Tại sao micro electret của tôi khuếch đại và lọc đầu ra mạch quá nhiều tiếng ồn?

Thông tin lai lịch

Tôi hiện đang thiết kế một mạch điều hòa đầu vào khuếch đại và lọc tín hiệu micrô điện từ để chuẩn bị cho tín hiệu được xử lý bởi ADC (tương tự với bộ chuyển đổi kỹ thuật số) và được ghi vào thẻ SD từ bộ điều khiển vi mô.

ADC có dải động từ 0-5V nên tôi đã khuếch đại tín hiệu lên biên độ 2,5V với độ lệch DC là 2,5V. Tốc độ lấy mẫu của ADC là 15,625kHz và vì vậy tôi đã thiết kế bộ lọc thông thấp để có mức suy giảm 48dB (dải động 8 bit) cho tần số ~ 7,8kHz và tần số cắt ~ 4kHz.

Theo kết quả của các cân nhắc thiết kế ở trên, mạch của tôi bao gồm một bộ khuếch đại đảo ngược với tỷ lệ tăng điện áp ~ 6,2 và bộ lọc Ch Quashev bậc 6 với mức tăng ~ 12.

Các op-amps đang được sử dụng là lm6484 với nguồn cung cấp 5V. Nguồn cung cấp 5V có nguồn gốc từ bất kỳ thiết bị nào có cổng USB, nói chung cổng USB máy tính được sử dụng để cấp nguồn cho mạch này.

Một sơ đồ của mạch được hiển thị dưới đây:

Sơ đồ thiết lập micrô: Điện trở 1,5k ohm được chỉ định trong biểu dữ liệu micrô.

Nguồn điện áp xoay chiều được sử dụng để mô hình hóa đầu ra của micrô, biên độ đầu ra 30mV được đo bằng máy hiện sóng.

Tụ điện 1uF là để loại bỏ độ lệch tìm thấy khi đo đầu ra của micrô (2.6V).

Bộ chia điện áp vào tín hiệu đạt được sự thống nhất ở phía trên bên trái của sơ đồ tạo ra 2,5V cần thiết để phân cực tín hiệu.

Vấn đề của tôi

Tiếng ồn. Sau khi ghi âm, tôi có thể nghe thấy giọng nói của mình tuy nhiên có tiếng ồn ào / ù liên tục. Ghi mẫu:

instaud.io/Xhu

Những gì tôi đã thử

Tôi đã cố gắng chèn nhiều tụ tách / bỏ qua ở mỗi IC khuếch đại, trước và sau khi dẫn điện dài và định kỳ dọc theo đường ray điện trên bảng mạch của tôi.

Tôi cũng đã thử đặt bộ lọc thông thấp RC ở đầu ra của bộ khuếch đại đảo ngược để loại bỏ bất kỳ nhiễu tần số cao nào do op amp tạo ra.

Không có nỗ lực nào của tôi trong việc giảm thiểu tiếng ồn đã làm việc hoặc tạo ra một tác động có thể nghe thấy được trong bản ghi âm.

Câu hỏi của tôi

Có bất kỳ sai sót rõ ràng nào trong thiết kế của tôi có thể gây ra hoặc thêm vào tiếng ồn do mạch của tôi tạo ra không?

Hoặc tiếng ồn có thể chỉ đơn giản là kết quả của mạch được xây dựng trên bảng mạch và có thể kết nối bị lỗi?

Cảm ơn bạn vì sự giúp đỡ.

Có một số vấn đề với mạch này:

1. Đầu vào tham chiếu không được lọc.

   

   R5 và R4 tạo ra một nửa điện áp cung cấp, nhưng cũng truyền một nửa bất kỳ tiếng ồn nào vào nguồn cung cấp. Cần có nắp để tiếp đất trên khắp R4. Tôi sẽ bắt đầu với khoảng 2 TIẾNG.

2. Không có nguồn cung cấp thiên vị cho micro.

   

   Bạn nói rằng đây là một electret, vì vậy nên có một pullup đến 5 V. Thông thường những cái này nên là một vài kΩ. Kiểm tra bảng dữ liệu của mic của bạn.

   Bạn cũng nên lọc điện áp pullup để giữ tiếng ồn nguồn điện không được đưa trực tiếp vào mic. Có lẽ 1 kΩ từ 5 V theo sau là 20 PhaF xuống đất, sau đó 2 kΩ vào mic. Một lần nữa, xem bảng dữ liệu mic.

3. Không có mũ bypass ở bất cứ đâu!

   

   Những điều trên cho thấy sức mạnh chỉ có một opamp, nhưng tất cả chúng đều có cùng một vấn đề. Để loại bỏ tiếng ồn thậm chí tốt hơn, đặc biệt là cho amp giai đoạn đầu tiên được trình bày ở trên, hãy đặt một cuộn cảm chip ferrite nối tiếp với 10 10FF hoặc bằng gốm để tiếp đất. Điều đó làm giảm tần số cao, như từ các trạm thu phát của đài phát thanh, rằng mạch hoạt động trong opamp không thể xử lý tốt.

