Was machen diese passiven Komponenten in dieser Mikrofonverstärkerschaltung?

Ich habe diese Schaltung, die ich vor langer Zeit gebaut habe, um das 2-mV-Signal vom Lautsprecher zu verstärken und es um 2,5 V phasenzuverschieben.

Nun stellt sich die Frage, was genau machen C2, C4, R5 und R6?

http://postimg.org/image/u4m4kvr99/4322863b/

Eine "Phasenverschiebung um 2,5 V" gibt es nicht.
lol, du hast Recht, ich meinte eigentlich Offset

Antworten (3)

R5 und R6 stellen die Verstärkung der Schaltung ein.

C4 ändert technisch gesehen den Frequenzgang und verleiht ihm bei höheren Frequenzen eine NIEDRIGERE Verstärkung, aber der Wert der Kappe impliziert, dass er nur dazu da ist, der Schaltung etwas Stabilität zu verleihen, und den Audiofrequenzgang nicht zu sehr beeinflusst.

C2 ändert auch den Frequenzgang der Schaltung, wodurch die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen reduziert wird. Grundsätzlich werden die Bassfrequenzen abgeschnitten. Ich gehe davon aus (ich habe nicht berechnet), dass dies Frequenzen unter etwa 200 oder 300 Hz abschneidet.

Technisch gesehen erfüllt C2 die gleiche Funktion (Hochpassfilterung) wie C1+R2+R3. Die Chancen stehen gut, dass Sie C2 entfernen (kurzschließen) und eine Schaltung haben, die einwandfrei funktioniert.

UPDATE: Ich sollte auch erwähnen, dass dieser Schaltung eine DC-Sperrkappe am Ausgang fehlt. Dies geschieht normalerweise, insbesondere wenn der Operationsverstärker von einer einzelnen Versorgungsschiene betrieben wird.

C4 reduziert die Verstärkung bei höheren Frequenzen (was Sie sicher gemeint haben), wahrscheinlich aus Stabilitätsgründen, wie Sie erwähnt haben.
David Keßner. Sie sagen also, dass C4 und R5 | | R6 dazu dienen können, die Grenzfrequenz zu definieren
Also David Kessner, Oil Glaser, das meinst du, Herren: fc = 1 / 2*pi*(R6||R5)*C4
@OliGlaser Ja, geringere Verstärkung bei höheren Frequenzen. Guter Fang.
gargoor R5+R6 definieren die Gesamtverstärkung. R2+R3 definieren den DC-Vorspannungspunkt. Dies sind die ersten Werte, die ausgewählt werden. Danach wählen Sie den Wert für C1 und C2, um den Frequenzgang einzustellen. Natürlich sind sie alle miteinander verbunden, aber in dieser Schaltung sind Rs vor Cs. Die Beschreibung von @Kaz, wie C2 funktioniert, ist besser als meine, aber wir nähern uns den Dingen aus etwas anderen Blickwinkeln. Ich habe völlig vergessen, die ganze DC-Bias-Sache in Bezug auf C2 zu behandeln.
@David Kessner y Ich habe R2 und R3 hinzugefügt, aus dem Grund, dass ich möchte, dass das Signal mit 2,5 V betrieben wird, damit ich es an Arduino Uno speisen kann, bcz die MCU nimmt 0 V bis 5 V auf, deshalb habe ich keine Ausgangskappe hinzugefügt. Vielen Dank, dass Sie mich auf R2 + R3 + C1 von einem LPF aufmerksam gemacht haben. C2 wird hinzugefügt, um jedes DC-Massesignal zu blockieren, damit es nicht verstärkt wird und somit auch die Stromversorgung beeinflusst. Ich komme nicht auf die Idee, dass Sie sagen, dass es bei niedrigen Frequenzen eine geringe Verstärkung hat. Es gibt eine Sache, die ich ändern möchte, ich möchte, dass die Grenzfrequenz bei 4K liegt. btw was für ein Verstärker ist das? Es ist kein Integrator-Operationsverstärker, oder?
@gargoor Ich habe keine Ahnung, wie diese Art von Verstärker heißt. Ich habe es nie wirklich mit einem besonderen Namen bezeichnet. Für mich ist es nur ein Mikrofonvorverstärker oder ein Hochpassfilter mit Verstärkung oder was auch immer. Es gibt so viele verschiedene Schaltungen, die Operationsverstärker verwenden, dass es sich oft nicht lohnt, sie alle zu nennen.

C4 reduziert die Closed-Loop-Verstärkung bei hohen Frequenzen. Es ist eine Form der dominanten Polkompensation, um das Risiko einer Verstärkerinstabilität abzuwehren. Bei intern kompensierten Operationsverstärkern sollte dies nicht notwendig sein, aber es ist gut, einen Platz auf der Platine dafür zu lassen.

