Dispositivo para loopback de micrófono a auriculares

Tengo un problema con mis auriculares. No soporto no poder oírme hablar. Me gustaría construir un dispositivo pasivo para retroceder el micrófono a los auriculares que se conectaría en línea entre el auricular y el dispositivo, con un potenciómetro para ajustar el volumen del micrófono a los auriculares.

¿Sería tan simple como esto?

Diagrama

¿Se requieren resistencias fijas adicionales? Supongo que sería una buena idea poner algo en serie con el potenciómetro para cuando esté completamente abierto, pero no estoy seguro de qué tamaño... ¿100 ohmios?

La impedancia de los altavoces de los auriculares es de 32 ohmios cada uno y la impedancia del micrófono es de 2200 ohmios. No estoy seguro de las impedancias del dispositivo, se puede suponer que es una computadora portátil o un teléfono inteligente típico.

En cuanto a las clasificaciones de potencia, asumo que el voltaje típico al volumen máximo sería inferior a 1 V para el conector de auriculares en estos dispositivos. Entonces, ¿sería adecuado un potenciómetro logarítmico de doble banda estándar de 0,06 W para esta aplicación?

Agradezco la ayuda en esto.

EDITAR

Gracias por los comentarios de todos. He agregado un amplificador con ganancia variable para la entrada del micrófono, según tengo entendido, pero no estoy seguro de dividir/mezclar la señal. ¿Podré hacer esto pasivamente sin más amplificadores? ¿Alguien sugeriría diferentes valores para resistencias/condensadores? ¿Algún otro error?

Gracias

diagrama

EDIT 2: Nueva pregunta

Estoy buscando crear un circuito para agregar tono local a un auricular. Buscando agregarlo a los canales derecho e izquierdo, con un ajuste de volumen. El circuito estaría conectado en línea entre el auricular y el dispositivo al que está conectado (computadora portátil, teléfono inteligente, etc.). El dispositivo sería alimentado por 2 pilas AA.

Los altavoces de los auriculares son de 32 ohmios y el micrófono de 2200 ohmios.

diagrama

Preguntas:

¿Funcionaría esto?

¿Se podría reducir el número de amplificadores?

¿Se podría reducir el número de botes? Tenga en cuenta que probablemente habría 3 potenciómetros de 2 elementos, ya que no es necesario equilibrar el derecho y el izquierdo. Tampoco es necesario un control de volumen maestro, pero me preocupa no poder seleccionar el valor de resistencia adecuado.

¿Son críticos los tamaños de resistencias/potes/condensadores? Si es así, ¿alguna sugerencia?

¿Es factible hacer funcionar esto con baterías 2AA?

¿Existe algún riesgo de dañar el auricular/dispositivo?

Hoja de datos del amplificador para referencia: https://www.njr.com/semicon/PDF/NJM2113_E.pdf

EDITAR 3

Dado que se desconoce la cantidad de ganancia en el preamplificador, ¿tendría sentido agregar un potenciómetro? Si es así, ¿qué valores mínimos máximos sugeriría?

Con respecto a su declaración final sobre el cableado a tierra, ¿está sugiriendo que organice los cables a tierra de una manera como la del siguiente diagrama?

Diagrama

EDITAR 4

Cuando el circuito está encendido (3 V encendido), la salida del micrófono al auricular es alta y clara, pero la salida del micrófono al dispositivo es muy amortiguada y silenciosa. Cuando el circuito no está alimentado (3v apagado), la salida del dispositivo vuelve a la normalidad (y no se escucha nada en los auriculares porque los amplificadores de los altavoces no tienen alimentación, por supuesto). Conectado al osciloscopio para demostrar. El micrófono está captando un tono fuerte de un generador de tonos. El cursor muestra dónde se apaga el circuito.

Amarillo-M+

Verde - Término 4 del preamplificador

Rojo - Término 5 del preamplificador

Azul: entrada del potenciómetro de volumen

Alcance

Cuando está apagado, la salida del preamplificador se pone a cero y la señal M+ se vuelve normal.

