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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Anschluss Mikrofon an atmega32


Autor: Thomas (Gast)
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Hallo,

ich möchte ein Mikrofon über einen Verstärker an einen atmega32 
anschließen.
Als Verstärker will ich den IC TS912 benutzen. Für die 
Spannungsversorgung soll ein 7812 und ein 7912 genutzt werden.

Ich hänge mal die Schaltpläne an.

Ist das so richtig, wird das funktionieren.

Vielen Dank für die Hilfe,
Thomas

Schaltplan TS912: http://schalldaempferchip.de/fotos/1.JPG
Schaltplan Versorgung: http://schalldaempferchip.de/fotos/2.JPG
Liste der Bauelemente: http://schalldaempferchip.de/fotos/3.JPG

Autor: ich (Gast)
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Ne geht so nicht.
1. Der 7912 kann nicht aus 20V -> -12V machen. Der braucht -20V um -12V 
Ausgangsspannung zu haben. (Inverter einbauen)
2. Du musst den Mega-Eingang absichern. Der verträgt nur nur zwischen 0 
und 5,.. V OPV soll aber mit +-12V betrieben werden. Ein Fehler und er 
Eingang hat Probleme.

Und meines Erachtens hat ein Micro 2 Leitungen?!

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Der TS912 ist auch mit 0 und +5V zufrieden. Das ist ein Rail to Rail OP 
bei dem brauchst du keine negative Spannung. Deine beiden Widerstaende 
sind mit 500 Ohm b.z.w. 1 Ohm viel zu niederig. Mach die mal ein paar 
Zehnerpotenzen groesser. Dann lege den (+) Eingang des OPs mittels 
Spannungsteiler auf UB/2 und schliess das Mikro ueber einen Kondensator 
an. Da der OP mit der gleichen Betriebsspannung (+5V) wie der uC 
betrieben wird brauchst du in dem Fall den Eingang nicht zu schuetzen.

Gruss helmi

Autor: Thomas (Gast)
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Hallo,

danke.
Ich habe die Beschaltung des TS912 verändert:
http://schalldaempferchip.de/fotos/4.JPG

-Pin 4 liegt jetzt an GND an (Richtig?)
-Pin 3 ist über einen Widerstand von 1 Ohm mit UB=5V verbunden. Das 
sollte so der Spannungsteiler sein, der daraus 2,5V macht, aber 
irgendwie fehlt da noch was, oder?
-Wie muss C1, d.h. der Kondensator zwischen Pin 3 und dem Mikrofon, 
beschaffen sein?

Danke,
Thomas

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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@ Thomas

Du solltest vielleicht darauf hinweisen, dass sich unter den Links 
MB-grosse Bilder frisch aus einer Digitalkamera verstecken, die eine 
Handzeichnung auf einem Karopapier zeigen. Dachte schon mein Browser 
hätte sich aufgehängt, so lange dauert das Laden ;-)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Stefan B. (stefan) Benutzerseite

>Du solltest vielleicht darauf hinweisen, dass sich unter den Links
>MB-grosse Bilder frisch aus einer Digitalkamera verstecken, die eine
>Handzeichnung auf einem Karopapier zeigen. Dachte schon mein Browser
>hätte sich aufgehängt, so lange dauert das Laden ;-)

Das ist ein Fall für Superman!, ähhh Bildformate!!!

;-)
Falk

Autor: Thomas (Gast)
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Stimmt, das war etwas unbedacht die Bilder so groß zu machen.
Die nächsten Bilder werde ich kleiner machen.
Aber um mal auf die eigentliche Frage zurückzukommen:
Was ist an dem Schaltplan noch nicht richtig?

Thomas

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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>-Pin 3 ist über einen Widerstand von 1 Ohm mit UB=5V verbunden. Das
>sollte so der Spannungsteiler sein, der daraus 2,5V macht, aber
>irgendwie fehlt da noch was, oder?

