Amplificare e sommare il segnale di più microfoni

Ciao a tutti, vi scrivo per chiedere un aiuto, o almeno delle linee guida, in merito ad un circuito che vorrei costruire.

La base di partenza è questa: ho alcune capsule ad elettreta Panasonic WM-61A (tensione massima tollerata: 10V, nominale: 2V)

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che intendo connettere in parallelo (due alla volta), per ottenere alcuni vantaggi:

1) conto di aumentare l'intensità del segnale prima del trattamento o dell'amplificazione finale; 2) conto di, possibilmente, ridurre il rumore stocastico di fondo; 3) conto di rendere il sistema più direzionale, rispetto alle capsule di partenza che sono omnidirezionali: se le posiziono parallelamente, il suono che arriva di lato sarebbe raccolto in tempi diversi e quindi in parte si annullerebbe al momento della somma, solo il suono diretto sarebbe sempre sommato costruttivamente.

Non penso sia buona idea connettere brutalmente le due capsule in parallelo elettrico bruto, quindi i problemi che devo risolvere sono i seguenti:

1) in che punto inserire l'amplificazione: subito dopo ogni microfono, oppure dopo il circuitino di somma? 2) come sommare i segnali; 3) che circuito usare per l'amplificazione finale.

Per il secondo punto, suppongo che l'idea migliore sia usare un op-amp, ma non sono esperto nella scelta dei modelli. Quale è adatto a trattare frequenze audio? (penso tutti, però serve pochissimo rumore di fondo e servirebbe uno in grado di gestire tensioni anche negative, trattandosi di audio a media nulla). In merito alle tensioni di lavoro, non penso che il microfono, anche se alimentato alla massima tensione di 10V, produrrebbe mai tensioni oltre

+-2,5V, perché ho segnali audio molto deboli (da cui il mio obiettivo numero 2). In aggiunta, dovendo usare per praticità batterie ricaricabili a coppie, ne userò 6, ottenendo 7,2V a regime e 8,4V quando sono perfettamente cariche. Non avrò mai i 10V massimi.

Per il problema numero 3), io pensavo a questo circuito:

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Che ne pensate? io potrei o usare a 10V il circuito pensato per i 12V, oppure potrei ricalcolare i valori delle resistenze per adattarle alla tensione di lavoro che userò (dovrei farcela!). Rimane il dubbio: quel circuito, ammesso vada bene per capsule nude, è per microfoni a bassa impedenza, 600 Ohm, mentre la mia capsula è a 2,2 kOhm. Sarà ok? sono in grado di adattare un circuito a differenti valori di tensione in ingresso, ma non so valutare se il circuito indicato è adatto a impedenze di valore differente da quello specificato.

Forse però mi sto solo fasciando la testa inutilmente? magari basta applicare la tensione desiderata alla capsula, poi andare a prelevare il segnale dopo aver eliminato con un condensatore di opportuno valore la tensione DC ed amplificare il segnale con un op-amp, senza un intero circuito come il PJ13 indicato?

Insomma, avrete notato la mia inesperienza... qualunque indicazione che mi possa indicare la strada e/o dare indicazioni pratiche sarà molto gradita!

Grazie mille Olaf Marzocchi

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Olaf Marzocchi
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Buona scelta.

Pessima idea. Le capsule electret hanno gi=E0 un amplificatore- separatore interno. Metterne in parallelo brutale le uscite di due stadi ampli non =E8 mai saggio.

Perch=E9 dovrebbe aiutare 1) e 2) il metterle in parallelo? Non escluderei la possibilit=E0 che anzi peggiori le cose.

Sarebbe una ottima idea se dovessero funzionare su una banda di frequenze molto stretta (=E8 il trucco che rende direttivi gli 'antenna arrays'). Ma la banda audio stretta non =E8: sono10 ottave! A certe frequenze il sistema sarebbe direttivo, ad altre no, ad altre magari esalterebbe i suoni laterali, eccetera. E alle frequenze pi=F9 alte basterebbero spostamenti laterali della sorgentedi pochi centimetri per passare da picchi a valli nellarisposta.

