큰 소리의 경우 + 5v, Electret 마이크 (또는 다른 구성 요소)에서 침묵의 경우 0v를 얻으려면 어떻게해야합니까?

적절한 질문을하기 위해 여기에 몇 가지 질문을 해왔으며, 처음 질문 한 내용은 마지막에 연결되어 있습니다. 나는 Fritzing을 사용하여 초기 생각의 일부 도식을 구성했지만 최소한 구성 요소의 값에 대한 도움이 필요합니다.

기본적으로 6 개의 아날로그 입력이있는 Arduino가 있습니다. 10 비트 ADC를 사용하여 모든 아날로그 핀의 전압을 읽으므로 0 = 0v, 511 = 2.5v 및 1023 = 5v 및 그 사이의 모든 값입니다. 선형 DC 판독을 수행하므로 여기서 논리 1-0을 찾지 않습니다.

LED 조명에 연결되어 있으며 음악에 반응하게하고 싶습니다. 내가 원하는 것은 최소 구성 요소의 최대 해상도이며, 너무 많은 구성 요소를 사용하고 있으며이 방법을 너무 복잡하게 만들고 있다고 생각합니다. 아마도 Electret 마이크는 내가 원하는 것이 아니며 다른 것에 열려 있습니다. PCB의 공간을 절약하기 위해 연산 증폭기를 사용하지 않는 것이 좋습니다.

내가 원하는 것은 간단한 소음 수준 센서입니다. 오디오를 재생하거나 선명도 또는 다른 것을 원치 않지만 가까운 곳에서 얻을 수 있습니다.

• 퍼펙트 사일런스 = 가능한 0V DC에 가깝다 (AC가 아닌 안정적)
• 중간 노이즈 = 약 2.5v DC (AC가 아닌 안정적)
• 시끄러운 소음 = 가능한 5V DC에 가깝습니다 (AC가 아닌 안정적).

나는 BJT와 내가 얻을 수있는 최선의 방법은 0.6v ~ 4.4v가 될 것이라는 것을 이해하지만 이것은 충분합니다. 그러나 웨이브의 절반은 0.6v ~ 2.5v가 아닙니다. 이것은 이유없이 내 가능한 해상도의 절반을 낭비하는 것 같습니다. 그러나 0v-5v에 더 가까이 갈 수있는 BJT 이외의 설정이 있다면, 나는 그들에게 기회를주는 것에 관심이 있습니다. 그들이 간단한 한.

여기에 더 간단한 것이 있습니다. 이것이 가능하기를 바라지 만 포락선 신호는 포락선 검출기 회로 (다이오드, 저항 및 캐패시터)를 양의 절반 만 얻기 위해 충분한 진폭을 가져야합니다. 다이오드의 순방향 드롭으로 인해 가능하지 않다고 생각하지만 출력 캡 전에 다시 정렬하거나 완료 할 수 있습니까? 엔벨로프 검출기 및 앰프 저항의 값은 얼마입니까? 신호 또는 RE 또는 RL에 감도 전위차계를 배치해야합니까? 선형 또는 대수?

그러나 일렉 트릿 출력은 엔벨로프 감지기, 감도 분로에서 살아남을 수없고 여전히 NPN 트랜지스터를 구동 할 수 없습니다. 그렇지 않은 경우 더 복잡한 버전이 있습니다. 이 길을 가야합니까? 회로에서 원하는 출력을 얻는 데 실제로 이러한 모든 구성 요소가 필요합니까?

자세한 내용은 내가 분명히 말하려고했던 내용을 더 완전히 이해하기 전에 내가 물었던 과거의 질문 중 일부입니다. 다음은 봉투 검출기가 '추정 된'작업이며, 일렉 트릿 출력에 맞게 어떻게 튜닝해야할지 모르겠습니다.

