulację wzmocnienia można zrealizować za pomocą potencjometru (węglowy) lub stałego rezystora. Potencjometr powinien pracować z charakterystyką wykładniczą i oznaczamy je literą „C”. Z braku laku można użyć potencjometr logarytmiczny i opisać go jako TŁUMIENIE (zamiast WZMOCNIENIE – GAIN), będzie on pracować w odwrotną stronę. Jedną w wielkich wad potencjometrów węglowych są wysokie szumy, dlatego najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie wielopozycyjnego przełącznika z odpowiednio dobranymi i przylutowanymi rezystorami metalizowanymi. Projekt takiego przełącznika zajdziecie tutaj.

Oczywistym jest , że układ wymaga zasilania napięciem symetrycznym, z przedziału od ±4,5V do ±18V. Zalecane jest napięcie ±15V alby zapewnić pełną dynamikę pracy układu. Doświadczenie pokazuje też, że przedwzmacniacz poprawnie pracuje, przy zasilaniu dwoma bateriami alkalicznymi 9V, przez co można zabudować go jako mobilne urządzenie do pracy np. z przenośnym rejestratorem audio. Dobrym rozwiązaniem też jest zastosowanie przetwornicy DC-DC o stałym symetrycznym napięciu wyjściowym, należy przy tym pamiętać, aby napięcie zasilania było dobrze odfiltrowane, dławikami i kondensatorami. Po stronie naszego układu,  do filtrowania napięcia zasilania służą kondensatory C3…C6, znajdują się one maksymalnie blisko nóżek układu. Zmierzony pobór prądu to ±4mA.

Uruchomienie jest bardzo proste, układ po zmontowaniu nie wymaga kalibracji i powinen od razu się uruchomić. Regulację GAIN ustawiamy na minimum, na wejście „IN” podajemy symetryczny sygnał mikrofonowy, następnie załączamy zasilanie. Jak już wspomniałem, przedwzmacniacz pracuje z sygnałami symetrycznym, ale jeżeli zajdzie potrzeba zdesymetryzowania go, zwieramy styk nr 1 wejścia IN – podają sygnał tylko na styki 2 (sygnał) i 3 (masa), pamiętając żeby raczej nie stosować tej metody przy włączonym napięciu phantom. Wartość rezystora co prawda jest spora i prąd płynący przez niego do masy jest szczątkowy, ale i tak zdarzały się przypadki jego uszkodzenia w mikserach…

 

Układ INA217 ma kilku odpowiedników na rynku. Nie są to identyczne, bliźniacze wersje, lecz każdy z odpowiedników różni się niuansami. Najbardziej zaawansowany obecnie jest układ THAT 1510.

Poniżej znajdziecie materiały do samodzielnego wykonania płytek PCB. Najprostszą metodą będzie zastosowanie termotransferu, ale płytka jest tak prosta, że można ją wyrysować ręcznie mazakiem olejowym.

 

01_INA217_SCH.pdf

02_INA217_TOP.pdf

03_INA217_BOTTOM.pdf

04_INA217_VIEW.pdf

05_INA217_ALL.pdf

 

Spis elementów:

Rezystory:

R1, R2: 6,81k, 1% metalizowane, sparowane ze sobą,

R3, R4: 1,5k, 1% metalizowane, sparowane ze sobą,

R5: 10 ohm, 1% metalizowany,

P: potencjometr 10kC (charakterystyka wykładnicza) – patrz tekst,

Półprzewodniki:

D1, D2, D3, D4: dioda krzemowa 1N4148,

UC1: INA217,

Kondensatory:

C1, C2: 47uF/63V, tantalowy, lub elektrolit „audio”

C3, C6: 10uF/25V,

C4, C5: 100nF/25V, MKS, MKT lub podobne,

Inne:

Gniazdo żeńskie XLR np. neutrik NC3MX,

Złącza zaciskowe potrójne (2 szt.), podwójne (3 szt.)

Opcjonalnie: złącza zapinane do baterii 9V x2, obudowa KM35N, podwójny włącznik zasilania.

ina217-1_02
Zmontowany układ przedwzmacniacza

Pomiary

Pomiary zmontowanego przedwzmacniacza wykonałem za pomocą karty dźwiękowej AVID C600, przy użyciu znanego programu RMAA (Right Mark Audio Analyser). Na wejście podałem sygnał wyjściowy z karty, stłumiony za pomocą pasywnego tłumika o około 40dB. Wzmocnienie przedwzmacniacza ustawiłem na sztywno, rezystorem na około 45dB. Wyjście przedwzmacniacza podłączyłem do wejścia karty dźwiękowej.

Po uruchomieniu programu, ustawieniu optymalnych poziomów, następuje przepuszczenie sygnału testowego przez badany przedwzmacniacz i jego analiza.

Wyniki zamieszczone poniżej pokazują niemalże liniowe przenoszenie pasma przez układ, oraz niskie wnoszone zniekształcenia (pamiętajmy że badamy przedwzmacniacz pracujący z dużym wzmocnieniem!). Pokazane pasmo przenoszenia, w zasadzie odzwierciedla ch-kę użytej karty i to jej parametry ograniczają ten test. Moza śmiało powiedzieć że przedwzmacniacz dla wzmocnienia 45dB przenosi pasmo od 20Hz do 50 000Hz (±1,5dB), zniekształcenia wynoszą 0.012%, a poziom szumów -96dB. Są to bardzo dobre wyniki.

