Der Elektret-Mikrofonvorverstärker brummt, seltsame Geräusche und kann keine Lösung finden

Ich baue einen Elektret-Mikrofon-Vorverstärker nach diesem Anwendungshinweis , der Ausgang des Vorverstärkers wird an einen LM386 und dann an einige Kopfhörer angeschlossen.

Meine Vorverstärkerschaltung sieht also so aus, wobei VCC 3 V beträgt, alle anderen Komponenten sind gleich:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

und der LM386-Teil:

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Und es funktioniert, ich höre, wie der Ton verstärkt wird, aber es brummt ziemlich stark .

Hier sind also einige Details über die Implementierung und Dinge, die ich getan habe, um zu versuchen, das Rauschen zu reduzieren/identifizieren:

  • Die Vorverstärkerstufe wurde mit einem anderen Operationsverstärker implementiert, dem, den ich zur Verfügung hatte, einem OPA313 , was nicht der Grund zu sein scheint, da es sich um einen relativ rauscharmen Operationsverstärker handelt und die meisten seiner Eigenschaften dem verwendeten sehr ähnlich sind im AN.

  • Meine erste Vermutung war die LM386-Schaltung, also habe ich den Eingang geerdet, um zu überprüfen, ob das Rauschen noch da war, und es war nicht so, also ist es ziemlich klar, dass das Rauschen von der Vorverstärkerstufe kommt. Was sinnvoll ist, weil diese Stufe die höchste Verstärkung hat.

  • Die Platine wurde ursprünglich über USB mit Strom versorgt (mit einem RC-Filter am Eingang 100 Ohm + 330 uF). Um das mögliche "ungefilterte" Rauschen zu entfernen, habe ich das Board mit einer 9-V-Batterie und einem 7805 betrieben, und das Summen war immer noch da.

  • Das Kabel, das das Mikrofon mit dem Vorverstärker verbindet, ist so kurz wie möglich, um dort induziertes Rauschen zu eliminieren, also habe ich im Grunde den C3-Kappenstift mit dem Operationsverstärkerstift verbunden.

  • Da ich das Datenblatt der Elektretkapsel nicht habe, habe ich die Komponentenwerte aus dem AN verwendet, mit Ausnahme von R1, da die Vorstufe von einem 3-V-Regler gespeist wird.

  • Das Rauschen liegt nicht bei 50 Hz, es hat eine höhere Frequenz, etwa 3 KHz.

Ich habe es mit verschiedenen Elektretkapseln versucht, aber das Rauschen ist immer noch da. Übersehe ich etwas? Die Kapseln, die ich gefunden habe, sind die generischen, jedenfalls glaube ich nicht, dass die Menge an Lärm, die ich höre, darauf zurückzuführen ist. Ich habe jetzt seit vielen Tagen damit zu kämpfen und es sieht so aus, als wäre die Lösung wirklich einfach, aber ich kann sie nicht sehen.

Finden Sie den EMI-Injektionspunkt durch Unterdrückung mit einer Kappe oder einem Shunt R oder durch Injizieren von mehr Rauschen mit dem Finger. Es könnte eine geleitete, differentielle unsymmetrische Impedanz von Gleichtakt-Versorgungsrauschen und Layout-Drähten sein. Erden Sie eine Hand und verwenden Sie die andere, um Rauschen einzuspeisen oder zu unterdrücken, um den Test zu duplizieren und den Injektionspunkt zu finden. Wenn Sie dies verstehen, wird die Lösung einfacher. dh Filter, Abschirmung (STP-Kabel oder Koax, CM-Drossel usw.)
Das Rauschen liegt außerhalb Ihres Setups und wird höchstwahrscheinlich vom Operationsverstärker aufgenommen. Überprüfen Sie, ob alle Signalmassen in Ordnung sind. Tonys obiger Kommentar sollte auch ausprobiert werden.
Ist "Summen" eine Harmonische der Netzfrequenz?
Sie müssen uns helfen, indem Sie Komponentenwerte wie R2 anzeigen, die die Verstärkung des Vorverstärkers festlegen. Auch C3 hätte normalerweise einen Vorwiderstand oder die Verstärkung könnte bei bestimmten Frequenzen unendlich sein. Geben Sie Teilewerte an und wir werden versuchen, dieses Problem zu lösen.
"Das Rauschen liegt nicht bei 50 Hz, es hat eine höhere Frequenz, etwa 3 kHz" - ich würde 3 kHz nicht als "brummen" bezeichnen. Woher weißt du, dass es 3 kHz sind?
Hallo! Ich habe das Rauschen aufgenommen und die Audiodatei mit einer FFT auf Matlab analysiert. Es war die einzige Möglichkeit, die ich finden konnte, um diese Rauschfrequenz zu sehen.
Sind C2 C3 R2 so nah wie möglich am Operationsverstärker? Dieser Knoten hat einen unendlichen Gewinn für jede Interferenz, die in ihn einkoppelt

Antworten (2)

Wenn die Antwort per "csabahu" nicht funktioniert, dann lass mal den VDD zum Mikro aufräumen.

