Hallo allerseits, meine Versuche, relativ leise Geräusche wie das Surren eines PC-Lüfters aufzunehmen, haben mich veranlasst eine Mikrofonverstärkerschaltung zu bauen, siehe Anhang. Die Mikrofonkapsel ist aus einem Laptop geschlachtet. Der Verstärkerausgang liegt auf dem ADC-Eingang eines STM32. Die Aufnahmen funktionieren, aber das Grundrauschen ist relativ stark. Meine Frage ist nun: Liegt das an der Schaltung, müssen dort noch Filter eingebaut werden, o.ä. Oder liegt es vermutlich an den Bauteilen. D.h. Mikrofonkapsel, Transistoren, Kondensatoren? Die Schaltung ist auf dem Steckbrett aufgebaut. Arbeitspunkte dürften stimmen, Pfeifen mit dem Mund gibt einen recht schönen Sinus am Ausgang. Stationäre Spannung hinter der Mikrofonkapsel 1,5V; nach dem ersten Transistor 1,7V; nach dem zweiten Transistor 1,6V gemessen. Nochmal die Frage: Liegts an der Schaltung oder an den Bauteilen? Danke schonmal!
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Je nach Transistor in der 1. Stufe kann das Rauschen schon sehr niedrig sein. Eventuell (Transistor mit nicht sehr hoher Verstärkung) ist das Stromrauschen der 1. Stufe ein wenig hoch (weniger Strom wäre da ggf. etwas besser). Eine extra Filterstufe für die Versorgung des Mikrofons wäre ggf. noch hilfreich. Es ist gut sein, dass einfach das Rauschen des Mikrofons ist - 1.5 V am Mikrofon sind OK, aber der Strom ist recht klein - d.h. das Mikrofon könnte ein sparsames und dafür stärker rauschendes sein.
Es ist günstiger wenn Mikro und Arbeitswiderstand ihre Plätze tauschen, so dass Störungen auf der Versorgungsspannung abgeschwächt werden. Im übrigen ist das Eigenrauschen der Elektretkapseln durchaus nicht ohne.
Tommi schrieb: > Liegts an der Schaltung oder an den Bauteilen? An der Schaltung. 1. Die Elektred-Kapsel hat einen Widerstand, meist 2k. Damit man das optimale rausholt, muss der Versorgungswiderstand gleich gross sein. Ändere also deine 47k|10k so ab, daß die Spannung am Knotenpunkt im Ruhezustand bei VCC/2 liegt, dann holst du das Maximale aus dem Mikrophon. 2. Wer nur 3.3V reintut, dann aber 2k2 und den Transistor mit 120R Emitterwiderstand am Ausgang Verstärkerstufe 2 hat, kann die 3.3V gar nicht ausgeben, es begrenzt vorher. Wenn du so eine Ausgangsstufe hast, die höchstens halbe Spannung als Amplitude rausgibt, dann brauchst du 7V Versorgung (und einen Ausgangskoppelkondensator, so wie jetzt zwischen den 2 Stufen). 3. Wenn alles auf dem Steckbrett seinen Strom von der +3.3V Schiene zieht, dann beeinflussen sich die Dinge gegenseitig. Trenne also die 3.3V mit 3 einzelnen Leitungen, und setze dann pro Stufe einen Abblockkondensator dicht an der Stufe. Die Zuleitung darf einen Widerstand haben, vor allem bei der Mikrophonstufe teilt man eigentlich denn Versorgrungswiderstand in 2: Einer zum Mikro, der Andere vom Elko zur Spannungsversorgung. Dann legt man ihn so aus, daß am Knoten Mikro/Widerstand 1/3 der Versorgung anliegt. 4. Deine Verstärkerstufen sind schlecht, weil der Basisspannungsteiler jede Störung der Versorgung auf die Basis überträgt. Nimm einfach nur 1 Widerstand von C nach B, so dimensioniert (Stromverstärkungsabhängig vom Transistor) daß der Gleichspannung am Kollektor bei VCC/2 liegt.
1 | | |
2 | 2k2 |
3 | | |
4 | +-R-+ |
5 | | | |
6 | --+--|< |
7 | |E |
8 | RC |
5. Jeder Transistor hat seinen optimalen Betriebspunkt, seinen optimale Kollektorstrom für niedrigstes Rauschen und optimalen Eingangswiderstand. Über deine Transistoren wissen wir nichts, aber die Bauteilwerte sehen nicht nach Optimum aus, sondern zufällig gewählt.
