Mi circuito amplificador de audio simple no funciona

En experimentos anteriores, hice circuitos para transferir sonido desde un micrófono electret a un altavoz con alimentación. Ahora estoy haciendo mi primera experiencia con un Op-Amp para hacer el sonido más fuerte y poder escucharlo en un auricular. El amplificador operacional que estoy usando es LM358N. Aquí está mi circuito:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Estoy usando la fórmula a continuación, que copié de Internet para el amplificador de operación no inversor:

GRAMO a i norte = 1 + R 2 R 1

Dados los valores de resistencia de R1 = 4,7 ohmios, R2 = 150 ohmios , mi ganancia es aproximadamente 32,9 veces.

Así que aquí está el resumen de la información sobre mi circuito:

  • V+ = 5v desde USB
  • Condensador: 0.1uF
  • R al lado de V+: 4,7 Kohm
  • R1= 4,7 ohmios
  • R2 = 150 ohmios

Pero mi altavoz no funciona cuando el circuito integrado del amplificador operacional está colocado en el circuito. Si el IC del amplificador operacional está insertado en su zócalo, solo puedo escuchar "rett, rett" cuando trato de tocar el micrófono electret. ¿Que esta mal aquí?

¿Qué amplificador operacional estás usando? Y, lo que es más importante, ¿cuál es su impedancia de salida? Además, ¿cuál es la impedancia de su altavoz?
@KGregory Como mencioné, el Op-Amp que estoy usando es LM358N. No sé cuál es la impedancia de mi parlante y mi auricular, solo lo compro en la tienda para escuchar música, ¿cómo puedo saberlo?
¿Está utilizando fuentes de alimentación + y - (es decir, +15/-15) o es su fuente única de amplificador operacional? Si solo parece ser un suministro único, debe sesgar el amplificador operacional para que la salida pueda manejar el negativo y el positivo del micrófono.
@Marla Como mencioné, estoy usando una fuente de alimentación de 5 V CC desde USB. Todos los componentes de mi circuito están conectados a una fuente de alimentación (USB 5v).
Ups, me perdí eso. La impedancia del altavoz generalmente se anuncia en el paquete cuando lo compra. La mayoría de los altavoces son de 4 u 8 ohmios, pero el suyo puede ser diferente.
Diseño de micrófono Electret: eevblog.com/2014/05/03/eevblog-611-electret-microphone-design - ¡excelente introducción!

Respuestas (3)

Su problema puede ser que el LM358 no está diseñado para manejar un altavoz como carga. Deberá agregar una etapa de salida con una impedancia de salida baja de ~4 a 32 ohmios o menos, según la impedancia de su altavoz. Aquí hay un ejemplo de una configuración típica que usa BJT como etapa de salida:

esquema del controlador del altavoz

Observe cómo se ha modificado el circuito de retroalimentación para incorporar la etapa de salida. En este esquema se utiliza un potenciómetro para ajustar el volumen.

Mi segunda hipótesis es que, en el caso de que tenga un conjunto de auriculares de alta impedancia (alrededor de 600 ohmios), su ganancia es demasiado alta y se está desmoronando. Si ese es el caso, puede reducir su ganancia o reemplazar sus resistencias de ganancia con un potenciómetro e intentar ajustar el volumen hasta que suene mejor. Si el sonido "rett rett" que describiste es un sonido fuerte, entonces recomendaría omitir mi primera sugerencia y probar esto primero.

