Preamplificazione del microfono a elettrete: funzionerà con un microfono di tipo dinamico?


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Vorrei usare questo diagramma per pre-amplificare un segnale del microfono al fine di attivare l'ingresso analogico del mio arduino

schematico
(fonte: reconnsworld.com )

Funzionerà con un microfono dinamico al posto di un microfono a elettrete?


Recentemente c'è stata un'altra domanda sul collegamento di microfoni ad Arduinos: come collegare il microfono su Arduino, con Opamp?
Phil Frost,

Grazie a tutti. Lo sto ancora costruendo, quindi segnerò la risposta più utile al termine.
Joseph

Risposte:


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Il circuito va bene (non è l'ideale per la qualità ma funzionerà), ma c'è un piccolo problema se vuoi alimentare l'output sul tuo Arduino. Come mostrato, l'uscita oscillerà sotto terra (cioè sarà distorta a 0 V) ​​e l'ingresso analogico Arduinos accetterà solo tensioni positive.

L'uscita con il circuito sopra sarà qualcosa del genere:

Berretto Coppia No Bias

Se la fornitura è di 5 V, è necessario deviare l'uscita a 2,5 V per ottenere la massima oscillazione dal segnale di ingresso.

L'aggiunta di un divisore di tensione dopo il condensatore farà questo:

Cap Coppia circuito con divisore

Il partitore di tensione è costituito da R2 e R4 e polarizza (leggi "trattiene") il TO_ADCnodo a 2,5 V, in modo che il pin ADC veda l'oscillazione completa del segnale. Senza di essa, l'ADC vedrebbe solo la metà positiva del segnale, perché non abbiamo alimentazione negativa presente.
La formula per un divisore di tensione è:

Formula del divisore di tensione

Esempio di divisore di tensione

Quindi per il partitore di tensione formato da R2 e R4, con l'alimentazione a 5 V otteniamo:

5V * (R4 / (R2 + R4) che equivale a:

5 V * (100 kΩ / (100 kΩ + 100 kΩ) = 5 V / 0,5 = 2,5 V al centro (V fuori nel diagramma di esempio sopra, che è il TO_ADCnodo nel nostro circuito)

Quindi l'output sarà più simile a questo (a seconda dell'impedenza di ingresso dei tuoi ADC potrebbe non funzionare bene però - questo è il bit che è simulato da Radc e Cadc , lo controllerò a breve):

Berretto Coppia con pregiudizio

Ci sono anche altre opzioni, proverò a pubblicare un circuito migliorato a breve.

Ok, ecco un'opzione che controlla correttamente il guadagno del transistor (usando la resistenza dell'emettitore con bypass AC) e emette un segnale di impedenza inferiore che oscilla intorno a ~ 2,5 V (V + è 5 V - i condensatori non devono essere grandi quanto 10uF, tu puoi comunque usare 100nF se desideri il tuo condensatore di ingresso):

Opzione migliorata

Radc e Cadc
Radc e Cadc non sono componenti che è necessario aggiungere (quindi è possibile ignorarli se / quando si crea il circuito), rappresentano le caratteristiche dei pin di ingresso analogico dei microcontrollori. Alcuni ADC per microcontrollori possono avere impedenze di ingresso piuttosto basse che possono caricare il tuo segnale e attenuarlo (quindi in pratica finisci con una lettura più bassa del previsto)
Quindi quando simuliamo, è bene aggiungere questo caricamento simulato per assicurarsi che il segnale non lo faccia essere influenzato troppo gravemente.

Simulazione (nota anche caricamento ADC simulato):

Simulazione delle opzioni migliorata

Possiamo vedere che gestisce abbastanza bene un ingresso da 20mV, se immettiamo 20mV nel circuito originale (anche senza alcun carico), otteniamo una certa distorsione dovuta al guadagno irregolare (notare i bordi appiattiti su oscillazione negativa):

uscita originale

Ci sono ancora opzioni e variazioni migliori (quanto sopra potrebbe aver bisogno di modificare leggermente i valori) Un semplice circuito Opamp sarebbe uno, ma dipende da quanto sei preoccupato per la qualità del suono se vuoi disturbare. Se sei soddisfatto di un po 'di distorsione, allora il primo circuito con un metodo di polarizzazione adatto andrà bene.


