7/23/2019 Preamplificador Micrófono Electret Operacional

http://slidepdf.com/reader/full/preamplificador-microfono-electret-operacional 1/6

Electrónica y cienciaBlog técnico sobre proyectos caseros de electrónica, informática y física.

• Índice de artículos• Página principal

Preamplificador micrófono electret: operacional Viendo las estadísticas del blog me sorprende la cantidad de gente que busca unpreamplificador para micrófono. Creo que sería bueno publicar algunas entradas alrespecto.

Siempre que necesitemos captar una seal tenemos que cuidar todo el recorridodesde su origen !asta que la registramos. En particular para una seal sonora merefiero a cosas como:

• "n buen acondicionamiento# obser$ar las condiciones ideales paragenerar la seal con el mínimo ruido. Esto incluye por e%emplo una cámaraanecoica# o una !abitación silenciosa# aislar el sistema de $ibraciones mecánicas#etc. Cuando sea posible# utili&ando un micrófono direccional impedimos que secapten seales de ruido ambiental. Si captamos ruido en una fase tan tempranaserá casi imposible eliminarlo luego# así pues buscaremos los medios para que laseal que captemos sea lo más limpia posible.

• "n micrófono adecuado. ' no significa el más caro que haya. ( $eces esme%or un micrófono de carbón# otras $eces es preferible uno de condensador o unelectret. )*ireccional u omnidireccional+ )Cual es la impedancia de salida+ )' la

má,ima presión sonora+ )Preamplificado o no+ Si no está bien blindado ademáspodría captar ruido el-ctrico que# una $e& amplificado# puede enmascarar la sealtil.

• Conductores blindados. /ay que poner especial atención a no captarruido a tra$-s de los cables que conectan el micro con el preamplificador# y lasdistintas etapas entre sí.

• "n preamplificador de ba%o ruido. *ependiendo del origen de la sealpuede que esta sea muy d-bil y usemos $arias etapas amplificadoras en cascada.Es importante minimi&ar el ruido sobre todo en las primeras para no amplificarlo %unto a la seal.

• Tratamiento posterior. 'a registremos la seal en un PC o la en$iemos aun grabador# amplificador# etc. tal $e& tengamos que aplicar distintos filtros.Estos dependen de las características de la seal que nos interese.

En esta entrada !ablar- de los preamplificadores# y más concretamente de los basados en operaciones.

0o $oy a e,plicar lo que es un amplificador operacional# si no lo conoc-is pod-ismirarlo en la 1i2ipedia y en alguno de los enlaces e,ternos de tal página.

 Alimentación dual y simple

Primero e,plicar- cómo se !ace la alimentación. 3uc!as $eces para simplificar eldiagrama se omite esta parte. 4os amplificadores operacionales en general

7/23/2019 Preamplificador Micrófono Electret Operacional

http://slidepdf.com/reader/full/preamplificador-microfono-electret-operacional 2/6

funcionan con tensión dual. Es decir# para alimentarlos tenemos que tener 0# +V  y -V . Sería algo así:

Pero a menudo sólo tenemos una fuente de alimentación sencilla# 0# y +V # comouna pila. Cuando medimos tensiones siempre fi%amos un punto de referencia ypuesto que lo que medimos son diferencias de potencial  el 5 es un punto arbitrario#depende de donde pongamos la punta negra del polímetro medimos una tensión u

otra.El truco para usar operacionales en circuitos que no disponen de tensión dual escrear una tierra artificial . "sando un di$isor resisti$o con dos resistencias de igual $alor el nodo intermedio estará %usto a la mitad de la tensión de alimentación.

Suponed que tenemos una batería de 6V. Ponemos nuestra referencia# la puntanegati$a del polímetro# en el borne negati$o. 3edimos 5V en el !ilo negati$o#normal# no !ay diferencia de potencial entre nuestra referencia y ella misma.3edimos 7.8V en el punto medio# y 6V en el borne positi$o de la pila. (!oracambiamos nuestra referencia y situamos la punta negati$a en el punto intermedio.3ediremos 97.8V en el borne negati$o de la pila# 5V en el punto de unión y 7.8 enel superior.

