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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lautstärke messen: Falsche Verstärkerschaltung für Mikrofon gewählt?


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Autor: Ralf (Gast)
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Hallo,

ich versuche mich gerade zur Einarbeitung in analogen Schaltungen an 
einer Lautstärkemessung durch einen Mikrocontroller. Erfasst werden soll 
vor allem der Bereich der menschlichen Stimme. Vom Prinzip her 
funktioniert es soweit, doch ich glaube ich habe die falsche 
Verstärkerschaltung für's Mikrofon gewählt.

Ich verwende eine MCE-101 Mikrofonkapsel -> 
http://www2.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/3...
Der Frequenzgang schien mir für mein Vorhaben passend.

Die Verstärkerschaltung befindet sich im Anhang, wobei ich die 
Verstärkung erstmal auf 2000 hochgejubelt habe, da ich auch aus relativ 
großer Entfernung noch einigermaßen was empfangen möchte.
Das Datenblatt zum verwendeten OP:
http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL_RESOURCES...

Das Problem, welches ich nun habe ist, dass die Schaltung wohl 
wesentlich empfindlicher auf tiefe Frequenzen als auf hohe reagiert. 
Geprüft habe ich das, indem ich mal spaßeshalber einfach entsprechende 
Musik laufen ließ. Für den Versuch zu den tiefen Frequenzen habe ich ein 
Stück genommen, welches keine Bässe enthielt. Für die höheren Frequenzen 
hab ich ein Lied genommen, welches verglichen mit dem anderen "höher" 
getönt hat, allerdings waren dort im Hintergrund Bässe zwecks Rythmus 
vorhanden - und auf die hat die Schaltung wesentlich stärker reagiert 
als auf die hohen Töne.
In einem weiteren Versuch hab ich einfach verschiedene Sätze in 
verschiedenen Tonlagen Richtung Mikrofon geträllert - gleiches Ergebnis.

Ich frage mich nun, ob meine gewählte Verstärkerschaltung generell murks 
oder einfach nur falsch dimensioniert ist. Was ich eben gerne hätte, 
wäre dass die Schaltung auf die Mädels genauso reagiert wie auf die 
Jungens :)
Geht das überhaupt ohne eine "riesige" analoge Verstärkerschaltung zu 
bauen?

Ralf

Autor: ArnoR (Gast)
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> ich versuche mich gerade zur Einarbeitung in analogen Schaltungen

Na da wärs ja ganz toll gewesen diese analoge Schaltung auch im 
Analog-Forum zu posten.

> wobei ich die Verstärkung erstmal auf 2000 hochgejubelt habe

Nee, hast du nicht. Nach obiger Schaltung ist es nur 101-fach.

> dass die Schaltung wohl
> wesentlich empfindlicher auf tiefe Frequenzen als auf hohe reagiert.

Das wäre so, wenn du tatsächlich mit 1 OPV 2000-fache Verstärkung 
hättest, weil der TS922 eine ft=4MHz hat. Bei 100-facher Verstärkung 
sollte er etwa 40kHz Bandbreite haben.

Autor: Ralf (Gast)
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> Na da wärs ja ganz toll gewesen diese analoge Schaltung auch im
> Analog-Forum zu posten.
Stimmt, mein Fehler.

> Nee, hast du nicht. Nach obiger Schaltung ist es nur 101-fach.
Hab ich doch. Sonst hätt ich's nicht dazugeschrieben.
Die gezeigte Schaltung ist das Schaltbild, nach dem ich's implementieren 
wollte, und die 101-fache Verstärkung war nicht ausreichend.

> Das wäre so, wenn du tatsächlich mit 1 OPV 2000-fache Verstärkung
> hättest, weil der TS922 eine ft=4MHz hat. Bei 100-facher Verstärkung
> sollte er etwa 40kHz Bandbreite haben.
Wie ich sagte, ich HABE 2000-fache Verstärkung, damit ich überhaupt was 
spürbares am ADC bekomme und damit ich auch noch aus ein bis zwei Metern 
was "höre".
Wenn ich das richtig sehe, hab ich deiner Beschreibung nach noch eine 
zweite Verstärkerstufe nötig, da ich mit einem OP & 2k-Verstärkung nur 
2kHz Bandbreite habe, korrekt? Das könnte evtl. erklären, warum die 
hohen Töne nicht mehr so sehr verstärkt werden.
Den Aufbau hatte ich auch gemacht, mit 2x 101-facher Verstärkung (im 
Prinzip das obige zweimal hintereinander), allerdings war da wohl ne 
Eigenschwingung mit im Spiel. Da es ein fliegender Aufbau war, hab ich 
die Eigenschwingung mal darauf geschoben, einen "ordentlichen" Aufbau 
wollte ich mir die nächsten Tage machen um zu sehen, ob's eben am 
fliegenden Aufbau lag oder ob die beiden Verstärkerstufen von sich aus 
schwingen.