Danke für die Antworten! Lurchi schrieb: > Je nach Transistor in der 1. Stufe kann das Rauschen schon sehr niedrig > sein. Eventuell (Transistor mit nicht sehr hoher Verstärkung) ist das > Stromrauschen der 1. Stufe ein wenig hoch (weniger Strom wäre da ggf. > etwas besser). OK, das probier ich mal, also höherer Kollektorwiderstand (z.B. 10k?), und davon ausgehend alle Widerstände anpassen. > Eine extra Filterstufe für die Versorgung des Mikrofons wäre ggf. noch > hilfreich. Wie würde die aussehen? Ein Kondensator parallel zum Mikrofon? > Es ist gut sein, dass einfach das Rauschen des Mikrofons ist - 1.5 V am > Mikrofon sind OK, aber der Strom ist recht klein - d.h. das Mikrofon > könnte ein sparsames und dafür stärker rauschendes sein. OK, also dann sollte ich nach einem "gescheiten" Mikrofon schauen. Mark S. schrieb: > Es ist günstiger wenn Mikro und Arbeitswiderstand ihre Plätze tauschen, > so dass Störungen auf der Versorgungsspannung abgeschwächt werden. D.h. Mikro an Plus und Widerstand gegen Minus? Und Abgriff immernoch dazwischen? Hm, so eine Schaltung hab ich noch nirgends gesehen. > Im übrigen ist das Eigenrauschen der Elektretkapseln durchaus nicht > ohne. Noch hab ich Hoffnung :)
Michael B. schrieb: > 1. Die Elektred-Kapsel hat einen Widerstand, meist 2k. > Damit man das optimale rausholt, muss der Versorgungswiderstand gleich > gross sein. Ändere also deine 47k|10k so ab, daß die Spannung am > Knotenpunkt im Ruhezustand bei VCC/2 liegt, dann holst du das Maximale > aus dem Mikrophon. Die Spannung hab ich ja mit 1,5V gemessen, d.h. vom Mittelpunkt 1,65V bin ich nicht so weit weg. Macht das soviel aus? Ich geh ja davon aus, dass die Spannungsamplituden hinter dem Mikro sehr klein sind, würde es helfen hier auf eine noch höhere Spannung zu gehen, z.B. 2,5V? > 2. Wer nur 3.3V reintut, dann aber 2k2 und den Transistor mit 120R > Emitterwiderstand am Ausgang Verstärkerstufe 2 hat, kann die 3.3V gar > nicht ausgeben, es begrenzt vorher. Also am Mirkocontroller ist schon (fast) die ganze Amplitude angekommen (beim Pfeiffen). Der untere Bereich gegen Null war verzerrt, aber so laute Aufnahmen sind sowieso erstmal nicht mein Ziel. > Wenn du so eine Ausgangsstufe hast, > die höchstens halbe Spannung als Amplitude rausgibt, dann brauchst du 7V > Versorgung (und einen Ausgangskoppelkondensator, so wie jetzt zwischen > den 2 Stufen). Der Ausgangskoppelkondensator ist dann lediglich zur Angleichung des Spannungsniveaus, richtig? > 3. Wenn alles auf dem Steckbrett seinen Strom von der +3.3V Schiene > zieht, dann beeinflussen sich die Dinge gegenseitig. OK, die Maßnahmen versuche ich. > 4. Deine Verstärkerstufen sind schlecht, weil der Basisspannungsteiler > jede Störung der Versorgung auf die Basis überträgt. Nimm einfach nur 1 > Widerstand von C nach B, Probier ich auch. > 5. Jeder Transistor hat seinen optimalen Betriebspunkt, seinen optimale > Kollektorstrom für niedrigstes Rauschen und optimalen > Eingangswiderstand. Über deine Transistoren wissen wir nichts, aber die > Bauteilwerte sehen nicht nach Optimum aus, sondern zufällig gewählt. Transistoren sind BC485B. Ich hab die Widerstände so ausgelegt, dass ein Kollektorstrom von 0,75mA fließt.
Den Arbeitswiderstand des ersten Transistors größer machen, vielleicht so 10kOhm, dann fließt weniger Strom durch den Transistor und er Rauscht dann weniger. Der Arbeitswiderstand braucht eigentlich nur so klein zu sein, daß die Sprechleistung ausreicht um die nachfolgende Stufe voll auszusteuern. Michael B. schrieb: >1. Die Elektred-Kapsel hat einen Widerstand, meist 2k. >Damit man das optimale rausholt, muss der Versorgungswiderstand gleich >gross sein. Ändere also deine 47k|10k so ab, daß die Spannung am >Knotenpunkt im Ruhezustand bei VCC/2 liegt, dann holst du das Maximale >aus dem Mikrophon. Das sehe ich nicht so, in der Kapsel ist ein Transistor eingebaut, der bestimmt im wesentlichen das Gesammtrauschen. Wenn ein Transistor wenig rauschen soll, muß man Strom und Spannung an ihm moglichts klein halten. Mark S. schrieb: >Es ist günstiger wenn Mikro und Arbeitswiderstand ihre Plätze tauschen, >so dass Störungen auf der Versorgungsspannung abgeschwächt werden. Warum? Nahe bei Masse sind die störungen geringer. >Im übrigen ist das Eigenrauschen der Elektretkapseln durchaus nicht >ohne. Das gehe ich mit.
