Preamplifikasi Mikrofon Electret - akankah itu berfungsi untuk mikrofon tipe dinamis?

8

Saya ingin menggunakan diagram ini untuk pra-memperkuat sinyal mikrofon untuk mengaktifkan input analog arduino saya

skema
(sumber: reconnsworld.com )

Apakah ini akan berfungsi dengan mikrofon dinamis sebagai pengganti mikrofon electret?

Yusuf
sumber
Baru-baru ini ada pertanyaan lain tentang menghubungkan mikrofon ke arduinos: Bagaimana menghubungkan mic pada arduino, dengan opamp?
Phil Frost
Terima kasih semuanya. Saya masih membangunnya, jadi saya akan menandai jawaban yang paling membantu ketika saya selesai.
Joseph

Jawaban:

9

Sirkuitnya oke (tidak ideal untuk kualitas tetapi akan bekerja), tetapi ada satu masalah kecil jika Anda ingin memberi makan output ke Arduino Anda. Seperti yang ditunjukkan, output akan berayun di bawah tanah (yaitu akan bias pada 0V) dan input analog Arduinos Anda hanya akan menerima voltase positif.

Output dengan rangkaian di atas akan seperti ini:

Cap Couple No Bias

Jika persediaan Anda adalah 5V, Anda harus membuat bias output ke 2.5V untuk mendapatkan ayunan maksimum dari sinyal input Anda.

Menambahkan pembagi tegangan setelah kapasitor akan melakukan ini:

Tutup sirkuit pasangan dengan pembagi

Pembagi tegangan dibuat dari R2 dan R4, dan itu bias (baca "memegang") TO_ADCnode pada 2.5V sehingga pin ADC melihat ayunan penuh sinyal. Tanpanya ADC hanya akan melihat setengah positif dari sinyal, karena kami tidak memiliki catu daya negatif.
Rumus untuk pembagi tegangan adalah:

Rumus pembagi tegangan

Contoh Pembagi Tegangan

Jadi untuk pembagi tegangan yang terbentuk dari R2 dan R4, dengan pasokan 5V kita dapatkan:

5V * (R4 / (R2 + R4) yang sama dengan:

5V * (100kΩ / (100kΩ + 100kΩ) = 5V / 0.5 = 2.5V di tengah (V keluar pada diagram contoh di atas, yang merupakan TO_ADCsimpul di sirkuit kami)

Maka output akan lebih seperti ini (tergantung pada impedansi input ADC Anda mungkin tidak berfungsi dengan baik - ini adalah bit yang disimulasikan oleh Radc dan Cadc , saya akan memeriksanya segera):

Cap Pasangan dengan Bias

Ada pilihan lain juga, saya akan mencoba dan memposting rangkaian perbaikan segera.

Oke, inilah opsi yang mengontrol gain transistor dengan benar (menggunakan resistor emitor dengan AC bypass) dan mengeluarkan sinyal impedansi rendah yang berayun sekitar ~ 2.5V (V + adalah 5V - kapasitor tidak harus sebesar 10uF, Anda masih dapat menggunakan 100nF jika Anda menginginkan kapasitor input Anda):

Opsi yang ditingkatkan

Radc dan Cadc
Radc dan Cadc bukan komponen yang perlu Anda tambahkan (sehingga Anda dapat mengabaikannya jika / ketika Anda membuat sirkuit), mereka mewakili karakteristik pin input analog mikrokontroler Anda. Beberapa mikrokontroler ADC dapat memiliki impedansi input yang sangat rendah yang dapat memuat sinyal Anda dan melemahkannya (jadi pada dasarnya Anda berakhir dengan pembacaan yang lebih rendah dari yang Anda harapkan)
Jadi ketika kami mensimulasikan, ada baiknya menambahkan pemuatan simulasi ini untuk memastikan sinyal tidak akan terpengaruh terlalu buruk.

Simulasi (perhatikan juga pemuatan ADC simulasi):

Simulasi opsi yang ditingkatkan

Kita dapat melihat ini menangani input 20mV dengan cukup baik, jika kita memasukkan 20mV ke sirkuit asli (bahkan tanpa memuat apa pun), kita mendapatkan beberapa distorsi karena perolehan yang tidak merata (perhatikan tepi rata pada ayunan negatif):

output asli

Masih ada opsi dan variasi yang lebih baik (di atas mungkin perlu nilai sedikit mengutak-atik) Sirkuit opamp sederhana akan menjadi salah satu, tetapi itu tergantung pada seberapa khawatir Anda tentang kualitas suara apakah Anda ingin repot. Jika Anda senang dengan sedikit distorsi, maka sirkuit pertama dengan metode biasing yang cocok akan baik-baik saja.