Ralf

Autor: Jens G. (jensig)
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>Das Problem, welches ich nun habe ist, dass die Schaltung wohl
>wesentlich empfindlicher auf tiefe Frequenzen als auf hohe reagiert.

Wie hast Du das festgestellt? Durch Abhören der Signale am Ausgang des 
OPV? Oder mittels Oszi.
Ich frage deshalb, weil Bässe grundsätzlich eine höhere Amplitude haben 
als höhere Frequenzen. Also sieht man die am Oszi auch deutlich stärker.

Bei 2000er Verstärkung ist natürlich auch die Bandbreite des OPV 
schlicht  am Ende, wie Du schon richtig festgestellt hast.

Autor: Jens G. (jensig)
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>Das Problem, welches ich nun habe ist, dass die Schaltung wohl
>wesentlich empfindlicher auf tiefe Frequenzen als auf hohe reagiert.

Wie hast Du das festgestellt? Durch Abhören der Signale am Ausgang des 
OPV? Oder mittels Oszi.
Ich frage deshalb, weil Bässe grundsätzlich eine höhere Amplitude haben 
als höhere Frequenzen. Also sieht man die am Oszi auch deutlich stärker.

Bei 2000er Verstärkung ist natürlich auch die Bandbreite des OPV 
schlicht  am Ende, wie Du schon richtig festgestellt hast 
(vorausgesetzt, die ft=4MHz stimmen auch - habe ich jetzt nicht 
geprüft).

Autor: ArnoR (Gast)
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>> Nee, hast du nicht. Nach obiger Schaltung ist es nur 101-fach.
> Hab ich doch. Sonst hätt ich's nicht dazugeschrieben.
> Die gezeigte Schaltung ist das Schaltbild, nach dem ich's implementieren
> wollte, und die 101-fache Verstärkung war nicht ausreichend.

Na was soll denn das? Wieso zeigst du bewußt eine falsche Schaltung wenn 
du nach Hilfe fragst? Keine gute Basis.

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Bässe haben oft mehr Amplitude, weil das die Empfindlichkeit des 
Gehörs geringer wird. Neben dem Problem mit der Bandbreite kann es nötig 
sein, eine absichtliche Filterfunktion zu integrieren. Möglich wäre dies 
z.B. im Bereich um R106 und C103, durch eine Parallelschaltung von 
mehreren RC-Gliedern.

Für mehr Verstärkung sollte die 2. Stufe eher invertierend sein. Das 
reduziert die Schwingungsneigung etwas.

Autor: Ralf (Gast)
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Guten Morgen allerseitens,

@Jens G.:
> Wie hast Du das festgestellt? Durch Abhören der Signale am Ausgang des
> OPV? Oder mittels Oszi.
Am Controller hängen ein paar LEDs. Ich hab sie für die ersten Versuche 
bei bestimmten Pegeln am ADC aufleuchten lassen.
Ich hab die Schaltung auch mal durch LTSpice gejagt. Zwar konnte ich 
keinen exakt zum TS922 passenden OP finden, aber bei einer AC Analyse 
hab ich gesehen dass die Verstärkung der unteren Frequenzen höher ist. 
Ist freilich nicht aussagekräftig, da eben der falsche OP in der 
Simulation sitzt, ich werd schauen, welcher der verfügbaren OPs dem 
TS922 am nächsten kommt.

> Bei 2000er Verstärkung ist natürlich auch die Bandbreite des OPV
> schlicht  am Ende, wie Du schon richtig festgestellt hast
> (vorausgesetzt, die ft=4MHz stimmen auch - habe ich jetzt nicht
> geprüft).
Laut Datenblatt: Gain Bandwidth Product -> 4MHz

@ArnoR:
> Na was soll denn das? Wieso zeigst du bewußt eine falsche Schaltung wenn
> du nach Hilfe fragst? Keine gute Basis.
Och mensch, Arno, was soll das? Ich hab geschrieben, dass ich die 
angehängte Schaltung verwendet habe und im Text stand: "wobei ich die 
Verstärkung auf 2000 hochgejubelt hab". Wir können jetzt streiten ob 
ich's noch deutlicher hätte formulieren sollen (zur Info, R106 hatte ich 
für den Test auf 50R gesetzt), oder ob ich für alle Werte, mit denen ich 
im Verlauf der ersten Versuche n Protokoll hätte führen sollen, am 
besten mit Bildern der Lötstellen etc. Und was wär dann rauskommen? 
Wahrscheinlich n Kommentar ála "den Haufen Unterlagen liest doch keiner, 
änder mal den Wert von Bauteil X und schau einfach was rauskommt".
Dass die textuelle Formulierung vielleicht wachsweich gewesen sein mag 
und dass ich explizit hätte schreiben sollen, dass die Testschaltung 
abweicht, sehe ich ein, wenn du einsiehst dass du auch hättest fragen 
können, wie ich auf die 2000 komme :)