Tommi schrieb: > Die Spannung hab ich ja mit 1,5V gemessen, Dachte das wäre die vom 1. Basispannungsteiler. Dann fehlt noch eine Spannung in deiner Auflistung. Tommi schrieb: > Der Ausgangskoppelkondensator ist dann lediglich zur Angleichung des > Spannungsniveaus Ja. Tommi schrieb: > Wie würde die aussehen? Ein Kondensator parallel zum Mikrofon? Sicher nicht, dann ist sie aus, zumindest für hohe Töne. Günter Lenz schrieb: > Das sehe ich nicht so, in der Kapsel ist ein Transistor eingebaut, > der bestimmt im wesentlichen das Gesammtrauschen. Wenn ein > Transistor wenig rauschen soll, muß man Strom und Spannung > an ihm moglichts klein halten. Wie wäre es mit 0V, dann rauscht nix mehr. Das ist doch Unsinn. Man will den Signal/Rausscpannungsabstand möglichst gross haben, also ein möglichst grosses Signal, also optimale Anpassung, damit das Rauschen anteilig am kleinsten wird. Man muss dann weniger verstärken und verstärkt damit das Rauschen auch weniger mit.
Die erste Stufe hat den typischen Fehler. Die Störungen auf der Versorgungsspannung werden praktisch genau so verstärkt wie das Signal vom Mikrofon. Du musst die beiden linken Widerstände in zwei halb so große Widerstände in Reihe aufteilen. In der Mitte dann einen ganz großen Elko (10...100uF) nach Masse einbauen. Dadurch werden die Störungen von den 3,3V unterdrückt.
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Hier bekommt Dave es vom Meister erklärt: https://m.youtube.com/watch?v=niZizzHBanA Und der FET im Innern der Mikrofonkapsel dürfte in Punkto Rauschen ebenso einen optimalen Arbeitspunkt haben und im Laptop wohl nicht erstklassige Qualität haben. MfG
Die Elektretkapseln haben einen von der Kapsel abhängigen passenden Arbeitsstrom. Damit der interne Transistor (JFET) arbeitet sollte die Spannung im passenden Bereich von etwa 1-5 V sein. Ein hoher Widerstand zum einstellen des Stromes ist an sich gut, weil er das Signal weniger belastet, viel mehr also die 10 K||47 K sind aber bei 3.3 V nicht drin. Der Wert ist aber immerhin schon groß gegen die üblichen 1-5 K an Ausgangswiderstand. Mit wie viel Strom man den Verstärkertransistor betreibt beeinflusst das Rauschen: über einen weiten Bereich geht mit mehr Strom das Spannungsrauschen runter und das Stromrauschen hoch. 0.8 mA an Kollektor-strom liegt schon ehe in einem Bereich der für sehr niederohmige Quellen (Bereich 100 Ohm) passt. Hier hat man aber eine Quelle im KOhm Bereich. Ein passender Strom ist da eher im Bereich 0.1-0.01 mA. Also eher 22-100K am Kollektor.
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Lurchi schrieb: > Eine extra Filterstufe für die Versorgung des Mikrofons wäre ggf. noch > hilfreich. Helmut S. schrieb: > Die erste Stufe hat den typischen Fehler. > [...] > Du musst die beiden linken Widerstände in zwei halb so große Widerstände > in Reihe aufteilen. In der Mitte dann einen ganz großen Elko > (10...100uF) nach Masse einbauen. Dadurch werden die Störungen von den > 3,3V unterdrückt. Achso, das ist die Filterstufe die Lurchi gemeint hat? Günter Lenz schrieb: > Den Arbeitswiderstand des ersten Transistors größer machen, > vielleicht so 10kOhm, dann fließt weniger Strom durch den > Transistor und er Rauscht dann weniger. Der Arbeitswiderstand > braucht eigentlich nur so klein zu sein, daß die Sprechleistung > ausreicht um die nachfolgende Stufe voll auszusteuern. Lurchi schrieb: > Mit wie viel Strom man den Verstärkertransistor betreibt beeinflusst das > Rauschen: über einen weiten Bereich geht mit mehr Strom das > Spannungsrauschen runter und das Stromrauschen hoch. 0.8 mA an > Kollektor-strom liegt schon ehe in einem Bereich der für sehr > niederohmige Quellen (Bereich 100 Ohm) passt. Hier hat man aber eine > Quelle im KOhm Bereich. Ein passender Strom ist da eher im Bereich > 0.1-0.01 mA. Also eher 22-100K am Kollektor. Das probier ich auf jeden Fall, muss ich aber erst in Ruhe durchrechnen. Mir ist die Wirkung der Verstärkerstufen noch nicht ganz klar. Es wird doch jeweils Spannung und Strom verstärkt. Jetzt kann man duch die Ein- und Ausgangsimpedanz erreichen, dass jeweils eher eine Strom- oder eher eine Spannungsverstärkung