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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Vorverstärker für Elektret-Mikrofon


Autor: EnLa (Gast)
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Hallo zusammen,

ich muss einen Mikrofonverstärker für eine Elektret-Kapsel
realisieren.
Da ich jedoch in Analogtechnik ne Niete bin, frag ich einfach mal
hier.

Rahmenbedingungen sind: unbedingt geeignet für Batteriebetrieb,
Ausgangsspannung soll ca. 1,1V-1,2V betragen können (Ausgangsimpendanz
kann relativ hoch sein - Anbindung an ADC eines ATMEL)
Betriebsspannung steht noch nicht genau fest, kann jedoch im
schlechtesten Fall nur 3V betragen, der Offset muss sich auf halben
Ausgangsspannungshub einstellen lassen.
Ich habe bereits einige Experimente mit einem LM324 angestellt, jedoch
 keine zufriedenstellenden Ergebnisse erhalten.

Könnt Ihr mir dazu evtl. etwas empfehlen oder weiterhelfen?

Danke
EnLa

Autor: Stefan Hinz (Gast)
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Hallo EnLa

Ausgangsspannung 1,1-1,2V... Normaler Weise spricht man von
Effektivwerten der Analogsignals. D.h. bei 1V ergibt rd. 1,4V Spitze
und somit 2,8V Spitze-Spitze. Dabei solltest du mit einen OPV Probleme
bekommen, da ca. 1V von Versorgungsspg. je Auslenkrichtung gekappt
werden.
Also besser mit Transistoren arbeiten. Dabei Versorgungsspg. festlegen
und Arbeitspunkte errechnen. Bastle auch grad an dem gleichem
Problem... also wenn ich ne Lösung hab meld ich mich wieder

Bis dahin

Autor: Rahul (Gast)
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Rail-to-rail-OP...
Oder einen DC/DC-Wandler mit einbauen.
LM324 ist erst ab 3V einsetzbar. Es gibt OP-Typen mit kleineren
Operationsspannungen...

Und die Ausgangsimpedanz sollte möglichst niedrig sein (vergiß die
Leistungsanpassung!).

Bzgl. Verstärkung solltest du herausfinden, was dein Mikrofon an
Spannung liefert.
Im Regelfall bekommt das Mikro einen Pull-Up-Widerstand (vielleicht
1kOhm) und dahinter einen Kondensator zum gleichspannungsmässigen
Entkoppeln. Am nichtinvertierenden Eingang des OP (nicht invertierender
Verstärker) befindet sich dann ein symmetrischer Spannungsteiler, der
dir den Pegel auf Ubetr/2 anhebt. Durch das Widerstandsverhältnis der
beiden anderen Widerstände (Rückkopplung der gegen Masse) bestimmt man
die Verstärkung, wobei man im unsymmetrischen Betrieb noch einen
Kondensator in den Masse-Zweig legt.
Am Ausgang hat man dann eine verstärkte Spannung, die um Ubetr/2
schwingt...
Auf die Berechnung habe ich jetzt keine Lust...

Autor: AR. (Gast)
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LMV358 / AD8605
                                        3.3V
                    .--------o----o---o
                    |        |    |
                   .-.       |   --- 100n
                1K | |       |   ---
                   | |       |    |
                   '-'       |
          _         |      |\|
       | / \--o-----o------|+\        ||
       |(ciM)              |  >----o--||-
       | \_/--.          o-|-/     |  ||
              |          | |/|     |
              |          |  ---    |  100n
             ---         |         |
                         |    _  |
                         o---|___|-'
                         |
                         |    100K
                        .-.
                     1K | |
                        | |
                        '-'
                         |
                         |
                   100n ---
                        ---
                         |
                         |
                        ---
(created by AACircuit v1.28.5 beta 02/06/05 www.tech-chat.de)

mal sehn, ob es ohne Zeilenumbruch ins Fenster passt

Autor: Rahul (Gast)
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brauchst du nicht noch einen Spannungsteiler am OP?
Sonst schwingt das Ding nur mit der positiven Halbwelle...
Würde auch reichen...

Autor: Detlef A (Gast)
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Hi,

das Ding verstärkt meine Elektret Mics wunderbar. R9 als Poti macht
Verstärkung erste Stufe, R25 macht Verstärkung zweite Stufe, R26
schiebt Dir die Ausgangsspannung bißchen hin und her. Durch C3 läßt
sich noch bißchen Filterwirkung einstellen. Trifft aber nicht Deine
Rahmenbedingungen: +5V und kleine negative Spannung nötig. R-Werte sind
grob. Geht bestimmt besser, lerne von Analog-cracks immer gerne dabei.

