akustische Signale aus einem Kondensator-Mikrofon

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Autor
akustische Signale aus einem Kondensator-Mikrofon

    







BID = 348111

Dombrowski

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Beiträge: 450
 

  



Moin.

Sehr ko(s)mische Schaltung. Bist du sicher, dass du richtig abgemalt hast? Wenn alle Plus- und Minuseingänge an den OpAmps vertauscht wären, könnten es vier Hochpässe darstellen, aber keine Bandpässe. Die RC-Serienglieder jeweils vom Ausgang nach Masse haben keine Wirkung, jedenfalls nicht im Aktiv-Filter-Design.
Falls du tatsächlich so wie gezeichnet verdrahtet haben solltest, kommt hinten natürlich überhaupt nichts raus. Nicht weil die OpAmps kaputt sind, sondern weil sie in einem Arbeitspunkt betrieben werden, der weit außerhalb deiner Wohnung liegt.

Zugegeben, ich kenne die OpAmp-Typen nicht und habe auch keine Datenblätter besorgt. Vielleicht stehen dort ja Sachen drin, die alle bisherigen Erkenntnisse über OpAmps auf den Kopf stellen. Aber sonst..., prüf lieber noch mal das Schaltbild.

D.

BID = 348170

Marino

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Beiträge: 85

 

  


Tatsächlich habe ich so verdrahtet wie gezeichnet, wahrscheinlich aber falsch von FilterLab abgemalt. Die Schaltung hat funktioniert. Mit den Ergebnissen war ich schon nach dem ersten Blick unglücklich. Es gab eine Verstärkung von bestimmt mehr als 40dB, etwas verrauscht und das ganze Spektrum sah wie ein ko(s)mischer Hochpass aus. Unter Bandpass habe ich mir etwas anders vorgestellt. Ich musste erst einen Kaffee trinken und die Analog Gelumpe noch einmal in ruhe anschauen. Es ging aber dann gar nichts mehr. Die Operationsverstärker haben sich verabschiedet und Ich war verzweifelt.

Hier habe ich einen Chebychev Bandpass, 8-Ordnung, ohne Verstärkung, für die Frequenzen zwischen 500 bis 2500 Hz. Die Schaltungen für Hochpassfilter aus FilterLab sehen alle so aus, nur unterschiedliche Werte werden dann angezeigt.

Meinst Du R11 und R12 sind miteinander verbunden?




BID = 348199

Dombrowski

Stammposter



Beiträge: 450


Moin.

Na, das sieht schon ganz anders aus. Mit der zweiten Schaltung kann man was anfangen. Ja, an allen diesen Kreuzungspunkten besteht eine Verbindung.

Die Schaltung liefert ein Gleichpotential von VDD/2 an jedem Ausgang, auch am letzten. Ein Koppelkondensator zum nachfolgenden Gerät sollte vorgesehen werden. Elko 10µF, Pluspol an OpAmp-Ausgang, Minuspol an nachfolgende Stufe, Widerstand 10k von Minuspol an Masse.

Ein Filter 8. Ordnung ist schon recht anspruchsvoll. Toleranzen der "krummen" Bauelemente, Layout der Masseleiterbahnen, Positionierung von Abblockkondensatoren auf den Betriebsspannungen, etc.pp.... Kann alles einen Einfluss auf das Ergebnis haben.

D.

BID = 348219

Marino

Gelegenheitsposter



Beiträge: 85


Vielen Dank für Deine Hilfe.

Die Schaltung werde ich neu aufbauen, ICs besorgen und wenn alles klappt, werde ich stolz auf meine erste anspruchsvolle analoge Schaltung sein. Bisher habe ich mich an der Analog-Gelumpe nicht so richtig ran getraut.

Eine kleine Frage habe ich noch. Ich beabsichtige die Schaltung später sehr klein mit SMD zu bauen. Kann ich auch am Ausgang einen Keramikkondensator mit weniger als 10µF nehmen. Ich werde wahrscheinlich keine Frequenzen überhalb von 2500 Hz brauchen. 1µF dürfte auch ausreichen, Oder?

