¿Algún consejo para diseñar un preamplificador de audio para bajas frecuencias?

Actualmente estoy tratando de diseñar un preamplificador de audio con el propósito de amplificar señales de audio muy débiles (posiblemente en el rango de microvoltios) de 20 a 200 Hz. Probé transistores y amplificadores operacionales para la amplificación, pero por alguna razón nunca veo ningún tipo de señal cuando estoy por debajo de ~ 80 Hz. Estoy usando un micrófono de condensador electret CMA 4544PF-W (www.cui.com/product/resource/cma-4544pf-w.pdf).

Para generar estas frecuencias, estoy usando la aplicación de generador de frecuencia en mi teléfono (que es precisa según el osciloscopio que estoy usando), pero no estoy seguro si algunas de las frecuencias más bajas (20-30 Hz) están siendo jugó. Puedo sentir la reproducción de 50-60 Hz y superior porque hacen vibrar mi teléfono cuando entro en ese rango.

Los circuitos que he construido son:

circuito amplificador operacional

y

amplificador de transistores

(Nota: C2 del amplificador operacional se reemplazó con 0.1uF porque no tenía 4.7uF conmigo y estoy usando un transistor BC547B (www.farnell.com/datasheets/410427.pdf) en lugar del 2N3904 (www.sparkfun.com/datasheets/Components/2N3904.pdf) para la segunda imagen)

Pasé una buena cantidad de tiempo investigando los preamplificadores de transistores y los tipos de sesgos y terminé eligiendo entre la retroalimentación del colector y el divisor de voltaje. Tengo dificultades para obtener una gran ganancia con el divisor de voltaje debido al valor de la resistencia del emisor, y no puedo pasarlo por alto con un condensador paralelo porque eso lo convertirá esencialmente en un paso alto, que es todo lo contrario de lo que quiero. .

Para la retroalimentación del colector, he podido amplificar bien la señal, pero como dije, solo por encima de 80Hz.

¿Cómo puedo amplificar las señales por debajo de 80Hz? Tengo algunas ideas de cuál podría ser el problema, pero no tengo idea de cuál es realmente:

  1. Mi teléfono no puede generar sonidos por debajo de 50 Hz
  2. Mi micrófono de condensador no es lo suficientemente sensible para captar frecuencias por debajo de 50 Hz
  3. Las frecuencias más bajas requieren más amplificación para ser visibles

Otra nota: para los circuitos de retroalimentación del colector, ¿cómo se calcula exactamente la ganancia del circuito? Creo que tiene que ver con la resistencia base, pero no puedo encontrar una fórmula en ningún lado.

¿Ha intentado modelar su circuito y trazar la ganancia frente a la frecuencia? Su red de acoplamiento de CA también forma un filtro de paso alto que limitará la ganancia a bajas frecuencias.
C1 es absurdamente pequeño, especialmente en el primer circuito. Calcule la respuesta de paso alto en la impedancia de entrada (1 kilohm en el primer caso). Además, no puede confiar en que ese micrófono o su teléfono tengan alguna respuesta en esas frecuencias.
@NickJohnson No estoy muy bien informado sobre los circuitos, ya que he estado obteniendo mi información seleccionando algunas cosas de los libros de texto que he encontrado, pero no sé cómo modelar un transistor o un amplificador operacional. Aunque realmente desearía haberlo hecho. Además, ¿cómo podría convertir el filtro en un paso bajo o simplemente eliminar el componente de filtrado?
Simplemente descargue ltspice y vuelva a crear su esquema en él, luego ejecute una simulación de CA. ¡Deberías poder encontrar algunos buenos tutoriales sobre el uso básico de ltspice con bastante facilidad!
@NickJohnson wow, ni siquiera sabía de ltspice. Lo probaré
@BrianDrummond ¿Qué micrófono sugeriría para las frecuencias? La hoja de datos dice que el rango de respuesta de frecuencia debe ser 20-20,000Hz
(a) Idealmente, un micrófono de medición B&K (consulte bksv.com/Products/transducers/acoustic/microphones/… ), pero probablemente no quiera saber el precio. (b) algo calibrado contra uno de estos si tiene acceso temporal a un laboratorio decente, o puede contratar uno ... gracey.co.uk/microphones.htm

Respuestas (1)

1 - Muy probablemente

2 - Esta búsqueda también dice que es muy posible.

3 - Si bien C1 y C2 bloquean DC, también serán un filtro RC, lo que dificultará la reproducción de baja frecuencia.

Necesitaría valores de capacitancia más altos para reproducir frecuencias más bajas. Esta calculadora puede ser bastante útil para determinar dichos valores.

¿Puedes intentar construir el amplificador primero y probarlo en un generador de forma de onda antes de probarlo en tu teléfono? ¿Ha intentado medir la salida de auriculares de su teléfono sin carga?

De esta manera, aislará el problema y se asegurará de que cada parte de su cadena pueda hacer lo que quiera antes de intentar que todo funcione en conjunto.

pd: tenga cuidado al construir un amplificador que reproduzca casi CC, la mayoría de los altavoces/auriculares no pueden manejar CC por mucho tiempo.