¿Por qué mi amplificación es tan pequeña?

Bien, en los últimos días investigué mucho para que todo funcionara. Lo que quiero hacer es hacer un sensor de dB con el Arduino. Hice el siguiente circuito:

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Para hacer el voltaje de suministro para el amplificador operacional U1, he usado lo siguiente como fuente de alimentación:

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He establecido los valores del primer circuito a lo siguiente:

  1. R1=2200 ohm (esto coincide con la resistencia interna del micrófono)
  2. C1=100nF
  3. R2=38100 (Para igualar el Fcut de 50 Hz)
  4. R6=100k ohmios
  5. R7= 1k ohmios
  6. R3=r4=1kohm
  7. D1, C3, R5 actualmente están fuera, porque hay algunos problemas anteriormente
  8. R3=R4=1kohm, por lo tanto, se agregará una compensación de 2.5 voltios
  9. El amplificador operacional es un lm741
  10. Ficha técnica del micrófono: http://www.farnell.com/datasheets/1660938.pdf

Hice la amplificación del amplificador operacional 100, porque quería el máximo. valor de 2,5 voltios para estar alrededor de ese nivel de decibelios. El máximo que se medirá es de 2,5 voltios. La sensibilidad del micrófono es de -41 dB por 94 decibeles y eso (gracias a Andy aka) será/debería convertirse en 2,5 voltios (voltaje máximo) al medir.

El gran problema es que solo obtengo 200 mV al máximo (probé con 90dB-100dB). ¿Cual podría ser el problema? ¡Cualquier error en el esquema, por favor dígame que estoy aprendiendo mucho ahora mismo sobre este tema!

¿Cuál fue su fuente de audio para la prueba? ¿Cuán lejos? Sinusoidal pura o usaste música?
Usé música, pero estaba a unos 30-50 cm de distancia. Era solo algo de música de YouTube y seguro que era de 90dB. Lo medí con un decibelímetro real desde la misma distancia.
A menos que mida en un osciloscopio (los picos), la música no es una buena prueba. La música tiene un alto factor de cresta . Use seno puro si mide con voltímetro. Y confío en que está midiendo en la escala de CA, de lo contrario, probablemente sea solo la compensación de CC de su opamp ...
De acuerdo, lo intentaré, pero si miras el circuito y el cálculo, ¿parecen correctos?
El circuito se ve bien para su propósito. El LM741 silbará mucho si realmente planea usarlo como un preamplificador para grabar cosas, pero solo para mediciones de presión de sonido, debería funcionar.
Entonces, ¿otro amplificador operacional funcionaría mejor? ¿Qué recomiendas?
¿Qué se supone que deben hacer D1 y C2? Su esquema tiene una curiosa mezcla de puntos en algunas conexiones y no en otras.

Respuestas (3)

-41 dBV cuando se amplifica por 100 tiene un valor máximo de 1,26 V, por lo que sus cálculos son buenos, pero no ha considerado que la música no es de 1 kHz ni tiene una relación pico a RMS de 1,414: 1 (3dB). La siguiente forma de onda es el habla solo para mostrar a lo que te puedes enfrentar: -

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No sé qué tipo de música escuchas, pero aquí hay una guía general para hip-hop versus jazz versus sinfónico: -

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La música que mezclo tiende a tener un factor de cresta de 13 dB y el hip-hop está realmente comprimido (pero más fuerte).

El problema surge con factores de cresta altos a un SPL de 94 dB (por ejemplo) porque la señal máxima puede ser de 10 dB a 20 dB más alta (no los 3 dB más altos que ofrece una onda sinusoidal). Es probable que este pico rompa su entrada ADC, por lo que lo que debe hacer es proteger esa entrada con un diodo zener.

Aparte de esto, C2, R3 y R4 no tienen ningún sentido. Tome su salida rectificada y aliméntela a través de una resistencia de 1k y luego a un diodo zener que está clasificado para recortar los picos y evitar que se destruya su ADC.

También puede considerar el rendimiento superior de un rectificador de amplificador operacional de precisión. Te dejaré que busques eso después de que funcione el circuito más básico.

Los culpables más probables son R3 y R4, suponiendo que C2 sea 100 nF. Te has perdido el punto de que, aunque producen un desplazamiento, también interactúan con C2 para formar un filtro de paso alto con una frecuencia de esquina de aproximadamente 3 kHz. Generalmente, la amplitud del sonido "real" cae a frecuencias más altas. Es por eso que, para calcular la ganancia, necesita un generador de onda sinusoidal en lugar de música. Intente reemplazar R3 y R4 con resistencias de 10k o 100k y/o reemplace C2 con una tapa más grande.

Buen punto, cuando dijo que dejó un montón de cosas, asumí que dejó todas las cosas a la derecha del opamp. Pero releyendo su publicación no se fue R3, R4. En cuanto a C2, no mencionó ningún valor...

Parece que otros parecen haberse perdido lo obvio.

D1 actúa como un rectificador de media onda, que desarrollará un voltaje +ve en C3.

Supongo que desea acoplar este voltaje al ADC de un Arduino. Sin embargo, este voltaje de CC será bloqueado por C2.

Retire C2 (y R3, R4) y puede funcionar según lo previsto con el voltaje de CC siguiendo la envolvente de la intensidad del sonido.

Se puede hacer un rectificador algo mejor colocando el diodo 'dentro' del circuito de retroalimentación. Busque ejemplos de circuitos rectificadores de precisión .

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