Was C2 betrifft, so wird es hauptsächlich für die richtige Vorspannung benötigt. Wenn R6 direkt mit Masse verbunden wäre, hätte der Verstärker einen großen DC-Offset am Ausgang. Die Rückkopplung kann nicht auf Masse bezogen werden, da der Verstärker um den 2,5-V-Arbeitspunkt herum basiert. C2 stellt eine "AC-Masse" für die Rückkopplungsschleife bereit, ohne sie mit der 0-V-DC-Masse zu koppeln. Das Vorhandensein von C2 hat den Nebeneffekt, dass der Verstärker bei DC nur Eins-Verstärkung hat: Mit anderen Worten, der Bass wird abgesenkt.

Rheostat R6 steuert die Verstärkung, die, abgesehen von Frequenzeffekten, im Wesentlichen ist 1 + R 5 / R 6 . Je kleiner der Widerstand, der an R6 angewählt wird, desto größer ist die Verstärkung. Die spezielle Verdrahtung eines Potentiometers, das als Rheostat dient, wie im Schaltplan gezeigt, ist eine gute Methode, denn wenn der Schleifer des Potentiometers zufällig einen intermittierenden Kontakt herstellt, steigt der Widerstand des Teils nicht über den seines Widerstandselements. Die Schaltung hat eine minimale Verstärkung, wenn R6 maximal ist, ohne obere Grenze für die Verstärkung: Wenn R6 gegen Null gedreht wird, steigt die Verstärkung schnell auf einen großen Wert an. Der Schaltungsdesigner wollte, dass der Benutzer große Mengen an Verstärkung aus einer einzigen Operationsverstärkerstufe herausholen kann.

Da C2 übrigens Gleichstrom blockiert, sorgt es auch dafür, dass R6 leise arbeitet. Wenn ein erheblicher Gleichstrom durch Potentiometer fließt, können sie beim Betrieb ein kratzendes Geräusch erzeugen.

Diese Schaltung hat einen kleinen Schönheitsfehler: Der Designer hat es versäumt, den Spannungsteiler aus R2 und R3 kapazitiv zu überbrücken. Das heißt, R3 sollte mit einem Kondensator parallel geschaltet werden, um die Welligkeit der Stromversorgung zu reduzieren, die als Signal am Knoten zwischen R2 und R3 erscheint. Daher stützt sich das Design darauf, dass VCC gut reguliert ist.

Das ist interessant, aber ich bin gespannt, wie sich der Operationsverstärker mit einer virtuellen Masse für die Rückkopplungsschleife verhält, wenn keine negative Versorgung für den Operationsverstärker vorhanden ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Hoffe ich habe nichts verpasst. Nun, möglicherweise habe ich das getan - David Kessner erinnerte mich daran, dass Antworten manchmal die Extrameile gehen müssen, weil sie möglicherweise von einer Person gelesen werden, die R6 (z. B. 10k-Pot) an einen Midrail-Punkt gebunden hat und daher C2 nicht benötigt, um die Schaltung zu machen richtig funktionieren. Unter diesen Umständen wird C1 zur dominierenden Komponente, um niedrige Frequenzen zu blockieren, und da die Werte der Komponenten derzeit stehen, bilden C1, R2 und R3 einen Hochpassfilter von etwa 7 Hz. Die 7 Hz sagten vorher 40 Hz, was falsch ist, und ich kann solch eine grausame Rechenleistung nicht erklären!!

