6 votos

Micrófono electret: selección de la resistencia de polarización

He heredado un circuito de un colega que utiliza un MAX4063 preamplificador y un micrófono electret . Es casi idéntica a la figura 4 de la hoja de datos del preamplificador:

enter image description here

Pero donde ese circuito tiene 2× resistencias de 1 kΩ en serie, yo sólo tengo una. No estoy contento con el volumen general y el ruido del audio, y empiezo a preguntarme si las resistencias de 1k son demasiado pequeñas, ya que son menores que la impedancia de salida de 2,2k del micrófono.

En general, ¿cómo debo seleccionar la resistencia de polarización para un electret en esta situación? ¿Cuál es la teoría pertinente?

Editar: Aunque todas las respuestas hasta ahora han sido útiles, todavía estoy interesado en tener una comprensión analítica de por qué la resistencia de polarización debe tener un valor particular; he visto otros circuitos electrect en Internet con valores de hasta 10k, que debe hacer alguna diferencia en algo?

4voto

Lehane Puntos 6776

Estoy empezando a preguntarme si las resistencias de 1k son demasiado pequeñas, ya que son más pequeñas que la impedancia de salida de 2,2k del micrófono.

Esos son la impedancia de salida del micrófono. Si miras la ficha técnica de la cápsula del micrófono verás un circuito equivalente:

capsule equivalent circuit

No sé por qué los fabricantes siempre muestran el FET como un triángulo. Así es como está configurado en realidad:

same thing but with normal FET symbol

Así que esto es realmente un amplificador de fuente común :

common source amplifier

La impedancia de salida de un amplificador de fuente común es simplemente \$R_\text{D}\$ , la resistencia de drenaje, por lo que cuando la hoja de datos dice "impedancia de salida (Zout) 2,2 KΩ", en realidad quieren decir "impedancia de salida de nuestro circuito de ejemplo ".

Con \$R_\text{S}\ = 0\$ la ganancia de tensión del amplificador de fuente común es proporcional a \$R_\text{D}\$ ya que el FET actúa como una fuente de corriente, por lo que la tensión resultante viene determinada por V = I(FET) * Rd.

¿Qué resistencia debe elegir? Depende. Por lo general, se desea una ganancia alta en la primera etapa para poder reducir la ganancia de las etapas siguientes, lo que disminuye el ruido. La distorsión también disminuye al aumentar la ganancia. No se puede aumentar \$R_\text{D}\$ Sin embargo, siempre hay un punto en el que la corriente es demasiado baja y la distorsión aumenta y la ganancia cae repentinamente. Además, si se espera que el micrófono capte altos niveles de presión sonora, no debes aumentar demasiado la ganancia o se cortará.

No sé cómo optimizar la ganancia basándome en los parámetros de la hoja de datos, pero me gustaría saberlo. Para la producción en masa, el gm de los FETs variará de una unidad a otra (y posiblemente el tipo de FET cambiará de una cápsula a otra aunque tengan el mismo número de pieza), por lo que optimizar la ganancia máxima para un FET específico es probablemente una mala idea.

3voto

RelaXNow Puntos 1164

Ten en cuenta que en este caso tienes realmente 2 kΩ de polarización, no 1 kΩ. Esto se debe a que la resistencia de polarización está dividida en ambos lados del micrófono, probablemente esperando que la mayor parte de la captación de ruido sea de modo común, que el amplificador parece estar diseñado para rechazar.

Las resistencias exteriores (¡argh, usa ya los designadores de componentes!) de 1 kΩ son para filtrar la fuente de alimentación, no para añadir resistencia de polarización. Están efectivamente en cortocircuito AC-sabio por las dos tapas a tierra. Es importante tratar cada lado del micrófono de forma similar para que el ruido ambiental se acople a ambos cables por igual.

1voto

ianb Puntos 659

Es un micrófono de 2Vdc (según la hoja de especificaciones) por lo que si se le suministra una polarización mucho menor probablemente dejará de funcionar y si su polarización es demasiado alta también puede reducir su sensibilidad ya que el JFET incorporado empieza a tener problemas de potencia. Esta es mi intuición.

Además, sospecho que la carcasa de la del dibujo también puede estar conectada a un cable y este cable debería estar conectado a tierra en lugar de alimentar una entrada dif. No parece que el pin 10 necesite corriente continua en él, así que lo dejaría en circuito abierto.

Esto podría reducir el ruido que está recibiendo. Deberías intentar conectar el micrófono a tierra y alimentarlo con 2,0V (o lo que sea) a través de una resistencia más grande y comprobar con un medidor que sigue teniendo un par de voltios o si la fuente de alimentación es, digamos, de 5V, prueba con un 3k3 y comprueba que el micrófono tiene entre 1,5V y 2,5V a través de él.

De nuevo, es más una intuición que un hecho concreto.

El pin 14 y el pin 1 tienen una resistencia que parece definir la ganancia/amplificación - si es algo parecido a un amplificador de instrumentación podrías bajar esto y ver si consigues más decibelios.

1voto

Brian Drummond Puntos 27798

Los voltajes de ruido de entrada en esa hoja de datos son bastante altos - 70nV/rtHz a una ganancia de 20, que la hoja de datos p.8 muestra que corresponde a Rgain=11.1k entre los pines 1 y 14.

El ruido cae a unos 12nV/rtHz con una ganancia de 200 (Rgain = 1,1k entre los pines 1 y 14). 12nV/rtHz es todavía ruidoso pero probablemente lo que se puede esperar para un dispositivo de tan baja potencia. Así que prueba esto primero; parece que la ganancia extra también sería útil.

Si eso no es suficiente y puedes permitirte la potencia, podrías conseguir un ruido mucho menor con un opamp de audio clásico (el antiguo NE5534A a 3,5 nV/rtHz o hasta 1nV/rtHz con otros como el AD797 .

0 votos

Gracias por señalarlo, parece contraintuitivo obtener menor ruido con mayor ganancia.

0 votos

En realidad, es bastante normal en los amplificadores de micrófono; la alta ganancia suele conseguirse con una baja resistencia de emisor y, por tanto, una baja resistencia al ruido. El truco está en cómo mantener el ruido bajo y reducir la ganancia (aumentando el headroom) pero esa es otra historia.

0voto

Juan Puntos 1

Si tomas la tensión de alimentación VCC y le restas la tensión de diseño del micrófono de inserción electret y luego la divides por el consumo de corriente del electret, obtienes la resistencia de polarización en k ohmios. Es algo así como 5 voltios - 2 voltios -:- .5 = 6k de resistencia. Calcule los datos de su dispositivo. Las cuatro resistencias de 1 k en serie suman 4 k en total a través del micrófono.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X