¿Qué hacen estos componentes pasivos en este circuito amplificador de micrófono?

Tengo este circuito que construí hace mucho tiempo para amplificar la señal de 2 mV del altavoz y cambiarla de fase en 2,5 V.

Ahora la pregunta es, ¿qué hacen exactamente C2, C4, R5 y R6?

http://postimg.org/image/u4m4kvr99/4322863b/

No existe tal cosa como un "cambio de fase de 2,5 V".
lol, tienes razón, en realidad quise decir compensación

Respuestas (3)

R5 y R6 establecen la ganancia del circuito.

C4 técnicamente cambia la respuesta de frecuencia, dándole una ganancia MENOR en frecuencias más altas, pero el valor del límite implica que solo está ahí para agregar algo de estabilidad al circuito y no afectará demasiado la respuesta de frecuencia de audio.

C2 también cambia la respuesta de frecuencia del circuito, reduciendo la ganancia a bajas frecuencias. Básicamente, cortando las frecuencias bajas. Supongo (no he calculado) que esto cortará las frecuencias por debajo de 200 o 300 Hz.

Técnicamente, C2 está haciendo la misma función (filtrado de paso alto) que C1+R2+R3. Hay muchas probabilidades de que pueda eliminar C2 (cortocircuitarlo) y tener un circuito que funcione bien.

ACTUALIZACIÓN: También debo mencionar que a este circuito le falta una tapa de bloqueo de CC en la salida. Esto normalmente se hace, especialmente cuando el amplificador operacional se ejecuta fuera de un solo riel de suministro.

C4 reduce la ganancia a frecuencias más altas (que estoy seguro de que quiso decir) probablemente por la estabilidad como menciona.
David Kessner. Entonces estás diciendo que C4 y R5||R6 pueden estar ahí para definir la frecuencia de corte
Entonces, David Kessner, Oil Glaser, esto es lo que quieren decir, caballeros: fc = 1 / 2*pi*(R6||R5)*C4
@OliGlaser Sí, menor ganancia a frecuencias más altas. Buena atrapada.
gargoor R5+R6 define la ganancia total. R2+R3 definen el punto de polarización de CC. Estos son los primeros valores que se seleccionan. Después de eso, elige el valor de C1 y C2 para establecer la respuesta de frecuencia. Por supuesto, todos están interrelacionados, pero en este circuito son las R antes que las C. La descripción de @Kaz de cómo funciona C2 es mejor que la mía, pero abordamos las cosas desde ángulos ligeramente diferentes. Olvidé por completo cubrir todo el asunto de DC Bias con respecto a C2.
@David Kessner y agregué R2 y R3, por la razón de que quiero que la señal funcione en 2.5V para poder alimentarla a Arduino Uno porque la MCU toma de 0v a 5v, por eso no agregué un límite de salida. Gracias por llamar mi atención sobre R2+R3+C1 de un LPF. C2 se agrega para bloquear cualquier señal de tierra común de CC para que no se amplifique y, por lo tanto, también afecte la fuente de alimentación. No me hago a la idea de que digas que tiene baja ganancia a bajas frecuencias. Hay una cosa que me gustaría cambiar, quiero que la frecuencia de corte esté en 4K. Por cierto, ¿qué tipo de amplificador es este? no es integrador opamp ¿verdad?
@gargoor No tengo idea de cómo se llama este tipo de amplificador. Realmente nunca me refiero a él por ningún nombre especial. Para mí, es solo un preamplificador de micrófono, o un filtro de paso alto con ganancia, o lo que sea. Hay tantos circuitos diferentes que usan amplificadores operacionales que a menudo no vale la pena nombrarlos a todos.

C4 reduce la ganancia de bucle cerrado a altas frecuencias. Es una forma de compensación de polo dominante para evitar el riesgo de inestabilidad del amplificador. No debería ser necesario con amplificadores operacionales compensados ​​internamente, pero es bueno dejar un lugar en la placa de circuito para ello.