C1+R2+R3 bilden einen Hochpassfilter (mehr als nur DC blockieren). C2 ist für mehr als nur die Reduzierung der Verstärkung bei niedrigen Frequenzen erforderlich, es ist erforderlich, wenn der OpAmp von einer einzelnen Stromschiene betrieben wird, wobei der Eingangs-/Ausgangs-Gleichstrom auf die Hälfte von VCC vorgespannt ist.
@DavidKessner Aus Sicht eines Designers wäre C1 vorhanden, um zu verhindern, dass die Vorspannungspegel des Operationsverstärkers durch den Gleichstrompegel am Elektret gestört werden. Sicher, es begrenzt auch den 3-dB-Punkt der Niederfrequenzverstärkung auf etwa 40 Hz, aber ich würde vorschlagen, dass seine Einbeziehung in erster Linie dazu dient, zu verhindern, dass die DC-Vorspannung beeinträchtigt wird. C2 (Reduzierung der Verstärkung bei niedrigen Frequenzen) bedeutet implizit, dass die DC-Verstärkung eins wird und daher nur die am V+-Eingang vorhandene DC zum Ausgang durchgeht. Der C2-Spektraleffekt (gegenüber C1) ist signifikanter, daher verdient es eine Aussage darüber, dass es sich um ein Hochpassfilter handelt, das viel mehr als C1 ist.
Sie liegen nicht falsch, ich denke nur, dass Ihre Antwort nützlicher ist, wenn sie auf diese Dinge hinweist. Es gibt viele Schaltpläne für Mikrofonvorverstärker im Internet, die kein Äquivalent zu C2 haben und die HPF-Funktion von C1 erfordern. Jemand, der unsere Antworten hier liest und sich dann andere Mikrofonvorverstärkerschaltungen ansieht, würde von einer vollständigeren Antwort profitieren.
@DavidKessner Punkt gut gemacht!
C2 ist eine DC-Sperrkappe. Ohne schließen Sie Vo, 5 V, gegen Masse kurz, wenn Sie R6 auf Null wickeln. Das heißt, die Amp-Verstärkung treibt Vo so an, dass (2) zu (6) geht, was effektiv 5 V auf GND legt, was sowohl für VCC als auch für R6 schlecht wäre.
@david Kannst du das weiter veranschaulichen? Ich habe es mit Multisim getestet und ich sehe, Sie haben Recht, es geht auf 0 V oder auf maximal 5 V nur DC-Signal. aber ich verstehe die Theorie dahinter nicht
@DavidKessner danke für deine Beiträge. Verzeihen Sie, ich bin wirklich verwirrt, wenn ich solche Worte "Single Power Rail" sehe. "C1 + R2 + R3 bilden einen Hochpassfilter (mehr als nur das Blockieren von DC). C2 wird für mehr als nur die Reduzierung der Verstärkung bei niedrigen Frequenzen benötigt, das ist es erforderlich, wenn der OpAmp über eine einzelne Stromschiene betrieben wird, wobei der Eingangs-/Ausgangs-Gleichstrom auf die Hälfte von VCC vorgespannt ist. Ich möchte, dass ein Bereich von 300 Hz bis 4 kHz vom Operationsverstärker ausgegeben wird
@gargoor - Wenn Sie mit 8 kHz abtasten, müssen Sie einen besseren Filter verwenden, wenn Sie erwarten, dass 4-kHz-Signale durchgelassen werden. Wenn Sie 4 kHz bei 8 kHz abtasten, erhalten Sie einen DC-Pegel. Wenn Sie 6 kHz bei 8 kHz abtasten, erhalten Sie ein vollständig gealiastes Signal von 2 kHz. Suchen Sie nach "Nyquist-Sampling" und "Anti-Alias-Filter".
@Andy alias Ich verstehe die Neyquist-Theorie. Deshalb möchte ich ein Durchlassband bis 3 kHz verwenden und dann bis 4 kHz absenken, um einen sicheren Spielraum zu haben. Aber ich weiß nicht, welche Widerstände zu ändern sind, um dies in der obigen Schaltung zu erreichen. Ich habe festgestellt, dass C1, R1, R2, R3 alles vor 40 Hz (über Multisim) blockiert, aber ich kann es nicht wirklich berechnen. Ich habe es versucht, aber ich bekomme keine 40 Hz, stattdessen bekomme ich entweder 7 Hz oder ungefähr 160 Hz.
R2||R3 ist 235k. C 1 R Zeit beträgt daher 23,5 ms. Mal 2 Π und invertieren, um 7Hz zu erhalten. Ich habe einen Fehler in meiner Antwort gemacht. Keine Ahnung, was passiert ist, aber ich werde es korrigieren.
@ِAndy alias ok cool, also bin ich richtig. Was ist mit dem Hochpassfilter?
@gargoor Wenn Sie C4 und R6 entfernen, ist (2) ein (GND), (3) beginnt bei 2,5 V, (6) ist A * 2,5, (A ist die Open-Loop-Verstärkung ist sehr groß), also ( 6) wird 5 V sein, an der Schiene hängen bleiben. Selbst wenn Sie ein Mikrofon verwenden, beträgt der Eingang etwa 2,5 + Signal, der Ausgang 500 V + Signal, bleibt jedoch bei 5 V hängen.
@david, das ist es, was ich am Ausgang bekomme, wenn ich praktisch 4,5 V habe (wenn das Oszilloskop auf Gleichstrom ist) und fast weniger als 50 mV und im Wechselstrom-Oszilloskop, und das Mikrofonsignal wird nicht verstärkt, es kann nur auf dem angezeigt werden Das Oszilloskop ändert sich, wenn ich Luft darauf blase oder pfeife, aber es werden keine Wörter erkannt. Nach dem, was Sie gesagt haben, sind R6 und C4 nicht gut mit dem Verstärker verbunden.
@gargoor Wenn Sie R6 entfernt haben, ist die Verstärkung des Operationsverstärkers eins. Ich denke, als David R6 entfernen sagte, meinte er, es durch einen Kurzschluss zu GND ersetzen. Die Mittenbandverstärkung der Schaltung beträgt 1 + R 5 R 6 und für 220k und 10k beträgt die Mittelbandverstärkung 23.