@Ulrich:
> Die Bässe haben oft mehr Amplitude, weil das die Empfindlichkeit des
> Gehörs geringer wird.
Verstehe, dass heisst, ein hoher Ton hat bei niedriger Amplitude 
"gefühlt" die gleiche Lautstärke wie ein tiefer Ton mit höherer 
Amplitude?

> Neben dem Problem mit der Bandbreite kann es nötig sein, eine
> absichtliche Filterfunktion zu integrieren. Möglich wäre dies
> z.B. im Bereich um R106 und C103, durch eine Parallelschaltung von
> mehreren RC-Gliedern.
Bisher hab ich den C103 nur als Sperre gesehen, die verhindern soll, 
dass die am Eingang anliegende DC-Spannung Ub/2 ebenfalls verstärkt 
wird.
Die Kombination R106 & C103 sorgt dafür, dass ab einer bestimmten 
Frequenz eine höhere Verstärkung auftritt, da Xc mit steigender Frequenz 
abnimmt, also ein Hochpass, korrekt? Hmmm... wenn ich jetzt also 
beispielsweise einen Filter für 1kHz drin habe, und setze jetzt z.B. 
einen Filter für 5kHz dazu, dann muss ich für die Verstärkung die 
Widerstände beider Filter in die Berechnung miteinbeziehen, stimmt das 
soweit?

> Für mehr Verstärkung sollte die 2. Stufe eher invertierend sein. Das
> reduziert die Schwingungsneigung etwas.
Okay. Ich hab aber keine symmetrische Spannungsversorgung. Der Eingang 
der zweiten Stufe würde ja dann eigentlich die negativen Signale der 
ersten Stufe sehen, aber wahrscheinlich den Bereich aus den "Maximum 
ratings" (VCCneg - 0.3V) übersteigen, das wär ja dann nicht so toll :/
Ausser die zweite Stufe ist wie die erste aufgebaut, also das 
Eingangssignal wieder auf Ub/2 vorspannen, das würde ja dann wieder 
gehen, oder? Am Ausgang der zweiten Stufe würd ich dann eine 
Schottky-Diode in Sperrrichtung nach GND platzieren, um den ADC vor den 
negativen Signal zu schützen.

Ralf

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Ralf schrieb:

> Verstehe, dass heisst, ein hoher Ton hat bei niedriger Amplitude
> "gefühlt" die gleiche Lautstärke wie ein tiefer Ton mit höherer
> Amplitude?

Bevor Du irgendwelche "Messungen" machst, solltest Du Dich vielleicht
mal mit den Grundlagen der Audiotechnik beschäftigen. Für Laien ist
da Wikepedia immer ein guter Einstieg. Und wenn Du Fragen zu einer
bestimmten Schaltung hast, solltest Du auch genau diese hier zeigen
und nicht irgendeine, die Dir gerade in die Finger fällt. Wenn Du
irgendwelche akustische Messungen machst, wird es das beste sein,
wenn Du Dir ein passendes fertiges Meßgerät kaufst.
Gruss
Harald

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Hast du das Mikrofon überhaupt richtig angeschlossen?

Autor: Ralf (Gast)
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@Harald:
> Bevor Du irgendwelche "Messungen" machst, solltest Du Dich vielleicht
> mal mit den Grundlagen der Audiotechnik beschäftigen. Für Laien ist
> da Wikepedia immer ein guter Einstieg.
Ja, dort habe ich auch schon interessante Lektüre gefunden.

> Und wenn Du Fragen zu einer bestimmten Schaltung hast, solltest Du auch
> genau diese hier zeigen und nicht irgendeine, die Dir gerade in die Finger
> fällt.
Den ersten Teil des Satzes hatte ich glaub ich mit dem Eingangsbeitrag 
abgedeckt. Den zweiten Teil werde ich nicht nochmal erklären.
Ich habe die gezeigte Schaltung mit einer Modifikation verwendet und 
nicht irgendeine. Punkt.