¿Alguna sugerencia para retener la calidad de la señal en M+ cuando el circuito está encendido?

Para responder a la pregunta anterior sobre los voltajes del micrófono (auriculares conectados directamente al dispositivo):

Vrms = 1,54 V

Vp-p silencioso = 44-56 mV

Vp-p hablando = ~80 mV

EDITAR 5

Buscando aclarar el circuito:

Margen

Tenga en cuenta que estoy usando 100k POT para R1

Creo que lo que estás sugiriendo convertirá tu micrófono en un altavoz.
La señal de su micrófono es demasiado pequeña para controlar directamente los altavoces de los auriculares. Deberá agregar un amplificador o hacer la función de bucle invertido en el software (suponiendo que no haya demasiada latencia).
Lo más probable es que cualquier audio que esté reproduciendo la computadora se retroalimente a la entrada del micrófono de la computadora y, por el aspecto de las impedancias involucradas, será más fuerte que cuando hablas con el micrófono.
El término técnico es " tono local ". Si busca este término, encontrará todo tipo de formas de lograr su objetivo, ¡algunas no requieren ningún hardware!
@brhans Buscando una solución de hardware. Tuve la oportunidad de agregar el amplificador, ¿alguna idea?
¿A qué están conectados tus auriculares? ¿Una computadora?
@IanBland Podría usarse en una computadora, teléfono móvil o controlador de PS4
@Pat, ¿alguna vez llegaste a alguna parte con esto? Estoy buscando hacer exactamente lo mismo.
@StavrosKorokithakis Sí, construí el circuito más o menos como lo dibujé, con esa última edición, y funcionó lo suficientemente bien como para usarlo para mis propósitos. Si tuviera que hacerlo de nuevo hoy, probablemente usaría diferentes amplificadores operacionales.
@Pat eso es alentador, ¡gracias!

Respuestas (2)

Obviamente, no puede retroalimentar la señal del micrófono con la configuración disponible en "el dispositivo", por lo que necesita un mezclador, uno que acepte la señal del micrófono como una entrada mono y las señales de los auriculares como una entrada estéreo. La mesa de mezclas debería poder suministrar a su micrófono los 1...3 VCC comunes, si el micrófono es del tipo electret habitual.

La entrada estéreo debe ser capaz de manejar el nivel de la señal de los auriculares, que es mucho más que las señales de línea normales del dispositivo de audio.

El mezclador debería poder producir la potencia de salida necesaria para sus auriculares y dividir la señal del micrófono donde realmente se usa.

Apuesto a que alguien ya ha inventado este dispositivo y está a la venta en alguna parte. lamentablemente no se donde

Si lo necesitara, lo construiría: una batería, un IC de amplificador de audio dual, un potenciómetro, pocas tapas y pocas resistencias y una carcasa adecuada + conectores, tal vez también un interruptor de batería si no puede ser parte de un conector.

AGREGAR el nuevo intento del interrogador debido:

Dividir = bifurcar un cable como lo ha hecho, solo asegúrese de que el posible voltaje de suministro de micrófono de CC del "dispositivo" no entre en su propio circuito. La tapa de 1uF en su circuito hace la separación, no es necesario agregar partes. Retire la resistencia de 10 kOhm entre el cable del micrófono y su propia batería, el micrófono obtiene su CC del "dispositivo". Descubra cómo cambiar su amplificador para que sea un amplificador sumador que recibe otra señal de la salida de auriculares de "el dispositivo". Deje que sus auriculares reciban señal solo de su amplificador. Ahora que tiene un mezclador pasivo muy ineficiente, es muy posible que obtenga un volumen demasiado bajo en los auriculares.

Necesitas 2 amperios si quieres escuchar en estéreo. Si acepta la escucha mono, un amplificador es suficiente.

Su IC de amplificador de elección NJM2113 está diseñado para hacer un amplificador de altavoz en puente. Eso no se puede utilizar porque, según su propio esquema, puedo ver que parece tener solo un cableado de auriculares de un solo extremo (= L, R, GND). Pero la potencia de salida aún puede ser suficiente porque obtienes más de 1Vpp.

