Предусиление электретного микрофона - подойдет ли оно для динамического микрофона?

8

Я хотел бы использовать эту схему для предварительного усиления сигнала микрофона, чтобы активировать аналоговый вход моего Arduino

схематический
(источник: reconnsworld.com )

Будет ли он работать с динамическим микрофоном вместо электретного?

Джозеф
источник
Недавно был еще один вопрос о подключении микрофонов к Arduinos: как подключить микрофон на Arduino с операционным усилителем?
Фил Фрост
Спасибо всем. Я все еще строю это, поэтому я отмечу самый полезный ответ, когда я закончу.
Иосиф

Ответы:

9

Схема в порядке (не идеальная по качеству, но она будет работать), но есть одна небольшая проблема, если вы хотите передать вывод на Arduino. Как показано, выход будет качаться ниже уровня земли (то есть будет смещен при 0 В), а ваш аналоговый вход Arduinos будет принимать только положительные напряжения.

Выход с вышеуказанной схемой будет примерно таким:

Крышка пара без смещения

Если ваш источник питания 5 В, вам нужно сместить выход до 2,5 В, чтобы получить максимальное отклонение от вашего входного сигнала.

Добавление делителя напряжения после конденсатора сделает это:

Цоколь Пара схем с разделителем

Делитель напряжения сделан из R2 и R4, и он смещает (читается «держит») TO_ADCузел при напряжении 2,5 В, так что вывод АЦП видит полное колебание сигнала. Без него АЦП будет видеть только положительную половину сигнала, потому что у нас нет отрицательного источника питания.
Формула для делителя напряжения:

Формула делителя напряжения

Пример делителя напряжения

Итак, для делителя напряжения, сформированного из R2 и R4, с питанием 5 В мы получим:

5 В * (R4 / (R2 + R4), что равно:

5 В * (100 кОм / (100 кОм + 100 кОм) = 5 В / 0,5 = 2,5 В в середине (V out на приведенном выше рисунке, который является TO_ADCузлом в нашей схеме)

Тогда выходной сигнал будет выглядеть примерно так (в зависимости от входного сопротивления вашего АЦП, он может не работать должным образом - это бит, который моделируется Radc и Cadc , я проверю это в ближайшее время):

Крышка пара с уклоном

Есть и другие варианты, я постараюсь опубликовать улучшенную схему в ближайшее время.

Хорошо, вот опция, которая правильно контролирует усиление транзистора (используя эмиттерный резистор с байпасом переменного тока) и выводит сигнал с более низким импедансом, который колеблется около ~ 2,5 В (V + составляет 5 В - конденсаторы не должны быть такими большими, как 10 мкФ, вы Вы можете использовать 100 нФ, если хотите использовать входной конденсатор):

Улучшенная опция

Radc и Cadc
Radc и Cadc не являются компонентами, которые вам нужно добавить (поэтому вы можете игнорировать их, если / когда вы создаете схему), они представляют характеристики аналоговых входных выводов ваших микроконтроллеров. Некоторые микроконтроллерные АЦП могут иметь достаточно низкие входные сопротивления, которые могут загружать ваш сигнал и ослаблять его (поэтому в основном вы получаете более низкие показания, чем вы ожидали).
Поэтому, когда мы моделируем, полезно добавить эту имитированную нагрузку, чтобы убедиться, что сигнал не будет слишком сильно пострадать.

Симуляция (обратите внимание на симуляцию загрузки АЦП):

Улучшена опция симуляции

Мы можем видеть, что это очень хорошо обрабатывает вход 20 мВ, если мы введем 20 мВ в исходную схему (даже без нагрузки), мы получим некоторое искажение из-за неравномерного усиления (обратите внимание на сглаженные края на отрицательном колебании):

оригинальный вывод

Есть еще лучшие варианты и варианты (для приведенных выше значений могут потребоваться небольшие изменения). Простая схема операционного усилителя будет такой, но это зависит от того, насколько вы обеспокоены качеством звука, хотите ли вы беспокоиться. Если вы довольны небольшим искажением, то первая схема с подходящим методом смещения будет в порядке.

