Mikrofonkrets, störning?

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
kingrobin
Inlägg: 11
Blev medlem: 21 mars 2013, 09:49:23

Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av kingrobin »

Tjena!

Jag och en polare håller på med ett exjobb och har kört fast.

Det här är vår krets och i slutet går den till vår Arduino. Vår förstärkning ligger på 1500 ggr.

Bild

Tanken var att när ADC når ett visst nivå (säg, 700) så ska den läsa 1000 avläsningar. Det är helt tyst i rummet när vi utförde detta.

Bild

Kan någon tolka vad detta mönster betyder? Är det störningar? För det förstör vår signal analys markant.
Användarvisningsbild
tecno
Inlägg: 27279
Blev medlem: 6 september 2004, 17:34:45
Skype: tecnobs
Ort: Sparreholm, Södermanland N 59° 4.134', E 16° 49.743'
Kontakt:

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av tecno »

Koppla bort mikrofonen, hur ser det ut då?
Användarvisningsbild
psynoise
EF Sponsor
Inlägg: 7240
Blev medlem: 26 juni 2003, 19:23:36
Ort: Landvetter

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av psynoise »

Hej.

Beskriv gärna kopplingen lite mer för jag hänger inte med. Ni använder två inverterande förstärkarkopplingar kring operationsförstärkare och detta kan vara rätt om gain-bandwidth produkten inte räcker till. Efter förstärkarena använder ni en spänningsdelare med påhängande lågpassfilter.

Varför inte bara använda en bra operationsförstäkare med lågpassfilter och förstärkning i ett, ni borde även kunna tjäna bandbredd på detta och således mindre krav på operationsförstärkaren.

Ytterliggare har jag själv aldrig spelat in ljud via någon mikrokontrollers inbyggda AD-omvandlare. Dessa omvandlare bygger oftast på successiv approximation och denna teknik är kanske inte tillräckligt noggrann. Mönstret på figuren kan mycket väl komma från hur AD-omvandlaren arbetar.
xxargs
Inlägg: 10189
Blev medlem: 23 september 2006, 14:28:27
Ort: Södertälje

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av xxargs »

Om man förstärker 63 dB (som det blir om man spänningsförstärker 1500 ggr) så måste man börja tänka på hur man bygger i avseende avkoppling, skärmning, jordplan etc.

sedan ligger 'helt tyst rum' på ca 30 dB spl och det som vi uppfattar som tyst är inte speciellt tyst - tex lågrekvent ljud från ventilation kan vara ganska högt utan att vi tänker på det - ja tills fläkten stängs av...

Nu har du inte angett vilken sampeltakt du spelar in i diagrammet - men av utseendet att dömma så skulle jag tro att boven är den switchade strömförsörjningen som driver bygget _eller_ störning via din laptop (som har massor av olika switchade aggregat i sig) där störningen kommer via din USB-kabel som kommunicerar med bygget - det kan också vara något som fångas upp i luften om du har lite längre mikrofonsadd som inte är skärmad och avfiltrerad på rätt sätt.

att ha lågpassfilter innan ingången på AD-omvandlaren är också bra så att högfrekvenskomponenter inte samplas ned till slutliga signalen och stör denna (titta på nyqvist-frekvensen och aliasing-filter om du undrar varför) .

med andra ord välkommen till verkligheten när saker och ting inte går som i teorin ;-)
kingrobin
Inlägg: 11
Blev medlem: 21 mars 2013, 09:49:23

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av kingrobin »

psynoise skrev: Hej.

Beskriv gärna kopplingen lite mer för jag hänger inte med. Ni använder två inverterande förstärkarkopplingar kring operationsförstärkare och detta kan vara rätt om gain-bandwidth produkten inte räcker till. Efter förstärkarena använder ni en spänningsdelare med påhängande lågpassfilter.

Varför inte bara använda en bra operationsförstäkare med lågpassfilter och förstärkning i ett, ni borde även kunna tjäna bandbredd på detta och således mindre krav på operationsförstärkaren.

Ytterliggare har jag själv aldrig spelat in ljud via någon mikrokontrollers inbyggda AD-omvandlare. Dessa omvandlare bygger oftast på successiv approximation och denna teknik är kanske inte tillräckligt noggrann. Mönstret på figuren kan mycket väl komma från hur AD-omvandlaren arbetar.

Om man förstärker 63 dB (som det blir om man spänningsförstärker 1500 ggr) så måste man börja tänka på hur man bygger i avseende avkoppling, skärmning, jordplan etc.

sedan ligger 'helt tyst rum' på ca 30 dB spl och det som vi uppfattar som tyst är inte speciellt tyst - tex lågrekvent ljud från ventilation kan vara ganska högt utan att vi tänker på det - ja tills fläkten stängs av...
Ljudet från mikrofonen förstärks 1500 ggr som sedan filteras genom LP filter vars brytningsfrekvens är på 5000 Hz. Den sista spänningdelaren är för att ta bort lite spänning från utgångsspänningen.

