После такого внушительного вступления можно перейти к рассмотрению конкретной схемы микрофонного усилителя.
Скажу сразу - этот усилитель разработан не для получения максимальных параметров, а для того, что б мог быть легко повторен. Тем не менее, его звучание вполне удовлетворительно с профессиональной точки зрения.
Входной сигнал поступает на X1 (разъем типа стерео-джек). Джек выбран в качестве входного гнезда в связи с тем, что он имеет меньшие габариты и стоимость, чем стандартный разъем Canon, применяемый в профессиональной практике для подключения микрофонов, так что, вам придется озаботиться перепайкой микрофонного кабеля. Впрочем, вы можете поставить и классический Canon, если сочтете это необходимым - на параметрах это не скажется никоим образом. Честно говоря, в моем варианте исполнения вообще использован мини-джек. Интересный вариант разъема выпускается фирмой Neutric - в одной конструкции совмещены Canon и Jack! Приобрести такое чудо можно в фирме I.S.P.A.
Основное звено усиления выполнено в виде симметричного усилителя на микросхеме LM833 (DA1). Величина усиления задается соотношением резисторов R8, R17 и R13. Максимальное усиление - около 40 дБ. Больше при нормальном микрофоне не потребуется, а "левый" микрофон я вам применять не советую. Потеряете время, но все равно придете к приобретению нормальной вещи (как минимум Shure SM-58). Я работаю в основном с конденсаторником Октава МК-219, под которую и оптимизирован этот усилитель. Но с динамическим AKG 3900 или тем же Shure он работает ничуть не хуже.
Основное звено усиливает противофазный сигнал - для синфазной помехи коэффициент передачи равен единице. Дальнейшее подавление синфазной составляющей и переход к несимметричной схеме осуществляется узлом на DA2. Для лучшего подавления очень желательно все элементы подобрать попарно-симметрично. Я не стал устанавливать дорогостоящие резисторы высокой точности и ограничился разбраковкой при помощи обычного цифрового тестера. Здесь важны не абсолютные значения, а одинаковость плечей. То же самое относится к R9/R16 и R10/R2. Электролитические конденсаторы можно не подбирать - они выбраны с запасом и не повлияют на подавление помех. Главное - это шумовые качества этих конденсаторов. Категорически не рекомендую применять "совок", особенно залежалый... Вместе с тем, компоненты купленные в Чип-энд-Дипе или на Митинском рынке работают вполне успешно. Впрочем, повозиться с подбором и убедиться в отсутствии фликкера (низкочастотные шумы - своеобразное "топтание слонов") не помешает. Помимо микрофонного усилителя, в схеме имеется узел "мягкого" ограничения... Возможно, что вам понравится работать с ним. Если нет, то его можно отключить или вовсе не собирать.
Один из важных узлов - это фантомное питание, которое совершенно необходимо для работы с профессиональными конденсаторными микрофонами. В данном случае использована классическая схема - резисторы R3 и R4 и разделительные конденсаторы C3 и C7. Источник фантомного питания должен иметь напряжение 48 В и максимальный ток 10 мА. Этого вполне достаточно, но обратите внимание на качество фильтрации - все же это напряжение напрямую соединено с сигнальными цепями.
Особое внимание обратите на защиту от перегрузок - диоды VD1, VD2, VD9 и VD10 и резисторы R6, R19. При подключении и отключении микрофона неизбежны забросы на входе выше или ниже напряжения питания вследствие перезаряда разделительных емкостей "фантомным" напряжением. Вряд ли это пришлось бы по вкусу нежной звуковой малошумящей микросхеме и она обязательно обидится на вас и выйдет из строя в самый неподходящий момент, если вы не обеспечите ей правильную защиту.
