אהלן חברה,

אני מנסה לתכנן מגבר למיקרופון אלקטרט, אני דש בנושא כבר כמה ימים בחיפושים באינטרנט ואני רק מתבלבל יותר ויותר.

השאלה הראשונה והעיקרית היא: כמה הגבר בכלל צריך ?

ניתקלתי בלוחות מוכנים (breakout boards) עם הגבר של 100, נתקלתי במגברים מוכנים בג'וק אחד של Maxim עם הכבר מתכונן בין 40dB ל 60dB שזה בין 100 ל 1000.

לפי סימולציות בLTspice ראיתי שצריך הרבה יותר הגבר מזה (בערך 3000+).

קישור לדף הנתונים של המיקרופון שברשותי, איך ניתן לדעת כמה מתח הוא באמת מוציא ?

לא ניתן על סמך דפי הנתונים לקבוע כמה מתח מוציא המיקרופון.

למיקרופון מסוג אלקטרט יש צורך לספק מתח ישר חיצוני. מתח זה יוצר מטען חשמלי על קבל אשר משנה את ערכו הקיבולי לפי תנועת הממברנה הנעה עם גלי הקול. שינוי המטען גורם ליצירת מתח חילופין זעיר שהינו מתח מידע השמע.

מתח המוצא של המיקרופון הוא זעיר מאוד לכן חלק אינטגרלי מהמיקרופון הוא טרנזיסטור (FET).

נערך 2014 במאי 2811 שנים על-ידי מרק10

קפסולה מסוג אלקטרט לא צריכה מתח פאנטום, זה רק קונדנסר (אלקטרט מבוסס על אותו עיקרון אבל בו המטען הזה נמצא באופן תמידי ללא צורך במיתוח חיצוני - בדיוק כמו ברמקול אלקטרוסטטי מול אלקטרט). הדבר נכון גם ל-MEMS microphone שקיימים במכשירים ניידים בימינו ומבוססים על עיקרון דומה. במידה ויש בפנים מגבר שדורש מתח הפעלה, נדרש לספק מתח כזה, אך הוא נדרש לצורך הפעלה של המגבר ולא לצורך יצירת מטען סטטי על הלוח.

בנוגע לאופן הפעולה, המטען על הלוחות אינו משתנה לאורך הפעולה באף אחד מהם (גם בקונדנסר, קבוע הזמן שם הוא כזה שהמטען לא מסוגל להשתנות בתדרי האודיו שמעניינים אותנו). מה שמשתנה הוא למעשה הקיבול עקב שינוי המרחק בין הלוחות כתוצאה מהלחץ המשתנה שיוצרים גלי הקול.

מאחר ובמיקרופון שלך כבר יש מגבר FET כלשהו שמספק לך עכבת יציאה יחסית נמוכה, אין צורך במגבר עם עכבת כניסה גבוהה במיוחד כפי שנהוג במגברים למיקרופונים בדר"כ.

בנוגע לשאלה המקורית של כמה הגבר צריך, השאלה היא בסופו של דבר לאיפה הולך הסיגנל הזה. בעיקרון אין סיבה למה שהגבר של 60dB לא יספיק לחלוטין, במיוחד אם לאחר מכן הסיגנל נכנס למגבר רמקולים כלשהו שגם בו יש לך בדר"כ עוד עד כ-30dB של הגבר. אגב, מה הבעיה למדוד על היחידה שיש לך כמה סיגנל יוצא בפועל? אני לא הייתי סומך על DMM ממוצע למדוד סיגנלים כל כך חלשים ב-AC, אך אפשר לבנות מגבר פשוט עם מגבר שרת שייתן לך הגבר של 40dB ותמדוד כמה סיגנל יש לך ביציאה שלו בתנאי עבודה סבירים. לפי זה תדע כמה הגבר תצטרך.

אפשר לפרק מכרטיס קול יישן את המגבר של האוזניה. בכרטיס יש כבר קבל צימוד ונגד עומס רק לשים לב שהחיבורים של 0V/5V וכניסת האות

מתאימים.

אם כבר בכרטיסי קול עסקנו, בהרבה מהם יש כניסת מיקרופון עם עכבה גבוהה והגבר גבוה (ואפשרות להוסיף עוד 20dB של הגבר - רק צריך למצוא את זה בתפריט).

אני אבהיר מעט את המצב שלי, אות המיקרופון שלי אמור בסופו של דבר להיכנס לממיר A/D של מיקרובקר ב3.3v, ככה שהוא ימורכז סביב ה1.65v, אני לא חייב לנצל את כל הטווח הדינאמי. האות ידגם ויעבור FFT.