Ogólne wyniki testu:

  • Frequency response (from 40 Hz to 15 kHz), [dB]:+0.07, -0.46 – Good
  • Noise level, [dB (A)]: -96.2 – Excellent
  • Dynamic range, [dB (A)]: 96.3 – Excellent
  • THD, [%]: 0.0084 – Very good
  • THD + Noise, [dB (A)]: -78.3 – Average
  • IMD + Noise, [%]: 0.018 – Very good
  • IMD at 10 kHz, [%]: 0.019 – Very good
  • General performance: Very good

Pasmo przenoszenia:

ina_217_rmaa_fr

 

From 20 Hz to 20 kHz, [dB]: -1.43, +0.07
From 40 Hz to 15 kHz, [dB]: -0.46, +0.07

Poziom szumów:

ina_217_rmaa_nl

RMS power, [dB]: -95.2
RMS power (A-weighted), [dB]: -96.2
Peak level, [dB FS]: -74.1
DC offset, [%]: -0.0

Zniekształcenia THD + Noise (at -3 dB FS):

ina_217_rmaa_thd

THD, [%]:+0.0084
THD + Noise, [%]:+0.0100
THD + Noise (A-weighted), [%]:+0.0121

 

Monter, lipiec 2013 (temat odświeżony z maja 2006)

15 komentarzy

Aero 11 lipca 2006 Reply

Do czego najlepiej przy takim układzie podczepić GND (uziemienie? masę?)

monter 9 sierpnia 2006 Reply

Do ekranu kabla…?

monter 13 stycznia 2007 Reply

Tak, można dodać kondensatorek 100nF a także rezystor na wyjściu z układu INA o wartośći tak około 50-100ohm dla zabezpieczenia przed zwarciem, ale nie jest to niezbędne. Być może niedługo pojawi sie na stronie poprawiona wersja tego przedwzmacniacza… 😉

Joe 14 lutego 2007 Reply

świetnie 🙂
Ale czy macie może jakieś rozwiniecie schematu na INA103?

monter 14 lutego 2007 Reply

^^ Jest dostępny na stronie producenta http://www.ti.com, w nocie aplikacyjnej producenta/w opisie układu (PDF).

ktosgdzies 5 kwietnia 2007 Reply

witam. czy ten przedwzmacniacz jest tylko dla mikrofonów pojemnościowych ?

monter 7 kwietnia 2007 Reply

nie no, nie jest, ale ma opcję zasilania phantom 48V którego wymagają do poprawnej pracy mikrofony pojemnościowe.

adyrian 12 czerwca 2007 Reply

Mam pytanie dotyczacego tego ale też innych projektów na pochodnych ssm2017: jak w praktyce sprawdza sie zasilanie dwiema bateriami 9V ?
Czy układ jest stabilny, czy nie pogarszają się jego parametry a zwłaszcza tłumienie sygnału wspólnego??

arc987 26 czerwca 2007 Reply

Serdecznie pozdrawiam!Od dawna zaglądam na Pańską stronę,
bardzo interesujące tematy,dlatego na początek chciałem podziękować za inspiracje jakie Pan powoduje!
Mam podstawowe pojęcie o elektronice;potrafię zbudować według schematu najlepiej gdy nie trzeba regulować i działa od założenia konstrukcyjnego;tylko tyle dalej są ograniczenia.
Uprzejmie proszę o radę!Czy proponowany przedwzm. mik. na
us ina217 będę mógł wykorzystać w terenie do współpracy z kamerką video Panasonic NV-GS15EGE-wejście mik.-50dB
(0dB=1 V/Pa, 1 khz) mini wtyk Stereo do którego chciałbym podłączyć 2 szt. wkladki Tonsil pojemnościowe
gdyż same mie działają ,łączyłem z komputerem poprzez
przedwzm.karty działa super i taka jakość mi wystarczy.
Czy mógłbym kupić u Pana taką gotową płytkę do mojej kamerki z tym przedwzm. gdyby to zechciało współpracować Proszę o Pańską ofertę lub o wyrażenie opinii czy gdy zbuduję sam według pańskiego schematu będzie działało z nią,wolałbym kupić u pana taki jak na foto.Proszę o odpowiedź!Gorąco dziękuję!
Z wyrazami szacunku Andrzej Cyganowski.

sebek 28 grudnia 2009 Reply

Witam czy ten przedwzmacniacz może pracować jako wzmacniacz nie tylko do mikrofonów pojemnościowych ale też i do dynamicznych ?? pozdrawiam i proszę o odpowiedź

Marcio 20 czerwca 2012 Reply

URL do pobrania nie działa, może po raz? Dziękuję

laGucci 31 marca 2013 Reply

Mam problem – potrzebuję kupić rezystory metalizowane detalicznie. Czy ktoś zna taki sklep w którym można takie dostać np o wartości 6.81kohm?

monter 24 kwietnia 2013 Reply

Wpisz w wyzszukiwarkę Allegro „6,8k”, wyszukaj także w opisach i znajdziesz. Ten rezystor w rzeczywistości nie ma tak dokładnej wartości (6,81k), a wynika ona z szeregu E96 (sprawdź w google). Generalnie rzecz biorąc ważne jest aby oba rezystory podające napięcie do zasilania mikrofonu pojemnościowego miały bardzo bliską sobie wartość, ponieważ od niej zależy współczynnik tłumienia CMRR. Trzeba pilnować by był jak najwyższy.

aaaa 29 stycznia 2014 Reply

czy te układy (NJM2122; INA217; NE5532; TL072) można stosować wymiennie?

monter 29 stycznia 2014 Reply

2122,5532,072 to wzmacniacze operacyjne. INA217 w uproszczeniu to pojedynczy wzmacniacz operacyjny z para tranzystorów na wejściu. Te układy nie są zamienne. Mają poza inna budową, także inne wyprowadzenia.
Zamiennikami na INA217 jest:
SSM2017
SSM2019
THAT1510

Pozostaw odpowiedź aaaa Anuluj pisanie odpowiedzi