Для питания микрофонного усилителя вполне подойдут стабилизаторы на микросхемах 78L12, 79L12. Они обеспечивают хорошее качество стабилизации при токе до 100 мА и защиту от замыканий. Что касается первичного источника питания, то в конструкции моего исполнения - это напряжение +12В от блока питания компьютера. Для получения нестабилизированных напряжений +18В, -18В и +55В я использовал импульсный преобразователь на транзисторах КТ815Б, однако схему преобразователя я не привожу по следующим соображениям - схема отработана и вполне пригодна для повторения, но... Но по моему опыту я знаю, что повторить схему удается немногим - уж не знаю почему. Она очень проста, но требует весьма глубоких знаний в магнитно-импульсной технике и даже элементарный перерасчет сердечника у неподготовленного радиолюбителя вызывает затруднения. С другой стороны - если вы недостаточно подготовлены, то не сможете решить проблему подавления помех от собственного импульсного преобразователя, даже если вам удастся его успешно запустить. В то же время, если ваши знания позволяют вам решать задачи таким способом, то моя схема вам и не нужна - вы должны уметь самостоятельно проектировать подобные устройства. Так что лучше возьмите обычный трансформаторный блок питания и решайте задачу с его помощью - это более близкий путь к успеху... Ну, а уж если вы не знаете, как собрать подобный блок питания, то я вам советую повременить со сборкой этого усилителя - пока это преждевременно и вы все равно не получите нужного для нормальной звукозаписи результата.
Несколько слов о защите от высокочастотных помех. Все конденсаторы малой емкости, имеющиеся на принципиальной схеме, предназначены именно для этой цели. Главное - это защитить непосредственно вход, но и не пустить помеху в остальных участках, если она все же проникнет - это тоже учтено в схеме. Для успешного блокирования высокочастотных сигналов наиболее подходят керамические конденсаторы, особенно клиновидной конструкции. Однако, "клинышки" вовсе не обязательно применять - вполне успешно работают обычные КМ4, КМ5 и КМ6. Разумеется, радиоэлементы должны размещаться компактно ! Помните, что длинный провод - это радиоантенна, которая совершенно недопустима во входных цепях. Полезно так же надеть на входные и выходные провода ферритовые бусинки - они являются эквивалентом дросселя в цепях дециметрового диапазона.
В моем варианте исполнения конструкция собрана на "слепыше" без разработки печатной платы. Тут же, на "слепыше" собран упомянутый выше импульсный преобразователь - расстояние от усилителя до преобразователя около 1 см. Тем не менее, мой опыт позволил избежать помех без всяких экранов - только рациональным размещением элементов. Получится ли это у вас - не знаю. Вам решать - но должен предостеречь от опрометчивых шагов - знаю многих профессиональных разработчиков, у которых ТАК не получается.
Платка с усилителем имеет небольшие размеры - я использовал мини-джеки, несмотря на то, что многие музыканты их презирают. Вся конструкция размещена на задней стенке компьютера - я воспользовался пустующим отверстием (закрытым просечкой) для интерфейсных разъемов (под принтерный порт). Ведь все нужные интерфейсные коммуникации сосредоточены в материнской плате формата АТХ, так что этим отверстием можно воспользоваться по полному праву. Выход усилителя подключен прямо на плату SBLive через один из свободных внутренних коннекторов звуковой карты. Переменный резистор (R13) я заменил набором постоянных, коммутируемых при помощи джамперов, а уровень записи в пределах 6 дБ я устанавливаю фейдером на микшере Живого. Мне представляется, что это наиболее удобно - так как нет всяких коробочек, болтающихся снаружи компьютера, а управление оказалось достаточно удобным и оперативным. Сообщаю я об этом потому, что бытует мнение, что нельзя получить низкий уровень помех на устройствах, встроенных в компьютер. Моя практика подтверждает обратное!
Должен сознаться, что усилитель описанный выше я использую только как вспомогательный - когда возникает необходимость записи через два микрофона одновременно. В качестве основного я использую более профессиональный усилитель на специальных микросхемах. Однако, этот тоже не плох и поэтому я рискнул предложить его вашему вниманию. Так выглядит одноканальная модификация микрофонного усилителя, установленная на задней панели моего компьютера.
Для любителей внешних коробочек я могу предложить вам полурэковую конструкцию Digilab SPM-100, стоимостью ~145$ (на момент написания статьи).