stattfindet. Liegt hier das Problem, dass durch den hohen Strom in der ersten Stufe nur eine geringe Spannungsverstärkung stattfinden kann? Lurchi schrieb: > Die Elektretkapseln haben einen von der Kapsel abhängigen passenden > Arbeitsstrom. Damit der interne Transistor (JFET) arbeitet sollte die > Spannung im passenden Bereich von etwa 1-5 V sein. Ein hoher Widerstand > zum einstellen des Stromes ist an sich gut, weil er das Signal weniger > belastet, viel mehr also die 10 K||47 K sind aber bei 3.3 V nicht drin. > Der Wert ist aber immerhin schon groß gegen die üblichen 1-5 K an > Ausgangswiderstand. Sehe ich das richtig, dass es in erster Linie um den Strom durch die Kapsel geht? Dass ein kleiner Strom einen höhere Spannungsamplitude ermöglicht? Also ist das erstmal unabhängig von der Versorgungsspannung, oder? Die 3,3V sind halt da, aber ich kann auch höhere Spannungen bereitstellen, wenn das hilft. Ermöglicht eine höhere Versorgungsspannung einen besseren Rauschabstand vorausgesetzt man schafft eine ausreichende Spannungsverstärkung in der ersten Stufe? Michael B. schrieb: > Dachte das wäre die vom 1. Basispannungsteiler. Dann fehlt noch eine > Spannung in deiner Auflistung. Die Spannungen an den Basis-Spannungsteilern sind bei etwa 0,8V. Davon 0,6V Basis-Emitter-Spannung und etwa 0,2V am Emitterwiderstand. -- Angehängt noch drei Messungen. testweise habe ich das Mikro mal durch einen Widerstand ersetzt, das Rauschen ist dabei auch erheblich, kommt also aus dem Verstärker. Mit Mikrofon sind die Schwankungen größer, aber es ist auch nicht absolut leise im Zimmer (PC-Lüfter). Dann noch eine Aufnahme mit Pfeiffen. Erstaunlich für mich ist, dass das Rauschen in diesem Fall viel geringer zu sein scheint.
Michael B. schrieb >Ändere also deine 47k|10k so ab, daß die Spannung am >Knotenpunkt im Ruhezustand bei VCC/2 liegt, Tommi schrieb: >Stationäre Spannung hinter der Mikrofonkapsel 1,5V Damit ist die Forderung, VCC/2, erfüllt. Er braucht den Arbeitswiderstand für die Kapsel nicht ändern. Bei Transistorstufen ist, Arbeitspunkt auf halbe Betriebsspannung, nicht immer optimal, wenn die nachfolgende Last niederohmig ist. Die Gleichpannung über dem Transistor muß dann etwas kleiner sein. Mit einem Oszillograf kann man das gut beobachten. Wenn die Stufe bis in die Begrenzung angesteuert wird, muß die Begrenzung auf beiden Halbwellen gleichzeitig einsetzen.
Bei der Wahl des Arbeitsstromes für die 1. Verstärkerstufe geht es nicht um die Wahl Spannungs- oder Stromverstärkung, sondern mehr um das Verhältnis von Spannungsrauschen zu Stromrauschen. Ideal entspricht dies etwa der Quellimpedanz um ein niedriges Gesamtrauschen zu erreichen. Bei der Filterschaltung hatte ich vor allem an die Versorgung des Mikrofons gedacht. Der Teiler für die Bias-spannung ist aber genau so wichtig. AC mäßig liegen die 10 K||47 K parallel zum oberen Widerstand des Bias-Teilers. Ein gemeinsames Filter (z.B. 1 K + 10-100 µF) an der Versorgung sollte ausreichen. Der Strom ist meist durch das Mikrofon vorgegeben - da kann man in der Regel nichts oder nur sehr wenig dran ändern. Der Widerstand am Mikrofon stellt vor allem die Spannung ein. Das Ziel Vcc/2 gibt die maximale mögliche Amplitude vor dem Klipping, aber nicht unbedingt das kleinste Rauschen - mit 1.5 V am Mikrofon sollte man aber schon gut liegen, sowohl für kleines Rauschen als auch großen Amplitudenbereich (hier limitiert sowieso der Verstärkerausgang und nicht der Eingang).
Michael B. schrieb: >Günter Lenz schrieb: >> Das sehe ich nicht so, in der Kapsel ist ein Transistor eingebaut, >> der bestimmt im wesentlichen das Gesammtrauschen. Wenn ein >> Transistor wenig rauschen soll, muß man Strom und Spannung >> an ihm moglichts klein halten. > >Wie wäre es mit 0V, dann rauscht nix mehr. > >Das ist doch Unsinn. Wenn man sich alte Schaltpläne von Radios, Verstärker, Kassettenrecorder, Kofferradios usw. anschaut, wo mehrstufige Transistorverstärker drinn sind, stellt man fest, daß je weiter man zum Eingang kommt, die Arbeitswiderstände der Transistoren immer hochohmiger werden. Die Leute, die daß entwickelt haben müssen sich doch irgendwas dabei gedacht haben.