Gruß
Marino

BID = 348222

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach



Zitat :
werde ich stolz auf meine erste anspruchsvolle analoge Schaltung sein



Anspruchsvoll bedeutet nicht die Komplexizität der Schaltung, die sieht bei allen Filtern ziemlich gleich aus, sondern die Anforderungen an die Bauteile: Kondensatoren und Widerstände die nicht mehr als 0,5% oder noch weniger vom Sollwert abweichen dürfen, Verfälschungen durch die Kapazitäten der Leiterbahnen und Phasendrehungen im IC etc.
Zu deutsch: Die Chancen, daß das Filter sich wie beabsichtigt verhält, sind gering.

_________________
Haftungsausschluß:



Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



Besonders VDE0100; VDE0550/0551; VDE0700; VDE0711; VDE0860 beachten !

BID = 348223

Marino

Gelegenheitsposter



Beiträge: 85


Na, Ich will es trotzdem probieren.

Gruß
Marino

BID = 348258

Marino

Gelegenheitsposter



Beiträge: 85


Moin,

Heute Morgen habe ich schon mit dem Kaffee als erstes die neue Schaltung ausprobiert. Ich habe nur noch einen OP-Amplifier gehabt und damit habe ich einen Chebychev Bandpass 2-Ordnung gebaut, funktioniert einwandfrei.

Weil ich Analogtechnik scheu bin, wollte ich am Anfang den UAF42 einsetzen, der braucht aber Minimum 6V und das ist einfach zuviel. Für die neue Schaltung habe ich den TS974 ausgesucht, der kommt mit 2,7V aus, rauscharm und hat wenigstens Latch-up-immunity und wird sich hoffentlich nicht sehr schnell verabschieden.

Kann ich den TS97x auch als Vorverstärker für den Mikrofon nehmen oder soll ich wirklich auf Transistoren setzen? Hat jemand Erfahrungen damit gemacht?

Soll ich lieber die UAF42-Schaltung für Bandpass mit dem TS974 nachbauen?
(1000pF kann man mit einer Toleranz von +/- 0,15% als kleine 0603 SMD-Teile bekommen / 12nF z.B. gibt es nur mit 5% und 10% Toleranz)

Vielen Dank für eure Hilfe
Marino




BID = 348262

Dombrowski

Stammposter



Beiträge: 450


Moin.

Der Koppelkondensator hat eine Auswirkung am unteren Ende des Übertragungsbereichs. Also er legt eine untere Grenzfrequenz fest, nicht die obere.
Der vorgeschlagene 10k-Widerstand gegen Masse dient dazu, dass sich der Elko aufladen kann, wenn die Filterschaltung zunächst allein betrieben wird. Und auch für den Fall, dass das nachfolgende Gerät gleich vorndran ebenfalls einen Kondensator hat, der ja kleinen Gleichstrom durchlässt.
Wenn du bei dem 10k bleibst und die Folgeschaltung bspw. 47k Eingangsimpedanz hat, liegt mit einem 1µF-Kondensator die untere Grenzfrequenz bei f_u = 1 / (2*pi*(10k||47k)*1µF) = 19,3 Hz

D.

BID = 348537

Marino

Gelegenheitsposter



Beiträge: 85



Zitat :
Die Schaltung liefert ein Gleichpotential von VDD/2 an jedem Ausgang, auch am letzten.



Eigentlich weiß ich nicht, ob ich das richtig verstanden habe. Müssen die Op-Vorverstärker für den Bandpass alle mit extra einem Spannungsteiler versorgt werden?

Was ich vorhabe ist: ein Spannungsteiler für die gesamte Schaltung. Zweimal 10k und mit zweimal 100µF puffern. Die drei Spannungspotentiale (+1,5V, 0V, -1,5V) versorgen die gesamte Schaltung. Ich habe mehrere Mikrofone und der DSP soll diese Signale vergleichen. Unterschiedliche DC-Anteile werden erhebliche Probleme verursachen. Pegel Abweichungen (Unterschiedliche Verstärkungen) sind aber kein Problem. Das Wichtigste, der DC-Anteil muss überall gleich sein.