NJM2113 tiene una ganancia de voltaje máxima baja. Inserté un preamplificador de micrófono. Esta aquí:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esperemos que NJM2113 no genere demasiado ruido y se mantenga estable con cargas de baja corriente y la otra salida del puente sin carga. Cuánta ganancia realmente necesita, eso solo se puede adivinar. El aumento de R1 aumenta la ganancia, la disminución de R1 hace que la ganancia sea más pequeña. C1 debe reducirse si todavía hay demasiados graves. Si desea más graves, aumente C1. He asumido que su sistema de micrófono (=auriculares + "el dispositivo" juntos) mira hacia afuera como una fuente de señal de 2kOhm y obtiene una señal de 5mV.

El mezclador (solo se toma un amplificador, el suministro de +3V es común a todos los amplificadores):

ingrese la descripción de la imagen aquí

El mezclador emite voltaje de altavoz de auriculares sin amplificación. El voltaje de salida del preamplificador de micrófono se amplifica al 2500%. En la salida, verá el circuito zobel común para garantizar una carga resistiva. Los auriculares inductivos solos fácilmente harían que el circuito fuera inestable. Hay tapas de acoplamiento de 100uF para los auriculares. Cualquier cosa menos matará al bajo. La batería tiene un bypass de 100uF. Espero que sea suficiente para evitar la retroalimentación de la señal a través de las líneas de la batería.

Con suerte, puede hacer el cableado para que la corriente de salida no pase por los cables GND que alimentan la señal de entrada al preamplificador de micrófono IC. Si no, no espere una función estable.

EDITAR: Este circuito tiene un error trivial. La entrada del preamplificador está en el modo actual, tira de la señal de salida del micrófono hasta las rodillas y el dispositivo de audio original no recibe nada, aunque en los auriculares la señal es alta. Está arreglado en la discusión. La idea es cambiar el circuito del preamplificador a no inversor que tenga una entrada Z alta. El interrogador dibujó la imagen fija para su Edición 5: https://i.stack.imgur.com/DZl1x.png

