mems mikrofon MP23AB02B poradíte jak na předzesilovač?

Zpráva

slav3k · #1 Příspěvek od **slav3k** » 20 říj 2016, 10:13

Zdravím,

mám za úkol zbastlit takový malý datalogger pro nahrávání zvuku s malým mikrofonem. Celý řetězec jsem si představoval nějak takto:
MEMS mikrofon -> předzesilovač spojený s AAF -> ADpřevodník -> a odsud už přes třeba seriovou linku do PC.

Chceme nahrávat pásmo 100Hz - 8kHz, takže AAF filt třeba s mezní frekvencí 8kHz, vzorkování 16 kHz (možná i trochu více než 2x?).

Bohužel jsem si uvědomil, že úplně nerozumím audiosignálům, mikrofonům atd atd. Díval jsem se už na mnoho nahrávek v časové oblasti a všiml jsem si, že vždycky se hodnoty toho signálu nacházely v oblasti -1 1. Ale mikrofon je napájen pouze kladným napětím, takže soudě podle aplikační poznámky k mikrofonu soudím, že se musí udělat nějaký offset v tom předzesilovači, nebo tak něco viz přiložený obrázek.

Na tom zapojení ale nerozumím tomu, proč na výstupu mikrofonu ten RC článek je v konfiguraci C - R (horní propust). Já bych přece spíš potřeboval dolní propust ne?

Prosím, poradíte, vysvětlíte?

Budu rád za jakoukoli radu.

Díky
Slávek[/img]

EDIT: Myslíte, že to zapojení předpokládá, že to OZ je napájeno komplementárně (tedy + -) ? To ale by nebylo stejně k ničemu, když to chci připojit pak na AD převodník ...

#2 Příspěvek od **Hill** » 20 říj 2016, 20:16

Kondenzátor C přece odděluje stejnosměrný potenciál výstupu mikrofonu od stejnosměrného potenciálu vstupu operáku. Z toho důvodu je taky jedno, jestli operák napájíš souměrně (Vref=0) nebo nesouměrně (obvykle Vref=½Vb, pak bude klidové napětí výstupu operáku také téměř přesně rovné Vref).
Když to má chodit až od 100 Hz, koukej, aby časová konstanta RC členu
τ = R1 * C [s; Ω, F] byla rovná 0,00159 s, čili 1590 µs.
Tím budeš mít potlačené hluky zdola.
Frekvence nad 8 kHz potlačíš třeba kondenzátorem paralelně k R2, i zde platí stejný vztah, ale časová konstanta této paralelní RC kombinace bude 20 µs, čili toho číselně musíš dosáhnout součinem R2Cp.

#3 Příspěvek od **Zaky** » 20 říj 2016, 20:54

Pozor na to, že při vzorkovacím kmitočtu 16kHz, mono, 8 bitů (a to je dost málo, bude značný kvantizační šum) ti z toho bude padat 160kbps, běžné PC UARTy obvykle neumí víc, než 115.2kbps, pokud použiješ nějaký převodník na USB, tak bude umět bez problémů víc.

slav3k · #4 Příspěvek od **slav3k** » 21 říj 2016, 09:24

Díky za reakce!

Nastudoval jsem si něco obecně o předzesilovačích k mikrákům. Uvědomil jsem si, že to zapojení co jsem zde přiložil bude zřejmě jen velice orientační. Pravděpodobně ve finále použiju něco jako schéma co přikládám zde.
JJ budu to filtrovat zdola i zhora (z hora zkusím udělat filter aspon druhého řádu).

Co se týče toho kvantizačního šumu, zkusím to prověřit. A seriová linka bude opravdu přes USB.

s pozdravem Slávek

#5 Příspěvek od **Hill** » 21 říj 2016, 12:22

Musíš taky myslet na to, jestli A/D převodník umí i záporná napětí, nebo musí mít na vstupu nějaké předpětí (nejlépe co nejpřesněji v polovině měřeného rozsahu, aby rozkmit napětí na obě strany byl stejný).
Proto je lepší oddělit stejnosměrně výstup mikrofonu od zesilovače, aby toto "napětí ticha" bylo stabilní. A možná, že se také ukáže potřeba vybavit obvod automatikou, která bude hlídat optimální úroveň a tedy maximální využití celého bitového rozsahu. K tomu s výhodou lze použít nějaký IO pro magnetofony s automatikou, třeba A202D = TDA1002A nebo MDA2054, nebo ho můžeš vybrat z jakéhokoli tržnicového jezevčíka, tam najdeš třeba LA4160, KA2220, TA7137, LA3210 a podobné: všechny mají vstup a předzesilovač pro elektretový mikrofon i automatiku snižující dynamiku vstupních signálů silnějších, než něco, třeba z 30 dB na 3 dB.

Proč to všechno píšu: už jsem totiž potkal předtím skalního digitalistu, který nechápal důvod nastavení klidového výstupního napětí zesilovače doprostřed hazardního stavu; museli jsme začít od začátku s analogovou technikou, ze školy neznal nic, než úrovně TTL L a H a zakázané pásmo.

slav3k · #6 Příspěvek od **slav3k** » 21 říj 2016, 12:34

Díky za upozornění. Nutnost nastavit předpětí do poloviny reference AD převodníku chápu

.

Nad tím očetřením toho plného rozsahu jsem přemýšlel ... ono problém je, že těžko říct jaké amplitudy Upp z toho polezou (na základdě intenzity zvuku v okolí že). Přemýšlel jsem co s tím jak to ošetřit. Asi tak, že to celé nastavím, že si na osc změřím maximální hodnotu špička špička signálu při fakt velkém řevu a na tuhle hodnotu to nastavím (jako max).

termit256 · #7 Příspěvek od **termit256** » 21 říj 2016, 14:45

Existuji mems mikrofony ktere maji uz primo digitalni vystup. Pouziva se to v mobilech apod. Nevim jak moc je signal predzpracovan a filtrovan, ale myslim ze v kazdem pripade by ti takove reseni usetrilo hromadu problemu.

#8 Příspěvek od **Hill** » 21 říj 2016, 15:03

slav3k píše:... Nad tím očetřením toho plného rozsahu jsem přemýšlel ... ono problém je, že těžko říct jaké amplitudy Upp z toho polezou (na základdě intenzity zvuku v okolí že)....

Jde o to, že dynamický rozsah zaznamenávaných hluků může být i kolem 40 dB (bývá i větší, tohle dávám jen jako příklad), to by při osmibitovém rozlišení znamenalo, že ti pojedou tři bity kolem středu a zbytek nic, čili zkreslení původního signálu v malých úrovních rychle poleze přes 30%. Z toho pak moc neobnovíš, tedy nevyčteš. Proto jsem navrhl to umělé zmenšení dynamického rozsahu třeba ze 40 dB na 20 dB. Pak by to se stejným zkreslením zaznamenalo signály až při řekněme -60 dB (teoreticky -80 dB, ale prakticky ten kompresor má konečné zesílení a od určité úrovně dolů nedělá nic, zesilovač využívá plného zisku), kdy už pravděpodobně ty šumy budou nezajímavé.