Esa será la tensión de referencia que $ea el operacional. Cuando usemos una pila de6V este creerá que lo estamos alimentando con una tensión dual de ;7.8V. El $alorde las resistencias no es crítico pues las entradas apenas requieren corriente# bastacon que !aya una tensión estable. ( $eces se aaden dos condensadores depequea capacidad en paralelo con las resistencias# su función es absorbercualquier transitorio< normalmente se pueden eliminar sin problema# y sólo sonprecisos cuando la alimentación es especialmente ruidosa# como por e%emplo en uncoc!e. Su $alor tampoco es crítico# del orden de nanofaradios.

=tra opción para nuestra tierra artificial es usar otro operacional con las entradasunidas. El amplificador de la imagen tiene ambas entradas al mismopotencial luego su salida debe ser 5V >con un mínimo offset ?. Pero el operacionalcuenta con que está alimentado con tensión dual# su salida será 5 referido a estatensión dual. @ealmente la salida será tal que !aya el mismo potencial entre esta y

7/23/2019 Preamplificador Micrófono Electret Operacional

http://slidepdf.com/reader/full/preamplificador-microfono-electret-operacional 3/6

la tensión positi$a de alimentación# que entre esta y la tensión negati$a. En lapráctica eso es %usto la mitad de la tensión de alimentación# que es lo quequeríamos.

El problema de usar la tierra artificial para la entrada no in$ersora# es que no está almismo potencial que la tierra real# la que conectamos a la tierra de otros circuitosa la entrada o la salida >como el micrófono o la tar%eta de sonido?. En el circuitoanterior la tierra artificial >punto medio del di$isor? estaba 7.8V por encima de latierra real >polo negati$o de la pila?. Es preciso eliminar la componente continua ala entrada y a la salida y de%ar sólo la seal alterna. Eso se consigue interponiendo

un condensador y se llama acoplamiento en alterna.

El $alor de estos condensadores determinará la frecuencia mínima que puedeamplificar nuestro circuito# pues actan como filtro paso alto. Si tienen muy pocacapacidad las frecuencias ba%as serán muy atenuadas. Si son demasiado grandes

tendrán p-rdidas importantes y tampoco queremos eso. Se suele usar un $alor deentre A55nB y A5B.

 Amplificador inversor

Este tipo de preamplificador es el más utili&ado para conectar un micro electret. Esmuy fácil de construir. Sus propiedades $ienen descritas en muc!os sitios# aquí pore%emplo.

En este esquema pod-is $er un típico amplificador in$ersor de ganancia @f D @in. Siqueremos una ganancia muy ele$ada tenemos dos opciones:

A. Subir la ganancia de la etapa. Significa disminuir @in y aumentar @ftanto tomo necesitemos. Es muy sencillo de !acer pero las des$enta%as sonmltiples: disminución de la impedancia de entrada# aumento del ruidoelectrónico >crece con la ganancia?# disminución de la banda pasante y esposible que apare&can autooscilaciones.

. (adir otra etapa. Podemos conseguir ele$adas ganancias utili&ando dos omás etapas en cascada. 0os libramos de los incon$enientes anteriorespero a cambio tenemos mayor consumo# un esquema más complicado y

7/23/2019 Preamplificador Micrófono Electret Operacional

http://slidepdf.com/reader/full/preamplificador-microfono-electret-operacional 4/6

una dificultad aadida que es a%ustar cada etapa para que no sature a lasiguiente.

Se recomienda utili&ar un sólo operacional para ganancias menores a F5 y dos omás etapas de a!í en adelante. @ara $e& necesitaremos preamplificar tanto unaseal sonora.

En algunos casos se utili&a un buffer# que es un amplificador de ganancia A# esdecir no amplifica nada. Su misión es adaptar la impedancia# pues presenta una altaimpedancia de entrada# til para tomar la seal del micro< y una ba%a impedancia desalida# que puede aplicarse a las siguientes etapas.

Respuesta en frecuencia

4a banda de frecuencias en las que podemos usar nuestro amplificador la perfilantres factores:

• 4a resistencia R1. Gue determina la impedancia de entrada.

• El condensador C1. Gue %unto con la impedancia de entrada forma un filtropasa9altos. @ecortando efecti$amente la componente continua# pero tambi-n lasfrecuencias por deba%o de la frecuencia de corte.