Оли Глейзер
источник
Вы уверены, что это решение будет работать без влияния на усиление усилителя? На самом деле, второй опубликованный вами сюжет имеет немного меньший выигрыш. Может быть, использование еще больших резисторов для делителя будет работать ...
Владимир Краверо
1
Он имеет примерно такое же усиление, главное - это проблема смещения постоянного тока, поэтому АЦП видит положительное напряжение. Схема не идеальна, если входной импеданс АЦП низкий, то большие резисторы делителя будут хуже. Я просто собираюсь опубликовать лучшую схему.
Оли Глейзер
@Oli. Спасибо за ваш подробный и подробный ответ. Тем не менее, это немного выше моего уровня квалификации. Итак, у меня есть следующие вопросы Что такое делитель напряжения? Что еще более важно - как это работает? На второй схеме, что делают Radc и Cadc?
Джозеф
1
Теперь, если бы мы могли получить только схемы в circuitlab, чтобы люди могли легко играть с ними! :) Очень хороший ответ.
Кортук
1
@OliGlaser Да, мы делали ссылку на что-то, SE на самом деле ждет от разработчиков, чтобы плагин заработал на сайте, как только Circlelab настроил интерфейс!
Кортук
6

Да, это, вероятно, будет работать просто отлично. Вам просто нужно исключить R1, поскольку динамический микрофон не нуждается в смещении постоянного тока.

Дэйв Твид
источник
4
Я бы сказал более строго: смещение постоянного тока может повредить динамический микрофон.
Фил Фрост
Я сомневаюсь, что 1 мА физически повредит его, но, вероятно, он не будет работать очень хорошо, пока течет ток.
Дэйв Твид
Здравствуйте, я построил схему без R1 - заменив его на провод. Диафрагма микрофона полностью засасывается - похоже, это не помогает при записи какого-либо сигнала. Это очевидно из-за тока, протекающего в него - должно ли это быть что-то, что происходит?
Джозеф
1
Ах ... полностью удалите резистор, не заменяя его проводом
Джозеф
2
Я думаю, что вы зажарили свой микрофон ...
Владимир Краверо
4

Вам может понадобиться значительно больше усиления - возможно, второй усилитель - с динамическим микрофоном. В этот момент использование операционного усилителя с низким уровнем шума, вероятно, проще.

Брайан Драммонд
источник
Приличный (чувствительный) динамический микрофон может выдавать довольно большой сигнал (по сравнению с другими микрофонами) порядка десятков мВ, поэтому усиление 100 является разумным для 5-вольтового АЦП микроконтроллера. Я согласен, что малошумящий операционный усилитель - хорошее решение.
Оли Глейзер
«Приличный» и «чувствительный» часто разные вещи в микрофонах! Возможно, мне следует перефразировать как, проверьте спецификации микрофона; при необходимости выберите микрофон с более высоким усилением или будьте готовы добавить больше усиления.
Брайан Драммонд
да, ты прав насчет приличного / чувствительного бита :-) Я не имел в виду, что они обязательно идут вместе. Надеюсь, подойдет микрофон OPs, но было бы неплохо использовать простой аудиоусилитель с регулятором усиления - я собирался добавить его к своему ответу, но в любом случае он достаточно длинный, может быть, вы могли бы добавить пример в свой.
Оли Глейзер
Преуспевать. Ваш ответ в целом лучше; Я просто предупредил о выгоде, чтобы избежать неожиданностей позже.
Брайан Драммонд
Да, предупреждение об усилении определенно стоило, учитывая широкий диапазон чувствительности динамических микрофонов. Я, вероятно, добавлю это позже, надеюсь, что к тому времени OP, возможно, прокомментировал, является ли качество настолько важным (или опамп является опцией)
Оли Глейзер