הכוונה היא להשיג ויזואלציה של פס לדים לפי המוזיקה.

אני מאמין שזה לא כל כך אפשרי להגיע להגבר של 60dB עם מגבר שרת אחד, נכון ? יש צורך לפצל את ההגברה לשני שלבים ?

א. אם זה נכנס ל-ADC של מיקרו-בקר זה אומר שאין שום סיבה לחפש מגבר דל-רעש, אז כבר אין לך הרבה אתגר בתכנון.

ב. להסיט אמצע זה קל מוד לעשות ולא תהייה בעיה לעשות זאת עם מגבר שרת.

ג. לדעתי 60dB מספיק ואף מעבר לשימוש שלך, אבל הכי קל שתמדוד.

ד. דרגה בודדת עם BW של 20KHz והגבר של 60dB צריכה מגבר עם רוחב פס של 20MHz, לא בעיה גדולה.

הרעש של המגבר לא מוגבר גם כן ? או שהוא מוגבר רק בשלב ההגברה הבא ? (במידה וקיים).

אני כניראה לא אקנה רכיבים ממפיץ גדול בשביל זה (Farnell לדוג') ככה שלהשיג מגברים עם רוחב פס של 20MHz קצת קשה.

אם אני מחליט לפצל את המגבר ל2 שלבים איך כדאי לבנות אותו ? ואיך לבחור את המגברים ? אני צריך מגבר דל רעש ? יש לי מקור של 12v שאני מייצב ל3.3v עבור המיקרובקר, אני יכול להשתמש בו בשביל להזין את המגבר.

האם אני צריך גם פילטר Anti Aliasing ?

אני מצרף שרטוט (וסימולציה) של מעגל ששיחקתי איתו, כללי גם פילטר עם שני המגברים הימניים בשרטוט, לא יודע עד כמה הוא נחוץ (Anti Aliasing). אם הוא לא נחוץ אז הקבל ומחלק המתח שבקצה המעגל יחובר למוצא שלב ההגברה השני כמובן.

האם המעגל הזה בסדר ? האם הצימוד בין שלבי ההגברה בחיבור ישיר הוא בסדר ? או שצריך לצמד אותם עם קבל ומחלק מתח בשביל bias ?

בהנחה שאני רוצה שליטה על ההגבר, איך כדאי לחבר פוטנציומטר ? האם מותר לחבר פוטנציומטר במשוב של המגבר ? נניח במקום נגד R7 או R8 ?

כמו כן, האם יש בעיה עם ערכי הנגדים שבחרתי ? בהקשר מסויים לInput bias current ? האם כדאי ללכת על מגבר אחר ? (משהו זמין מאוד אולי TL074 בשביל כניסות הFET ?).

יכול מאוד להיות שעשיתי סלט גדול בנושא, אשמח להבהרה בכל הנושאים הקשורים.

א. הרעש מוגבר בהחלט, אבל ה-ADC במיקרו-בקרים הוא כל כך חרא שזה לא משנה במקרה הזה. מה גם שהשימוש לא דורש דיוק ממילא.

ב.מגבר של 20MHz יש בכל חור, לא צריך מפיץ מיוחד.

ג. אין לי זמן כרגע לעבור על על המעגל שלך לעומק אבל מהשאלות שלך ברור שאתה מתקשה להבין מה עשית שם.

להגבר כזה אתה יכול להסתדר בקלות עם 2 דרגות הגברה אתה יכול לחלק את ההגבר באופן שווה בין הדרגות. בדרגה הראשונה אתה יכול לשים מגבר עם רעש נמוך, בדרגה השנייה זה מיותר.

קח בחשבון שבשביל רעש נמוך באמת צריך גם לשים נגדים קטנים ברשת המשוב ולא נגדים עצומים כמו שאתה משתמש.כרגע הנגדים שלך ירעישו יותר מהמגבר.

ת הפילטר אתה יכול לשלב בדרגה השנייה, לא חובה מגבר נוסף בשביל זה.

אם לומר את האמת, בכדי לענות לך בצורה טובה אני אצטרך לכתוב כנראה 30 עמודים - רעש זה אף פעם לא נושא שקל להסביר למישהו שלא מבין בנושא. לדעתי אתה מבזבז את הזמן שאתה מנסה להתעסק ברעש נמוך לשימוש הזה, לגמרי מיותר.