Auch hier gilt wieder das gleiche was ich eben schon gepostet habe. Mach 
die Widerstaende mal ein paar Zehnerpotenzen groesser. Ein 1 Ohm 
Widerstand gegen +5V ist fuer die Mikrophonspannung ein fast kompletter 
Kurzschluss. Der untere Widerstand des Spannungsteiler gehoert an GND.
Fuer die beiden Widerstaende wuerde ich dir 100KOhm empfehlen. Nun zum 
Gegenkopplungsnetzwerk. Fuer den 5Mohm nimmst du am besten einen 470KOhm 
und fuer den 10 KOhm dann einen 1KOhm. Das Gegenkopplungsnetzwerk soll 
allerdings nur fuer Wechselspannungsignale aktiv sein. Also in Reihe zum 
1 KOhm Widerstand gehoert noch ein Kondensator. Wie berechnet man nun 
die beiden Kondensatoren. Dazu muss du die untere Grenzfrequenz 
festlegen bis wo du ein Signal verstaerken willst. Im allgemeinen nimmt 
man fuer die untere Grenzfrequenz ca. 30Hz. Da du aber 2 Kondensatoren 
im Signalweg hast  must du aber die Grenzfrequenzen der einzelnen 
Koppelkondensatoren etwas niederiger ansetzen. Also wird jetzt die 
Grenzfrequenz zu 30Hz / sqrt(2) = 21Hz.
Damit berechnet sich der Kondensator der in Reihe zum 1 KOhm liegt wie 
folgt:  C = 1 /(2*Pi*fu*R)  = 1 / (2 * 3.14*21* 1Kohm) = 7.5 uF gewaehlt 
= 10uF

Der Koppelkondensator zwischen Spannungsteiler und Mikro:

Ck = 1 / (2  Pi  fu * Re)

Re = ist die Parallelschaltung der beiden 100KOhm Widerstaende also 
50KOhm

Ck = 1 / (2 * 3.14  21  50KOhm) = 150 nF gewaehlt 220nF

Autor: Thomas (Gast)
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So, hier ist nochmal eine Verbesserung:
http://schalldaempferchip.de/fotos/5.JPG

Ist das jetzt so richtig?

Thomas

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Da der ATMega32 im Differentialmodus einen integrierten Verstärker hat, 
brauchst Du keinen externen. Einfach einen Spannungsteiler auf VRef/2 
einstellen und mit Block-Kondensator nach Masse schalten. Daran über 
einen Widerstand von 100kOhm den einen ADC-Pin schalten, direkt an den 
ADC-Pin das Mikrofon über Koppelkondensator anschließen. Den zweiten 
ADC-Pin direkt mit dem Spannungsteiler verbinden. Dann den internen 
Verstärker auf Gain x200 einstellen und fertig.

Autor: Thomas (Gast)
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Hallo,

jetzt ist der externe Verstärker fertiggeplant, jetzt will ich ihn auch 
ausprobieren. Das verstärkte Signal werde ich dann an den A/DC-Port des 
atmega32 anschließen.
Ist die Verstärkerschaltung denn nun so richtig?

Danke,
Thomas

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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>jetzt ist der externe Verstärker fertiggeplant, jetzt will ich ihn auch
>ausprobieren.

Vorher Datenblatt lesen ;-)

Was ist das denn für ein Mikro?

Autor: Thomas (Gast)
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Hallo,

das ist ein normales PC-Mikrofon.
Also vermutlich mit 10mV  höchste Ausgangsspannung.

Was meinst du mit "Vorher Datenblatt lesen ;-)"?
Fehlt immer noch was oder weshalb soll ich das Datenblatt lesen?

Danke,
Thomas

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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So isses richtig. Dann bau ihn mal auf.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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So ein "PC-Mikrofon" ist das nicht Elektret? Oder vielleicht doch 
dynamisch?

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Falls es ein Elektret-Mikrofon ist (gibt es einen Grund ein dynamisches 
Mikrofon zu verwenden?), das will noch eine Gleichspannung anliegen 
haben damit es funktioniert.