> Wenn Du irgendwelche akustische Messungen machst, wird es das beste sein,
> wenn Du Dir ein passendes fertiges Meßgerät kaufst.
Ich glaube, du gehst davon aus, dass ich ein Pegelmessgerät bauen will. 
Das ist nicht der Fall. Ich brauche keine exakte db-Angabe oder sonstwas 
in der Art. Ich möchte eine Schaltung aufbauen, die hauptsächlich im 
Sprachbereich die Lautstärke erfasst und mir sowohl bei tiefen als auch 
bei hohen Stimmlagen bei gleicher Lautstärke auch die gleiche Amplitude 
gibt.
Ein fertiges Meßgerät bringt mir nichts, da ist weder was gelernt dabei 
noch möchte ich für ein einfaches Hobbyprojekt ein Gerät kaufen, was 
wahrscheinlich im Bereich von 100-1000€ liegt, ganz abgesehen davon, 
dass ich so ein Gerät nicht ohne wesentlich großen Aufwand mit meinem 
Controller verknubbeln kann. Und falls das Gerät ein 
Kommunikations-Interface besitzen sollte würde ich wetten, dass das 
Protokoll nicht offengelegt ist.

@STK500-Besitzer:
> Hast du das Mikrofon überhaupt richtig angeschlossen?
Das ist jetzt ne Scherzfrage, das kannst du nicht ernst meinen, oder? :)

Ralf

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Ralf schrieb:

> Ich habe die gezeigte Schaltung mit einer Modifikation verwendet und
> nicht irgendeine. Punkt.

Ja, die typische Standardschaltung für den nichtinvertierenden
Verstärker, so wie man sie inzwischen vermutlich in jedem
Physikbuch findet. Für die Beurteilung Deiner speziellen
Schaltung ist es z.B. wichtig, was für einen Rückkopplungswider-
stand (in Ohm) Du verwendest, um Fehlereinflüsse richtig einzu-
schätzen. Diese werden meist deutlich sichtbar, wenn die Ver-
stärkung über 300 hinausgeht.

>> Wenn Du irgendwelche akustische Messungen machst, wird es das
>> Beste sein, wenn Du Dir ein passendes fertiges Meßgerät kaufst.

> Ich glaube, du gehst davon aus, dass ich ein Pegelmessgerät bauen will.
> Das ist nicht der Fall. Ich brauche keine exakte db-Angabe oder sonstwas
> in der Art. Ich möchte eine Schaltung aufbauen, die hauptsächlich im
> Sprachbereich die Lautstärke erfasst und mir sowohl bei tiefen als auch
> bei hohen Stimmlagen bei gleicher Lautstärke auch die gleiche Amplitude
> gibt.

Das ist mit einem unkalibriertem Meßgerät ohne Bewertungsfilter
aber nicht möglich.

> Ein fertiges Meßgerät bringt mir nichts, da ist weder was gelernt dabei

Wenn Du irgendein zusammengeschustertes Gerät baust, was nur Haus-
nummern anzeigt, hast Du auch keinen Lerneffekt. Einfache Akustik-
messgeräte, die nicht unbedingt auf höchste Präzision ausgelegt sind,
gibt es ab ca. 30€. Damit hast Du dann zumindest eine Grundlage, mit
der Du ein Eigenbauinstrument kalibrieren kannst.

>> Hast du das Mikrofon überhaupt richtig angeschlossen?
> Das ist jetzt ne Scherzfrage, das kannst du nicht ernst meinen, oder? :)

Eine einfache Frage, die man am besten mit einem Schaltplan
beantwortet.
Gruss
Harald

Autor: Ralf (Gast)
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Hallo Harald,

> Ja, die typische Standardschaltung für den nichtinvertierenden
> Verstärker, so wie man sie inzwischen vermutlich in jedem
> Physikbuch findet.
So ähnlich, ja :) Irgendwo musste ich ja einsteigen ;)
Die Schaltung hatte ich hier im Forum gefunden.

> Für die Beurteilung Deiner speziellen Schaltung ist es z.B. wichtig, was
> für einen Rückkopplungswiderstand (in Ohm) Du verwendest, um
> Fehlereinflüsse richtig einzu schätzen. Diese werden meist deutlich
> sichtbar, wenn die Verstärkung über 300 hinausgeht.
Der Rückkoppelwiderstand hat die gezeigten 100k, die Modifikation für 
die Verstärkung von 2000 war das Ändern des 1k-Widerstands auf 50R.
Das ist natürlich sinnfrei, nachdem ich durch Arno's Beitrag mal 
begriffen hatte, dass ich damit die Bandbreite drastisch reduziere, ohne 
zweite Verstärkerstufe geht's also sowieso nicht.