Hier lassen sich auch noch ein paar Anregungen und Informationen herausziehen. http://www.elektronik-labor.de/Notizen/1017Mikrofonamp.html Es gab früher besonders rauscharme Transistoren BC 4xx (413). Zu diesen gab es ausführliche Diagramme, auch zum Rauschen. Entscheidend ist das Rauschen der ersten Stufe. Gemäß Datenblatt liegt der Bereich meist im Bereich eines Kollektorstroms von 0,1 bis 0,2 mA. Im Datenblatt wurde meist ein Generatorwiderstand von 2 kOhm angegeben und es ist kein Zufall, dass der Widerstand des Elektretmikrofons, bzw. genauer des Drain-Source-Widerstandes des integrierten Feldeffekttransistors im entsprechenden Widerstandsbereich liegt. In einem Elrad-Heft gab es einen besonders rauscharmen Verstärker für Mikros um MovingMagnet-Tonabnehmer. Dabei wurden die Transistoren im niedrigsten Punkt des Spannungsrauschens betrieben, und eine Anzahl von 4...10 erste Transistorstufen parallel geschaltet, so dass auch der Innenwiderstand zur Quelle besser angepaßt wurde.
Tommi schrieb: >> Es ist günstiger wenn Mikro und Arbeitswiderstand ihre Plätze tauschen, >> so dass Störungen auf der Versorgungsspannung abgeschwächt werden. > D.h. Mikro an Plus und Widerstand gegen Minus? Und Abgriff immernoch > dazwischen? Hm, so eine Schaltung hab ich noch nirgends gesehen. jepp, genau so
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Im Datenblatt zu den BC549 und BC550 von Siemens ist ein interessantes Diagramm zu dem Thema, und zwar Noise Figure vs. Kollektorstrom bei verschiedenen Quellenwiderständen. Man müsste die Impedanz des Mikrofons kennen bzw. messen und kann dann den optimalen Strom wählen.
@Tommi, Hier siehst du was ich mit der Filterung der Spannung für das Mikrofon sagen wollte. www.cqham.ru/forum/attachment.php?attachmentid=23429&d=1218899472 Es geht um R2, R1, C3. Bei dir muss JP1 gebrückt werden.
Hallo Tommi, solche Verstärkerschaltungen waren vor 40 Jahren noch üblich. Die Emitterwiderstände mit 100µF zu überbrücken bringt zwar die volle Wechselspannungsverstärkung, aber dann rauscht es eben auch mal schnell. Die Gleichspannungsverstärkung liegt jeweils bei 10. Schalte doch in Reihe zum 100µF kondensator einen Widerstand der Deine gewünschte, nötige Verstärkung bewirkt. Wenn Du 220 Ohm nimmst dann verdoppelt sich die Wechselspannungsverstärkung gegenüber der Gleichspannungsverstärkung. Dann hast Du 20 x 20 = 400. mfg Klaus
Ein Beispiel, wie in Elektor mittels Standard-Transistoren ein rauscharmer Phonoverstärker realisiert wurde: SUPRA http://www.pcb-audio.com/pcb-audio_com/riaa-super-low-noise-preamp-circuit.jpg MFg
Mark S. schrieb: > Hm, so eine Schaltung hab ich noch nirgends gesehen. > > jepp, genau so So eine Schaltung habe ich auch noch nicht gesehen, ehrlich gesagt konnte ich es kaum glauben - kurzerhand habe ich ein Elektret Mikrofon in beiden Schaltungen probiert (5V und 2.2kOhm) und mit dem Funktionsgenerator 1 kHz mit 50mVpp auf die Supply gelegt. "Herkömmlich" werden die 50mVpp auf den Ausgang durchgereicht, mit deiner kleveren Modifikation sind es nur 10mVpp. Der Differentielle Widerstand des Mikrofons scheint bei 10k zu liegen, damit ist der Spannungsteiler mit 2k2 und 10k in deiner Modifikation günstiger. Wenn ich allerdings auf 33k erhöhe, dann ist die herkömmliche Schaltung überlegen.
Hi Forum, ohne das Thema kapern zu wollen interessiert mich doch brennend: Kann mir bitte jemand den Sinn der Parallelschaltung von Widerstand und Kondensator im Ursprungspost erklären? Ich habe das schon öfter gesehen, komme aber nicht dahinter welche Bewandnis es hat. Dank & Grüße Fabian
MarkyMark schrieb: > Kann > mir bitte jemand den Sinn der Parallelschaltung von Widerstand und > Kondensator im Ursprungspost erklären? Der Widerstand macht eine Stromgegenkopplung und damit die Schaltung weniger temperaturabhängig. Der Kondensator überbrückt ihn für die zu verstärkenden Frequenzen und sorgt dafür, dass für Wechselsignale keine Gegenkopplung wirkt und die volle Verstärkung zur Verfügung steht.