Gracias por su respuesta, no pude encontrar ningún dispositivo de este tipo a la venta. Adjunté un diagrama actualizado y agradecería cualquier comentario.
Gracias por la respuesta adicional, para evitar saturar esta pregunta, he creado una nueva aquí: electronics.stackexchange.com/questions/431454/…
@Pat Edit2,3,4 .... con mejores circuitos no hay desorden. Crear una nueva pregunta cuando la anterior aún estaba incompletamente resuelta es desorden. Sé cómo reducir los amperios a 2. Lo obtienes tan pronto como hayas eliminado la nueva rama e insertado aquí la versión mejorada, pero demasiado compleja. Si por casualidad alguien más responde algo más útil que yo, puedes moverle la aceptación sin obstáculos o pedirle al moderador que lo haga.
¡Pensé que me llamarían por alargar la pregunta, no al revés! Mi error. He añadido la nueva pregunta aquí.
@Pat NJM2113 no es el mejor dispositivo para este propósito. Es un amplificador de altavoz con puente con una complejidad innecesaria y un máximo bastante bajo. ganancia de voltaje ¿Ya tienes un montón de ellos (= deben usarse, si es posible)?
La razón por la que seleccioné ese IC fue porque era el suministro de voltaje más bajo en el paquete DIP. También menos costoso. Abierto a otras opciones, pero quiere mantener las baterías al mínimo.
De acuerdo. Pregunta clave: ¿Sabe cuántos voltios puede obtener de su micrófono como voltaje pico a pico? NJM2113 amplifica el voltaje al máximo de 100 a 140 veces. Necesita un preamplificador de micrófono si no tiene al menos una salida de 20 mVpp del micrófono, que es mucho. Supongo que sin gritar obtienes solo unos pocos milivoltios.
No estoy seguro, pero creo que es seguro decir que se requerirá el preamplificador. No me di cuenta de cuánto más bajo era el nivel de la línea del micrófono en comparación con el del altavoz. Entonces, ¿debería poner dos NJM2113 en serie?
Gracias por tu esfuerzo. Pregunta editada con un seguimiento. ¡Supongo que el siguiente paso debe ser construirlo y ver si funciona! Me aseguraré de hacértelo saber.
Bueno, lo construí y, para mi sorpresa, ¡funcionó bastante bien! Puse potenciómetros de 100k para ganancia ajustable en todos los amplificadores. Mi único seguimiento es con respecto a un poco de ruido blanco en el fondo cuando la ganancia/volumen es lo suficientemente alta como para escucharme. Eso puede ser inevitable, pero ¿hay alguna forma de filtrarlo de alguna manera?
Compruebe qué causa el ruido. ¿Nace en el micrófono o preamplificador o viene del "dispositivo"? Desconecte C1 de la línea del micrófono y conecte en su lugar una resistencia de 2,7 kOhm entre el extremo libre de C1 y GND. Luego retire la nueva resistencia, inserte solo el dispositivo y finalmente el micrófono (supongo que necesita alimentación de CC del dispositivo, pero confirme)
Resultó ser un problema mayor que el ruido blanco, edité la pregunta con más detalles. Agradezco la ayuda.
@Pat Es mi error. La entrada del preamplificador funciona en modo de baja impedancia (= corriente), carga la señal del micrófono a bajo voltaje. Es posible que lo escuche en sus auriculares, pero el "dispositivo" recibe mucho menos que antes. La solución más simple es agregar un par de resistencias kOhm en serie con el C1 del preamplificador. Intentaré encontrar una mejor manera de usar el IC dado.
@Pat Esa otra forma es desconectar C1 del pin 4 del circuito integrado y desconectar la tapa de 5uF del pin 3 del circuito integrado. Luego, conecte C1 al pin 3 e inserte una resistencia de 2,2 kOhm (llamémosla Ro) entre el pin 4 y el extremo libre de la tapa de 5uF. Efectivamente, convierte el amplificador al modo de entrada de alta impedancia. La ganancia es (Ro+R2)/Ro.
Interesante, marqué tu boceto y lo publiqué en la Edición 5, solo quiero asegurarme de que lo entiendo correctamente. Supongo que te refieres a R1 en lugar de R2.
@Pat Así es. El dibujo fijo está bien.
¡Quería informarle que funcionó, encender el circuito ya no afecta la calidad de audio en el dispositivo! Gracias. Intentaré investigar el ruido blanco mañana, la única pista que tengo es que cuando toco el cilindro de metal del conector de 3,5 mm, el ruido blanco aumenta considerablemente (tenga en cuenta que para el conector TRRS de 4 polos, la línea M+ está en el Manga, así que efectivamente eso es lo que estoy tocando, no molido).
@Pat Una suposición: puede haber una señal fuerte de alta frecuencia. Intente amortiguar la posible interferencia atrapada fuera de la señal de la banda de audio insertando un condensador entre los pines 3 y 1 del preamplificador. Es un compromiso entre la pérdida de agudos y el efecto. Unos pocos cientos de pF pueden ser suficientes, considero que 10 ... 15 nF comienzan a ser perceptibles como pérdida de agudos.

La impedancia de los altavoces de los auriculares es de 32 ohmios cada uno y la impedancia del micrófono es de 2200 ohmios.

La mayor parte de su respuesta está en esa declaración. El micrófono y los altavoces actuarán como un posible divisor de 32 2200 + 32 dando alrededor del 1,5% de la salida del micrófono (que ya era una señal pequeña) a los altavoces de 32 Ω. No funcionará.

Lo que está buscando se llama "tono local" y se usaba en teléfonos tradicionales antiguos, por lo que puede obtener información al buscar el tono local del teléfono.

¡Si eso es! Gracias. Encontré información útil pero no una solución que funcione. Actualicé la pregunta original, agradezco cualquier comentario nuevo que pueda tener.
Dispositivo para loopback de micrófono a auriculares
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