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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Electret-Kondensator Mikrofon - Wozu der Kondensator?


Autor: Torsten Z. (torsten_z)
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Hallo zusammen.

Ich habe ein Electret-Kondensator Mikrofon (Modell "EM-6022P", 
zweipolig) an einen Arduino angeschlossen. Soweit so gut, die Spannung 
ändert sich, wenn ich spreche.

Jetzt würde ich aber gerne die Schaltung im Detail verstehen. Angehängt 
ist das Schaltbild aus dem Datenblatt.

Bitte korrigiert mich, wenn ich was Falsches schreibe 
(Rechtschreibfehler mein ich nicht):

Das Mikrofon funktioniert wie ein Kondensator und wird über den 
Widerstand RL aufgeladen. Schwingt die Membrane ändert sich die 
Kapazität des Mikrofons und es entstehen 
Spannungsimpulse/Spannungsschwankungen, die ich dann am Mikrocontroller 
messen kann.

Warum wird der Kondensator in Reihe vor den Analog-Port geschaltet? Bei 
meiner Messung macht es keinen Unterschied, ob der Kondensator vorhanden 
ist...

Parallel zu GND hätte ich verstanden, dann wäre es ein Tiefpass gewesen.

Vielen Dank für eure Antworten. Bitte verzeiht meine Laienhaftigkeit :-P

LG
Torsten

Autor: oszi40 (Gast)
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Torsten Z. schrieb:
> Warum wird der Kondensator in Reihe vor den Analog-Port geschaltet? Bei
> meiner Messung macht es keinen Unterschied, ob der Kondensator vorhanden
> ist...

Dieser Kondensator trennt in Deinem Fall Deine 
Gleichspannung(Speisespannung) vom NF-Signal (Output).
Mehr da http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/index.htm

Autor: MaWin (Gast)
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Torsten Z. schrieb:
> Warum wird der Kondensator in Reihe vor den Analog-Port geschaltet? Bei
> meiner Messung macht es keinen Unterschied, ob der Kondensator vorhanden
> ist...

Weil dein Analog Eingang (Port?) schon einen Kondensator enthält.

Zumindest einer ist aber nötig, um den Gleichspannungsanteil der durch 
die Phantomspannung (Hilfsversorgungsspannung Vs) entsteht, abzutrennen.

Lieber 2 als keiner.

Autor: Sebastian S. (amateur)
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Ich wusste garnicht, dass man den Arduino auch mit Wechselspannung 
füttern kann...

Autor: MaWin (Gast)
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Sebastian S. schrieb:
> Ich wusste garnicht, dass man den Arduino auch mit Wechselspannung
> füttern kann...

Mist, das habe ich übershene, daß er einen ADRUINO A/D Einaggndamit 
beschickt.
Da ist der Kondensator in der Leitung natürlich maximal blöd.
Denn der Arduino hat keinen kondensatorgekoppelten Audioeingang.

Man müsste dort nach der Kondensatorkopplung erst mal eeinen 0-Pegel 
definieren, sage wir 2.5V.
  +---+-RL--+-- +5V VCC
  |   |     |
  |   |    22k
  |   |     |
(Mic) +--C--+-- A/D-Eingang
  |         |
  |        22k
  |         |
  +---------+-- GND
Wenn man aber Rl passend zum Mikro ausgewählt hatdaß sich am Knotenpunkt 
eh ca. 2.5V ergeben, braucht man den ganzen Kram nicht, dann reicht:
  +-- +5V VCC
  |
 Rl
  |
  +-- A/D-Eingang
  |       
(Mic)       
  |        
  +-- GND

Autor: Torsten Z. (torsten_z)
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Vielen Dank euch!

Das hat geholfen, ich hab es verstanden.

Autor: Andi B. (andi_b2)
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Torsten Z. schrieb:
> Das Mikrofon funktioniert wie ein Kondensator und wird über den
> Widerstand RL aufgeladen.

Am Ausgang des Piezoaufnehmers ist ein FET der die Impedanz wandelt 
damit du die Spannungsänderung überhaupt irgendwie ohne massive 
Störeinkopplung weiterverarbeiten kannst. Und dieser FET braucht eine 
Versorgungsspannung über den Source Widerstand über welchem sich dann 
auch die Ausgangsspannung des FET Verstärkers abbildet. Auf wikipedia 
ist das Schaltbild.

Du kannst natürlich statt einem RL mit 2k2 wie im Datenblatt angegeben, 
2 RL mit jeweils 4k4 welche als Spannungsteiler zwischen + und GND 
liegen nehmen. Dann hättest du DC nahe Mittenpegel und der Audiopegel 
liegt bei typ. -42dBV/1Pa wie im Datenblatt angegeben. Wenn du hingegen 
den R1 wie in MaWins zweiter Schaltung anpasst (erhöhst) damit DC nahe 
Mitte ist, änderst du auch die Verstärkung. In deinem Fall 
wahrscheinlich sogar wünschenswert. Mit einem 4k7 würde dieses Mikro 
dann schon ca. -36dBV/1Pa liefern. Noch größerer R1 wird kaum mehr was 
bringen, denn da kommst dann schon in den Bereich der im Datenblatt mit 
"Sensisitivy Reduction" spezifiziert ist.

