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电容式麦克风放大器电路

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本帖最后由 gaoyang9992006 于 2018-5-1 09:53 编辑

电容式麦克风需要通电,因为它们的作用像可变阻抗(通常是电容)。要捕捉阻抗变化,最简单的方法是通过它运行一些电流(通常使用串联上拉电阻),然后在阻抗变化时捕获变化的电压。
当然,直接来自麦克风的电压信号不是很大,通常需要放大。这就是为什么我设计了以下两种不同的放大器电路:
图1:  带缓冲器的放大器
图2:  没有缓冲器的放大器
在这两个电路中,我都使用了TLV4112运算放大器,它有两个运算放大器和一个轨到轨输出以实现最大电压摆幅,工作电压可低至2.5V,因此可以使用两节AA电池或VCC = 3V运行。
图1中,来自麦克风的信号首先通过缓冲器(U1A),以防止加载麦克风信号,然后通过U1B放大器电路。由于麦克风信号在直流电压上,所以通过RC滤波器R3和C1对相同的电压进行滤波,并将其作为U1B放大器的参考。放大器的增益等于Vo / Vi = - (pot / R2)。所以改变电位器的值会调整增益。
放大器的输出也与麦克风信号具有相同的直流电压。为了将信号传递到麦克风输入插孔,这个直流电压应该像C2电容一样去除。
该电路的不足之处在于,由于使用了缓冲器,并且每个放大器都有一些内部噪声,所以该噪声被添加到信号并被放大。但是作为回报,麦克风信号电平不受增益阶段加载的影响。
该电路的元件值为:
  • R1 = 6.8k
  • R2 = 1K
  • R3 = 100K
  • POT = 100K
  • C1 = C2 = 10uF


图2放大器的工作原理与第一种设计非常相似。除了放大器具有R3和R4独立的参考电压,并且没有缓冲器。
由于缺少缓冲器,来自麦克风的信号被加载到较小的电平,然后被放大。但是当缓冲区被移除时,它可能不那么吵闹。组件值是:
  • R1 = 6.8K
  • R2,R3,R4 = 1K
  • POT = 100K
  • C1,C2 = 10uF
其他注意事项:
一般来说,人耳对噪音非常敏感,并且可以轻松听到,而且很难完全摆脱噪音。放大器有很多内部元件会增加噪音级别。所以选择一个非常好的低噪声放大器对于高性能电路至关重要。确保检查数据表并选择低噪声OpAmp。
对于小信号,使用像THIS这样的单A类晶体管电路将信号放大到适当水平,然后用OpAmp进一步放大可能是有益的单个晶体管对信号的噪声较小。但增益应该保持很小,因为高电压输出也会导致更大的失真。
通过低噪声分立电路进行放大也是一个很好的解决方案。但我喜欢OpAmps,它们保持简单的设计!
电路的电源非常干净非常重要。因此,建议在电源上使用适当的滤波器将此电路与噪声电路和电源隔离。特别是如果电路靠近也可辐射到模拟电路的射频发射器电路。在这种情况下,你可能想在这里和那里撒上更多的电容器!

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gaoyang9992006|  楼主 | 2018-5-1 09:53 | 只看该作者

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king5555 + 1 图1错误,U1A已饱合到电源轨。也木有滤波。
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xiaxingxing| | 2018-5-1 18:29 | 只看该作者
@king555  你好,图1的跟随器怎么知道饱和到电源轨了呢?R1下面的mic不是会对电源VCC分压吗?这个时候mic的输出信号vin=VCC*Rmic/(R+Rmic),所以不会饱和啊。。请指导,谢谢!

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king5555 + 1 驻极体耗电很小几乎可视同为开路。下图因此常被采用。
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fzyuan| | 2018-5-2 08:33 | 只看该作者
xiaxingxing 发表于 2018-5-1 18:29
@king555  你好,图1的跟随器怎么知道饱和到电源轨了呢?R1下面的mic不是会对电源VCC分压吗?这个时候mic的 ...

因为“电容式”话筒的输出信号“电容量”而不是电流。其静态电流为“0”,所以要饱和。
除非楼主说的其实是“驻极体”话筒,驻极体话筒的输出信号是电流。
但电容式话筒和驻极体话筒是两种不同的东西。

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chunk| | 2018-5-2 08:53 | 只看该作者
可以网上搜一下驻极体话筒内部构造图,不单是一个传声器,还有个结型场效应管在里头。

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gmchen| | 2018-5-2 13:40 | 只看该作者
按照楼主的电路,应该是驻极体话筒,尽管其前端结构是一个电容,但是与电容式话筒是完全不同的两个东西。

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xiaxingxing| | 2018-5-3 18:15 | 只看该作者
fzyuan 发表于 2018-5-2 08:33
因为“电容式”话筒的输出信号“电容量”而不是电流。其静态电流为“0”,所以要饱和。
除非楼主说的其实 ...

这位大神,你好,还是有两个疑问向你请教:
1.“电容式”话筒的输出信号“电容量”而不是电流,可以理解为输出信号是电压吗??
2.其静态电流为“0”,所以要饱和,为什么呢?我所理解的饱和,不就是输出电压接近电源电压吗???

请指教,谢谢!

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8
fzyuan| | 2018-5-3 18:23 | 只看该作者
xiaxingxing 发表于 2018-5-3 18:15
这位大神,你好,还是有两个疑问向你请教:
1.“电容式”话筒的输出信号“电容量”而不是电流,可以理解 ...

1. 在一定条件下可以“表现为”电压,通常R1在10M级;
2. MIC电流为“0”,那么R1两端的压差就为“0”,U1A的同相端电压等于VCC,
如果U1电源电压不明显高于VCC,这就意味着U1A“饱和”。

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xiaxingxing| | 2018-5-5 11:18 | 只看该作者
fzyuan 发表于 2018-5-3 18:23
1. 在一定条件下可以“表现为”电压,通常R1在10M级;
2. MIC电流为“0”,那么R1两端的压差就为“0”,U ...

讲的太好了,明白了。谢谢!

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king5555 + 1 所以MIC再多并联一电阻即可,阻值约同R1。
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