Det utrustning som vi använder just nu är bara för testnings syfte. När vi väl har fått ihop en fungerande krets kommer vi börja kolla upp andra mer passande delar.

xxargs skrev:Nu har du inte angett vilken sampeltakt du spelar in i diagrammet - men av utseendet att dömma så skulle jag tro att boven är den switchade strömförsörjningen som driver bygget _eller_ störning via din laptop (som har massor av olika switchade aggregat i sig) där störningen kommer via din USB-kabel som kommunicerar med bygget - det kan också vara något som fångas upp i luften om du har lite längre mikrofonsadd som inte är skärmad och avfiltrerad på rätt sätt.

att ha lågpassfilter innan ingången på AD-omvandlaren är också bra så att högfrekvenskomponenter inte samplas ned till slutliga signalen och stör denna (titta på nyqvist-frekvensen och aliasing-filter om du undrar varför) .

med andra ord välkommen till verkligheten när saker och ting inte går som i teorin ;-)
Har vi inte en LP filter innan ADC? :roll:

Vi har dessutom kopplat kretsen till oscilloskop och tittar efter hur den ser ut där. Oscilloskopet som vi använder är inte särkilt avancerad men bokstavligen såg vi samma sak där, vilket är förväntat :roll:.

Sampleraten ligger runt 9500 Hz, eftersom ADC kan inte jobba snabbare. Vår tänkta bandbredden är runt 20-5000 Hz. Brytningsfrekvensen på LP ligger runt 5000 Hz. Och ja, varför kan inte allt stämma i teorin :-(
tecno skrev:Koppla bort mikrofonen, hur ser det ut då?
Samma skit...
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 21415
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av 4kTRB »

Testa att ha första op i balanserad koppling och mata den
balanserat från mikrofonen.
kingrobin
Inlägg: 11
Blev medlem: 21 mars 2013, 09:49:23

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av kingrobin »

Tack för alla svar! <3
Användarvisningsbild
YD1150
Inlägg: 1974
Blev medlem: 29 oktober 2010, 22:41:10

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av YD1150 »

Vad blir det för DC-nivå på insignalen till A/D-omvandlaren?
Använder ni dubbel matningsspänning? (typ +5V, GND, -5V )
Om A/D-omvandlaren vill ha 0-5V så blir det bra med +2,5V i vila.
kingrobin
Inlägg: 11
Blev medlem: 21 mars 2013, 09:49:23

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av kingrobin »

Vi använder +5 och GND till förstärkarna. ADC gillar inte negativa volt riktigt. Med vår spänningsdelare så blir spänningen runt +2.5 V i vila.
Användarvisningsbild
psynoise
EF Sponsor
Inlägg: 7240
Blev medlem: 26 juni 2003, 19:23:36
Ort: Landvetter

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av psynoise »

Antingen får ni likrikta signalen eller överlagra den på en likspänning.
Användarvisningsbild
hcb
Moderator
Inlägg: 6016
Blev medlem: 23 februari 2007, 21:44:50
Skype: hcbecker
Ort: Lystrup / Uppsala
Kontakt:

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av hcb »

>Med vår spänningsdelare så blir spänningen runt +2.5 V i vila.

Jag är kanske mer korkad än vanligt, men varifrån kommer vilospänningen?
Användarvisningsbild
psynoise
EF Sponsor
Inlägg: 7240
Blev medlem: 26 juni 2003, 19:23:36
Ort: Landvetter

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av psynoise »

Eventuellt operationsförstärkarnas offset-spänning plus den höga förstärkningen. Bättre är att definiera vilospänningen själv genom någon koppling för att få bättre koll.
Användarvisningsbild
hcb
Moderator
Inlägg: 6016
Blev medlem: 23 februari 2007, 21:44:50
Skype: hcbecker
Ort: Lystrup / Uppsala
Kontakt:

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av hcb »

Ok, som jag misstänkte. Jag håller helt med om att det är klart lämpligare att generera vilospänningen på ett kontrollerat sätt.

kingrobin: har ni titta på hur signalen ser ut på vägen?
kingrobin
Inlägg: 11
Blev medlem: 21 mars 2013, 09:49:23

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av kingrobin »

Ja vi har... men det är svårtolkad på vår gamla oscilloskop Q_Q. Vi har mätt efter varje komponent. Vi ser några millivolt efter första förstärkare (reaktioner från mikrofonen), efter andra förstärkare så syns mikrofonen väldigt bra. Dels får vi in störningar, ostabilt viloläge, även om det är tyst i rummet.
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26744
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Starup (Haderslev), Danmark

Re: Mikrofonkrets, störning?

Inlägg av Icecap »

Kopplingen är grundläggande fel!

Att ha två steg är OK, det kan man behöva med tanke på GBW.

* Att mikrofonen är kopplat till en spänningsdelare har jag svårt att se nyttan med, det kan ifs. vara för att inte överstiga en viss spänning till matningen.
* I serie med hhv. R4 & R6 ska det monteras en kondensator för att bryta DC-kedjan.
* Däremot ska det monteras ett motstånd från utgången av U2,2 till -ingången på U2,1.
* Båda +ingångar ska kopplas till en mittpunktsspänning som är skapligt avkopplat.

Sedan är det en del osäkert: vilken op-amp är det? Vid 5V matning har det stor betydelse då de vanliga (t.ex. 741) inte klarar att ge speciellt mycket spänningssväng vid så låg matningsspänning.
Skriv svar