Nur, -36dBV sind auch nur 16mVeff. Und beim normalen Sprechen in der 
Nähe des Mikros hat man eher 0,5 Pa. Ob du die paar mV direkt mit den 
ADC sinnvoll auswerten kannst, mußt du selbst entscheiden. Ich würde 
mindestens einen Transistor nachschalten. Oder einfacher, einen OPAMP.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Andi B. schrieb:
> Ob du die paar mV direkt mit den
> ADC sinnvoll auswerten kannst, mußt du selbst entscheiden.

Der ATmega2560 kann optional *200 verstärken.

Autor: MaWin (Gast)
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Andi B. schrieb:
> Du kannst natürlich statt einem RL mit 2k2 wie im Datenblatt angegeben,
> 2 RL mit jeweils 4k4 welche als Spannungsteiler zwischen + und GND
> liegen nehmen. Dann hättest du DC nahe Mittenpegel

Nein, dann nicht mehr.

Dann hättest du

 +5V
  |
 4k4
  |
  +----+--
  |    |
(Mic) 4k4
  |    |
 GND  GND

und das Mic hat 2k2.

besser ist

 +5V
  |
 4k4
  |
  +---
  |
(Mic)
  |
 GND

Autor: c.m. (Gast)
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dave jones hat ein paar videos über microphone gemacht:
https://www.youtube.com/playlist?list=PLvOlSehNtuH...

Autor: Andi B. (andi_b2)
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MaWin schrieb:
> Nein, dann nicht mehr.
>
> Dann hättest du
>
>  +5V
>   |
>  4k4
>   |
>   +----+--
>   |    |
> (Mic) 4k4
>   |    |
>  GND  GND
>
> und das Mic hat 2k2.

Das Mikro hat Zout 2k2 wenn man es mit RL 2k2 betreibt. Sourceschaltung. 
Der Drain Strom des J-FET ist mit max. 500uA angegeben. Das würde einen 
Verzug von 1,1V w. c. ergeben. Also bei +5V statt 2,5V 1,4V. Nicht 
mittig, aber wenn ich das mit einem Standard ADC einlesen wollte, würde 
das gerade passen bei 2V5 REF, bzw. wäre noch zu hoch bei 1V25 REF.

Typisch nehmen sich solche Kapseln aber eher so um die 200uA. Also wären 
es ca. 2,1V. Mit den 2 Widerständen kann man sich also alle DC Werte 
einstellen die man braucht und noch darüberhinaus die 
NF-Ausgangsspannung (Verstärkung der Sourceschaltung). Nur bringt die DC 
Einstellung üblicherweise sehr wenig, da der nachgeschaltete Verstärker 
meist DC entkoppelt werden muss. Den der IDS des FET streut nämlich 
nicht nur stark, sondern driftet auch mit der Temperatur.

Arduino kenne ich nicht, deshalb kann ich dazu nichts sagen. Ich wollte 
nur auf den FET in er Electretkapsel und den Einfluss des RL auf den 
Signal- und DC-Pegel hinweisen. Wenn du statt (Mic) in der Zeichnung den 
J-FET zeichnen würdest, wäre es offensichtlich.

Autor: Harald Wilhelms (wilhelms)
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Andi B. schrieb:

> Am Ausgang des Piezoaufnehmers

Ich dachte, hier gehts um Electret-Mikrofone?

Autor: Torsten Z. (torsten_z)
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Harald W. schrieb:
> Andi B. schrieb:
>
>> Am Ausgang des Piezoaufnehmers
>
> Ich dachte, hier gehts um Electret-Mikrofone?

Ja geht es.

Ich hab es so angeschlossen:

 +5V
  |
(Mic)
  |
  +--- ADC
  |
 10k
  |
 GND

Für mich funktioniert es ausreichend gut.
10kOhm habe ich zufällig getestet, hat funktioniert. "Sensisitivy 
Reduction"... sollte es auftreten stört es mich nicht weiter.

Ich versuche das alles nachzuvollziehen, was ihr schreibt, aber ich muss 
noch viel nacharbeiten.

Habt ihr ein paar Stichworte für mich?
Gestern fehlte mir der Begriff "Koppelkondensator".

Heute brauche ich Begriffe damit ich Sachen wie "-42dBV/1Pa", "16mVeff" 
und "0.5 pa" verstehen und berechnen kann.

Ich danke euch nochmals vielmals für eure Hilfe.

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