En cuanto a C2, principalmente se necesita para una polarización adecuada. Si R6 estuviera conectado directamente a tierra, el amplificador tendría una gran compensación de CC en la salida. La retroalimentación no se puede referenciar a tierra porque el amplificador se basa en el punto de operación de 2.5V. C2 proporciona una "tierra de CA" para el circuito de retroalimentación, sin acoplarlo a la tierra de 0 V CC. La presencia de C2 tiene el efecto secundario de que el amplificador solo tiene ganancia unitaria en CC: en otras palabras, los graves se eliminan.

Rheostat R6 controla la ganancia, que, ignorando los efectos de frecuencia, es básicamente 1 + R 5 / R 6 . Cuanto menor sea la resistencia que se marca en R6, mayor será la ganancia. El cableado particular de un potenciómetro para servir como reóstato que se muestra en el esquema es un buen método, porque si el contacto deslizante del potenciómetro hace un contacto intermitente, la resistencia de la pieza no superará la de su elemento resistivo. El circuito tiene una ganancia mínima, cuando R6 es máxima, sin límite superior en la ganancia: cuando R6 se gira hacia cero, la ganancia aumenta rápidamente hacia un valor grande. El diseñador de circuitos quería que el usuario pudiera obtener grandes cantidades de ganancia de una sola etapa de amplificador operacional.

Por cierto, dado que C2 bloquea DC, también asegura que R6 funcione silenciosamente. Cuando una CC significativa fluye a través de los potenciómetros, pueden crear un sonido chirriante cuando se operan.

Este circuito tiene un pequeño defecto: el diseñador olvidó desviar capacitivamente el divisor de voltaje formado por R2 y R3. Es decir, R3 debe conectarse en paralelo con un capacitor para reducir la ondulación de la fuente de alimentación, que aparecerá como una señal en el nodo entre R2 y R3. Por lo tanto, el diseño se basa en que VCC esté bien regulado.

Esto es interesante, pero tengo curiosidad por saber cómo funciona el amplificador operacional con una conexión a tierra virtual para el circuito de retroalimentación cuando no hay suministro negativo para el amplificador operacional.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Espero no haberme perdido nada. Bueno, posiblemente lo hice: David Kessner me recordó que las respuestas a veces tienen que hacer un esfuerzo adicional porque pueden ser leídas por una persona que tiene R6 (por ejemplo, un bote de 10k) atado a un punto medio y, por lo tanto, no necesita C2 para hacer el circuito funcionar correctamente. En estas circunstancias, C1 se convierte en el componente dominante para bloquear las bajas frecuencias y, como los valores de los componentes actualmente se mantienen, C1, R2 y R3 forman un filtro de paso alto de aproximadamente 7 Hz. ¡Los 7 Hz dijeron anteriormente 40 Hz, lo cual está mal y no puedo explicar una aritmética tan atroz!

