Preamplificador de micrófono, solucionando problemas de ruido y ganancia

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Estoy tratando de arreglar un preamplificador (hecho por un colega) que es ruidoso y de alguna manera no es lo suficientemente amplificador. Debo decir de inmediato que este proyecto está superando mi conocimiento sobre electrónica, por lo que tengo muchas preguntas. En realidad, hay 2 copias en 2 tableros, para un electret y un micrófonos dinámicos, pero el diseño fue el mismo, excepto por el "plug-in power" para el electret (no phantom power, esto espera aproximadamente 5 V, aunque supongo que actualmente está recibiendo 12V). Este es el circuito actual (solo R3 es diferente entre las 2 placas).

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

De mi investigación encontré que algunas cosas tal vez deberían hacerse de manera diferente. Primero, parece que es principalmente el ruido de la línea eléctrica lo que estoy recibiendo. (Intenté obtener fuentes de alimentación más limpias pero con un presupuesto pequeño que no funcionó). En cambio, podría agregar un poco de filtrado en el divisor de voltaje y en el circuito de polarización del electreto. Tampoco me gusta la idea de atenuar después de amplificar, así que movería el potenciómetro para controlar la ganancia, como tal:

simular este circuito

Pero estos cambios significan que tengo que rehacer casi todo el asunto, y el producto está en un estado "terminado" (en una caja con conectores y todo), así que me gustaría minimizar los cambios si es posible. < br> 1) (pregunta principal) Me preguntaba si el "prefiltro" de la fuente de alimentación sería equivalente / mejor / peor a tener los filtros en los circuitos del preamplificador.
Estaba pensando, por ejemplo, en agregar un filtro RC de segundo orden en una pequeña tabla separada. Reduciría un poco el voltaje, pero puedo usar resistencias pequeñas y luego hacer un buen filtro en lugar de 3?

El otro problema es la ganancia. Tenga en cuenta que el objetivo es obtener audio de nivel de línea, de modo que la voz de los micrófonos tenga un volumen comparable al de otros sonidos provenientes de una computadora. Las salidas van a los altavoces (esto es parte de un intercomunicador / mezclador). La ganancia ya está en 2k y todavía es bastante débil. ¿Estoy pensando que tal vez el micrófono electret no está recibiendo la potencia adecuada? Creo que se supone que tiene alrededor de 5 V, pero leí en otro hilo algo que no entendía bien sobre el funcionamiento interno del electreto y cómo el valor de la resistencia cambiaría la amplitud de salida.
2) Cualquiera consejos sobre qué valor utilizar para el sesgo de electret?
Tenga en cuenta que la tarjeta de micrófono dinámico (sin R3) también suena débil, pero tendré que verificar que su R5 podría tener un valor diferente.

Finalmente, también leí sobre el ruido de las resistencias y cómo es mejor no subir demasiado (y usar película de metal) con ganancias tan altas. Pero no estoy seguro de qué resistencias serían las más críticas. En el segundo esquema, supongo que R8, R4 ... ¿No estoy seguro si el divisor de voltaje también, R3, R9 / 11? En relación con eso, no estoy seguro de qué valores usar para el divisor de voltaje.
3) Aparte de no desperdiciar demasiada energía (prefiera valores grandes) o ruido de resistencia (prefiera valores bajos), ¿hay otros factores a considerar?
Tenga en cuenta que el micrófono dinámico tiene una impedancia de salida de 600Ω pero el electreto, 5kΩ.
4) ¿Debo "sintonizar" los circuitos de manera diferente, o simplemente ir con el más alto y darles una impedancia de entrada de aproximadamente 50kΩ (R8)? ?

¡Cualquier otro comentario o consejo sobre el circuito sería apreciado!

5) En el segundo circuito, ¿la salida después de Cout debe dejarse "flotando" o agregar una R a neutral, y si es así, qué valor de R?

    
pregunta zorgkang

1 respuesta

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Tu pregunta es demasiado larga para leer, así que solo estoy respondiendo al esquema. No está claro qué esquema estás preguntando, así que cogí el primero. Para mantener esta respuesta coherente si se edita la pregunta, aquí está el esquema:

  1. 12Vesbastantealtoparaconducirunmicrófonoelectret.3-5Vesmásnormal.Compruebelahojadedatos.
  2. 22kΩesbastantealtoparaconducirunmicrófonoelectret.¿Inclusomirastelahojadedatos?
  3. ElruidoenelsuministroseacoplarádirectamentealaentradaatravésdeR3.
  4. C4yR5formanunfiltrodepasoaltoa1.6kHzqueafectalarespuestadefrecuenciageneraldelamplificador.Lasfrecuenciaspordebajode1,6kHztendránmenosganancia.Estonotienesentido.Lagananciadereducciónpordebajode20Hzestábienyaúnseconsideraaudio"HiFi". Rodar a 100 Hz o así puede ser aceptable en algunos casos. El rodar a 1,6 kHz es simplemente malo.
  5. Estás pidiendo demasiada ganancia en una sola etapa. La ganancia que está tratando de alcanzar (por encima del paso alto de 1,6 kHz) es (R4 + R5) / R5 = 2.2k, lo cual es absurdo para una sola etapa. Digamos que solo te importan las frecuencias de hasta 10 kHz (el HiFi se duplica al doble), y quieres un margen de ganancia de 10x para que el feedback funcione bien. Usted espera que el producto de ancho de banda de ganancia del opamp sea 2,200 * (10 kHz) * 10 = 220 MHz. Incluso sin el factor de 10 para la retroalimentación que está fuera de lugar.
  6. R6 no tiene ningún sentido en absoluto. Ni siquiera puedo adivinar lo que crees que hace, pero lo que realmente hace es perder la mitad de la ganancia.
  7. El control de volumen en la salida no es una buena idea, especialmente cuando se espera una ganancia tan grande. Las señales fuertes se recortarán antes de que pueda atenuarlas con el control de volumen.

Para fijar los puntos 1-3, use un divisor de resistencia para hacer el voltaje correcto para el electreto. 20 kΩ en la parte superior y 10 kΩ en la parte inferior dividirán el suministro por 3 para obtener 4 V, que probablemente se encuentre en el rango deseado del electreto. Para filtrar el ruido de suministro, rompa la resistencia superior de 20 kΩ en dos resistencias de 10 kΩ y ponga una tapa a tierra entre ellas. La impedancia del divisor en la tapa es de 10 kΩ // 20 kΩ = 6.7 kΩ. Eso requiere al menos 1.2 µF para que la frecuencia de reducción sea de 20 Hz o menos. Parece que tienes un montón de tapas de 10 µF, lo que funcionaría bien.

Conecte el lado + del electreto a la unión de las dos resistencias inferiores. Esto impulsa el electreto con 4 V a una impedancia dinámica de 5 kΩ, que es mucho mejor que el circuito existente.

Para arreglar la ganancia, es bueno comenzar con lo que puede hacer el opamp. El TL071 tiene un ancho de banda de ganancia * típico de 3 MHz. Digamos que queremos una ganancia de 10 headroom para que el feedback funcione bien, por lo que deja 300 kHz. Suponiendo que el audio de alta fidelidad, la ganancia debe ser plana a 20 kHz. Eso deja una ganancia de (300 kHz) / (20 kHz) = 15. Esto se basó en la ganancia típica, no mínima garantizada. Sin embargo, el factor de 10 para el feedback no es exacto. Si solo es 5 a 20 kHz, la ganancia de bucle cerrado seguirá siendo razonablemente plana, por lo que vamos a apuntar a una ganancia de voltaje de 15x.

La ganancia de voltaje 15x significa R4 / R5 = 14. Mantener el R4 existente significa que R5 debe ser 1.57 kΩ, entonces 1.6 kΩ lo es. El filtro C4-R5 debe rodar a 20 Hz o menos, lo que significa que C4 debe ser de 5 µF o más. Mantenga los 10 µF.

Con una ganancia sensata, necesitas etapas adicionales para obtener el nivel de línea y más allá. Una ventaja de esto es que puede dejar el control de volumen donde está, inmediatamente después de la primera etapa. Las señales en la primera etapa no serán lo suficientemente grandes como para causar problemas, incluso cuando son muy fuertes. 10 mV desde un micrófono sería mucho, lo que multiplicado por 15 es solo 150 mV, así que todo está bien.

O trabaja hacia atrás. El TL071 podría ser capaz de balancear 8 Vpp en esta configuración. Eso dividido por 15 significa que no se cortará mientras la entrada sea de 500 mVpp. Ningún micrófono electret o dinámico va a emitir tanto.

    
respondido por el Olin Lathrop

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