앰프와 마이크로 컨트롤러 (Arduino)만으로도이 모든 작업을 수행 할 수는 있지만 아날로그 옵션이 필요합니다. 마이크의 음성 레벨을 출력하는 회로를 만들려고했습니다. 범위는 0V ~ 4V입니다. 그러나 OP-AMP 만 변경하면 0V에서 5V로 쉽게 업그레이드 할 수 있습니다. 이제 들어가 보자.

우선, 트랜지스터 증폭기를 OP-AMP로 교체했습니다. 여기에 내가 생각해 낸 것이 있습니다.

이것은 이득이 100 인 간단한 반전 증폭기입니다. 이득을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

보시다시피 U1은 입력 신호를 가져 와서 반전시킨 다음 100을 곱합니다. R2 또는 R3을 변경할 수 있으며 U1의 게인이 변경되는 것을 볼 수 있습니다. 나중에 이해 하겠지만 입력 신호의 반전은 여기서 중요하지 않습니다. 이 앰프의 출력을 살펴보면 입력 신호에 큰 성장이 있음을 알 수 있습니다.

위의 그림에서 출력의 DC 오프셋 전압은 2.5V입니다. 그것은 우리가 사용한 가상 공간 때문입니다. 가상 접지를 생성하면 접지를 다른 전압 레벨로 운반합니다. 이 경우 2.5V로 옮겼습니다. 새로운 구성으로 회로에 -2.5V, 0V 및 2.5V와 같은 것을 만들었습니다 . 이를 위해 2.5 볼트의 새로운 전압 레일을 만들어야했습니다. 해당 전압 레일은 많은 전력을 공급하지 않기 때문에 (1mA 미만) 쉽게 생성 할 수 있습니다.

$V+=V-$

증폭 후 신호를 "봉투 탐지기"또는 다른 말로 "봉투 추종자"에 넣어야합니다. 원하는대로 그리고 질문의 그림에 표시된대로 신호 레벨을 얻습니다. 기본 봉투 팔로어는 다음과 같습니다.

그러나 D3은 다이오드이며 약 0.6V 떨어집니다. 따라서 전압이 느슨합니다. 이를 극복하기 위해 "슈퍼 다이오드"를 사용합니다. 전압 강하가 거의 0V이므로 슈퍼입니다! 이를 달성하기 위해 다이오드가있는 OP-AMP를 포함시키는 것이 전부입니다! OP-AMP는 다이오드의 전압 강하를 보상하며 거의 이상적인 다이오드를 갖습니다.

$V+=V-$$V-$$V-$$V+$

이제 위의 봉투 추종자 회로에서 D3을 수퍼 다이오드로 변경하면 봉투 추종자가 더 좋습니다! 우리의 결과를 보자.

우리는 점점 가까워지고 있습니다. 보시다시피, 빨간 선인 엔벨로프 팔로워의 출력은 2.5V에서 4V로 갈 수 있습니다. 2.5V는 소리가 나지 않으며 4V는 큰 소리이며 3.25V는 중간 소리입니다. 이를 원하는만큼 스케일링하기 위해 2.5V 오프셋 전압을 빼고 스케일링 할 수 있습니다. 따라서 2.5V를 빼면됩니다. 소리가없는 경우 0V, 큰 소리의 경우 1.5V, 중간 소리의 경우 0.75V 등입니다. 그 후, 약 3을 곱하면 정확히 원하는 것을 얻을 수 있습니다. 소리가없는 경우 0V, 중간 소리의 경우 2.5V, 큰 소리의 경우 5V 요컨대 우리가 원하는 것은 이것입니다.

$V_{out}=(V_{in} - 2.5V) * 3$

이를 위해 차동 증폭기 또는 다른 말로 " 감산기 "를 사용합니다.

저항, R1 = R2 및 R3 = R4 인 경우 차동 증폭기의 전달 기능을 다음 식으로 단순화 할 수 있습니다.

V1 = 2.5V 및 R3 / R1 비율 3을 설정하면 원하는 출력을 얻을 수 있습니다.