Микрофонный усилитель. Схема №1

Микрофонные усилители используются для усиления сигналов, имеющих малую величину (0,2-2 мВ), до уровня 0,1-0,3 В. Входное сопротивление микрофонного усилителя, при котором обеспечивается максимальное отношение сигнал/шум, выбирается в 3 раза больше внутреннего сопротивление.
Так как величина ЭДС, развиваемая микрофоном, мала, то необходимо обеспечить в микрофонном усилителе минимальный уровень шумов, приведенный ко входу. Так, при полезном сигнале на входе, равном 1 мВ, для получения отношения сигнал/шум 60 дБ необходимо обеспечить уровень шумов микрофонного усилителя, приведенный ко входу, не более 1 мкВ. Еще одно важное требование к микрофонному усилителю -это необходимость иметь запас по перегрузке не менее 26 дБ, что уменьшает вероятность появления значительных нелинейных искажений усиливаемого сигнала.
Достаточно простой получается схемная реализация микрофонного усилителя при использовании операционного усилителя. Операционный усилитель следует выбирать по минимальному значению шума, приведенному ко входу. Из отечественных операционных усилителей больше других подходят КМ551УД2А (Uвх.шума - 1 мкВ) и К157УД2 (Uвх.шума = 1,6 мкВ). Из зарубежных операционных усилителей можно рекомендовать NЕ5532.

На рис.1 приведена схема микрофонного усилителя на операционном усилителе.

Микрофонный усилитель имеет следующие параметры:
- Номинальное входное напряжение, мВ 1
- Номинальное выходное напряжение, мВ 100
- Отношение сигнал /шум, дБ 56
- Рабочий диапазон частот, Гц 30-30000
- Коэффициент гармоник, % 0,05
- Максимальное выходное напряжение, В 7
- Входное сопротивление, кОм 1
Операционный усилитель включен по схеме инвертирующего усилителя. Коэффициент усиления определяется отношением резисторов К1/К2 и равен 100. При замене операционного усилителя К157УД2 на КМ551УД2А отношение сигнал/шум возрастет до 60 дБ.

На рис.2 приведена схема микрофонного усилителя с симметричным входом.

Симметрирование обеспечивается благодаря включению на входе трансформатора Т1. При таком схемном решении улучшается помехозащищенность усилителя. В качестве Т1 можно использовать трансформатор с соотношением витков первичной и вторичной обмоток от 1:7 до 1:10 и с сопротивлением первичной обмотки переменному току 0,6-1 кОм.

На рис.3 приведена схема микрофонного усилителя с симметричным входом, в котором функции трансформатора выполняет дифференциальный усилитель на операционном усилителе ВА1.

На ОА2 собран сумматор двух сигналов. Подавление помех будет тем больше, чем выше степень согласования резисторов КЗ и К4, Кб и К7, К8 и К9, К10 и К12, К11 и К13.
Микрофонный усилитель имеет следующие параметры:
- Номинальное входное напряжение, мВ - 2
- Номинальное выходное напряжение, мВ - 100
- Отношение сигнал/шум, дБ - 60
- Коэффициент гармоник, % - 0.05
- Диапазон воспроизводимых частот, Гц - 30-30000
- Минимальное сопротивление нагрузки, кОм 10
Коэффициент усиления микрофонного усилителя зависит от положения переключателя 81. При разомкнутом переключателе К=50, при замкнутом - 100.
Для питания микрофонного усилителя используется стабилизированный источник с низким напряжением пульсаций или батареи.

Данный усилитель предназначен для работы с любым динамическим микрофоном (Например: Shure SM58).
Для питания можно использовать любой однополярный адаптер 9-36В. Выходное напряжение - 0.775в (0 dB), при входном - 1мВ ( при R5 , R15 - в положении максимума ).
Максимальное выходное напряжение - 2.4В , при напряжении питания - 12В.

