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Mikrofonverstärker für 3,6V-Akku-Betrieb

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  • Obelix
    Registrierter Benutzer
    • 23.02.2003
    • 745

    Mikrofonverstärker für 3,6V-Akku-Betrieb

    Hallo,

    ich möchte mit einem AVR-Mikrocontroller eine digitale Sprachaufzeichnung realiseren, bzw. funktioniert diese bereits, allerdings noch nicht mit der gewünschten Spannung.

    Ich möchte das Gerät an 3 Stück 1,2V AA Akkus betreiben. Wenn die Akkus voll sind habe ich knapp 4 Volt zur Verfügung. Abschalten möchte ich bei 3V Akku-Spannung.

    Als Mikrofon habe ich mich erst mal für eine Elektret-Kapsel entschieden, die für ihren Preis von 64 Cent doch ganz gute Ergebnisse für die Sprachaufzeichnung liefert. (Es wird nur mit 8Bit und 11025 Hz aufgezeichnet.)

    Mein Controller liefert eine Referenzspannung für den analog-Eingang von 2,56V. Diese möchte ich eigentlich nutzen, um mir noch mehr Bauteile zu sparen.

    Allerdings kommt da jetzt mein aktuell verwendeter Mikrofonverstärker mit OP's in die Quere. Mit 3V Versorgungsspannung erhalte ich an den OP's max. 1,8V am Ausgang was dann eine ziemliche Verzerrung gibt. (0 Volt am Mikrofon entspricht 1,27V am Analog-Eingang).

    Tja, da muss was anderes her, nur was? In der Ausbildung habe ich mal was von Transistor-Verstärkern gelernt, allerdings ist mein Wissen davon schon so eingestaubt, das ich mir nicht zutraue einen solchen auszuwählen und zu dimensionieren. Ich habe schon ein paar Stunden danach gegooglet, aber da gibts ja wirklich einiges und so richtig schlau was das richtige für meine Anwendung wäre bin ich nicht geworden. Und zu 99% steht dabei: Dimensionierung der Bauteile nach Standardformeln... (Wo standen die noch gleich? ;-) )

    Hier sitzen doch bestimmt ein paar Profis die so etwas schon öfters benötgit haben und vielleicht sogar einen Plan in der Schublade liegen haben. Ich würde mich freuen, wenn mir jemand einen Vorschlag machen würde!

    Noch mal kurz die Daten:

    - Elektret-Mikrofon-Kapsel (muss aber nicht, wenn es bessere Vorschläge gibt)
    - 3 bis 4 Volt Versorgugnsspannung
    - Ausgangsspannung von 0 bis 2,56V.

    Viele Grüße
    Andreas
  • andi_m
    Registrierter Benutzer
    • 26.09.2004
    • 1435

    #2
    Hallo Obelix

    Für eine Ausgangsspannung von evektiv 2,56 V brauchst du etwa 8V Betriebsspannung.
    Eventuell hat aber jemand etwas als Brückenschaltung oder eine Art Spannungswandler.

    Gruss Andi_m
    Spannungsabfall ist kein Sondermüll

    Wenn du nicht helfen kannst dann störe
    dabei sein ist alles
    (Zitat: Jürgen von der Lippe)

    Kommentar

    • Obelix
      Registrierter Benutzer
      • 23.02.2003
      • 745

      #3
      Hallo Andi,

      wofür benötige ich denn die 8 Volt? Das verstehe ich jetzt nicht ganz.

      Ich möchte keine +/- 2,56V haben, sondern +/- 1,27V mit Nullpunkt an 1,27V. Ich möchte auch keinen Lautsprecher daran anschließen, sondern einen hochohmigen Analog-Eingang meines Controllers.

      Mit einem stinknormalern Wald- und Wiesen-OP funktioinert das ganze ja an 4 Volt, nur an 3 Volt nicht mehr.

