Przedwzmacniacz do mikrofonu piezoelektrycznego

Przedwzmacniacz do mikrofonu piezoelektrycznego
Pobierz PDF Download icon
Wkładki piezoelektryczne, służące do generowania prostych odgłosów są z powodzeniem stosowane w odwrotnym celu, czyli jako mikrofony kontaktowe, służące do wychwytywania drgań mechanicznych wprost z powierzchni obiektu. Ten projekt znajdzie zastosowanie w rękach muzyka lubiącego eksperymentowanie z dźwiękiem.

Rysunek 1. Schemat ideowy przedwzmacniacza

Opisany projekt ma dwa zadania: zwiększenie impedancji wejściowej dla elementu piezoelektrycznego oraz wzmocnienie sygnału.

Wkładka reprezentuje sobą niemal idealną pojemność rzędu 20 nF. Gdyby dołączyć ją bezpośrednio do wejścia AUX, mającego impedancję rzędu 10 kV, to wówczas powstałby górnoprzepustowy filtr RC o częstotliwości odcięcia wynoszącej ok. 800 Hz.

Opisywany przedwzmacniacz ma rezystancję wejściową wynoszącą ok. 3,9 MV, co przesuwa częstotliwość odcięcia tego pasożytniczego filtru na częstotliwość ok. 2 Hz, czyli dużo poniżej progu słyszalności.

Rysunek 2. Schemat montażowy przedwzmacniacza

Schemat ideowy przedwzmacniacza pokazano na rysunku 1. Układ US1A pełni rolę wtórnika napięciowego. Ponieważ układ jest zasilany napięciem 9 V, rezystory R1 i R2 dzielą je na dwie połówki i wytwarzają w ten sposób tzw. sztuczną masę, zaś kondensator tantalowy C1 zwiera do masy tętnienia występujące na tej linii. Wkładka piezoelektryczna jest przyłączana pomiędzy tę masę a wejście nieodwracające.

Rezystor R3 polaryzuje to wejście jednocześnie ustalając impedancję wejściową całego układu, ponieważ wejścia wzmacniacza operacyjnego zbudowane są na tranzystorach JFET. W gałąź ujemnego sprzężenia zwrotnego jest włączony rezystor R4 o wartości identycznej jak R3, co w pewnej mierze kompensuje wpływ prądu polaryzującego wejście nieodwracające na działanie układu.

Rysunek 3. Schemat połączeń wtyku wejściowego z wkładką piezoelektryczną

Drugi wzmacniacz operacyjny pracuje w typowym układzie wzmacniacza odwracającego, który zapewnia wzmocnienie napięciowe sygnału. Wartość tego wzmocnienia jest ustalana położeniem suwaka potencjometru P1 i wynosić może, co do wartości bezwzględnej, od ok. 1 V/V do ok. 50 V/V.

Ponieważ wyjście US1B zawiera (względem masy układu) składową stałą na poziomie 4,5 V, kondensator C4 służy do jej odizolowania od wyjścia. Rezystor R6 zapewnia prawidłową polaryzację tego kondensatora. Zworką JP1 można wybrać, czy sygnał wyjściowy ma być podany tylko na jeden kanał gniazda wyjściowego jack, czy na obydwa naraz.

Układ zmontowano na jednostronnej płytce drukowanej o wymiarach 67 mm×20 mm, której schemat montażowy pokazano na rysunku 2. Złącza, potencjometr i zworka są lutowane metodą przewlekaną. W ten sam sposób należy wlutować podstawkę pod układ US1, a dopiero w nią włożyć układ scalony.

Prawidłowo zmontowany układ jest od razu gotowy do pracy. Pobór prądu przy zasilaniu napięciem 9 V wynosi 4 mA. Źródłem zasilania może być np. z bateria 6F22. Gniazda sygnałowe są typu mini jack 3,5 mm, stereofoniczne z wyłącznikiem. Gniazdo wyjściowe jest przystosowane do pracy z wtykami monofonicznymi - po nałożeniu zworki J1 sygnał jest podawany na oba kanały wtyku stereofonicznego.

Układ połączeń we wtyku wejściowym (prowadzącym sygnał z mikrofonu) pokazano na rysunku 3. Połączenie to należy wykonać przewodem ekranowanym, 2-żyłowym, gdzie jedna z żył łączy piezoelektryczną „wysepkę” z końcowym segmentem wtyku, a druga mosiężną blaszkę ze środkowym segmentem, który prowadzi napięcie z dzielnika R1+R2.

Ekran dołączany jest tylko z jednej strony, do masy wtyku. Eksperymentalnie stwierdzono, że taki układ redukuje ilość zbieranych przez przewód zakłóceń - układ o wysokiej impedancji wejściowej jest na nie wrażliwy.

Michał Kurzela, EP

Artykuł ukazał się w
Grudzień 2014
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Materiały dodatkowe
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik styczeń 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio styczeń 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje styczeń 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna styczeń 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów