Preamplificación de micrófono Electret: ¿funcionará para un micrófono de tipo dinámico?


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Me gustaría usar este diagrama para preamplificar una señal de micrófono para activar la entrada analógica de mi arduino

esquemático
(fuente: reconnsworld.com )

¿Funcionará con un micrófono dinámico en lugar de un micrófono electret?


Recientemente hubo otra pregunta sobre cómo conectar micrófonos a arduinos: ¿Cómo conectar el micrófono en arduino, con opamp?
Phil Frost

Gracias a todos. Todavía lo estoy construyendo, así que marcaré la respuesta más útil cuando termine.
Joseph

Respuestas:


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El circuito está bien (no es ideal para la calidad, pero funcionará), pero hay un pequeño problema si desea alimentar la salida a su Arduino. Como se muestra, la salida oscilará bajo tierra (es decir, estará polarizada a 0 V) ​​y su entrada analógica Arduinos solo aceptará voltajes positivos.

La salida con el circuito anterior será algo como esto:

Cap Pareja Sin Bias

Si su suministro es de 5V, necesita polarizar la salida a 2.5V para obtener el máximo swing de su señal de entrada.

Agregar un divisor de voltaje después del condensador hará esto:

Circuito Cap Couple con divisor

El divisor de voltaje está hecho de R2 y R4, y polariza (lee "mantiene") el TO_ADCnodo a 2.5V para que el pin ADC vea el giro completo de la señal. Sin él, el ADC solo vería la mitad positiva de la señal, porque no tenemos presente una fuente de alimentación negativa.
La fórmula para un divisor de voltaje es:

Fórmula del divisor de voltaje

Ejemplo de divisor de voltaje

Entonces, para el divisor de voltaje formado a partir de R2 y R4, con el suministro de 5V obtenemos:

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

5V * (100kΩ / (100kΩ + 100kΩ) = 5V / 0,5 = 2,5 V en el medio (V a cabo en el ejemplo de diagrama de arriba, que es el TO_ADCnodo en nuestro circuito)

Entonces la salida será más o menos así (dependiendo de la impedancia de entrada de sus ADC, puede que no funcione bien; este es el bit que simula Radc y Cadc , lo comprobaré en breve):

Gorra pareja con sesgo

También hay otras opciones, intentaré publicar un circuito mejorado en breve.

De acuerdo, aquí hay una opción que controla la ganancia del transistor correctamente (usando la resistencia del emisor con derivación de CA) y emite una señal de impedancia más baja que oscila alrededor de ~ 2.5V (V + es 5V: los condensadores no tienen que ser tan grandes como 10uF, usted todavía puede usar 100nF si lo desea para su condensador de entrada):

Opción mejorada

Radc y Cadc
Radc y Cadc no son componentes que necesita agregar (por lo que puede ignorarlos si / cuando realiza el circuito), representan las características de los pines de entrada analógica de sus microcontroladores. Algunos ADC de microcontroladores pueden tener impedancias de entrada bastante bajas que pueden cargar su señal y atenuarla (por lo que básicamente termina con una lectura más baja de lo que esperaba)
Entonces, cuando simulamos, es bueno agregar esta carga simulada para asegurarse de que la señal no ser afectado demasiado mal.

Simulación (observe también la carga de ADC simulada):

Simulación de opción mejorada

Podemos ver que esto maneja una entrada de 20mV bastante bien, si ingresamos 20mV al circuito original (incluso sin ninguna carga), obtenemos algo de distorsión debido a la ganancia desigual (observe los bordes aplanados en la oscilación negativa):

salida original

Todavía hay mejores opciones y variaciones (lo anterior puede necesitar que los valores se ajusten un poco) Un circuito opamp simple sería uno, pero depende de qué tan preocupado esté por la calidad del sonido si desea molestarse. Si está satisfecho con un poco de distorsión, entonces el primer circuito con un método de polarización adecuado estará bien.