Oli Glaser
sumber
Apakah Anda yakin solusi ini akan bekerja tanpa mempengaruhi penguatan amplifier? Sebenarnya, plot kedua yang Anda posting memiliki keuntungan yang sedikit lebih kecil. Mungkin menggunakan resistor yang lebih besar untuk pembagi akan bekerja ...
Vladimir Cravero
1
Ini memiliki kira-kira gain yang sama, poin utama adalah masalah bias DC sehingga ADC melihat tegangan positif. Rangkaian tidak ideal, jika impedansi input ADC rendah, maka resistor pembagi yang lebih besar akan lebih buruk. Saya baru saja akan memposting sirkuit yang lebih baik.
Oli Glaser
@Oli. Terima kasih atas jawaban terperinci dan luas Anda. Namun, itu sedikit di luar level skill saya. Jadi saya punya pertanyaan berikut. Apa itu pembagi tegangan? Lebih penting - bagaimana cara kerjanya? Dalam diagram sirkuit kedua apa yang dilakukan Radc dan Cadc?
Joseph
1
Sekarang jika kita hanya bisa mendapatkan sirkuit di sirkuit sehingga orang dapat dengan mudah bermain dengannya! :) Jawaban yang sangat bagus.
Kortuk
1
@ OliGlaser Ya, kami telah melakukan tautan ke suatu hal, SE sebenarnya menunggu dengan para pengembang untuk mendapatkan plugin yang berfungsi di situs segera setelah circuitlab telah mengatur antarmuka!
Kortuk
6

Ya, itu mungkin akan berfungsi dengan baik. Anda hanya perlu menghilangkan R1, karena mikrofon dinamis tidak memerlukan bias DC.

Dave Tweed
sumber
4
Saya akan mengucapkannya dengan lebih kuat: bias DC dapat merusak mikrofon dinamis.
Phil Frost
Saya ragu apakah 1 mA secara fisik akan merusaknya, tetapi mungkin tidak akan bekerja dengan baik saat arus mengalir.
Dave Tweed
Halo, saya membangun sirkuit tanpa R1 - menggantinya dengan kabel. Diafragma mikrofon benar-benar tersedot - ini tampaknya tidak membantu merekam sinyal apa pun. Ini jelas karena arus yang mengalir ke dalamnya - haruskah ini sesuatu yang terjadi?
Joseph
1
Ah ... lepaskan resistor sepenuhnya, bukan menggantinya dengan kawat
Joseph
2
Saya pikir Anda menggoreng mikrofon Anda ...
Vladimir Cravero
4

Anda mungkin perlu mendapatkan lebih banyak - mungkin tahap amplifier kedua - dengan mikrofon dinamis. Pada titik itu, menggunakan opamp noise rendah mungkin lebih sederhana.

Brian Drummond
sumber
Mic dinamis (sensitif) yang layak dapat menghasilkan sinyal yang cukup besar (relatif terhadap mic lainnya) dalam urutan puluhan mV, sehingga penguatan 100 masuk akal untuk mikrokontroler 5V ADC. Saya setuju opamp kebisingan rendah adalah solusi yang bagus.
Oli Glaser
"Layak" dan "sensitif" seringkali merupakan hal yang berbeda di mikrofon! Mungkin saya harus ulangi sebagai, periksa spesifikasi mikrofon; jika perlu, pilih gain mikrofon yang lebih tinggi atau bersiaplah untuk menambah gain yang lebih banyak.
Brian Drummond
ya, Anda benar tentang bit yang layak / sensitif :-) Saya tidak bermaksud mereka harus pergi bersama. Mudah-mudahan mik OPs akan cocok, tetapi opamp audio sederhana dengan kontrol gain akan bagus - saya akan menambahkan satu ke jawaban saya tapi itu cukup lama, mungkin Anda bisa menambahkan contoh di Anda.
Oli Glaser
Lanjutkan. Bagaimanapun juga, jawaban Anda lebih baik secara keseluruhan; Saya hanya merasa peringatan tentang keuntungan bermanfaat untuk mencegah kejutan nanti.
Brian Drummond
Ya, peringatan atas keuntungan jelas bermanfaat mengingat berbagai kepekaan mikrofon dinamis. Saya mungkin akan menambahkannya nanti, semoga pada saat itu OP mungkin telah mengomentari apakah kualitasnya begitu penting (atau opamp adalah pilihan)
Oli Glaser