¿Algún problema de sesgo con el LM358? utilizando un solo suministro
No lo creo, la hoja de datos 358 proporciona datos de caracterización de un solo suministro de +5. El altavoz no debería preocuparse por la compensación de CC siempre que su controlador pueda empujar y extraer corriente a través de él en ambas direcciones.
@KGegory. . entonces, si el micrófono está a cero voltios, la salida está a cero voltios. ¿Qué sucede cuando el micrófono está a -0,1 voltios?
Bueno, por un lado, su micrófono tampoco se volverá negativo porque también se suministra solo. En segundo lugar, está acoplado a CA en la entrada a través de ese condensador de bloqueo, por lo que eliminaría el componente de CC de todos modos.
Creo que podría ejecutar un simulador en este :). .
el punto es que la entrada positiva estaría en un promedio de cero voltios (si hubiera una resistencia de 1M-ohm de + a tierra). Por lo tanto, los voltios de salida promedio serían cero voltios. No hay posibilidad de reaccionar a las entradas negativas del micrófono.
Puede que tenga razón, pero creo que la ruta de retroalimentación sesgará la entrada del LM358 hasta alrededor de 2.5V.
si la entrada positiva es cero, entonces la ruta de retroalimentación también debe proporcionar cero voltios a la entrada negativa. (Estoy tratando de no ser como el gruñón Olin aquí, siendo amable al decir que se debe hacer la parcialización)
nuevamente, el componente de CC es eliminado por la tapa de bloqueo
Declaro que la entrada positiva necesita un sesgo de 2.5v. Dejaré que otros concluyan entonces. Buena discusión aquí KGregory
@Marla No tengo transistores PNP y NPN ahora, por lo que es difícil probar este circuito. Lo intentaré más tarde, de todos modos muchas gracias.
pruebe el sesgo que sugerí (toma 2 resistencias). Tal vez puedas responder la pregunta aquí :). .
Implementar el sesgo requiere más de dos resistencias. También debe desacoplar la entrada inversora de tierra, a través de un capacitor grande entre la unión de la resistencia de 1k y el trimpot de 10k y tierra, para que la entrada inversora pueda flotar hasta el mismo potencial de CC que la entrada no inversora.

Deberá aplicar una polarización de 2,5 voltios al terminal de ENTRADA positivo (+) del amplificador operacional. Puede usar un divisor de resistencia (algo así como 4,7 K y 4,7 K de positivo a tierra en su terminal positivo). Esto hará que la salida sea de 2,5 voltios cuando no haya señal presente en el micrófono.

Además, necesitará un condensador en serie con su altavoz (auriculares), tal vez de 1 a 10 uf. Esto elimina la polarización de CC de los auriculares.

Tal como está, su amplificador está intentando amplificar solo los valores positivos del micrófono.

Editado para decir terminal de ENTRADA positivo.

En lugar de 2.5v. Estoy usando la fuente de 3.2v de la placa Arduino. Conecto la fuente de 3.3v directamente al pin VCC del amplificador operacional. También conecto condensador de 1uf entre salida y altavoz. Pero sigue sin funcionar. No se genera sonido cuando soplo el micrófono
EDITAR: Oh querido. Debo haberme engañado cuando dije el "terminal positivo". Debería haber dicho el terminal de entrada positivo. Corregido ahora en mi respuesta.
Ok, descubrí que su solución solo puede funcionar con "Circuito amplificador de operación inversora". No sé por qué no funciona con el "Circuito amplificador operacional no inversor".

Tienes un opamp de repuesto, intenta hacer esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Esto crea una "tierra virtual" a 2,5 V. R3 y R4 dividen su voltaje de suministro para obtener 2.5V, OA3 lo amortigua para que R3 y R4 no interfieran con las resistencias de ajuste de ganancia. Luego, convierte este voltaje amortiguado en su punto de referencia de "tierra". El efecto es el mismo que si estuviera alimentando el opamp con +-2.5V. R5 está ahí para vincular la entrada no inversora a algún voltaje para que la forma de onda de la entrada "se mueva" en 2.5V.

Su circuito funciona de manera errática, porque la entrada no inversora es esencialmente flotante cuando no hay señal. Cuando se deja flotando, por lo general flota cerca de uno de los rieles y eso se amplifica.

Cuando soplas en el micrófono, inyectas algo de corriente en la entrada y la haces oscilar hacia una región donde las resistencias de ganancia y la amplificación tienen sentido, por lo que escuchas un ruido de estallido. Si conectara una resistencia de 100K desde la entrada no inversora a tierra, obtendría una salida más consistente, solo distorsionada, porque solo los picos positivos de la entrada se amplificarían, ya que el opamp no tendría forma de balancear su salida por debajo de su riel negativo - 0V en tu caso.

Tenga en cuenta que probablemente no podrá ejecutar un altavoz de 8 ohmios con LM385, más como pequeños auriculares de alta impedancia. Si desea ejecutar un altavoz fuerte, consiga un LM386.