Nunja, der Emitterwiderstand stellt den Gleichtromarbeitspunkt ein, indem er eine gewisse Gegenkopplung verursacht, durch die an ihm abfallende Spannung. Der Kondensator hebt diese Gegenkopplung oberhalb der Grenzfrequenz auf und bewirkt so die größtmögliche Verstärkung dieser Stufe für Wechselspannung. MfG
Tommi schrieb: > Transistoren sind BC485B. Ich hab die Widerstände so ausgelegt, dass ein > Kollektorstrom von 0,75mA fließt. Für Eingangsstufen völlig ungeeignet. Hast du denn nicht vorher mal recherchiert? Bernhard S. schrieb: > Im Datenblatt zu den BC549 und BC550 von Siemens ist ein interessantes > Diagramm zu dem Thema, und zwar Noise Figure vs. Kollektorstrom bei > verschiedenen Quellenwiderständen. Der BC550 ist das Mindeste! Der ganze theoretische Quark ist doch nutzlos. Es gibt gute Grundschaltungen. Es gibt auch bessere als den BC550.
Christian S. schrieb: > Ein Beispiel, wie in Elektor mittels Standard-Transistoren ein > rauscharmer Phonoverstärker realisiert wurde Ja, Elektor halt. Dazu sagte hier jemand: "Die Parallelschaltung von Transistoren wird oft als Methode zur Reduzierung des Rauschens genannt. Allerdings schwanken die Rauschwerte der Transistoren erheblich, wenige sind gut, viele mittel, manche schlecht. Und wenn man unselektierte parallel schaltet, wird das Ergebnis vom Schlechten bestimmt, es wäre besser gewesen, wenn man nur den Guten als Einzelnen verwendet hätte. Parallelschaltung macht also nur bei selektiert Guten Transistoren Sinn."
". Parallelschaltung macht also nur bei selektiert Guten Transistoren Sinn." Das ist wohl das gleiche Prinzip wie in guten Firmen erfolgreiche Abteilungen zusammengestellt werden... MfG
Das Mikrofon ist eine eher hochohmige Quelle - da braucht man keine Parallelschaltung von Transistoren. Mehr Transistoren nutzt man teils bei sehr niederohmigen Quellen (< 100 Ohm) und dann mit relativ hohem Strom. Für den hier passenden Kollektor-Strom im 10-50 µA Bereich ist 1 guter Transistor ausreichend. So super Rauscharm ist der Ausgang der Ekeltretmikrofone sowieso nicht. Da ist schließlich schon eine 1. Verstärkung enthalten, d.h. Standard-Transistoren wie BC547C oder 2N3904 sollten ausreichend gut sein. Wenn der Strom nicht passt hilft einem da auch kein super rauscharmer BJT.
Suche nach einer rauscharmen Mikrofonkapsel. Sowas sollte man sich bei deinen Anforderungen gönnen. Nimm 12V für die Schaltung, dann musst du die Verstärkung nicht so hoch fahren. Berechne die Schaltung für 12V. Nimm mindestens BC550 oder bessere.
Bernhard S. schrieb: > So eine Schaltung habe ich auch noch nicht gesehen, ehrlich gesagt > konnte ich es kaum glauben - kurzerhand habe ich ein Elektret Mikrofon > in beiden Schaltungen probiert (5V und 2.2kOhm) und mit dem > Funktionsgenerator 1 kHz mit 50mVpp auf die Supply gelegt. "Herkömmlich" > werden die 50mVpp auf den Ausgang durchgereicht, mit deiner kleveren > Modifikation sind es nur 10mVpp. Häh ? Du vergleichst
1 | 50mV |
2 | +--(~)--+ |
3 | | | |
4 | | 2k2 |
5 | | | |
6 | 5V +--C--+ |
7 | | | | |
8 | | Mikro V~ zeigt fast 50mV~ an |
9 | | | | |
10 | +-------+-----+ |
mit
1 | 50mV |
2 | +--(~)--+ |
3 | | | |
4 | | Mikro |
5 | | | |
6 | 5V +--C--+ |
7 | | | | |
8 | | 2k2 V~ zeigt nur 10mV~ an |
9 | | | | |
10 | +-------+-----+ |
und bekommsst die angegebenen Spannungen angezeigt ? Das kann nur passieren, wenn am Knotenpunkt Mikro/2k2 im Ruhezustand keine 2.5V anliegen, sondern eine fast völlige Fehlanpassung vorliegt und die 2k2 viel zu gering sind, also im oberen Fall die Knotenspannung bei 4.5V liegt und im unteren bei 0.5V. Du hast dich selbst verarscht, dank Mark S. Trollbeitrag, der vermutlich selbst reingefallen ist. Man schliesst Mikros mit Masse (Gehüuse) immer an Masse an, weil Masse als Ruhepotential angesehen wird, passt den Widerstandswert an, und FILTERT die immer gestörte Versorgung gegen Masse. Bernhard S. schrieb: > Wenn ich allerdings auf 33k erhöhe, dann ist die herkömmliche Schaltung > überlegen. Nö, dann ist der Spannungsteiler andersrum schief, dann liegen im oberen Fall eher 1V am Knotenpunkt und im unteren 4V. Deine Beobachtung wäre doch dieselbe, wenn du statt dem Mikro einen 10k Festwiderstand nehmen würdest, die Schaltung ist doch bloss ein Spannungsteiler und kann nichts dafür, die 50mV in der Spannung geteilt an den Ausgang weuterzureichen. Ob das Mikro oben oder unten liegt, ist bei richtiger Anpassung (2.5V am Knotenpunkt in Ruhe) völlig egal. Zur Unetrdrückung der Störungen auss der Versorgung baut man
1 | 50mV |
2 | +--(~)--4k7--+----+ |
3 | | | | |
4 | | | 4k7 |
5 | | | | |
6 | 5V 100uF +--C--+ |
7 | | | | | |
8 | | | Mikro V~ zeigt fast 0mV~ an |
9 | | | | | |
10 | +------------+----+-----+ |
also ein Elko zur Filterung und natürlich die richtige Widerstandsdimensioniertung ein.