Cheers
Detlef

Autor: Detlef A (Gast)
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Huch, zu spät, AR.'s Schaltung ist im wesentlichen dasgleiche. @Rahul:
nein, DC-spannugsteiler ist nicht nötig, der Trick ist das C gegen
Masse, das stellt den Offset ein. Mit einer Stufe von  Elektret-Pegel
auf 1V zu verstärken ist kritisch, außerdem läßt sich mit einer Stufe
der Offset für die Anpassung an den A/d nicht getrennt einstellen. BTW:
10k sagen eigentlich alle als Vorwiderstand für das Micro, bei 1k
verschenkt man vielleicht Signal ?!

Cheers
Detlef

Autor: Rahul (Gast)
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wieder was gelernt...

Autor: Stefan (Gast)
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Im E-Mikro sitzt nichts anderes als ein FET. Also wenn der Vorwiderstand
zu groß wird, kann bei zu geringer Versorgungsspannung das Mikro seinen
Dienst verweigern.
Ansonsten ist der Vorwiderstand ausschlaggebend für das Mikro
abgegebene Signal, denn die Spannungsversorgung ist bei Wechselspg. als
Kurzschluss vorstellbar. Der FET im Mik dient dan als Stromtreiber und
erzeugt einen Spannungsabfall über dem Vorwid.
Also je größer Vorwiderstand desto größer Pegel. Ist aber begrenzt!

Autor: EnLa (Gast)
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Hallo,

danke Euch allen für Eure Hilfe.
Werd mal versuchen die Schaltung wie von AR. und Detlef vorgeschlagen,
umzusetzen.
Ich hab derzeit einen Vorwiderstand von 5k6 für den FET (durch
probieren).
Das mit dem Offset und dem C gegen Masse ist mir aber noch ein
Rätsel?!
Brauch ich bei diesem System den Koppel-C nach dem Mic nicht mehr ?

Danke

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Da solltest du besser den MAX4446 nehmen. Unter dem angegebenen Link
findest du eine Anwendung des  Verstärkers. Akkuspannung auf 5V mit
Ladungspumpe anheben, MAX682/ab 3.5V.

http://www.elektronik-kompendium.de/public/glahe/p...

MfG Manfred Glahe

Autor: AxelR. (Gast)
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[..
Rätsel?!
Brauch ich bei diesem System den Koppel-C nach dem Mic nicht mehr ?
..]

mess doch mal die Gleichspannung an der Mikrofonkapsel mit deinem
Digitalmultimeter. sind ca 1.5-1.8V.
Warum willst Du das dann nochmal mit einem C auskoppeln, um dann mit 2
Widerständen wieder 1.5-1.8V zu erzeugen? Kannst Du also so machen, wie
in der Schaltung vorgeschlagen. Am Ausgang brauchst Du dann wieder ein
KoppelC, weil hier die Gleichspannung von Eingang 1zu1 durchgereicht
wird.

Autor: Rahul (Gast)
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dann hat man am ADC-Eingang aber ein Signal um 0 (Masse) herum, oder?
Und man braucht an der Stelle den Spannungsteiler, wenn man beide
Halbwellen verwursten will?!

Autor: Detlef A (Gast)
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Hi, nix KoppelC, Dein ADC braucht nur positive Spannungen, den positiven
Mittelwert macht das KoppelC ja gerade wech. Der nichtinvertierende
Eingang der ersten Stufe ist auf ungefähr Vcc/2, durch das C gegen
Masse ist es der Invertierende Eingang und der Ausgang auch. Dann folgt
nen invertierender Verstärker, der ne Eingangsspannung mit nem positiven
Mittelwert von ungefähr Vcc/2 sieht. Der soll ja was positives ausgeben
für den ADC, also muß man noch ne zweite, kleine negative Spannung
aufaddieren, mit der man das Ausgangssignal hoch- und runterschieben
kann. Fazit: ein Regler für gain und einer für Offset. Das ganze ist
mit der freien ORCAD-PSpice Studentenversion wunderbar simulierbar.
Manfred hat Recht, stattOP07 gibts bessere OPs, aber Elektretmics
rauschen ja eh wie nen Wasserfall.

Cheers
Detlef

Autor: 3 Newton (Gast)
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Also rail-to-rail opamp, das ist ja nun klar, aber es braucht einen
Entkoppelkondensator VOR dem ersten Opamp! Wie soll der denn sonst nur
die kleine AC auf der großen DC (jaja, c= current etc. pp) verstärken?
Ich würde einfach einen invertierenden Verstärker dahinter nehmen, und
ganz einfach mit einem Spannungsateiler Vcc/2 an den
nichtinvertierenden Eingang geben. Das ist dann relativ gesehen 0, aber
für den ADC etwa die Hälfte, so dass Du auch die negative Halbwelle
messen kannst.