> Das ist mit einem unkalibriertem Meßgerät ohne Bewertungsfilter
> aber nicht möglich.
Im Prinzip müsste ich die Kurven aus diesem Wiki-Artikel anwenden:
http://de.wikipedia.org/wiki/Geh%C3%B6rrichtige_La...
Das wird knackig. Falls man das in Hardware machen kann wird's 
wahrscheinlich eine aufwendigere Analogschaltung, und für den DSP-Ansatz 
hat mein kleiner 8-Bitter wahrscheinlich nicht genug Leistung... Ei, ei, 
ei...

> Wenn Du irgendein zusammengeschustertes Gerät baust, was nur Haus-
> nummern anzeigt, hast Du auch keinen Lerneffekt.
Außer ich bekomm's Schritt für Schritt ans Laufen ;)

> Einfache Akustikmessgeräte, die nicht unbedingt auf höchste Präzision
> ausgelegt sind, gibt es ab ca. 30€. Damit hast Du dann zumindest eine
> Grundlage, mit der Du ein Eigenbauinstrument kalibrieren kannst.
Stimmt, von dem Punkt aus betrachtet kann das natürlich helfen...

>>> Hast du das Mikrofon überhaupt richtig angeschlossen?
>> Das ist jetzt ne Scherzfrage, das kannst du nicht ernst meinen, oder? :)
> Eine einfache Frage, die man am besten mit einem Schaltplan beantwortet.
Das Mikro hat zwei Strippen, und was Schwarz und Rot bedeuten weiss ich 
;)

Ralf

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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Ralf schrieb:
> Das Mikro hat zwei Strippen, und was Schwarz und Rot bedeuten weiss ich
> ;)

Ja, und da es sich um ein Elektretmikrofon handelt, braucht sie eine 
"Fremdspeisung".
Ist aber im DAtenblatt beschrieben.

Autor: Ralf (Gast)
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@STK500-Besitzer:
> Ja, und da es sich um ein Elektretmikrofon handelt, braucht sie eine
> "Fremdspeisung". Ist aber im DAtenblatt beschrieben.
Korrekt. Und da meine Schaltung im Eingangsbeitrag einen Pull-Up gemäß 
Datenblatt direkt am Mikrofonanschluss hat, ist deine Frage geklärt :)

Ralf

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Ralf schrieb:
> @STK500-Besitzer:
>> Ja, und da es sich um ein Elektretmikrofon handelt, braucht sie eine
>> "Fremdspeisung". Ist aber im DAtenblatt beschrieben.
> Korrekt. Und da meine Schaltung im Eingangsbeitrag einen Pull-Up gemäß
> Datenblatt direkt am Mikrofonanschluss hat, ist deine Frage geklärt :)

Schaltpläne in Prosa führen oft zu Missverständnissen...
Gruss
Harald

Autor: Ralf (Gast)
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> Schaltpläne in Prosa führen oft zu Missverständnissen...
Auch richtig, aber in dem Fall war das ja keine Prosa, die Schaltung aus 
dem Eingangsbeitrag hat ja den Pull-Up.

Ralf

Autor: HildeK (Gast)
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Wenn du 2k Verstärkung benötigst, um ein einigermaßen messbares Signal 
zu bekommen (z.B. 500mVss), dann ist irgend etwas oberfaul. Die v=100 
der Orignalschaltung sollten da gut reichen.
Prüfe deshalb mal den Arbeitspunkt des Elektretmikros. Wie groß ist die 
Spannung zwischen Elektret und dem R102? Gut wären etwa 1...1,5V. 
Andernfalls den Widerstand entsprechend anpassen.

Übrigens, wenn du nur den 1kΩ auf 50Ω reduziert hast, ist zur 
Bandbegrenzung nach oben mit, wie oben schon gesagt, 2kHz auch noch eine 
nach unten mit rund 300Hz hinzugekommen. Das ist zwar ein wichtiger Teil 
des Sprachspektrums, aber es ist trotzdem nicht mehr viel übrig.

Autor: Kai Klaas (klaas)
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Mit einem 4MHz OPamp hast du eine "open loop gain" von 200 bei 20kHz. 
Wenn du eine Verstärkung von 20 einstellst, hast du also noch eine 
Verstärkungsreserve von Faktor 10. Mehr ist mit diesem Chip nicht 
sinnvoll. Eine Verstärkung von 2000 ist also völlig daneben!

Wenn du höhere Verstärkungen willst, mußt du mehrere Verstärkerstufen 
hintereinander schalten. Vergiß nicht am Eingang einer jeden Stufe ein 
passendes Tiefpaßfilter, sonst schwingt es gar fürchterlich. Auch die 
Speisung für das Elekretmikro solltest du sieben.