      Viele Grüße
      Andreas

      Kommentar

      • andi_m
        Registrierter Benutzer
        • 26.09.2004
        • 1435

        #4
        Hallo Obelix

        Dann habe ich das fasch aufgefast.
        Das könnte mit einer kleinen Transistorschaltung klappen.
        Für die Dimensionierung der Schaltung müssten die Elektronik-Profis helfen können.

        Gruss Andi_m
        Spannungsabfall ist kein Sondermüll

        Wenn du nicht helfen kannst dann störe
        dabei sein ist alles
        (Zitat: Jürgen von der Lippe)

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        • SvenT
          Registrierter Benutzer
          • 24.09.2004
          • 2685

          #5
          von 3V auf 4V tut's ein ganz einfacher step-up-regler (boost-converter)
          das passende ic kostet glaube ich 30 cent oder so
          dazu noch kleine spule, diode und paar elkos

          mit so einem step-up kannst du (wenn nur wenige mA benötig werden) auch spannungen um die 10V aus deinen 3V erzeugen

          um die störung durch die taktfrequenz deines wandlers weitgehend auszuschalten kannst du ja die taktfrequenz etwas über 20kHz legen
          Die Chance ohne Tippschein im Lotto zu gewinnen ist fast genauso hoch wie mit Tippschein.

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          • Obelix
            Registrierter Benutzer
            • 23.02.2003
            • 745

            #6
            Hallo Sven,

            so einen Schaltregler verwende ich im moment, aber das möchte ich nicht.

            Das Ding verursacht trotz Schaltfrequenz von sogar 50kHz Störgeräusche, und ich möchte die Schaltung klein halten.

            Aber trotzdem Danke für den Tip!

            Ich habe auch schon über eine Ladungspumpe, direkt an einem Digital-IO von meinem Controller nachgedacht, die Idee aber auch wieder verworfen.

            Ich denke hier wird eine kleine Transistorschaltung genau das richtige sein. Nur welche?

            Viele Grüße
            Andreas

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            • SvenT
              Registrierter Benutzer
              • 24.09.2004
              • 2685

              #7
              ich grab das thema mal schnell wieder aus:

              für geringe versorgungsspannungen gibt es operationsverstärker, die den ausgang bis zur posiviten und negativen BETRIEBSSPANNUNG ziehen können

              also 4V betriebsspannung bedeutet 4V ausgangsspannung

              die teile nennen sich Rail-to-Rail OPs
              Zuletzt geändert von SvenT; 08.12.2006, 18:47.
              Die Chance ohne Tippschein im Lotto zu gewinnen ist fast genauso hoch wie mit Tippschein.

              Kommentar

              • Obelix
                Registrierter Benutzer
                • 23.02.2003
                • 745

                #8
                Hallo Sven,

                vielen Dank für den Hinweis. Ich werde mal danach suchen. Gibt es eine Empfehlung für so einen OP der auch einigermassen Hifi-Tauglich ist?

                Viele Grüße
                Andreas

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                • Frankynstone
                  Registrierter Benutzer
                  • 24.03.2004
                  • 3916

                  #9
                  Dann pack ich die Vergleichsliste mal wieder aus und präsentiere hier als Anreiz zur Datenblattsuche die Operationsverstärker, die mit extrem niedriger Betriebsspannung laufen:
                  TL081 auf jeden Fall, veilleicht solche MC1430, MC1431, MC1530, CA3073, CA3029, CA3008, CA3010
                  und integrierte NF-Verstärker, die mit extrem niedriger Betriebsspannung laufen (Verstärkung in dB; äquivalente Rausschpannung in µV oder * F in dB):
                  TAA131 (57; 5), TAA141 (70; 4), TAA370 (73, 3*), OM200 (57; 5)
                  Sicher ziemlich altes Zeug, teilweise nicht mehr erhältlich.

                  Für niedrige Betriebsspannung könnte man entweder einen billigen Walkman ausschlachten und den Wiedergabeverstärker verwenden, sowas gibt es für 5 EUR und man findet noch mehr sinnvolle Teile drin.