• El slew-rate del integrado. 4os operacionales incorporan unacompensación interna para e$itar que oscilen espontáneamente cuando traba%ancon muc!a ganancia. Esa limitación restringe la $elocidad con la que puede $ariar la tensión de salida# e impone por tanto una frecuencia má,ima de traba%o.Esta dependerá de la ganancia y de la amplitud de la seal de entrada.

 (sí pues tenemos un filtro pasa9altos (de primer orden) en la entrada y uno pasa ba%os a la salida. Vamos a tomar el circuito siguiente y lo simularemos para obtenerundiagrama de bode.

Siendo estos los $alores:R1 = 10k

R2 = 100k

C1 = 220nF

IC = OP90

El =P65 es un operacional caro especialmente adaptado para operar con pocaalimentación# en nuestro proyecto podemos usar otro de propósito general más barato como el u(H7A o el I45JA.

7/23/2019 Preamplificador Micrófono Electret Operacional

http://slidepdf.com/reader/full/preamplificador-microfono-electret-operacional 5/6

El gráfico está di$idido en tres colores. En la &ona $erde la ganancia es FA5 >o bien

5dK?# @D@A. /acia la i&quierda encontramos la frecuencia de corte del filtroCAD@A. Esta comien&a cuando la ganancia ya es 3dB menor que a esperada# eneste gráfico está en H/&# &ona amarilla. ( partir de a!í !acia aba%o comien&a unapendiente de 95dK por d-cada. /asta llegar a la &ona ro%a que comien&a en H./&. (quí ya no sólo no !ay amplificación alguna# sino que el circuito atena lasfrecuencias inferiores. Por la parte derec!a las altas frecuencias empie&an decaer alos H2/&# frecuencia de corte superior# &ona amarilla. Es más que suficiente siten-is en cuenta que no oímos tonos por encima de 52/&

Circuito pr!ctico

*espu-s de todo lo anterior# para finali&ar os de%o con un e%emplo depreamplificador sencillo para micrófono usando operacionales. /e coloreado dero%o la tensión positi$a# de negro la tensión negativa# en a&ul lo que sería la tierraartificial y de $erde la ruta de la seal.

Ganancia: ×10 (20dB)

Frecuencia de corte inferior: 3!

@L y @7 forman nuestra tierra artificial# que está a la mitad de la tensión dealimentación. @8 es la resistencia de polari&ación del micrófono electret mientrasque CA y @A forman un filtro para suprimir la componente continua pro$eniente deaquel. @ es la resistencia de realimentación# que determina la ganancia %unto a @A.

Si necesitáis aumentar o disminuir la ganancia pod-is sustituir @ por unpotenciómetro de 552 por e%emplo# me%or que colocar un potenciómetro de $olumen a la entrada.

7/23/2019 Preamplificador Micrófono Electret Operacional

http://slidepdf.com/reader/full/preamplificador-microfono-electret-operacional 6/6

Si necesitáis más amplificación lo me%or es encadenar otra etapa igual acontinuación# así tendr-is FA55 >75dK?. El "#3$% y el T"&%' se usan muc!o paraesto pues en el mismo encapsulado contienen dos operacionales. =tra opción escambiar el $alor de @ para que $alga 85 ó A55 $eces @A.

Siempre que us-is un operacional ten-is que atender a:• 4a tensión de alimentación. Con fuentes duales no !ay problema# pero a

la !ora de usar fuentes simples recordad que para el operacional es como si sedi$idiera la tensión por la mitad. ' puede para que no alcance la mínima tensiónque recomienda el fabricante. (demás mientras menor sea la alimentación#menor la salida# y más fácil es que distorsione la seal.

• El factor de ruido. Mmportantísimo si queremos captar sonidos d-biles. El43L8J y el 43H7A por e%emplo son muy ruidosos en comparación con el elI45JA.

• 4a banda pasante. /ay amplificadores que son más lentos que otros pero

a cambio tienen otras propiedades deseables# como ba%a tensión de alimentacióno ni$el de ruido. 0ecesitamos alcan&ar un compromiso entre lo que necesitamospor una parte y por otra. 4os datasheets más !abituales se encuentran sinproblemas en Mnternet.

Sin duda me de%o muc!as cosas# pero como introducción creo que ya está bien.Mremos aclarando algunos puntos en otras entradas# y como siempre os animo a buscar en Mnternet lo que no entendáis# todo esto está e,plicado en mil sitios.