In genere non lo =E8.

Tu l'hai detto! :-)

Per=F2 potresti provare a usare un solo preampli del tipo che indichi (tanto da uno comunque dovresti cominciare, se non ti soddisfa te ne costruisci altri nel numero che ti serve):

Invece di mettere all'ingresso una sola resistenza R1 da 1,2 k ne metti tante per quanti ingressi ti servono, tutte collegate con un capo al C1. Ognuno degli altri capi delle varie R1 costituisce un ingresso sufficientemente separato dagli altri, e hai ottenuto un corretto sommatore quasi-operazionale (il punto di somma =E8 'quasi' uno zero virtuale) per segnali a basso livello e bassa impedenza.

Le somme-miscelazioni sarebbe meglio farle con segnali ad alto livello, ma in fondo il segnale del mic =E8 gi=E0 stato bufferato- amplificato dal dispositivo interno, le impedenze son basse, il peggio del rumore =E8 gi=E0 stato combattuto per quanto possibile e non dovrebbe pi=F9 far danni. Lo stadio successivo potrebbe essere un qualunque decente opamp, un TL081 andrebbe bene

L'inconveniente vero =E8 che non puoi regolare separatamente l'amplificazione per ogni microfono, ma forse non ti serve. Se ti serve regolazione separata del guadagno, o se questa soluzione non ti piace, allora dovrai farti un preampli per ogni microfono epoi usare un sommatore operazionale, ma di questo casomai si riparla: ora vado a nanna!

Buona notte!

Tullio

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Tullio Mariani

Metterli in parallelo potrebbe non essere sbagliato, se il transistor FET all'interno della capsula esce di Drain. In tal caso sarebbero due generatori di corrente in parallelo e la corrente risultante la somma dei due.

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LAB

Se l'uscita =E8 di drain concordo, ma sospetto che possa essere un follower. Se non si dispone dello schema interno meglio non rischiare: basta una R in pi=F9 e tutto fila liscio.

Ciao

Tullio

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Tullio Mariani

Olaf Marzocchi ha scritto:

Non so cosa tu intenda per rumore stocastico, ma i due rumori sono indipendenti, quindi si sommano in potenza.

Come ti ha già spiegato Tullio, la cosa non funzionerebbe. Quello che potresti fare è sottrarre i due segnali, in modo da avere zeri sulla direzione ortogonale all'asse conginugente i due mic (praticamente sulla direzione ortogonale a quella che volevi avere tu :-). Infatti un segnale proveniente da quella direzione arriva allo stesso istante ai due mic, quindi si cancella. La distanza tra i due mic deve essere la più piccola possibile, in modo da spostare in alto lo zero che avresti nella direzione dell'asse (per lo stesso fenomeno che volevi utilizzare tu).

Ciao

Pasu

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Pasu

Tullio Mariani ha scritto:

Credo che sia sul drain. Tempo fa ho trovato in rete un barbatrucco per trasformare l'uscita in follower, tagliando il collegamento del negativo dal contenitore, usando quest'ultimo come negativo e il vecchio negativo come uscita. Posso provare a cercarlo se interessa a qualcuno

Ciao

Pasu

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Pasu

PASU:

Sì, era per aumentare il massimo livello acustico sopportabile prima della saturazione

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LAB

A me! ;-)

Ciao

Tullio

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Tullio Mariani

Tullio Mariani ha scritto:

Pronti!

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Ciao

Pasu

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Pasu

Da questo articolo ho infatti preso l'idea di alzare al massimo la tensione in entrata: preferisco usare pile ricaricabili a coppie, quindi avrò circa 8V anziché 10V, il massimo, ma pazienza. Magari potrei provare anche con 8 pile, ottenendo 9,6V a regime e 10,8V circa quando cariche, che ne dite?

