¿Cuál es un buen circuito para grabar un micrófono de contacto piezoeléctrico o una pastilla de guitarra eléctrica?

Estoy construyendo un afinador de guitarra que se puede usar con un clip de micrófono (piezoeléctrico) para acústica y desde la pastilla para eléctrica. En mis experimentos tienen niveles de señal comparables.

Sin embargo, el piezo tiene una capacitancia muy pequeña y una gran resistencia. Entonces, el circuito de entrada debe tener una alta impedancia de entrada.

Hasta ahora he estado usando un viejo opamp no inversor con una resistencia de polarización a tierra de 100k. Esto parece funcionar bien, pero luego encontré esta colección de circuitos opamp que incluye un "amplificador para transductor piezoeléctrico" que realmente no entiendo. ¿Que esta pasando aqui? ¿Cómo hago para calcular la ganancia y la impedancia de este circuito? (¿y qué hace el límite de 30pF?)

Amplificador para transductor piezoeléctrico

También encontré esta otra pregunta sobre este búfer opamp piezoeléctrico de guitarra que carece de cualquier tipo de bajo, ¿por qué? que tiene el problema común de tener una impedancia de entrada demasiado baja. Su sugerencia parece ser simplemente aumentar la resistencia de polarización del circuito clásico, pero en mi simulación esto solo llega hasta cierto punto antes de que la corriente de entrada del opamp comience a crear una compensación notable.

Específicamente, qué amplificador operacional está tratando de usar. Sí, hace la diferencia.
Punto justo. He usado LM358 y MCP6002 casi indistintamente y en LTspice elegí algo al azar porque no estaban disponibles. Mi mouse parece haber aterrizado en el LT1413.
Inmediatamente puede ver que su ganancia es 1. Luego, C1 acopla su salida a la resistencia de polarización (R1+R2) para arrancar la impedancia de entrada a un valor muy alto.
Necesita un amplificador operacional con una impedancia de entrada muy alta para manejar bien las bajas frecuencias con un piezoelemento. el MPC6002 tiene esto, pero los otros amplificadores que mencionas no parecen especificarlo. el 358 tiene entradas de transistor bipolar, por lo que sospecho que Rin es bastante bajo.

Respuestas (1)

El LM108 es una parte antigua, y se requiere el capacitor de 30 pf para la estabilidad, especialmente con ganancias bajas, y como dice @Brian Drummond, esto tiene una ganancia de 1. Un amplificador operacional más moderno probablemente no requerirá una compensación externa.

En respuesta a su pregunta, la respuesta del circuito es casi independiente de las características piezoeléctricas de este circuito. Esto se debe a que cuando aumenta el voltaje piezoeléctrico, la salida lo rastrea y el voltaje se eleva para igualar el voltaje piezoeléctrico por C1. Dado que el voltaje es el mismo en ambos lados de R2, no hay corriente que descargue el dispositivo piezoeléctrico. Por lo tanto, la respuesta de frecuencia de este circuito no está determinada por la característica piezoeléctrica, sino por la constante de tiempo RC de C1 y R1. Es posible que incluso desee hacer que esta constante de tiempo sea un poco más rápida: ahora mismo es de 110 segundos (menos de 0,01 Hz), muy por debajo de cualquier requisito de graves. Además, tenga cuidado con el diseño porque la impedancia es tan alta que el circuito captará cualquier zumbido.

¿Se puede aumentar la ganancia sin arruinar el circuito? Parece que tendrías que ser extremadamente cuidadoso para mantener la unidad en los comentarios positivos. Cualquier consejo con respecto al diseño es muy apreciado. La revisión actual es terrible en ese sentido.
Podría quedarme con la ganancia unitaria y agregar una segunda etapa para la amplificación. En cuanto al diseño, mantenga todos los trazos cortos y asegúrese de que las partes y los terrenos estén juntos, y que el terreno de esta parte no esté en ninguna ruta actual. Mantenga corta la línea al piezoeléctrico y yo usaría un par trenzado si tiene que ejecutarlo a cualquier distancia. También use tapas de desacoplamiento de los suministros a tierra cerca del amplificador operacional.
¿Hay alguna razón en particular por la que se eligió 22 MOhm y por qué los otros son la mitad? Me encontré con algo antes sobre el equilibrio de los valores de la resistencia para minimizar el desplazamiento, creo. ¿Los 22 MOhm son arbitrarios o están relacionados con la impedancia del amplificador operacional?
Si observa las especificaciones del amplificador operacional, hay un número de "corriente de polarización" que es la cantidad de corriente que fluye hacia o desde la entrada positiva y negativa. Si iguala la impedancia de CC en cada entrada, el voltaje de CC (IR) asociado con la corriente de polarización también es igual y, por lo tanto, se cancela. Esto reduce la compensación de CC en la salida. Una vez más, esto es un problema menor en los amplificadores operacionales más nuevos, pero es una buena práctica.
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