C1 + R2 + R3 forman un filtro de paso alto (más que solo bloquear DC). C2 se requiere para algo más que reducir la ganancia a bajas frecuencias, se requiere si el OpAmp se opera fuera de un solo riel de alimentación con la CC de entrada/salida polarizada a la mitad de VCC.
@DavidKessner Desde el punto de vista de un diseñador, C1 estaría presente para evitar que los niveles de polarización del amplificador operacional se alteren por el nivel de CC en el electret. Seguro que también limita el punto de 3dB de ganancia de baja frecuencia a aproximadamente 40 Hz, pero sugeriría que su inclusión sea principalmente para evitar que el sesgo de CC se vea afectado. C2 (ganancia reducida a bajas frecuencias) por implicación significa que la ganancia de CC se convierte en la unidad y, por lo tanto, solo la CC presente en la entrada V+ llega a la salida. El efecto espectral de C2 (frente a C1) es más significativo, por lo que merece una declaración sobre que es un filtro de paso alto mucho más que C1.
No te equivocas, solo creo que tu respuesta es más útil si señala esas cosas. Hay muchos esquemas de preamplificador de micrófono en la red que no tienen un equivalente de C2 y requieren la función HPF de C1. Alguien que lea nuestras respuestas aquí y luego mire otros circuitos de preamplificador de micrófono se beneficiaría de una respuesta más completa.
@DavidKessner ¡Punto bien hecho!
C2 es una tapa de bloqueo de CC. Sin, cortas Vo, 5V, a tierra cuando enrollas R6 a cero. Es decir, Amp Gain impulsará Vo para que (2) vaya a (6), lo que efectivamente pone 5V a GND, lo que sería malo tanto para VCC como para R6.
@david ¿Puedes ilustrar más? Lo probé con multisim y veo que tienes razón, va a 0v o a un máximo de 5v solo señal de CC. pero no entiendo la teoría detrás de esto
@DavidKessner gracias por sus contribuciones. perdóname, realmente me confundo cuando veo palabras como "riel de alimentación único" "C1 + R2 + R3 forman un filtro de paso alto (más que solo bloquear DC). C2 es necesario para algo más que reducir la ganancia a bajas frecuencias, es requerido si el OpAmp se opera fuera de un solo riel de alimentación con la CC de entrada/salida polarizada a la mitad de VCC." ¿Qué me aconseja que haga para lograr una salida de frecuencia de muestreo de 8K? Quiero un rango de salida de 300Hz a 4KHz desde el opamp
@gargoor: si está muestreando a 8 kHz, deberá emplear un mejor filtro si espera que pasen señales de 4 kHz. Si muestrea 4kHz a 8kHz, obtiene un nivel de CC. Si muestrea 6kHz a 8kHz, obtiene una señal totalmente alterada de 2kHz. Busque "muestreo nyquist" y "filtros anti-aliasing".
@Andy, alias, entiendo la teoría de Neyquist. es por eso que quiero emplear una banda de paso hasta 3 KHz y luego bajar hasta 4 KHz para tener un margen seguro. pero no sé qué tapas de resistencias cambiar para lograr esto en el circuito anterior. Descubrí que C1, R1 R2 R3 bloquea cualquier cosa antes de 40 Hz (a través de multisim) pero realmente no puedo calcularlo. Lo intenté, pero no puedo obtener 40 Hz, sino que obtengo 7 Hz o alrededor de 160 Hz.
R2||R3 es 235k. C 1 R el tiempo es por lo tanto 23.5ms. Multiplicar por 2 Π e invertir para obtener 7Hz. Cometí un error en mi respuesta. No sé qué pasó, pero lo corregiré.
@ِAndy, también conocido como ok, genial, así que estoy en lo correcto. ¿Qué pasa con el filtro de paso alto?
@gargoor Si elimina C4 y R6, (2) será (GND), (3) comenzará a 2.5V, (6) será A * 2.5, (A es una ganancia de bucle abierto muy grande), entonces ( 6) será de 5V, atascado en el riel. Incluso si usa un micrófono, la entrada será de alrededor de 2.5+señal, la salida será de 500V+señal, aún atascada en 5v.
@david, esto es lo que obtengo en la salida en la práctica, tengo 4,5 V (cuando el osciloscopio está en CC) y casi menos de 50 mV y en el osciloscopio de CA, y la señal del micrófono no se amplifica, solo puede mostrarse en el el osciloscopio cambia cuando le soplo aire o silbo, pero no se detectan palabras. Por lo que dijiste, supongo que R6 y C4 no están bien conectados al amplificador.
@gargoor Si ha eliminado R6, la ganancia del amplificador operacional será la unidad. Creo que cuando David dijo quitar R6 se refería a reemplazarlo con un corto a GND. La ganancia de banda media del circuito es 1 + R 5 R 6 y para 220k y 10k, la ganancia de banda media es 23.