Fügen Sie in diesem VDD eine Reihe R und eine Rangier-C ein.

[ HINWEIS : Dies ist ein TIEFPASSFILTER; verbinden als externe_VDD, Serie R, dann das Rangier-C, dann das vorhandene R1.]

Machen Sie das neue R_VDD zu 1/10 von R1.

Machen Sie den Kondensator 1uF oder 10uF oder 100uF. Erden Sie die Kappe an der Unterseite des Elektretmikrofons.

AUCH --- Die Verstärkung der Operationsverstärkerschaltung kann enorm sein, da kein Widerstand in Reihe mit dem Eingangskondensator geschaltet ist. Mit so viel Verstärkung (R2 * FET_gm) kann diese Schaltung oszillieren. Fügen Sie 1 kOhm oder 10 kOhm in Reihe mit der CAP ein.

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Unter der Annahme, dass der FET tatsächlich den Spannungsausgang des Elektrets (elektrostatischer / Piezosensor) in Stromänderungen umwandelt, ist das 1 / gm (1 / Transkonduktanz) des FET der Rout der gesamten "Mikrofon" -Funktion.

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Wenn Sie eine hohe Verstärkung haben, muss sich der „Elektret“-Erdungsknoten an derselben physischen Stelle (Lötstelle) befinden wie die Masse des VDD/2-Bypass-Kondensators C6.

In meinem Schaltplan fehlte der 10-Ohm-Widerstand in Reihe mit dem Kondensator (gerade aktualisiert). Über das R_VDD habe ich genau das getan, es hat das Problem nicht gelöst. In Bezug auf die Verstärkung des Operationsverstärkers arbeitet er tatsächlich als Transimpedanzverstärker, daher ist die Verstärkung nicht so groß, siehe Anwendungshinweis Seite 5.
Welchen Wert hat R1? Für die Simulation wäre es notwendig...
Hallo csabahu, mein R1 ist 2K2 und vcc für diese Stufe ist 3V, also habe ich ungefähr 2V über dem Elektret. Um das Elektret in dieser Transimpedanzkonfiguration zu simulieren, müssen Sie eine Stromquelle am Eingang verwenden. Diese Stromquelle hat einen Gleichstromwert, der den 2-V-Abfall mit einem Widerstand verursacht
Danke. Ich habe ein Modell eines Elektretmikrofons mit JFET, der Strom beträgt 500 uA. Die Spannung am Elektret wird ca. 1,9V.

Ich finde die Frequenzcharakteristik des LM386 sehr instabil. Es liegt wahrscheinlich eine Hochfrequenzschwingung im System vor. Dies kann ein besonderes Geräusch verursachen. Das Problem wird durch 100nF am Ausgang verursacht.lm386

Wenn dies wirklich das Problem ist, kann es mit einer seriellen RC-Schaltung behoben werden:lm386-1

Aktualisieren:

Die Schaltung ist theoretisch stabil, Ausfälle sind wahrscheinlich auf die Bestückung oder MLCCs zurückzuführen. (Die 3V-Versorgungsspannung (Rauschen) ist auch interessant, weil der Operationsverstärker sie als invertierenden Verstärker gewinnt, 75/2,2 (34x).)Micamp

Zuletzt würde ich vorschlagen, den Kondensator oder den Widerstand auf ca. 10-mal größer am Eingang von LM386, um eine angemessene untere Grenzfrequenz zu haben und mögliche MLCC-Kondensatoren in der Signalkette (C1, C4 in diesem Schema) durch Film- / Tantalkondensatoren zu ersetzen. Die Film/Tantal-Konstruktion ist frei von piezoelektrischem Rauschen. Ein Nachteil des MLCC kann die piezoelektrische Natur des Keramikmaterials sein. MLCCs können aufgrund von Schwingungen im hörbaren Bereich problematische oder störende Geräusche (Klingeln oder Singen) aufweisen.

Guter Fang. In Reihe mit diesem Kondensator sollte ein niederohmiger Widerstand geschaltet sein. Es soll den LM386 stabiler machen.+1
csabahu, vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, die Schaltung zu simulieren. Tatsächlich fehlte in dem von mir geteilten Schaltplan der 10-Ohm-Widerstand in Reihe mit dem Kondensator. Ich habe die Frage aktualisiert.
Es ist auch nicht ganz stabil. Anstelle von 100n benötigen Sie einen kleineren Kondensator (22 ... 33n).
Danke! Sie haben Recht, ich habe das auf eine 33nF-Kappe geändert. Ich werde den Schaltplan aktualisieren. (Das Geräusch ist immer noch da)
Bitte machen Sie ein Experiment. Schließen Sie einen 100u oder größeren Kondensator parallel zu C3 (2,2u) an. Positiv gegenüber dem Mikrofon. Danke.
Der Elektret-Mikrofonvorverstärker brummt, seltsame Geräusche und kann keine Lösung finden
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