4. Tăng thấp. Giai đoạn đầu tiên khuếch đại hơn một chút 6. Điều đó tự nó ổn, mặc dù tôi muốn thấy nhiều hơn một chút từ giai đoạn đầu tiên nếu opamp có thể xử lý nó. Bạn đã không cung cấp một liên kết đến bảng dữ liệu opamp, vì vậy tôi đã không tìm kiếm nó. Trong mọi trường hợp, chắc chắn có các opamp có sẵn có thể chạy từ 5 V và cung cấp mức tăng vòng kín 30 hoặc hơn ở 20 kHz với nhiều khoảng trống đạt được để phản hồi thực hiện công việc của mình.

   Một amp micro thường cần mức tăng khoảng 1000 ở mức âm lượng tối đa để có được tín hiệu mức đường truyền. Hai giai đoạn tăng ở phía trước với mức tăng 30 mỗi lần thường là đúng, với điều khiển âm lượng giữa hai trong số chúng.

   Sau khi tín hiệu được khuếch đại, bất kỳ nhiễu nào được thêm vào là một phần thấp hơn nhiều của tổng thể.

5. Tách các đầu vào Vref cho từng giai đoạn. U5 không hoàn hảo. Nó sẽ có một số tiếng ồn. Trở kháng đầu ra của nó cũng không phải là 0, do đó sẽ có một số cuộc trò chuyện chéo giữa các giai đoạn. Thậm chí chỉ cần 1 kΩ trong chuỗi theo sau là 20 PhaF để tiếp đất tại mỗi điểm sử dụng sẽ có ích.

6. Bạn có thực sự cần tất cả các bộ lọc đó? Đây là cách quá mức cho bất kỳ âm thanh bình thường. Loại bỏ các giai đoạn lọc sẽ giảm tiếng ồn. Mọi thứ đều thêm nhiễu, vì vậy đừng đặt nhiều thứ vào đường dẫn tín hiệu hơn mức bạn thực sự cần.

Bạn đang tạo điện áp tham chiếu bằng cách sử dụng bộ chia điện áp trên đường ray 5V. Tôi nghĩ rằng đây sẽ là nguồn gây nhiễu chính của bạn - mọi tiếng ồn trên đường ray 5V của bạn sẽ được đưa trực tiếp vào mạch của bạn.

Trong mô phỏng của bạn, bạn có thể thấy tác động này mạnh đến mức nào trong mạch của bạn. Trong loạt với V4, đặt một nguồn tiếng ồn và xem tác động.

Nếu bạn định sử dụng bộ chia điện áp để tạo ra 2,5V, có lẽ hãy xem xét sử dụng bộ điều chỉnh điện áp hoặc IC tham chiếu điện áp. Điều này sẽ thực hiện công việc tốt hơn trong việc loại bỏ nhiễu khỏi tham chiếu của bạn so với bất kỳ lượng điện dung tách rời hợp lý nào có thể có.

Bạn cần nguồn điện cực kỳ sạch để thiên vị micro của bạn. + 5V thô từ kết nối USB có lẽ là một trong những nơi tồi tệ nhất để lấy nguồn cho mục đích này. Tiếng ồn trên nguồn cung cấp thiên vị được áp dụng trực tiếp vào đầu vào của giai đoạn đầu tiên mà về cơ bản không có sự suy giảm nào cả.

Tôi luôn sử dụng ít nhất bộ lọc "T" để phân cực các mạch micrô của mình:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Trong các tình huống đặc biệt nghiêm trọng, R1 có thể được kết hợp với hoặc thay thế bằng một cuộn cảm hoặc giai đoạn lọc RC thứ hai sẽ được thêm vào.

Tôi đoán đó là vì bạn đã không kết nối máy nghe nhạc chính xác:

Bạn đã không chỉ ra cách bạn kết nối micrô chính xác , nhưng giả sử bạn đã kết nối nó giống như bạn đã kết nối nguồn điện áp AC trong sơ đồ của mình, tôi có thể nói với bạn rằng bạn có một vấn đề: nó không có nguồn điện.

Các micro điện tử thông thường bao gồm một bóng bán dẫn khuếch đại cần một điện áp cung cấp mà tôi không thấy ở bất cứ đâu.

Nó được thực hiện chỉ bằng cách kết nối một điện trở kéo lên của một vài kOhm với đường tín hiệu ("MIC").

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

4 Op-amps không giúp ích gì, bạn đang nhân bất kỳ nhiễu có sẵn nào nhiều như tín hiệu. đặc biệt trên Breadboard không có tách rời