Frage:
Elektretmikrofon: Auswahl eines Vorspannungswiderstands
pjc50
2013-07-22 21:07:53 UTC
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Ich habe eine Schaltung von einem Kollegen geerbt, der einen MAX4063 Vorverstärker und ein Elektretmikrofon verwendet. Es ist fast identisch mit Abbildung 4 aus dem Vorverstärker-Datenblatt:

enter image description here

Aber wo diese Schaltung 2 × 1 kΩ-Widerstände in Reihe hat, habe ich nur einen. Ich bin mit der Gesamtlautstärke und dem Rauschen des Audios nicht zufrieden und frage mich, ob die 1k-Widerstände zu klein sind, da sie kleiner als die 2,2k-Ausgangsimpedanz des Mikrofons sind.

Wie sollte ich in dieser Situation im Allgemeinen den Vorspannungswiderstand für ein Elektret auswählen? Was ist die relevante Theorie?

Bearbeiten: Obwohl alle Antworten bisher nützlich waren, bin ich immer noch an einem analytischen Verständnis interessiert, warum der Vorspannungswiderstand einen bestimmten Wert haben sollte. Ich habe im Internet andere richtige Schaltkreise mit Werten bis zu 10.000 gesehen, die für etwas einen Unterschied machen müssen?

Fünf antworten:
#1
+4
endolith
2014-09-25 02:40:22 UTC
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Ich frage mich, ob die 1k-Widerstände zu klein sind, da sie kleiner als die 2,2k-Ausgangsimpedanz des Mikrofons sind.

Diese sind die Ausgangsimpedanz des Mikrofons. Wenn Sie sich das Datenblatt der Mikrofonkapsel ansehen, sehen Sie ein Ersatzschaltbild:

capsule equivalent circuit

Ich weiß nicht, warum Hersteller das immer anzeigen FET als Dreieck. So ist es tatsächlich konfiguriert:

same thing but with normal FET symbol

Dies ist also wirklich ein gemeinsamer Quellenverstärker:

common source amplifier

Die Ausgangsimpedanz eines gemeinsamen Source-Verstärkers ist nur \ $ R_ \ text {D} \ $, der Drain-Widerstand. Wenn also im Datenblatt "Ausgangsimpedanz (Zout) 2,2 KΩ" steht, bedeutet dies wirklich "Ausgangsimpedanz unserer Beispielschaltung ".

Mit \ $ R_ \ text {S} \ = 0 \ $ ist die Spannungsverstärkung des Verstärkers der gemeinsamen Quelle proportional zu \ $ R_ \ text {D} \ $, da der FET wie eine Stromquelle wirkt, wird die resultierende Spannung durch V = I (FET) * Rd bestimmt.

Welchen Widerstand sollten Sie wählen? Es hängt davon ab, ob. Im Allgemeinen möchten Sie in der ersten Stufe eine hohe Verstärkung, damit Sie die Verstärkung nachfolgender Stufen verringern können, wodurch das Rauschen verringert wird. Die Verzerrung nimmt auch mit zunehmender Verstärkung ab. Sie können \ $ R_ \ text {D} \ $ nicht für immer erhöhen. Es gibt jedoch einen Punkt, an dem der Strom zu niedrig ist und die Verzerrung zunimmt und die Verstärkung plötzlich abnimmt. Wenn von Ihrem Mikrofon hohe Schalldruckpegel erwartet werden, sollten Sie die Verstärkung nicht zu stark erhöhen, da sie sonst abgeschnitten wird.

Ich weiß nicht, wie ich die Verstärkung basierend auf den Parametern in optimieren kann Datenblatt, aber ich würde gerne wissen. Bei der Massenproduktion variieren die gm der FETs von Einheit zu Einheit (und möglicherweise wird der FET-Typ von einer Kapsel zur nächsten geändert, obwohl sie dieselbe Teilenummer haben), sodass die maximale Verstärkung für einen bestimmten FET optimiert wird wahrscheinlich eine schlechte Idee.

#2
+3
Olin Lathrop
2013-07-22 21:50:49 UTC
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Beachten Sie, dass Sie in diesem Fall tatsächlich eine Vorspannung von 2 kΩ haben, nicht 1 kΩ. Dies liegt daran, dass der Vorspannungswiderstand auf beiden Seiten des Mikrofons geteilt ist, wahrscheinlich in der Hoffnung, dass der größte Teil der Rauschaufnahme im Gleichtaktmodus ist, den der Verstärker so ablehnt, dass er zurückgewiesen werden soll.