                  Was ich machen würde: einen kleinen Transistorverstärker simulieren, drei SMD-Transistoren kaufen, das funzt sicher prima. Hab sogar mal einen Schaltplan gesehen, der einen diskret aufgebauten OPV zeigte, optimal zu betreiben mit 1,5V maximal.

                  EDIT: Hier das, was meine Vergleichsliste an rauscharmen (F unter 2dB)Transistoren kennt:
                  BCY56, BCY57, BC159, BC179,
                  Zuletzt geändert von Frankynstone; 08.12.2006, 19:19.
                  PN-Box ist voll, bei Bedarf E-Mail: Frankynstone(ätt)gmx(punkt)de

                  Kommentar

                  • SvenT
                    Registrierter Benutzer
                    • 24.09.2004
                    • 2685

                    #10
                    also meine google-suche nach "rail to rail" hat gleich den LMP2011 von NS ausgespuckt

                    also sooo selten können die dinger net sein, zumal es sich ja grade bei rail to rail um eine relativ neue entwicklung handelt
                    Die Chance ohne Tippschein im Lotto zu gewinnen ist fast genauso hoch wie mit Tippschein.

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                    • Frankynstone
                      Registrierter Benutzer
                      • 24.03.2004
                      • 3916

                      #11
                      Rail to rail betrifft meiner Meinung nach eh nur den Eingang (wenn der "common mode input voltage range" gleich groß der Betriebsspannung ist, hat man es mit einem "rail to rail" zu tun).

                      Im Datenblatt müsste man dann eher nach dem "output voltage swing" gucken, bei einem normalen OPV ist der zwei bis drei Volt geringer, als die Betriebsspannung.

                      Bei Bipolartechnik kommt man maximal bis auf 0,2V an die Betriebsspannung ran, vielleicht gibt es OPVs mit FETs im Ausgang oder vereinzelte "open collecor", die zumindest an die positive Betriebsspannung rankommen, aber eben nur bis 0,2V an die negative (bzw. Masse bei unsymmetrischer Speisung).
                      PN-Box ist voll, bei Bedarf E-Mail: Frankynstone(ätt)gmx(punkt)de

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                      • SvenT
                        Registrierter Benutzer
                        • 24.09.2004
                        • 2685

                        #12
                        also der Ulli Tietze sagt, dass es Rail-to-Rail OPAs gibt, wo der ausgang bis an die pos. und neg. betriebsspannung geht.

                        die OPs, die an eine spannung ran kommen, nennen sich single-supply-OPs

                        und dem Tietze glaub ich in Halbleiter-Fragen jetzt einfach mal mehr als dir
                        (ich denk, der wird schon wissen, was er sagt)
                        Zuletzt geändert von SvenT; 09.12.2006, 19:32.
                        Die Chance ohne Tippschein im Lotto zu gewinnen ist fast genauso hoch wie mit Tippschein.

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                        • Frankynstone
                          Registrierter Benutzer
                          • 24.03.2004
                          • 3916

                          #13
                          Sowohl von mir, als auch von Dir bisher nur die halbe Wahrheit.
                          Eine Erweiterung dieses Prinzips führt zu den so genannten Rail-to-Rail-Verstärkern. Bei diesen ist eine Aussteuerbarkeit des Ausganges bis zu dem Niveau beider Versorgungsspannungen möglich. Ein OPV mit Rail-To-Rail-Eingängen kann Eingangsspannungen bis zur Versorgungsspannung verzerrungsfrei verarbeiten. Darüber hinaus gibt es auch OPV, an dessen Eingängen höhere Spannungen als die Versorgung angelegt werden dürfen (engl. Beyond-the-Rails).
                          Q: Wikipedia
                          PN-Box ist voll, bei Bedarf E-Mail: Frankynstone(ätt)gmx(punkt)de

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                          • SvenT
                            Registrierter Benutzer
                            • 24.09.2004
                            • 2685

                            #14
                            OK, also haben alle recht
                            Die Chance ohne Tippschein im Lotto zu gewinnen ist fast genauso hoch wie mit Tippschein.

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