Autor: Markus ---- (mrmccrash)
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Ich würde an deiner Stelle erst mal Messen, ob das Mikrofon überhaupt 
mehr als 1,5V Speisung bekommt. GGf. mal statt 3,3V 5-8V über den 2k2 
Widerstand einspeisen, dann kommt dort sicherlich auch ein besseres 
Signal raus. Die Charakteristik (Richtwirkung, Frequenzgang) eines 
Kondensatormikrofons ändert sich mit der Speisespannung im messbaren 
Bereich.

Abgesehen davon ist die Empfindlichkeit der Kapsel (Sensitivity) mit 
-46dBV/Pa recht wenig, gängige Musiker-Mikrofone (dynamische Kapsel ohne 
Vorverstärker, z.b. Sennheiser e935, Shure SM57) bringen locker 5-10db 
mehr...

Besser wäre vielleicht die hier:
EM-4B, -64dB
http://www.conrad.de/ce/de/product/302180/

_.-=: MFG :=-._

Autor: Michael Bertrandt (laberkopp)
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> Das Problem, welches ich nun habe ist, dass die Schaltung wohl
> wesentlich empfindlicher auf tiefe Frequenzen als auf hohe reagiert

Das ist normal, tiefe Töne enthalen mehr Energie.

> Verstärkung erstmal auf 2000 hochgejubelt habe

Das ist zu viel.

Man müsste 2 OpAmp-Stufen hintereinanderschalten.

Und beim Aufbaue darauf achten, daß der Ausgang nicht auf den Eingang 
rückwirkt, z.B. über wackelige Versorgungsspannugnen, und das ganze zu 
schwingen anfängt.

Autor: Arno H. (arno_h)
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Die Vorspannungserzeugung ist mangelhaft ausgeführt und reduziert die 
PSRR auf nur noch 6 dB.
Abhilfe findest du u.a. in der angehängten AN581 von AD.

Arno

Autor: Andi (Gast)
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Hab mir jetzt nicht alles durchgelesen, aber versuch mal R106 nicht über 
den Kondensator auf GND sondern ohne Kondensator auf Vcc/2 zu legen.

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Andi schrieb:
> Hab mir jetzt nicht alles durchgelesen, aber versuch mal R106 nicht über
> den Kondensator auf GND sondern ohne Kondensator auf Vcc/2 zu legen.

Genau, damit DC-Differenz und DC-Offset auch immer schön mit verstärkt 
werden und um so den OP schneller an den Poller zu treiben ...

Nein, das sollte er besser sein lassen.


Gruß

Jobst

Autor: Ralf (Gast)
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Guten Abend zusammen,

@HildeK:
> Wenn du 2k Verstärkung benötigst, um ein einigermaßen messbares Signal
> zu bekommen (z.B. 500mVss), dann ist irgend etwas oberfaul. Die v=100
> der Orignalschaltung sollten da gut reichen.
Du darfst nicht vergessen, dass ich auch aus 1-2m noch die 
Gesprächsfetzen haben möchte. Bei den ersten Versuchen hatte ich bei 
etwa 30-50cm Abstand bei einem normal gesprochenen Satz nahezu 
Vollausschlag, d.h. ich lag bei etwa 1.5Vss. Bei größerer Entfernung 
natürlich weniger. Die Empfindlichkeit möchte ich später mal mit einem 
Poti regeln können, damit nicht schon das Atmen bei 50cm für 
Vollausschlag sorgt.

> Prüfe deshalb mal den Arbeitspunkt des Elektretmikros. Wie groß ist die
> Spannung zwischen Elektret und dem R102? Gut wären etwa 1...1,5V.
> Andernfalls den Widerstand entsprechend anpassen.
Das heisst der Widerstand für die Phantomspeisung wird so gewählt dass 
sie grob genähert Ub/2 ist?

> Übrigens, wenn du nur den 1kΩ auf 50Ω reduziert hast, ist zur
> Bandbegrenzung nach oben mit, wie oben schon gesagt, 2kHz auch noch eine
> nach unten mit rund 300Hz hinzugekommen. Das ist zwar ein wichtiger Teil
> des Sprachspektrums, aber es ist trotzdem nicht mehr viel übrig.
Dass das murks bzgl. der Bandbreite ist, durfte ich weiter oben schon 
feststellen ;) Da hast du recht, da bleibt nicht mehr viel übrig.