Was du noch einplanen solltest ist ein Antialiasing-Tiefpass-Filter mit 
einer Grenzfrequenz unterhalb der halben Abtastrate, sonst kommt aus dem 
A/D-Wandler u.U. nichts sinnvolles raus.

Autor: Thomas (Gast)
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So, ich habe nun die Schaltung aufgebaut.
Anstatt des Mikrofons habe ich testweise mal gar nichts, d.h. 0V 
angeschlossen.
Dummerweise leuchtet eine an Ausgang angeschlossene LED, obwohl eine 
Verstärkung von 0V ja eigentlich auch 0V ergeben müsste.

Woran kann das liegen?

Thomas

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Du hast am Ausgang des OPs einen Ruhepegel von 2.5V. Deshalb leuchtet 
deine LED. Das geht so nicht anders weil deine Mikrophon ja eine 
Wechselspannung erzeugt. Dein OP Ausgang pendelt dabei um die 2.5V. 
Waere das nicht der Fall muesste dein OP Ausgang ja bei der negativen 
Halbwelle des Mikrophons ja eine negative Spannung ausgeben das kann er 
aber nicht (mit 0 und +5V Versorgt).  Der AD Wandler im AVR kann mit 
negativen Spannungen am Eingang zerstoert werden. Deshalb ist dein 
Ruhepegel wenn keine Ansteuerung da ist 2.5V.  In deiner Software must 
du nur 512 vom ADC Wert subtraieren. Damit hast du die Messwerte vom 
Mikrophon in 2er Komplementdarstellung.

Gruss Helmi

Autor: ich (Gast)
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Nix angeschlossen heißt nicht 0V sondern irgendwas. Und irgendwas 
verstärkt = LED ab.

Autor: Thomas (Gast)
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Aha, vielen Dank.

Aber ich habe nochmal folgende Messungen gemacht:
1. Den Verstärker an GND angeschlossen, eine LED an den Ausgang und die 
Spannung gemessen: etwas weniger als 2V.

2. Den Verstärker an 10mV (über einen Spannungsteiler) angeschlossen, 
eine LED an den Ausgang und die Spannung gemessen: etwas weniger als 2V.

Offensichtlich hatte die Veränderung an dem EIngang also keine 
Auswirkungen auf den Ausgang.

Kann das so richtig sein?


Danke,
Thomas

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>1. Den Verstärker an GND angeschlossen, eine LED an den Ausgang und die
>Spannung gemessen: etwas weniger als 2V.

Wo hast du die 0V angelegt? Vor dem Kondensator, also quasi das Mikrofon 
kurzgeschlossen?
Der Eingang deines OP liegt grundsätzlich auf 2,5V (bzw. halber 
Betriebsspannung). Und ein Kondensator hat die Angewohnheit, für 
Gleichspannungen ein unendlich grosser Widerstand zu sein. Damit liegt 
hinter dem Kondensator immer noch nur eine Spannung von 2,5V an.

Das Gleiche gilt für Punkt 2.

Wenn du Pin 3 des Verstärkers (scheint ein Eingang zu sein), auf 0V 
legst, sollte am Ausgang auch 0V (oder 5V je nach Eingang) anliegen.
Ich habe gerade nicht die Lust, mir das Datenblatt zum Verstärker 
runterzuladen. Deswegen nur diese vagen Angaben. Aus deinem "Schaltplan" 
geht es ja nich hervor, welchen Eingang des OP du benutzt.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Er benutzt Pin 3 (+) Eingang des OPs.

@Thomas (Gast)

Das ist ein Wechselspannungsverstaerker. Am Mikrophon Eingang kannst 
du keine Gleichspannung anlegen die wird nicht verstaerkt. Wenn du 
dagegen eine kleine Wechselspannung an den Eingang anlegst dann 
bekaemmst du auch am Ausgang ein Signal und zwar symetrisch um 2.5V rum.

Mal eine andere Frage was willst du mit dem Mikrophonsignal am AVR ?

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