Wie ist dieser Vorverstärker aufgebaut?

Ich versuche, einen Vorverstärker für dieses Elektretmikrofon zu entwerfen .

Ich habe diesen Schaltplan aus etwas zusammengesetzt, das ich im Internet gefunden habe.

Schema

Sieht das ok aus? Ich werde die Ausgabe mit einem ADC (intern in einer MCU) abtasten und eine FFT darauf ausführen.

Der Operationsverstärker ist ein Rail-to-Rail-Operationsverstärker, er hat jedoch keinen Niederspannungs-Offset, sollte ich mich darum kümmern? Der IC hat 4 Operationsverstärker, sollte ich eine oder zwei weitere Stufen hinzufügen und die Verstärkung jeder Stufe verringern? Oder sollte ich den Rest als aktive Filter verwenden?

Benötige ich eine Filterung oder ähnliches?

Wie stellt man die Verstärkung am besten ein?

Ich dachte an die Verwendung eines Potentiometers für R7.

Hier ist eine AC-Analyse von LTspice:

AC-Analyse

Hier sind die LTSpice-Dateien für die Simulation.

Ich bin mir Ihrer Simulation nicht sicher, diese Schaltung sollte in ihrer zentralen Bandbreite bis zu 80 dB erreichen. Und ein Operationsverstärker mit niedrigem Offset (geringes Rauschen) ist ein Muss für solch hohe Verstärkungen.
Ich würde empfehlen, den zweiten Operationsverstärker mit Wechselstrom zu koppeln. Kondensator zu Eingang und Widerstandsnetzwerk wie beim ersten Operationsverstärker.
@WhatRoughBeast. +1, das hilft bei der Offset-Spannung. Gute Idee

Antworten (2)

Generell okay!

  1. Die DC-Verstärkung jeder Stufe beträgt eins, sodass einige mV Offset-Spannung überhaupt keine Rolle spielen.

  2. Die Verstärkung scheint etwas hoch zu sein, es sei denn, es handelt sich um eine Art verstecktes Mikrofon. Denken Sie daran, dass die V/Pa-Empfindlichkeit immer für RMS 1 Volt angegeben wird und Sie beginnen, bei etwa 3,2 V Spitze-zu-Spitze zu begrenzen.

  3. Vielleicht möchten Sie einen RC-Filter in die Vorspannungsschaltung des Elektrets einbauen. So etwas wie ein paar hundert Ohm und 100 uF gegen Masse.

  4. Topf für R7 - gut, vielleicht möchten Sie ihn mit der Serienkappe tauschen und den Topf erden, es wird funktionieren. Sie könnten so etwas wie einen 100K-Rheostat-verbundenen Topf mit einem 4,7K in Reihe verwenden. Ein Log 'A' Taper (Lautstärkeregler) Poti, der als Teiler zwischen den beiden Stufen angeschlossen ist, wäre besser. Sie müssten den Schleifer wie in der ersten Stufe mit einem Widerstandspaar an die zweite Stufe koppeln, um die Vorspannung bei 1,65 V zu halten.

  5. Wenn Sie mit 50-100 kHz abtasten, sollten Sie keine Filterung benötigen, andernfalls sollten Sie einen Anti-Aliasing-Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz unter der Hälfte Ihrer Abtastfrequenz in Betracht ziehen.

  6. Der LMV324 ist zumindest Niederspannung und hat keine Übergangsverzerrung, ist aber ziemlich laut. Selbst bei perfekter Abschirmung und ohne Netzteilrauschen würde ich mit der gegebenen Verstärkung über eine Bandbreite von 20 kHz etwa 0,25 V pp Rauschen am ADC-Eingang erwarten.

Bearbeiten: Schema des kapazitiv gekoppelten Verstärkungspots unten. C1 (vielleicht 100n) ist nicht unbedingt erforderlich, vermeidet jedoch die Verschwendung von Gleichstrom im Topf. C2 könnte wie bei der Eingangskopplung 33n sein.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Hat der lmv324 eine ausreichend hohe Anstiegsgeschwindigkeit für die volle Leistung bei 20 kHz?
@Bitrex gut für ca. 100 kHz mit 3,3-V-Versorgung gemäß Datenblatt, Abb. 24.
Danke, ich weiß sehr wenig über Mikrofone und Operationsverstärker. Ich wusste (immer noch) nicht, wie viel Gain ich wirklich brauche. Ich habe dieses Spice-Modell eines Mikrofons verwendet, das ich gefunden habe, und herausgefunden, dass ein Gespräch aus 1 m Entfernung 60 dBSPL beträgt, also habe ich diese Zahlen in das Modell gesteckt. Das Mikrofon ist etwa 30 cm von einigen Lautsprechern entfernt, die Musik abspielen. Soll ich die Verstärkung verringern? Könnten Sie bitte die AC-Kopplung des von Ihnen erwähnten Potis erläutern? Schließlich könnte ich einen anderen Operationsverstärker verwenden (dieser ist für mich leicht verfügbar). Irgendwelche Vorschläge ? (Ich werde sie höchstwahrscheinlich bei ebay suchen).
Beginnen Sie vielleicht mit einem Gewinn von ungefähr 1/3 dessen, was Sie haben. Ich werde bearbeiten, um das Topfschema hinzuzufügen. Sie können sehen, ob das Rauschen für Sie in Ordnung ist, oder eine parametrische Suche durchführen Strom (pA/sqrt(Hz)).
Wäre es eine gute Idee, zwei verschiedene Operationsverstärker zu verwenden, einen rauscharmen für die Eingangsstufe und einen Rail-to-Rail für die 2. Stufe?
Wenn Sie keinen finden, der alles kann, könnten Sie das tun, aber dann müssen Sie nach zwei Verstärkern suchen, oder Sie haben drei Viertel des LMV324 übrig.

Ihre Schaltung und Simulation sehen vernünftig aus. Vorausgesetzt, das Modell für Operationsverstärker ist genau. Ich habe Ihre LT Spice-Dateien heruntergeladen und angesehen. Ein Kaskadenverstärker mit einer Verstärkung von fast 5000 liefert Ergebnisse, die möglicherweise eine Abschirmung des Verstärkers erfordern.

  1. Ihr Verstärker scheint auf 100 kHz zu verstärken. Vielleicht möchten Sie diesen Gewinn mit einem Nachfolgefilter etwas abschwächen (wie Sie sagten, haben Sie zusätzliche Einheiten im Paket).

  2. Sie haben hier eine sehr hohe Verstärkung, und alles über etwa 700 uV vom Elektretmikrofon beginnt an den Schienen mit Clipping (Verzerrung).

  3. Ihre Widerstandswerte sehen gut aus, um Operationsverstärkerströme auszugleichen, aber die Offset-Spannung (wie im obigen Kommentar angegeben) könnte Sie stolpern lassen.

Die Verwendung eines Potentiometers anstelle von R7 zum Einstellen der Verstärkung funktioniert. Tue es. Bauen Sie es und genießen Sie es dann, die Unterschiede zwischen einem Simulatorprogramm und dem wirklichen Leben zu sehen.

Wie ist dieser Vorverstärker aufgebaut?
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