Gruß
Marino

P.S. Die DC-Anteile kann ich auch per Software entfernen (normalisieren heißt das glaube ich), möchte ich aber nicht riskieren, weil ich auch kurze Perioden habe.



BID = 348776

Dombrowski

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Beiträge: 450


Moin.

Sorry, wenn ich das so sage, aber es geht bei dir etwas zu locker hin und her ...nachdem du dir nun plötzlich einen Phono Preamp ausgeguckt hast, der ja für ein frequenz-lineares Mikrofonsignal überhaupt nicht geeignet ist.

Nenn doch mal die geforderten Kenndaten, wie Grundverstärkung, obere u. untere Grenzfrequenz, Flankensteilheit in den Sperrbereichen, usw. Denn es soll doch ein Mikrofonvorverstärker mit Bandbegrenzung werden, der ein Signal liefert, das sich zum Anschluss eines A/D-Wandlers eignet. Vielleicht reicht ja schon eine deutlich einfachere Schaltung aus als das, was bisher zu sehen war.

D.

BID = 348780

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


...insbesondere wo er doch einen DSP anhängen will.
Soll der nur noch Leerlauf machen ?
Solch steilflankige Filter sind ja gerade die Domäne für DSPs.


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BID = 348816

Marino

Gelegenheitsposter



Beiträge: 85


Moin,

Die Anforderungen an der Schaltung sind:

Frequenzen: U.a. wegen Mikrofon-Positionierung darf ich keine Frequenzen größer als 3400 Hz verwenden. Die beste (mittlere) Frequenz ist ca. 1100 Hz. Etwas Bandbreite brauche ich und je mehr desto besser, also ca. 500 bis 2500 (1100 und ca. 2 oct)

Bandbreite und Bandpass: Der DSP hat kein Leerlauf. Alle Signale müssen zwischengespeichert und ausgewertet werden. Der analoge Bandpass sollte eine geringe Sampling ermöglichen auch wegen RAM-Bedarf. Weiterhin müssen Signale größer als 3400 vollständig verschwinden.

Grundverstärkung: Hier gibt es keine Grenzwerte. Das Signal soll stark genug sein um erkannt zu werden und nicht bis zum Vollausschlag reichen. Unterschiede in der Verstärkung zwischen den Mikrofonen sind unwichtig. Zum Anfang wollte ich mit 40 bis 50dB ausprobieren.

Linearität: Die Verstärker können auch lineare Verzehrungen verursachen. Das wichtigste ist nur, dass die Verzehrungen in allen Verstärkern identisch sein müssen.

Bei der Auswahl der Schaltungen geht es hin und her, weil ich die Vorteile und Nachteile dieser analogen Schaltungen nicht ganz richtig verstehe. Das ist alles.

Vielen Dank für die Hilfe

Marino

BID = 348822

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach



Zitat :
darf ich keine Frequenzen größer als 3400 Hz verwenden


Ei, ei ! Vielleicht ist ein Telefon-Codec dann das Richtige.
Besthet aus einem 14-Bit ADC (und auch ein DAC), steilflankiger Digitalfilter für just diesen Frequenzbereich und anschließend erfolgt quasi logarithmische Kompression auf 8-Bit.
Viele DSP haben diese Kompression/Dekompression nach µ-Law oder A-Law hardwaremäßig eingebaut.


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BID = 348827

Marino

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Beiträge: 85


Welche DSP-Marken haben so en Telefon-Codec.

BID = 348832

Marino

Gelegenheitsposter



Beiträge: 85


Ergänzend möchte ich noch sagen.
Die kleine Frequenzen (weniger als 500Hz) sollen auch verschwinden zumindest unterdrückt werden.


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