Делитель R12, R13 формирует напряжение равное половине питающего, необходимое для нормальной работы схемы при однополярном питании.
Для обеспечения плавной регулировки уровня сигнала, переменный резистор R5 должен иметь характеристику "Б", а R15 - "В".
Для лучшего ослабления синфазной помехи, резисторы R7-R11 и R14 - должны быть однопроцентными.
Шумы усилителя определяются шумами микросхемы D1. За неимением LM833, можно применить "народную" К157УД2. Электролитические конденсаторы должны иметь рабочее напряжение больше напряжения питания.

Примечание автора: "Все сказанное в этой статье отражает только точку зрения автора на поставленные решения, и является результатом моих испытаний некоторые из которых я основывал на догадках, т.е. у меня не было возможности испытать усилитель на других платах кроме как на CREATIVE SB AUDIGY, по этому я не могу утверждать, что данная схема будет удовлетворительно работать на других микрофонах и звуковых платах, и возможно придется искать другие методы по уменьшению возможных помех.

Примечания:
1. Два сопротивления по 47 КОм служат для установки напряжения питания для электретного (конденсаторного) микрофона и подбираются в соответствии с маркой подключаемого микрофона. Сопротивление резисторов может составлять не меньше 5 КОм. Рекомендую обязательно поставить в схему данные сопротивления т.к. отсутствие их, нарушит балансировку схемы и может вызвать искажение звука.
2. Конденсаторы по 10 nF служат для подавления помех улавливаемых от внешних источников, и возможно могут не устанавливаться при отсутствии данных помех.
3. Сопротивления по 270 Ом служат для установки коэффициента усиления, который составляет 25. Для повышения коэффициента усиления до 75 необходимо установить сопротивления по 68 Ом. Не рекомендую устанавливать высокий коэффициента усиления т.к. это может ухудшить качество звука, хотя это зависит и от микрофона и входа звуковой карты.
4. Конденсатор 4700 mF служит для подавления низкочастотных помех по питанию, а конденсатор 0,1 mF для подавления высокочастотных.
5. Неправильное подключение источника питания может привести к выходу из строя микросхемы.
Желательно использовать элементы импортного производства.
Схема была собрана на плате взятой от сломанного радио, куда я припаял микросхему на место где стояла микросхема с большим количеством ножек чем К548УН1. Для монтажа элементов частично были использованы имеющиеся дорожки на плате, но сначала я отпилил часть платы для уменьшения габаритов рассчитав, примерно, необходимое место под элементы.
Схема помещена в металлический корпус, взятый из испорченного отечественного магнитофона в блоке радио, который идеально подошел под мою плату. Купленный ранее кабель для соединения звуковой платы с сидиромом одним концом я припаял к выходу усилителя, другой подсоединил к зв. плате на аудио вход под CD ROM. От испорченного вентилятора охлаждения процессора был отрезан провод со штекером для подключения питания к плате. На вход платы экранированным проводом я припаял гнездо с гайкой который закрепил на передней панели системного блока. Гнездо было выбрано стерео т.к. при таком варианте можно использовать одновременно 2 микрофона. При использовании одного микрофона используется провод микрофона со стерео штекером, у которого оба канала соединены перемычкой. Устройство закрепил в пустом отсеке, под сидиромом. Желательно использовать минимальную длину экранированного провода, особенно на входе устройства, чтоб уменьшить влияние помех.
Рекомендую подключить выходы схемы на линейный или CD вход звуковой платы т.к. например на плате CREATIVE SB AUDIGY существующий дополнительный вход TAD не защищен от помех.
Микрофон желательно подключать (включать) при выключенном входе зв. платы, для избежания больших всплесков.
При максимальной установке громкости входа зв. платы, куда подключен микрофонный усилитель (на вход СD), в микшере компьютера, возможно появление помехи, по этому рекомендую установить необходимый коэффициент усиления достаточный для того, чтоб громкость в микшере не повышать до максимального уровня. Хотя это возможно связанно с особенностью моей звуковой платы или микрофона.
Заключение:
Изготовленное устройство двухканального микрофонного предварительного усилителя успешно использовалось на протяжении длительного времени, и отличается низким уровнем шумов, надежностью, компактностью, не требует дополнительного источника питания при использовании совместно с компьютером, низкой стоимостью. Все сказанное в этой статье отражает только мою точку зрения на поставленные решения, и является результатом моих испытаний некоторые из которых я основывал на догадках, т.е. у меня не было возможности испытать усилитель на других платах кроме как на CREATIVE SB AUDIGY, по этому я не могу утверждать, что данная схема будет удовлетворительно работать на других микрофонах и звуковых платах, и возможно придется искать другие методы по уменьшению возможных помех.

