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.

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

  1. ciao, io avrei bisogno di collegare al line-in di un pc che deve restare acceso per un mese in una istallazione due microfoni ad una distanza di uno dall’altro di circa 6m. Ho pensato di alimentare il tutto o con i 5v dell’usb e con 12v presi direttamente dall’alimentatore pc (ma questo non è fondamentale).
    Ho pensato ad un paio lm4562 che dovrei avere da qualche parte.
    Che mi consigli?
    1. Salve Michele,
      se impiega operazionali di qualità (con PSRR abbastanza alto), non dovrebbero esserci problemi ad alimentare il circuito con l’alimentatore del PC. Probabilmente, sarà necessario inserire una rete RC o LC per ridurre il rumore sull’alimentazione, dal momento che potrebbe essere amplificato dal partitore sull’ingresso. C’è da assicurarsi, infine, che la tensione d’alimentazione rientri nel range indicato nel datasheet dell’operazionale.

      Ciao,
      Niki

    2. ciao Niki,
      le mie preoccupazioni erano dirette sulla schermatura dei microfoni e cavi.
      Una richiesta puoi inviarmi i file .sch e .brd eagle?
  2. In primo luogo, grazie per la segnalazione relativa all’errore del PDF, che correggerò non appena possibile. Per quanto riguarda l’uso del circuito con una capsula piezoelettrica, credo che sia necessario elevare l’impedenza d’ingresso del circuito a qualche megaohm (si potrebbe provare con R1 = 2,2 MΩ; R2 = R3 = 4,7 MΩ; C1 = 150 nF). In questo caso, potrebbe essere utile impiegare un operazionale con una moderata corrente di polarizzazione (ad esempio uno con ingresso BiFET come il TL082).
    Nel caso del microfono ad elettrete, invece, mi assicurerei che l’alimentazione supplementare del microfono sia fornita correttamente attraverso un resistore di valore opportuno; per fare ciò, adatterei il circuito collegando R1 all’alimentazione positiva (anziché a massa) e sceglierei per essa un valore di alcuni kΩ (ad esempio, 4,7 kΩ o meno, anziché 12 kΩ).
    Infine, la soluzione più semplice per limitare il volume, potrebbe essere quella di inserire in serie all’uscita del circuito un resistore da circa 4,7 kΩ, quindi collegare tra uscita e massa una coppia 1N4148 in anti-parallelo (o due Zener da pochi volt in antiserie) come meglio indicato qui:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Clipper_%28electronics%29
    (attenzione, l’immagine linkata indica solo gli Zener collegati in [i]anti-serie[/i]; se si usano gli 1N4148, bisogna ricordarsi a collegarli in [i]anti-parallelo[/i])
    Questo permette di limitare l’escursione del segnale d’uscita a circa ±0,5-0,6 V se si usano gli 1N4148.

    Niki

    1. grazie mille non mi aspettavo una descrizione cosi precisa e dettagliata dato che non sono preparato in elettronica mi hai dato un grande aiuto .Approfitto ancora per chiedere (se non esagero) se l’uscita puo’ essere collegata direttamente in cuffia o serve modificare qualcosa .Grazie ancora del tuo aiuto

      Fabrizio

    2. Per ascoltare direttamente in cuffia è necessario impiegare un opamp con alta corrente d’uscita, come l’OPA2134, e portare C7 ad almeno 220 µF. Potrebbe essere utile inserire un resistore da una decina d’ohm in serie all’uscita al fine di alleggerire il carico all’opamp.

      Niki

  3. salve ho realizzato il tuo preampli ,e
    avrei bisogno di alimentare una capsula ad elettrete a due fili direttamente dal circuito, puoi aiutarmi con uno schema ,avrei anche bisogno di sapere se devo adattare e come l’impedenza di microfono piezio, che ho collegato e comunque funziona bene, la cosa strana e’ che ascoltando con una cuffia direttamente dall’uscita del preampli il microfono piezio e’ perfetto (impedenza a parte) mentre la capsula elettrete alimentata esternamente funziona per un quarto di amplificazione e poi inizia spengnersi e accendersi ad intervalli,per ultimo ti chiedo come posso bloccare i picchi in uscita per non rompermi le orecchie come per esempio quando cade il microfono.
    Spero tu possa rispondere a qualche mia domanda ti ringrazio del tuo progetto e volevo anche avvisarti che nel pcb da scaricare manca il collegamento tra ingresso e R1 .Grazie in anticipo del tuo aiuto
  4. Ciao Niki, grazie per la tua disponibilità nei suggerimenti, vorrei chiederti se hai lo schema di un mixer audio con regolazione a 6 o più canali.
    Ti ringrazio anticipatamente.
    Max76
    1. Ciao Max,
      al momento non ho disponibile il progetto di un mixer da almeno sei canali. Tuttavia, prossimamente pubblicherò il progetto di un mixer stereo di linea da tre canali, estendibili a sei (e oltre), semplicemente replicando lo stadio d’ingresso.

      A presto,
      Niki

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