Preamplificatore microfonico ad alta sensibilità per riprese ambientali

I microfoni per riprese ambientali, come quelli impiegati nel settore video, possono produrre segnali dell’ordine di poche decine di μV. Proprio per via della loro modesta ampiezza, quando è necessario acquisire questi segnali attraverso un registratore od un’interfaccia audio per PC, è necessario impiegare un preamplificatore ad alta sensibilità, il cui compito è quello di amplificare opportunamente il segnale microfonico ad un livello compatibile con l’ingresso di linea del registratore o della scheda audio.

1. Il progetto

Il circuito fa uso di un doppio amplificatore operazionale NE5532 impiegato in configurazione non-invertente con alimentazione singola di 9÷15 V. La risposta in frequenza è costante in banda audio, ed il guadagno può essere regolato fino a 80 dB.

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Fig. 1 – Schema del preamplificatore microfonico

La distorsione del circuito è praticamente trascurabile (inferiore a 0,01%) e l’impedenza d’ingresso è sui 10 kΩ, adatta alla maggior parte dei microfoni. Il potenziometro P1 permette di regolare il volume e pertanto è di tipo logaritmico. Il condensatore C3, di tipo ceramico (per assicurare una bassa reattanza alle alte frequenze), svolge la funzione di by-pass dell’alimentazione e va pertanto montato nelle immediate vicinanze dell’amplificatore operazionale.

2. Montaggio

Il circuito può essere realizzato in una scheda a singola faccia. Il tutto va collocato in un mobile metallico per garantire la schermatura dai disturbi esterni. Data l’elevata amplificazione (80 dB), per evitare autoscillazioni è importante che i cavi di ingresso ed uscita siano schermati e lontani tra loro, in modo che non possano disturbarsi reciprocamente generando un feedback positivo.

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Fig. 2 – Disposizione dei componenti sulla scheda

Dato il basso assorbimento del circuito, è possibile alimentare il preamplificatore con una pila da 9 V o un alimentatore stabilizzato esterno da 9÷15 V. Il master e lo schema di montaggio sono presenti fine pagina.

Il contenitore impiegato dispone di due guide laterali a 60 mm di distanza dove è stata inserita la scheda. È possibile impiegare alcuni pezzi di gommapiuma per immobilizzare la batteria ed il circuito all’interno del mobile, e della colla termica per assicurare i cavi alla scheda ed evitare che possano staccarsi con l’usura.

Durante il montaggio è importante evitare ground-loop. A tale scopo può essere utile usare un connettore isolato per il segnale in uscita o in ingresso (ma non entrambi). È anche consigliabile impiegare un potenziometro stagno con corpo in plastica, sia per evitare il depositarsi di polvere che per ridurre le capacità parassite col mobile.

Foto del profilo di bsproj

Autore: bsproj

Appassionato di musica e progettazione elettronica.

29 pensieri riguardo “Preamplificatore microfonico ad alta sensibilità per riprese ambientali”

  1. Salve!
    Ho apportato le seguenti modifiche al circuito:
    – operazionale usato: TL082
    – elettrolitici C1,C4,C7 pari a 10 microfarad
    – alimentazione della capsula internamente al circuito, con collegamento di R1 (scelta pari a 4,7 kOhm) all’alimentazione (batteria da 9 V) e non più a massa.
    Ho notato nei vari commenti che tali modifiche al circuito sono lecite e non dovrebbero dare problemi rilevanti.
    Ho quindi realizzato il nuovo circuito su breadboard per un test con una capsula a elettrete ricavata da un vecchio microfono per PC e ho osservato due problemi: elevato rumore di fondo (soprattutto ad alti volumi) e notevole distorsione del segnale.
    Mi chiedevo se ciò sia dovuto al fatto che le modifiche di cui sopra richiedano alcuni particolari accorgimenti (valore di R1 errato? valore degli elettrolitici non adatto al TL082? errore nell’alimentazione interna della capsula?) oppure al montaggio su breadboard.
    Cosa consigli?

    1. Salve,
      le modifiche apportate sono corrette. Il circuito impiega complessivamente quattro condensatori di accoppiamento tra gli stadi (C1, C4, C5, C7) da 6,8-10 µF e due condensatori sulla rete di retroazione (C2, C6) da circa 220 µF. Tutti questi condensatori sono indispensabili per la corretta polarizzazione degli stadi, per cui il problema della distorsione potrebbe essere legato ad uno di questi componenti.
      Inoltre, il rumore del circuito può essere ridotto impiegando un NE5532 invece del TL082 e scalando il partitore di retroazione (R5+R4 e R9+R8), ad esempio con:
      R6 = R9 = 10 kΩ
      R4 = R8 = 100 Ω
      C2 = C6 = 1500 µF
      Sempre per quanto riguarda il rumore, è fondamentale alimentare il circuito con una batteria o con un alimentatore stabilizzato di buona qualità.
      Prima di fare queste modifiche, però, suggerisco di provare a sostituire la capsula microfonica, perché [b]è molto probabile[/b] che enteambi i problemi riscontrati siano legati a quest’ultima.

      NT

    2. Grazie per le dritte e per la disponibilità.
      Farò varie prove seguendo i tuoi consigli e ti aggiornerò al più presto.
      Complimenti inoltre per i vari progetti e per i contenuti del sito, davvero notevole.
      A presto
      SFG

  2. Ti ringrazio in anticipo per il progetto.
    Ho guardato e riguardato ma non trovo dettagli sul C8, il condensatore sull’alimentazioe dell’integrato.

    Su altri progetti in rete che usano lo l’NE5532 mettono in parallelo un elettrolitico con un ceramico rispettivamente da 10 micro e 100 nano.

    Tu cosa consigli?
    A presto,

    Roberto

    1. Salve Roberto,
      in effetti c’è una svista sulla numerazione del condensatore di bypass, che è indicato con C3 sullo schema elettrico e con C8 sul layout della scheda. Si tratta di un condensatore ceramico da 100 nF, che va montato quanto più vicino possibile ai morsetti di alimentazione dell’op-amp.

      Alimentando il circuito a batteria, non è necessario aggiungere un elettrolitico. Anzi, pure essendo una pratica diffusa, connettere in parallelo ceramici ed elettrolitici può essere causa di instabilità. Per questo motivo, quando possibile è bene ricorrere ad un solo condensatore. Mi pare di ricordare che un’interessante trattazione dell’argomento sia disponibile nel capitolo 8 di [i]Photodiode amplifiers[/i] di J. Graeme.

      Saluti,
      NT

  3. salve nel ringraziarti del tuo schema che ho realizzato e funziona, solo che il pdf lato rame e sbagliato non si trova con il pdf lato componenti che è quello giusto, volevo chiederti come mai e dove ho sbagliato visto che usando un mic. dinamico ho un fastidioso rumore di fondo e il solo contatto con la mano aumenta questo rumore di fondo ?
    chiedo scusa anticiapamente per la mia ignoranza

    1. Grazie per la segnalazione. Ora il PDF è corretto.
      La causa del rumore di fondo non è facile da individuare senza circuito sotto mano, ma per il momento sarei orientato a pensare che dipenda da un’inadeguata schermatura (specialmente se il rumore è un ronzio, e non un fruscio). In tal caso, si dovrebbe risolvere usando un box metallico e cavi schermati per i collegamenti di segnale.

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