Però una domanda che mi sorge è: mettiamo, per comodità, che io fornisca 10V stabili. Come posso valutare l'entità delle variazioni di tensione dovute al suono in ingresso? (so che saranno positive e negative, quindi faranno oscillare da poco sopra 10V a poco sotto).L'unico dato che ho è il datasheet della capsula, che indica -35 dB. Ipotizziamo che io abbia un suono di 40 dB di intensità (in realtà sarà meno), faccio la somma e ottengo 5 dB. 5dB applicati alla tensione standard di riferimento, 1V, avrei quindi, in base alla definizione di dB, 10^(5/20)=1,77V. La procedura è corretta? non so, ma non mi torna molto il fatto che non entri in gioco la tensione applicata ai capi della capsula.

Ci sono tante belle figure :-), però, per il resto, tutti quei circuiti partono dal presupposto della modifica del taglio del ground nella capsula, cosa che, come ho detto in un altro post, non posso far per via del conseguente aumento di rumore di fondo.

Insomma, ricapitolando. Prima provo ad usare una singola capsula, con l'apmplificatore del progetto13, poi provo ad attaccarci una seconda capsula, in base alle istruzioni di Tullio, cioè con una resistenza per ogni mic. Unica nota: prevedendo di fare esperimenti con varie tensioni di alimentazione da 8V a 10V circa, vale la pena ricalcolare i valori delle resistenze del pj13? la differenza rispetto al caso di 12V di alimentazione è piccola, per cui temo che dovrei andare ad usare resistenze meno diffuse e reperibili. Per finire, che effetti incontrerò, tenendo conto che il circuito pj13 è pensato per basse impedenze, 600 ohm, mentre la capsula ha 2,2 kohm? io attaccherò l'output probabilmente ad una scheda audio da pc, se il segnale è sufficientemente forte.

Grazie di nuovo a tutti Olaf

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Olaf Marzocchi

Esatto, tempo fa lessi un thread a riguardo, su un forum in ambito audio. Applicavano la modifica ("Linkwitz", forse?) agli ECM8000 della Behringer, ma risultò evidente che la modifica faceva aumentare un po' il rumore di fondo, per cui non mi sono più interessato della cosa, essendo il rumore di fondo probabilmente un mio problema. Io devo infatti misurare rumori ambientali deboli, ammesso sia possibile con capsule come queste, come ad esempio il rumore che si sente dentro ad una stanza proveniente da una auto che passa in strada, o cose del genere.

Olaf

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Olaf Marzocchi

Per qualche motivo pensavo che avere due sorgenti permettesse di mediare il rumore, in sostanza ragionavo come se solo uno dei due microfoni lo producesse... :-( In effetti potrei non ottenere un miglioramento del rapporto segnale/rumore, come invece speravo.

È vero ciò che dici, in effetti, però anche una cancellazione di solo parte del rumore laterale sarebbe già utile. In pratica, otterrei che il suono diretto sarebbe sempre raddoppiato, essendo sempre in fase, mentre quello laterale, in base alle frequenze, sarebbe, a seconda delle frequenze, annullato perfettamente o sommato, ovviamente la variazione sarebbe con continuità al variare della frequenza. Come potrei fare quindi per rendere il sistema più direzionale? in base allo stesso principio discusso sopra, potrei aumentare il numero di microfoni, ad esempio mettendone 3 a triangolo, o cose del genere. L'interferenza costruttiva si avrebbe in sempre meno zone che non siano l'asse frontale (i lobi laterali si riducono, se ragioniamo graficamente).

Grazie per il tuo contributo Olaf

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Olaf Marzocchi

Non è una possibilità, è una sicurezza! :-)

Dipende cosa intendi per rumore... Il rumore (acustico) ambientale sicuramente lo riduci, quello elettronico che si genera all'interno del mic te lo tieni e basta. L'unica cosa che puoi fare è filtrare via la parte di spettro che non ti interessa. Ad esempio, se ti interessa la voce, puoi filtrare allegramente sopra i 5kHz e sotto i 100-200Hz.

Questo potrebbe essere utile se devi eliminare un disturbo ad una particolare frequenza.

Se non vuoi usare la differenza, non ti resta che utilizzare parabole, schermi acustici (fogli di spugna) o altri sistemi "meccanici"

Puoi utilizzare una schiera (di solito lineare) di microfoni, ma poi devi lavorare filtraggio digitale e la cosa si complica parecchio. Ma cosa devi fare esattamente?