@Kai Klaas:
> Mit einem 4MHz OPamp hast du eine "open loop gain" von 200 bei 20kHz.
> Wenn du eine Verstärkung von 20 einstellst, hast du also noch eine
> Verstärkungsreserve von Faktor 10. Mehr ist mit diesem Chip nicht
> sinnvoll. Eine Verstärkung von 2000 ist also völlig daneben!
Ja, das habe ich wie bereits gesagt festgestellt (und auch erklärt 
bekommen warum).

> Wenn du höhere Verstärkungen willst, mußt du mehrere Verstärkerstufen
> hintereinander schalten. Vergiß nicht am Eingang einer jeden Stufe ein
> passendes Tiefpaßfilter, sonst schwingt es gar fürchterlich. Auch die
> Speisung für das Elekretmikro solltest du sieben.
Weiter oben war ja schon eine zweite, invertierende (um Eigenschwingung 
vorzubeugen) Stufe angedacht.
Ein Tiefpassfilter? Hmmmm... Ich glaub ich muss das ganze so langsam mal 
ins LTSpice laden.

@Markus:
> Ich würde an deiner Stelle erst mal Messen, ob das Mikrofon überhaupt
> mehr als 1,5V Speisung bekommt. GGf. mal statt 3,3V 5-8V über den 2k2
> Widerstand einspeisen, dann kommt dort sicherlich auch ein besseres
> Signal raus. Die Charakteristik (Richtwirkung, Frequenzgang) eines
> Kondensatormikrofons ändert sich mit der Speisespannung im messbaren
> Bereich.
Interessant, gut zu wissen. Den Rest der Schaltung kann ich aber 
(hoffentlich) auf 3.3V lassen?

> Abgesehen davon ist die Empfindlichkeit der Kapsel (Sensitivity) mit
> -46dBV/Pa recht wenig, gängige Musiker-Mikrofone (dynamische Kapsel ohne
> Vorverstärker, z.b. Sennheiser e935, Shure SM57) bringen locker 5-10db
> mehr...
Okay, aber das ist ja professionelle(re) Studioware und nicht unbedingt 
was für den Hobbybastler :)

> Besser wäre vielleicht die hier:
> EM-4B, -64dB
> http://www.conrad.de/ce/de/product/302180/
Das könnt ich probieren, kostet nicht die Welt.

@Michael Bertrandt:
> Das ist normal, tiefe Töne enthalen mehr Energie.
Also müsste ich die tieferen Frequenzen etwas dämpfen, damit die Mädels 
auch ne Chance haben :) Hochpaß am Eingang oder wie? Weiter oben wurde 
eigentlich ein Tiefpaß empfohlen.

> Man müsste 2 OpAmp-Stufen hintereinanderschalten.
Ist bereits angedacht, bisher Eingang -> nicht invertierend -> 
invertierend, um Eigenschwingung zu vermeiden. Würde es eigentlich auch 
andersrum (inv. -> n.inv.) funktionieren? Noch was für die nächste 
LTSpice-Sitzung.

> Und beim Aufbaue darauf achten, daß der Ausgang nicht auf den Eingang
> rückwirkt, z.B. über wackelige Versorgungsspannugnen, und das ganze zu
> schwingen anfängt.
Ja, das dürfte beim aktuellen Aufbau mit ein Problem sein, Lochraster, 
etc. Vielleicht kann ich die (neue) Schaltung beim Kumpel mal ätzen.

@Arno:
> Die Vorspannungserzeugung ist mangelhaft ausgeführt und reduziert die
> PSRR auf nur noch 6 dB.
> Abhilfe findest du u.a. in der angehängten AN581 von AD.
Danke, die werd ich mir durchlesen.

@Andi & Jobst:
>> (Andi) Hab mir jetzt nicht alles durchgelesen, aber versuch mal R106
>> nicht über den Kondensator auf GND sondern ohne Kondensator auf Vcc/2
>> zu legen.
> (Jobst) Genau, damit DC-Differenz und DC-Offset auch immer schön mit
> verstärkt werden und um so den OP schneller an den Poller zu treiben ...
> Nein, das sollte er besser sein lassen.
Seh ich genauso wie Jobst, wäre das nicht eher der passende Ansatz für 
die nicht invertierende Verstärkerstufe? Also den nicht invertierenden 
Eingang auf Ub/2 zu legen?

Ralf

Autor: Jobst M. (jobstens-de)
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Ralf schrieb:
> Seh ich genauso wie Jobst, wäre das nicht eher der passende Ansatz für
> die nicht invertierende Verstärkerstufe? Also den nicht invertierenden
> Eingang auf Ub/2 zu legen?

... was?

Das ist ein nicht invertierender Verstärker und dort liegt (auch) am 
nicht invertierten Eingang (+) Ub/2 ...