Michael B. schrieb: > Du vergleichst Genau so > Ob das Mikro oben oder unten liegt, ist > bei richtiger Anpassung (2.5V am Knotenpunkt in Ruhe) völlig egal. Wenn man die Quellenimpedanz des Mikrofons mit dem Widerstand genau trifft, dann hast du Recht, dann wäre es tatsächlich egal.
Danke für die vielen Beiträge! Heut werde ich nicht zum Testen kommen. Bauteile sind bisher die, die bei mir so rumliegen. Muss aber nicht so bleiben. @Bernhard S.: Am Mikrofon habe ich 1,5V gemessen bei 3,3V Versorgung und 10k||47k (=8,2k) Vorwiderstand. Die Mikrofonkapsel hat also um die 6k Gleichstromwiderstand.
Tommi schrieb: > Die Mikrofonkapsel hat also um die 6k Gleichstromwiderstand. Der BC550 wäre dann nach meiner Grafik weiter oben bei etwa 300µA im Rauschoptimum, da bist du mit ca. 700µA nicht weit entfernt und eigentlich nicht so schlecht. Du kannst anstelle des Mikrofons einen 6k Widerstand gegen Masse an den Eingang schalten und dann sehen wie sich das Rauschen verändert. Ist es deutlich kleiner, dann war es das Mikrofon.
Michael B. schrieb: > Du hast dich selbst verarscht, dank Mark S. Trollbeitrag, der > vermutlich selbst reingefallen ist. Vielen Dank für Deine freundliche Erwähnung die von großer Sachkenntnis und geschliffenen Umgangsformen zeugt. Ein Blick ins DB üblicher Elektretkapseln zeigt u.a. eine sehr große Streuung des Drainstromes unter den gegebenen Meßbedingungen. Wenn man also nicht jede Kapsel einzeln ausmessen will, tut man gut daran den Arbeitswiderstand eher niedrig anzusetzen, damit das Spannungsgefälle nicht zu hoch wird. Und da der FET im Innern der Kapsel sich eher wie eine gesteuerte Stromquelle verhält, ist die typ Ausgangsimpedanz im Bereich 10-20kOhm - so dass von einer ImpedanzAnpassung nicht wirklich aus zu gehen ist. Wenn man dies verstanden hat kann man auch nachvollziehen warum die von mir vorgschlagene Schaltungsvariante vorteilhaft ist. Im übrigen sind die Rauschpegel solcher Kapseln derartig hoch, dass es völlig unerheblich ist, ob nun ein BC557A oder BC559C oder ä. eingesetzt wird. Im Gegenteil, ein LM358 tut es an dieser Stelle auch.
+1 zu Mark S. Für 10 K Quellimpedanz liegt nach der Graphik oben das Rauschoptimum beim BC550 (ist bei anderen BJTs mi ähnlichem Hfe nicht so viel anders) bei etwa 30 µA - da sind die 800 µA vom Ausgang schon etwas weg. Die Messung oben zeigt auch schon dass es mit dem Mirkofon mehr Rauscht als dem Dummy, und das trotz des etwas hohen Stromes in der Eingangsstufe. Vom Rauschen könnte der LM358 schon knapp werden, aber mit den Übernahmeverzerrungen ist der LM358 eher keine so gute Wahl. Wie hoch das Rauschen der Kapseln ist hängt vom Typ ab, aber wirklich niedrig ist es nie - da für ist der Signalpegel einiges höher als bei etwa den Dynamischen Mikrofonen.