Ciao

Pasu

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Pasu

Sì, qualcosa del genere.

Madò! Gli ECM8000!

Probabilmente perchè con quella modifica uccidi il guadagno del mic e poi bisogna alzarlo da mixer (o quant'altro), con conseguente aumento del rumore. Li avevamo anche noi quei mic in lab...Sono fatti di mer*a pressata. Io non userei questa esperienza come punto di riferimento per le mie decisioni :-)

Ciao

Pasu

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Pasu

Olaf Marzocchi ha scritto:

quelle 2 fili hanno fetN con source a massa e uscita+alim drain; quelle 3 fili hanno drain per alim e source con pulldown per out.

no: come puoi pretendere che i fet (diversi) in parallelo si polarizzino correttamente ?

o del cavo

altri dicono di no, ma io ricordo che sommando 2 segnali uguali si ottiene il doppio, mentre sommando 2 rumori si ottiene 1.41 , insomma secondo me migliora S/N.

esatto

che puo' essere semplificato e ridimensionato per la tua vcc. e che rinuncia alla bassa impedenza in uscita per avere un (inutile) altissimo guadagno ad anello aperto (bootstrap).

it.hobby.hifi ?

tutto il resto e' ok

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lowcost

Ooops! In effetti rumori incorrelati (come ho detto in un post precedente) si sommano in potenza, il che equivale a dire che in tensione si mediano geometricamente: V_tot=sqrt(V1^2+...+Vn^2), che diventa V_tot=sqrt(n*V^2)=V*sqrt(n) se i rumori hanno tutti la stessa potenza. Hai ragione Lowcost, avevo perso di vista il problema iniziale :-)

Non è così critica la cosa. Per una differenza così piccola non è necessario.

Ma sì...Non è poi così diversa. Non è che devi adattare!

Giusto, io inizierei da qui. Se poi la cosa nn ti soddifa puoi sempre andare a cercare qualcosa di più raffinato.

Uhm??

Ciao

Pasu

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Pasu

Occhio a fare di questi sbagli, che c'=E8 qualcuno che sta dando i voti. Speriamo che, almeno sul libretto, si firmi con nome e cognome! ;-)

Tullio

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Tullio Mariani

Una stima del peggioramento? 1 db o 2?

A me interessa avere le frequenze da 80 a 1000 Hz circa E provenienti da davanti. Tutte le altre frequenze e/o sorgenti non frontali sarebbe preferibile non vi fossero.

Proverò, mi basta che non si introducano riflessioni, quindi la spugna sagomata penso sia una buona idea.

Raccogliere tutto il suono ambientale proveniente da una specifica direzione e che ricade nel range di frequenze specificato sopra, per poi elaborarlo con DSP. Parlo di suono debole, ad esempio quello che senti (e che ti dà fastidio) la notte, non suoni ambientali forti. Capisci quindi anche perché non me ne intendo molto... io lavorerò molto sul trattamento, l'elettronica non è il mio forte. Questo è comunque un progetto personale, non ho colleghi o dipendenti a cui chiedere/delegare, mi devo arrangiare.

Grazie ancora Olaf

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Olaf Marzocchi

Siamo OT, ma ti volevo dire che sono molto usati in ambito di correzione del suono negli ambienti (DRC, ad esempio drc-fir.sf.net). Io ne ho uno praticamente solo per quello scopo, ma sono curioso di provare, più avanti, a rifare le misure con una delle capsule WM61a, nuda e senza case.

Ciao Olaf

--
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Olaf Marzocchi

Mi puoi chiarire meglio il tuo commento nell'ottica del mio circuito? poi non mi è chiaro se ti riferisci al caso di connessione pura in parallelo o al caso suggeritomi ieri, di inserire una resistenza in serie ad ogni microfono.

Ottimo.

Semplificato come? posso ricalcolare i valori di resistenza, ma semplificarlo richiede conoscenze che non ho.

Grazie Olaf

--
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Olaf Marzocchi

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