Gruß

Jobst

Autor: HildeK (Gast)
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Ralf schrieb:
>> Prüfe deshalb mal den Arbeitspunkt des Elektretmikros. Wie groß ist die
>> Spannung zwischen Elektret und dem R102? Gut wären etwa 1...1,5V.
>> Andernfalls den Widerstand entsprechend anpassen.
> Das heisst der Widerstand für die Phantomspeisung wird so gewählt dass
> sie grob genähert Ub/2 ist?

Ja, aber im Zweifel eher etwas weniger. Über dem FET, der im 
Elektret-Mikro eingebaut ist, sollte der dort vorkommende negative 
Ausschlag der Signalamplitude natürlich noch eine Spannung > 0 über dem 
FET zulassen. Andererseits: je größer der Arbeitswiderstand gewählt 
wird, desto größer ist die Verstärkung.

>> Das ist normal, tiefe Töne enthalen mehr Energie.
> Also müsste ich die tieferen Frequenzen etwas dämpfen, damit die Mädels
> auch ne Chance haben :) Hochpaß am Eingang oder wie? Weiter oben wurde
> eigentlich ein Tiefpaß empfohlen.

Beim Tiefpass ging es um die obere Frequenzgrenze, also eher bei 20kHz. 
Man sollte nicht mehr (Frequenzbereiche) verstärken wollen, als man 
überhaupt braucht.
Wenn du jedoch eine Messschaltung willst, die entsprechend dem 
menschlichen Lautheitsempfinden eine Anzeige oder Reaktion zeigt, dann 
wirst du das Spektrum entsprechend anpassen müssen. Schau mal die 
akustischen Bewertungsfilter an, z.B. bei 
http://de.wikipedia.org/wiki/Lautheit . Das zeigt dir auch, wie der 
Hochpass theoretisch aussehen sollte.

Autor: Ralf (Gast)
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Guten Morgen,

@Jobst:
> Das ist ein nicht invertierender Verstärker und dort liegt (auch) am
> nicht invertierten Eingang (+) Ub/2 ...
Sorry, ich war gestern abend auf'm falschen Dampfer, was ich meinte war 
einen invertierenden Verstärker als erste Stufe zu nehmen und den nicht 
invertierenden Eingang ebenfalls auf Ub/2 zu legen.

@HildeK:
> Ja, aber im Zweifel eher etwas weniger. Über dem FET, der im
> Elektret-Mikro eingebaut ist, sollte der dort vorkommende negative
> Ausschlag der Signalamplitude natürlich noch eine Spannung > 0 über dem
> FET zulassen.
Okay.

>  Andererseits: je größer der Arbeitswiderstand gewählt wird, desto größer
> ist die Verstärkung.
Es gibt wohl verschiedene Datenblätter für die MCE-101 Kapsel (bzw. 
werden verschiedene Kapseln als MCE-100 gepriesen), dort waren 
Widerstände von 1k-2k2 angegeben, aber höher hab ich bis jetzt noch 
nicht probiert. Würde aber evtl. aufgrund der relativ geringen 
Versorgungsspannung Sinn machen, zumal es m.E. zu der Aussage passt, 
dass die Empfindlichkeit der Mikros auch von der Höhe der 
Phantomspeisung abhängt.

Ralf

Autor: Ralf (Gast)
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@HildeK:
> Beim Tiefpass ging es um die obere Frequenzgrenze, also eher bei 20kHz.
Okay.

> Man sollte nicht mehr (Frequenzbereiche) verstärken wollen, als man
> überhaupt braucht.
Da stimme ich zu :)

> Wenn du jedoch eine Messschaltung willst, die entsprechend dem
> menschlichen Lautheitsempfinden eine Anzeige oder Reaktion zeigt, dann
> wirst du das Spektrum entsprechend anpassen müssen.
Ich weiss momentan noch nicht, wie ich das löse bzw. ob beispielsweise 
ein Teil dieser Aufgabe auch im Controller abgehandelt werden kann. Dazu 
fehlt mir noch Basiswissen, aber es wird besser dank euch :)

> Schau mal die akustischen Bewertungsfilter an, z.B. bei
> http://de.wikipedia.org/wiki/Lautheit . Das zeigt dir auch, wie der
> Hochpass theoretisch aussehen sollte.
Danke für den Link. Interessant, welche Bewertungen es da gibt, und in 
welchen Beziehungen die einzelnen Werte/Einheiten zueinander stehen, 
nicht nur in dem Link sondern allgemein zu dem Thema (z.B. auch hier: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Geh%C3%B6rrichtige_La... ).

Ralf

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