Hi, schau einmal: Beitrag "Grundig GCMS 332 PC Line In Vorverstaerker" Nicht immer ist der Verstärker die Ursache für das Rauschen. ciao gustav
Lurchi schrieb: > bei etwa 30 µA Ach stimmt ... ich habe mich in der Grafik verlesen als ich weiter oben von 300µA schrieb!
Tommi schrieb: > Am Mikrofon habe ich 1,5V gemessen bei 3,3V Versorgung und 10k||47k > (=8,2k) Vorwiderstand. Die Mikrofonkapsel hat also um die 6k > Gleichstromwiderstand. Jein. Die Mikrophonkapsel ist für eine Phantomspannung von 9V, also 4.5V am Mikro. 3.3V sind ihr zu wenig. Das Rauschen wird schon alleine dadurch erhöht.
Die 3v3 kommen sicher direkt aus der MCU Versorgung? Digitale Spannungsversorgungen sind extrem verrauscht. Du misst im mV Bereich und verstärkst nur AC. Perfekt um jeden Dreck auf der Versorgung zu verstärken. GND Führung ist ebenso wichtig. Warum keinen Mikrofonverstärker-IC? Zu einfach, zu wenig Probleme?
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Hab jetzt ein paar weitere Versuche gemacht. 1. Versorgung der ersten Stufe über Labornetzgerät 5V, zweite Stufe wie gehabt über den Mikrocontroller, um den Pegel zu behalten für den Mikrocontroller. Mikrofon mit 2 in Reihe geschaltenen 4,7k-Wideständen, dazwischen einen Elko 100µF gegen Masse. Vor den Basisspannungsteiler ein 2,2k-Widerstand und danach einen Elko 100µF gegen Masse. Genauso beim Kollektorwiderstand 2,2k vorgeschalten und einen Elko 100µF gegen Masse. Den Kollektorwiderstand der ersten Stufe habe ich auf 47k erhöht um einen geringen Strom im Arbeitspunkt zu erhalten. Die Zweite Stufe hat auch einen Kondensator vor dem Spannungsteiler erhalten, sonst unverändert. Das Rauschen war tatsächlich besser, aber immernoch nicht zufriedenstellend, vorallem auch insgesammt zu leise. Beim Einstellen des Arbeitspunktes mit dem Poti in der ersten Stufe ist die Spannung sehr langsam an den Arbeitspunkt gewandert. Es hat bestimmt 20 Sekunden gedauert, bis der Messwert stabil war. 2. Um eine gleiche Verstärkung bei verschiedenen Frequenzen zu bekommen, d.h. um den Kondensator am Emitterwiderstand "zu sparen", habe ich einen vierstufigen Verstärker mit jeweils Verstärkung um 20 aufgebaut. R_C: Kollektorwiderstand; R_E: Emitterwiderstand Stufe 1: R_C= 49,2k; R_E=2,2k Stufe 2: R_C= 22k; R_E= 1k Stufe 3: R_C= 22k; R_E= 1k Stufe 4: R_C= 4,7k; R_E= 220 Das Mikro ist auch 'hochempfindlich', aber das Rauschen ist schon sehr stark. Außerdem bestand das gleiche Problem mit dem Arbeitspunkt wie beim 2-stufigen Versuch, die Arbeitspunktspannung startet an der oberen Grenze bei 5V und fällt dann langsam aber stetig ab bis der Wert (im Arbeitspunkt) je nach Potieinstellung wo stehen bleibt. Gibts dafür ne Erklärung? Im Anhang der 4-Stufige Aufbau auf dem Steckbrett. Grüße Tommi
Hallo, nur mal zur Info: Ich habe vor gut 30 Jahren einen dreistufigen Transistorverstärker aufgebaut, mit Kondensatormikrofon, 470k zwischen B und C, 10k zu Plus, Batterieversorgung 9V? ( ist lange her ), Koppelkondensatoren dazwischen, langes Kabel 20 Meter, Stereo, und damit Kunstkopfaufnahmen im Garten von den Vogelstimmen und Insekten gemacht. Maulwürfe und Regenwürmer waren nicht zu hören. Natürlich mit vielen Störgeräuschen vor allem von Flugzeugen, aber trotz des starken Rauschens war alles gut zu hören, nur Subsonicfilterung fehlte noch. Allerdings nutzte ich den Mikrofoneingang des Bandgerätes dafür. Nicht studiomäßig verwendbar, aber eine nette Erfahrung war das. Wenn man nicht aufpast, gibts eine Rückkopplung über die Kopfhörer durchs geschlossene Fenster. Die Krönung war dann Jahre später Typ2 mit OP37 mit drei umschaltbaren Verstärkungsfaktoren 10, 100, 1000. Beim höchsten schränkte die Verstärkung bereits die Bandbreite ein. MfG
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Bearbeitet durch User
Netter Aufbau ... Überraschenderweise ist unter all dem Rauschen tatsächlich noch Dein audio Signal zu erkennen ? Beachtlich!
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