¿Está seguro de que esta solución funcionará sin afectar la ganancia del amplificador? En realidad, la segunda trama que publicaste tiene una ganancia ligeramente menor. Quizás usar resistencias aún más grandes para el divisor funcionaría ...
Vladimir Cravero

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Tiene aproximadamente la misma ganancia, el punto principal es el problema de la polarización de CC, por lo que el ADC ve un voltaje positivo. El circuito no es ideal, si la impedancia de entrada del ADC es baja, entonces las resistencias divisorias más grandes serían peores. Estoy a punto de publicar un mejor circuito.
Oli Glaser

@Oli. Gracias por su detallada y extensa respuesta. Sin embargo, está un poco más allá de mi nivel de habilidad. Entonces tengo las siguientes preguntas ¿Qué es un divisor de voltaje? Más importante aún: ¿cómo funciona? En el segundo diagrama de circuito, ¿qué están haciendo el Radc y el Cadc?
Joseph

1
¡Ahora si solo pudiéramos tener circuitos en circuitlab para que la gente pueda jugar fácilmente con ellos! :) Muy buena respuesta.
Kortuk

1
@OliGlaser Sí, hemos estado haciendo el enlace a algo, ¡SE realmente está esperando con los desarrolladores para que el complemento funcione en el sitio tan pronto como circuitlab haya configurado la interfaz!
Kortuk

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Sí, probablemente funcionará bien. Solo necesita eliminar R1, ya que un micrófono dinámico no necesita una polarización DC.


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Lo diría con más fuerza: un sesgo de CC puede dañar un micrófono dinámico.
Phil Frost

Dudo si 1 mA lo dañará físicamente, pero probablemente no funcionará muy bien mientras la corriente fluye.
Dave Tweed

Hola, construí el circuito sin R1, reemplazándolo con un cable. El diafragma del micrófono está completamente absorbido; esto no parece estar ayudando a la grabación de ninguna señal. Es claramente debido a la corriente que fluye hacia él: ¿debería ser algo que está ocurriendo?
Joseph

1
Ah ... retire la resistencia por completo, no la reemplace con cable
Joseph

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Creo que frió su micrófono ...
Vladimir Cravero

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Es posible que necesite una ganancia considerablemente mayor, probablemente una segunda etapa de amplificador, con un micrófono dinámico. En ese momento, usar un opamp de bajo ruido es probablemente más simple.


Un micrófono dinámico decente (sensible) puede emitir una señal bastante grande (en relación con otros micrófonos) del orden de decenas de mV, por lo que una ganancia de 100 es razonable para un ADC de microcontrolador de 5V. Sin embargo, estoy de acuerdo en que un opamp de bajo ruido es una buena solución.
Oli Glaser

¡"decente" y "sensible" a menudo son cosas diferentes en los micrófonos! Quizás debería reformular como, verificar las especificaciones del micrófono; si es necesario, elija un micrófono de mayor ganancia o prepárese para agregar más ganancia.
Brian Drummond el

sí, tienes razón sobre el bit decente / sensible :-) No quise decir que necesariamente van de la mano. Esperemos que el micrófono OP sea adecuado, pero un simple amplificador de audio con un control de ganancia sería bueno: iba a agregar uno a mi respuesta, pero de todos modos es lo suficientemente largo, tal vez podría agregar un ejemplo en el suyo.
Oli Glaser

Adelante. Su respuesta es mejor en general de todos modos; Acabo de sentir que valió la pena una advertencia sobre la ganancia para evitar sorpresas más tarde.
Brian Drummond el

Sí, la advertencia sobre ganancia definitivamente valió la pena teniendo en cuenta la amplia gama de sensibilidades de micrófono dinámico. Probablemente lo agregaré más tarde, espero que para entonces el OP pueda haber comentado si la calidad es tan importante (o un opamp es una opción)
Oli Glaser
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