MfG
3N

Autor: AxelR. (Gast)
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Habe ich nicht gesehen, dasss der ADC da drann soll.
Also kein KoppelC!

Autor: 3 Newton (Gast)
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Red doch keinen Dünnschiss Mann! Der KoppelC kommt VOR den Opamap, der
mit einem vituellen Gnd auf 0V Ueingang=Vcc/2 Uausgang gelegt wird.
Dann schwingt er zwischen 0V Ausgang und Vcc Ausgang für maximale
negative Eingangsspannung bzw. maximale positive Eingangsspannung. Das
ist doch was der ADC will, oder? Wie soll denn sonst von einem 8 bit
ADC das mickrige Flackern der Mikrofonspannung sinnvoll aufgezeichnet
werden? In ein Bit? Oder zwei?

3N

Autor: Rahul (Gast)
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@Newton: sehr leckere Ausdrucksweise.
Dass man mal was überlesen kann, kann jedem passieren.
Axel hatte vermutlich die "Standard-Mikrofonlautmachschaltung" im
Kopf.
Man kann den Spannungsteiler nämlich auch vor den AD-Wandler (hinter
das Koppel-C) packen...Man muß nur darauf achten, dass die erzeugte
Amplitude nicht den OP in die Begrenzung treibt.

Autor: AxelR. (Gast)
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na dann diskutiert mal in diesem Ton weiter...

wenn die 1.5-1.8Volt, die das Mikrofon im unbesprochenen Zustand hat, 1
zu 1 an den ADC durchgereicht werden, misst dieser bei Ruhe irgentwas um
127 (ohne KoppelC) bei negativer Auslenkung misst er dann weniger, bei
positiven Auslenkungen halt mehr als 127.
Wo ist nun das Problem. wenns zu laut wird schlägts halt. wen störts?
Kann man doch einstellen.

Autor: Detlef A (Gast)
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Hi, hier nochmal was besseres zum Verstärken von Elektretmics, das EnLas
specs trifft. Vorteile: keine negative Spannung nötig, läuft mit 3V
(wenn die OPs das können), Verstärkung und Offset für den ADC getrennt
einstellbar und immer noch ohne KoppelC.

Cheers
Detlef

Autor: AxelR. (Gast)
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[..
Vorteile: keine negative Spannung nötig,
..]

was bedeutet "V16" in dieser Schaltung?

Autor: Rahul (Gast)
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@Axel: Da wird Detlev die Zeichnung nicht ganz korrigiert/geändert
haben...

Autor: Detlef A (Gast)
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Ähm, sorry, die kann raus, so.

Autor: EnLa (Gast)
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Hallo zusammen,

is zwar schon bisschen her, aber nochmal danke für Eure Hilfestellung!

@Detlef: hab Deine Schaltung, mit leichter Adaption für den verwendeten
OP, jetzt mal aufgebaut..läuft prima :)

LG

Autor: Hannes F. (pfannkuchen2001)
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Hallo,
ich versuche auch einen Verstärker für ein elektretmikro zu bauen.
ich will im endeffekt eine frequenz berechnen mit einem atmega8.
also sozusagen nur den high und low wert messn können.
in meiner schaltung habe ich 5V+ als spannungsquelle.
ich habe von schaltungen so gut wie keine Ahung, kann mir bitte jemand 
posten, wie ich eine solche verstärkerschaltung baue, wenn ich nur 
wiederstände, einige Transistoren (BC547), und kondensatoren nutzen 
kann?
Ich komme einfach nicht weiter: ich habe den verstärkerteil dieser 
schaltung nachgebaut (http://www.myplace.nu/avr/gtuner/gtuner_sch.gif) 
und bekomme aber einfach lange nicht die gewünschte verstärkung.

welche wiederstände und kondensatoren muss ich da nutzen???


Bitte um hilfe.

Autor: horst007 (Gast)
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Was nehme ich jetzt am besten fuer OPs bei dieser Schaltung? Was hat die 
schaltung dann ungefaehr fuer einen Stromverbrach und wie wuerdet ihr 
die anschlieszende verarbeidung im uP realisieren?
Gibt es einfachere oder bessere Loesungen eine Spannug propotionalen zur 
Umgebungslautstaerke auf den A/D eines uPs zu bekommen?
Danke im Voraus und Zeichnungen zu Erklaerungen sind sehr erwuenscht.

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