Der äußere (argh , verwenden Sie bereits Komponentenbezeichner!) 1-kΩ-Widerstände dienen zum Filtern der Stromversorgung und fügen keinen Vorspannungswiderstand hinzu. Sie werden durch die beiden Kappen gegen Masse effektiv kurzgeschlossen. Es ist wichtig, jede Seite des Mikrofons gleich zu behandeln, damit Umgebungsgeräusche ungefähr gleich an beide Leitungen gekoppelt werden.

#3
+1
Andy aka
2013-07-22 22:15:08 UTC
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Es handelt sich um ein 2-VDC-Mikrofon (gemäß Datenblatt). Wenn Sie also eine viel kleinere Vorspannung liefern, funktioniert diese wahrscheinlich nicht mehr. Wenn Ihre Vorspannung zu hoch ist, kann dies auch die Empfindlichkeit verringern, wenn der eingebaute JFET anfängt zu laufen potenzielle Probleme. Dies ist meine Intuition.

Außerdem vermute ich, dass der Fall der in der Zeichnung auch mit einer Leitung verbunden sein kann und diese Leitung geerdet werden sollte, anstatt in einen Diff-Eingang eingespeist zu werden. Es sieht nicht so aus, als ob Pin 10 Gleichstrom benötigt, also würde ich ihn offen lassen.

Dies könnte das Rauschen reduzieren, das Sie bekommen. Sie sollten versuchen, das Mikrofon an Masse anzuschließen und es über einen größeren Widerstand mit 2,0 V (oder was auch immer?) Zu versorgen. Überprüfen Sie mit einem Messgerät, ob es immer noch ein paar Volt beträgt, oder ob die Stromversorgung 5 V beträgt, versuchen Sie es mit 3 k3 und überprüfen Sie dies Das Mikrofon hat eine Spannung von 1,5 V bis 2,5 V.

Wieder mehr Intuition als harte Tatsache.

Pin 14 und Pin 1 haben einen Widerstand, der so aussieht, als würde er die Verstärkung / Verstärkung definieren - Wenn es sich um einen Instrumentenverstärker handelt, können Sie diesen Wert senken und prüfen, ob Sie mehr Dezibel erhalten.

#4
+1
Brian Drummond
2013-07-23 01:08:27 UTC
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Die Eingangsrauschspannungen in diesem Datenblatt sind ziemlich hoch - 70 nV / rtHz bei einer Verstärkung von 20, was das Datenblatt S. 8 zeigt, entspricht Rgain = 11,1 k zwischen Pin 1 und 14.

Die Das Rauschen fällt bei einer Verstärkung von 200 auf etwa 12 nV / rtHz (Rgain = 1,1 k zwischen Pin 1 und 14). 12nV / rtHz ist immer noch verrauscht, aber wahrscheinlich das, was Sie von einem Gerät mit so geringem Stromverbrauch erwarten können. Versuchen Sie es also zuerst. Es hört sich so an, als wäre die zusätzliche Verstärkung ebenfalls nützlich.

Wenn dies nicht ausreicht und Sie sich die Leistung leisten können, können Sie mit einem klassischen Audio-Operationsverstärker (dem alten NE5534A mit 3,5 nV / rtHz) ein viel geringeres Rauschen erzielen oder bis zu 1 nV / rtHz mit anderen wie dem AD797.

Vielen Dank, dass Sie darauf hingewiesen haben. Es scheint nicht intuitiv zu sein, ein geringeres Rauschen mit einer höheren Verstärkung zu erzielen.
Bei Mikrofonverstärkern ist das eigentlich ganz normal. Eine hohe Verstärkung wird normalerweise bei geringem Emitterwiderstand und damit geringem Rauschwiderstand erreicht. Der Trick besteht darin, das Rauschen niedrig zu halten und die Verstärkung zu verringern (größere Kopffreiheit), aber das ist eine andere Geschichte.
#5
  0
Juan
2018-06-16 15:00:38 UTC
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Wenn Sie die Versorgungsspannung VCC nehmen und die Auslegungsspannung des Elektret-Einsatzmikrofons subtrahieren, dividieren Sie durch die Stromaufnahme des Elektret. Sie erhalten den Vorspannungswiderstand in k Ohm.Es sieht ungefähr so aus wie 5 Volt - 2 Volt -: - .5 = 6k Widerstand.Berechnen Sie es für Ihre Gerätedaten.Die vier in Reihe geschalteten 1-k-Widerstände summieren sich über das Mikrofon auf insgesamt 4 k.



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