Микрофонный вход звуковой карты предназначен для подключения электретного микрофона.
Назначение контактов разъёма микрофонного входа показано на Рис. 1.
Звуковой сигнал поступает на вход звуковой карты через контакт TIP. Питание электретного микрофона подаётся через резистор R на контакт RING. Контакты TIP и RING соединяются вместе в микрофонном кабеле.

Рис. 1 Назначение контактов разъёма микрофонного входа.

Практически все мультимедийные микрофоны стоимостью 2-4$ годятся только для распознавания речи, телефонии и т. п. Хотя данные микрофоны, как правило, обладают высокой чувствительностью, они имеют высокий уровень нелинейных искажений, недостаточную перегрузочную способность, а так же - круговую диаграмму направленности (то есть одинаково хорошо воспринимают сигналы с любой стороны). Поэтому для записи вокала в домашних условиях необходимо использовать остронаправленный динамический микрофон, позволяющий свести к минимуму посторонние шумы от вентилятора системного блока и других источников.
Динамический микрофон можно подключить непосредственно на микрофонный вход звуковой карты. Сигнальный провод микрофонного кабеля нужно припаять к контакту TIP, экран - к контакту GND, контакт RING нужно оставить свободным. Если у микрофона два сигнальных контакта - HOT и COLD, то контакт HOT подать на контакт TIP, а контакт COLD соединить с GND. Поскольку чувствительность динамического микрофона низкая, по сравнению с электретным, достаточный уровень записи получается только при расположении микрофона на расстоянии 3-5 сантиметров от губ исполнителя. Это не всегда допустимо, поскольку микрофоны некоторых типов будут "заплёвываться", несмотря на встроенную ветрозащиту. Такие микрофоны необходимо располагать дальше от исполнителя, а для получения достаточного уровня записи - воспользоваться предусилителем.

Рис. 2 Схема простейшего предусилителя с питанием от разъёма микрофонного входа.

Данная схема у меня прилично работает при следующих номиналах: R1, R3 - 100 кОм, R2 - 470 кОм, C1, C2 - 47мкФ, VT1 - кт3102ам (можно заменить на кт368, кт312, кт315).
В основу схемы положен классический транзисторный каскад с общим эмиттером. Нагрузкой каскада служит резистор R звуковой карты (Рис. 1). Коэффициент усиления зависит от параметров транзистора VT1, величины резистора обратной связи R2 и величины резистора R звуковой карты. Конденсатор C1 необходим для развязки по постоянному току. Резистор R1 служит для устранения щелчков при подключении микрофона "на ходу", при желании можно его исключить.
При более детальном рассмотрении оказалось, что на контакте TIP микрофонного входа моего SB LIVE 5.1 присутствует постоянное напряжение около 2 В. Исследовать причину, и характерно ли это только для моего экземпляра звуковой карты или для всех, возможности не было. Но абсолютно точно, что работоспособность схемы практически не изменяется при исключении элементов C2, R3.
Достоинством данной схемы является простота. К недостаткам следует отнести большие нелинейные искажения - около 1%(1 кГц) при 1 мВ на входе. Уменьшить нелинейные искажения до 0,1% можно с помощью дополнительного резистора 100 Ом, включаемого между эмиттером транзистора VT1 и шиной GND, при этом коэффициент усиления уменьшается с 40 дБ до 30 дБ. Более высокие параметры можно получить, используя внешний микрофонный усилитель с автономным питанием, подключаемый к линейному входу звуковой карты.