Operationsverstärker nicht invertierender Verstärker mit Klemmung?

Ich entwerfe einen einfachen Elektret-Mikrofonverstärker für die Verwendung mit Arduino. Mein aktuelles Design ist unten dargestellt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe mich gefragt, ob es eine Möglichkeit gibt, die Diodenklemme (D1 im Schaltplan) mit dem nicht invertierenden Verstärker zu kombinieren, um die Klemmspannung auf 0 V statt auf etwa -0,6 V zu bringen. Wenn möglich, möchte ich nur den Operationsverstärker im Design verwenden und nicht in der zweiten Hälfte des MCP602 hinzufügen.

Danke!

Ergänzung / Kommentar zu dem, was gesagt wurde: In Ihrer ursprünglichen Schaltung gibt es keinen DC-Pfad zum nicht invertierenden Eingang von IC1A, sodass der DC-Punkt nicht definiert ist, da OPAmp den Pin nicht formell DC-weise ansteuern kann.

Antworten (2)

Die Diode im Bild ist keine Klemme, sondern klebt den negativen Teil des Signals auf etwa -0,7 Volt, während der positive Teil des Signals frei ansteigt. Tatsächlich versucht es, den durchschnittlichen Ausgang nach dem Kondensator auf die pp-Spannung geteilt durch 2 vorzuspannen.

Die "Klemmspannung" kann etwas höher eingestellt werden, indem eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode verwendet wird, die +0,7 Volt erzeugt, und die Schaltungsdiode an diese anstelle von 0 Volt angeschlossen wird.

Ich bin mir nicht sicher, ob Sie dies tatsächlich benötigen. Wenn Sie versuchen, ein Mikrofonsignal zu digitalisieren, um das Audio im Detail zu verändern, benötigen Sie einen Verstärker, der das Signal nur auf die Mitte des ADC zentriert. Wenn Sie alternativ nur die Magnitide des Audiosignals analysieren möchten, um ein Ereignis auszulösen (ohne zu versuchen, detaillierte Audiosignale zu analysieren), kann diese Schaltung durch einen Verlustpassfilter geleitet werden, um ein DC-Signal zu erhalten, das ansteigt oder abnimmt mit Audiopegel.

Dies beantwortet Ihre Frage nicht direkt, aber ich habe einige Vorschläge zur Verbesserung des Designs, die es für Sie unnötig machen sollten, die Klemmdiode überhaupt zu verwenden.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

  1. Bewegen Sie den 10k/10k-Widerstandsteiler zum nicht invertierenden Eingang Ihres Operationsverstärkers, um Ihrem Eingangssignal einen DC-Vorspannungspunkt von halber Versorgung zu geben. Der Grund dafür ist, dass bei Ihrer ursprünglichen Anordnung Ihr AC-gekoppeltes Signal von Ihrem Mikrofon zu negativen Spannungen führt, die an den Eingang des Operationsverstärkers angelegt werden - keine gute Idee, wenn Sie eine einzelne Versorgung verwenden.
  2. Fügen Sie einen Kondensator in Reihe mit R4 im Gegenkopplungsteil der Schaltung zur Verstärkungseinstellung hinzu. Dadurch wird sichergestellt, dass Ihre Schaltung nur eine Verstärkung > 1 für AC und nur eine Verstärkung von 1 für DC hat. Ohne diese Funktion würde die DC-Vorspannung, die wir in Schritt 1 angelegt haben, zusammen mit dem Signal verstärkt - was den Ausgang schnell für jede Verstärkung von viel mehr als 1 sättigt.

Jetzt haben Sie einen Ausgang, der normalerweise auf 2,5 V (die Hälfte Ihrer Versorgung) vorgespannt ist, dem das verstärkte Wechselstromsignal von Ihrem Mikrofon überlagert ist.
Ich habe keine spezifischen Werte für die Kondensatoren in dieser Schaltung gewählt - je nach angestrebtem Frequenzgang müssen Sie möglicherweise einige Anpassungen vornehmen.