Irgendwelche Tipps zum Entwerfen eines Audio-Vorverstärkers für niedrige Frequenzen?

Ich versuche gerade, einen Audio-Vorverstärker zu entwerfen, der sehr schwache Audiosignale (möglicherweise im Mikrovoltbereich) von 20 bis 200 Hz verstärken soll. Ich habe sowohl Transistoren als auch Operationsverstärker zur Verstärkung ausprobiert, aber aus irgendeinem Grund sehe ich nie ein Signal, wenn ich unter ~ 80 Hz gehe. Ich verwende ein Elektret-Kondensatormikrofon CMA 4544PF-W (www.cui.com/product/resource/cma-4544pf-w.pdf).

Um diese Frequenzen zu erzeugen, verwende ich die Frequenzgenerator-App auf meinem Telefon (die gemäß dem von mir verwendeten Oszilloskop genau ist), aber ich bin mir nicht sicher, ob einige der niedrigeren Frequenzen (20-30 Hz) vorhanden sind gespielt. Ich kann 50-60 Hz und mehr spielen fühlen, weil sie mein Telefon vibrieren lassen, wenn ich in diesen Bereich gehe.

Die Schaltungen, die ich gebaut habe, sind:

Operationsverstärkerschaltung

Und

Transistorverstärker

(Hinweis: C2 des Operationsverstärkers wurde durch einen 0,1uF ersetzt, weil ich keinen 4,7uF dabei hatte und ich einen BC547B (www.farnell.com/datasheets/410427.pdf) Transistor anstelle des 2N3904 verwende (www.sparkfun.com/datasheets/Components/2N3904.pdf) für das zweite Bild)

Ich habe ziemlich viel Zeit damit verbracht, Transistorvorverstärker und die Arten von Vorspannungen zu erforschen, und am Ende habe ich mich zwischen der Kollektorrückkopplung und dem Spannungsteiler entschieden. Ich habe aufgrund des Emitterwiderstandswerts Schwierigkeiten, mit dem Spannungsteiler eine große Verstärkung zu erzielen, und ich kann ihn nicht mit einem parallelen Kondensator umgehen, da dies im Wesentlichen zu einem Hochpass wird, was genau das Gegenteil von dem ist, was ich möchte .

Bei der Kollektorrückkopplung konnte ich das Signal gut verstärken, aber wie gesagt nur oberhalb von 80Hz.

Wie kann ich die Signale unter 80Hz verstärken? Ich habe einige Ideen, was das Problem sein könnte, aber ich habe keine Ahnung, was es tatsächlich ist:

  1. Mein Telefon kann keine Töne unter 50 Hz erzeugen
  2. Mein Kondensatormikrofon ist nicht empfindlich genug, um Frequenzen unter 50 Hz aufzunehmen
  3. Niedrigere Frequenzen erfordern eine stärkere Verstärkung, um sichtbar zu sein

Noch ein Hinweis: Wie genau berechnen Sie bei Kollektor-Rückkopplungsschaltungen die Verstärkung der Schaltung? Ich glaube, es hat mit dem Basiswiderstand zu tun, aber ich kann nirgendwo eine Formel finden.

Haben Sie versucht, Ihre Schaltung zu modellieren und die Verstärkung über der Frequenz darzustellen? Ihr AC-Kopplungsnetzwerk bildet auch einen Hochpassfilter, der die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen begrenzt.
C1 ist gerade in der ersten Schaltung absurd klein. Berechnen Sie die Hochpassantwort in die Eingangsimpedanz (1 Kiloohm im ersten Fall). Sie können sich auch nicht darauf verlassen, dass dieses Mikrofon oder Ihr Telefon bei diesen Frequenzen reagiert.
@NickJohnson Ich kenne mich mit Schaltungen nicht sehr gut aus, da ich meine Informationen erhalten habe, indem ich einige Dinge aus Lehrbüchern herausgepickt habe, die ich gefunden habe, aber ich weiß nicht, wie man einen Transistor oder Operationsverstärker modelliert. Ich wünschte wirklich, ich hätte es getan. Wie könnte ich den Filter in einen Tiefpass verwandeln oder sogar nur die Filterkomponente entfernen?
Laden Sie einfach ltspice herunter, erstellen Sie Ihren Schaltplan darin neu und führen Sie dann eine Wechselstromsimulation aus. Sie sollten in der Lage sein, einige gute Tutorials zur grundlegenden Verwendung von ltspice ziemlich einfach zu finden!
@NickJohnson Wow, ich kannte ltspice noch nicht einmal. Ich werde es versuchen
@BrianDrummond Welches Mikrofon würdest du für die Frequenzen vorschlagen? Laut Datenblatt sollte der Frequenzgangbereich 20-20.000 Hz betragen
(a) Idealerweise ein Messmikrofon von B&K – siehe bksv.com/Products/transducers/acoustic/microphones/… – aber Sie wollen wahrscheinlich nicht den Preis wissen. (b) etwas, das gegen eines davon kalibriert ist, wenn Sie vorübergehend Zugang zu einem anständigen Labor haben - oder eines mieten können ... gracey.co.uk/microphones.htm

Antworten (1)

1 - Sehr wahrscheinlich

2 - Diese Suche sagt, dass es auch durchaus möglich ist.

3 - Während C1 und C2 Gleichstrom blockieren, sind sie auch ein RC-Filter, der die Niederfrequenzwiedergabe behindert.

Sie benötigen höhere Kapazitätswerte, um niedrigere Frequenzen wiederzugeben. Dieser Rechner kann sehr nützlich sein, um solche Werte zu ermitteln.

Können Sie versuchen, den Verstärker zuerst zu bauen und ihn auf einem Wellenformgenerator auszuprobieren, bevor Sie ihn auf Ihrem Telefon ausprobieren? Haben Sie versucht, den Kopfhörerausgang Ihres Telefons ohne Last zu messen?

Auf diese Weise isolieren Sie das Problem und stellen sicher, dass jeder Teil Ihrer Kette das tun kann, was Sie wollen, bevor Sie versuchen, alles zusammenzuarbeiten.

ps: Seien Sie vorsichtig, wenn Sie einen Verstärker bauen, der fast Gleichstrom wiedergibt, die meisten Lautsprecher / Kopfhörer können Gleichstrom nicht lange verarbeiten.

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