Sei sicuro che questa soluzione funzionerà senza influire sul guadagno dell'amplificatore? In realtà, la seconda trama che hai pubblicato ha un guadagno leggermente più piccolo. Forse usare resistori ancora più grandi per il divisore avrebbe funzionato ...
Vladimir Cravero il

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Ha all'incirca lo stesso guadagno, il punto principale è il problema della polarizzazione DC, quindi l'ADC vede una tensione positiva. Il circuito non è l'ideale, se l'impedenza di ingresso dell'ADC è bassa, le resistenze del divisore più grandi sarebbero peggiori. Sto per pubblicare un circuito migliore.
Oli Glaser,

@Oli. Grazie per la tua risposta dettagliata ed estesa. Tuttavia, è un po 'oltre il mio livello di abilità. Quindi ho le seguenti domande Cos'è un partitore di tensione? Ancora più importante: come funziona? Nel secondo schema elettrico cosa stanno facendo Radc e Cadc?
Joseph

1
Ora, se solo potessimo avere circuiti nel circuito, così le persone possono giocare facilmente con loro! :) Risposta molto bella.
Kortuk,

1
@OliGlaser Sì, abbiamo fatto il collegamento alla cosa, SE in realtà sta aspettando con gli sviluppatori per far funzionare il plugin sul sito non appena circuitlab ha impostato l'interfaccia!
Kortuk,

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Sì, probabilmente funzionerà bene. Devi solo eliminare R1, dal momento che un microfono dinamico non ha bisogno di un bias DC.


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Lo direi più fortemente: un bias DC potrebbe danneggiare un microfono dinamico.
Phil Frost,

Dubito che 1 mA lo danneggerà fisicamente, ma probabilmente non funzionerà molto bene mentre la corrente scorre.
Dave Tweed,

Ciao, ho costruito il circuito senza R1, sostituendolo con un filo. Il diaframma del microfono è completamente risucchiato - questo non sembra aiutare la registrazione di alcun segnale. È chiaramente dovuto alla corrente che vi scorre dentro - dovrebbe essere qualcosa che sta accadendo?
Joseph

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Ah ... rimuovi completamente il resistore, non sostituendolo con il filo
Joseph

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Penso che tu abbia fritto il tuo microfono ...
Vladimir Cravero il

4

Potrebbe essere necessario un guadagno considerevolmente maggiore - probabilmente un secondo stadio amplificatore - con un microfono dinamico. A quel punto, l'uso di un opamp a basso rumore è probabilmente più semplice.


Un microfono dinamico (sensibile) decente può emettere un segnale abbastanza grande (rispetto ad altri microfoni) nell'ordine di decine di mV, quindi un guadagno di 100 è ragionevole per un ADC a microcontrollore 5V. Sono d'accordo che un opamp a basso rumore è comunque una buona soluzione.
Oli Glaser,

"decente" e "sensibile" sono spesso cose diverse nei microfoni! Forse dovrei riformulare come, controllare le specifiche del microfono; se necessario, scegli un microfono con guadagno più alto o preparati ad aggiungere più guadagno.
Brian Drummond,

sì, hai ragione sul bit decente / sensibile :-) Non intendevo necessariamente che andassero insieme. Spero che il microfono degli OP sia adatto, ma un semplice opamp audio con un controllo del guadagno sarebbe bello - stavo per aggiungere uno alla mia risposta ma è abbastanza lungo comunque, forse potresti aggiungere un esempio nel tuo.
Oli Glaser,

Vai avanti. La tua risposta è comunque migliore nel complesso; Ho appena sentito un avvertimento sul guadagno che valeva la pena prevenire sorprese in seguito.
Brian Drummond,

Sì, l'avviso sul guadagno è stato sicuramente utile considerando l'ampia gamma di sensibilità dinamiche del microfono. Probabilmente lo aggiungerò più tardi, si spera che l'OP abbia eventualmente commentato se la qualità è così importante (o un'opamp è un'opzione)
Oli Glaser
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