다음은 원하는 것을 수행하는 전체 회로도입니다.

시뮬레이션 목적으로 LM324 OP-AMP를 사용했습니다. 최대 출력 전압이 4V로 제한됩니다. 전체 범위 출력을 얻으려면 레일 투 레일 출력 OP-AMP를 사용해야합니다. 나는 MCP6004를 제안 할 것이다 . 원하는 결과가 나올 때까지 R1과 R2를 변경하십시오. 시뮬레이션으로 얻은 것은 다음과 같습니다.

이제 ADC에서 이러한 값을 측정 할 때 선형 감각을 얻지 못합니다 . 대신 귀가 그렇게 들리기 때문에 소리를 이해하는 것이 좋습니다. 따라서 데시벨 을 사용해야합니다 . 데시벨에 익숙하지 않은 경우 여기 에 대한 훌륭한 비디오 자습서가 있습니다.

예를 들어 조용한 방은 약 40dB로 측정됩니다. 방의 파티원은 방의 레벨을 100dB 또는 110dB까지 올리게됩니다. 년 이의 websit의 전자, 내가 또한 이미지 아래에 내장 한 곳에서 그것에 대해 좋은 정보를 찾을 수 있습니다. 데시벨 레벨을 생각하고 회로의 전압 출력을 실험하십시오. 그런 다음 필요한 ADC 해상도를 계산하십시오. 아마도 12 비트 ADC에 문제가 없을 것입니다.

당신은 올바른 길을 가고있는 것 같습니다. 그것은 않습니다 이런 종류의 작업을 수행하는 개별 부품이 많이 걸릴. 당신은 저를 믿지 못할 수도 있지만, 연산 증폭기를 사용하면이 모든 것이 더 단순하고 작아 질 수 있습니다. 더 작은 패키지로 필요한 것을 더 많이 수행하는 더 구체적인 IC를 찾을 수 있다고 확신합니다. 나는 당신이 필요로 하는 것을 정확하게 하는 IC 가 있습니다. 그러나 학업 적 가치 만있는 경우에도없이 진행하면 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.

로직을 마이크로 프로세서로 이동하여이 중 일부를 더 단순하게 만들 수도 있습니다. 봉투 감지는 소프트웨어에서 쉽게 수행 할 수 있으며, 필요한 정확도와 마이크 감도에 따라 마이크 다음에 앰프를 생략하고 출력을 ADC에 바로 넣는 방식으로 벗어날 수도 있습니다. 이것은 0V-5V를 얻지 못하지만 그게 중요합니까? 소프트웨어에서 상수를 곱할 수 있습니다. 잃어버린 것은 ADC의 전체 범위를 사용할 수 있다는 정확성이지만 단순성만큼 중요하지 않을 수도 있습니다. 당신이 결정합니다.

우선, 더 많은 처리가 필요하지 않으면 arduino가 필요하지 않습니다. 실제로 원하는 것은 범위 내에서 마이크 출력을 높이기 위해 증폭기 (op-amp는 Google 전체에 많은 기본 회로를로드 할 것입니다)입니다. 0-5v. 정확도에 대해 너무 걱정하지 않으면 (과학적인 측정이 아니라 재미를 위해) 상당히 기본적인 클리핑 회로를 사용하거나, 슈미트 트리거로 출력을 파이프하거나 LM3914를 사용하여 디스플레이를 생성 할 수 있습니다.

AGC 회로를 만들어 평균 레벨에 따라 게인을 자동으로 올리거나 내림으로써 약간 더 미세한 효과를 얻을 수 있습니다.

어쨌든 arduino를 버리고 자연의 의도대로 아날로그를 수행하여 긍정적 인 업장을 얻습니다.)

편집 : 웹에 많은 "마이크 프리 앰프"회로가있을 가능성이 있습니다. 요즘에는 $ 0.10 SOT23 칩이있을 것입니다 ...