コンデンサマイクを用いた超音波受信（修正）

質問

こんにちは☆どなたか、お力添えお願いします。
（前回の質問でＵＲＬを書き忘れて、繰り返しの質問ですみません。）

今回、私は超音波を受信する回路を作成したいのですが、以下のホームページを参考に回路を作成しました。
http://www002.upp.so-net.ne.jp/jsrc/densi/micamp.html
　そこで一つお聞きしたいのですが、このページで、「R4とR5によりこの増幅回路の増幅率が決まり」と書いてあり、この場合だと3倍程度にしかなっていませんが、これではコンデンサマイクの出力は数十mVにしかなりませんよね？
　私は、出力信号をＰＩＣマイコンで使いたいのですが、そのときは５Ｖ付近まで増幅してやらなければならないと思うのですが、どうすればいいのでしょうか？ただ単に、R4=500KΩ R5=500Ωに変えてやり、増幅率を1000倍くらいにすればいいのでしょうか？ちなみに、その際のC2のコンデンサの容量はどの程度にすればいいのでしょうか？

長くなってしまいましたが、分かる方がいらっしゃいましたら、よろしくお願いしますｍ（＿＿）ｍ

回答No.3

inara · ベストアンサー

以下の回路なら1000倍程度の電圧増幅率が得られます。さきほど作ってみましたがちゃんと動作しました（その前に回路シミュレータで抗値値などを調整しています）。でもコンデンサマイクで超音波まで拾えますか？

　　　　　　　　　　　　　　　　Q1　　　　　　　　　　　Q2　　　　　　　　Q3
　　　　　　 ┌───┬──┬─────┬──┬──────┬── 5V
　　　　　　 │　　　　 │　　 R3　　　　　　　 │　　　R7　　　　　　　　　│
　　　　　　R0　　　　R1　　　 ├─┐　　　　R5　　　├─┐　　　　　　 │
　　　　　　 │　　　　 │　　　 C　 │　　　　│　　　 C　　│　　　　　　 C
　　　　　┌┴- C1─┼─ B　　　└ C3 ─┼─ B　　　└──┬ B
　　　　　│ 　 +　-　 │　　　 E　　　+　-　　│　　　E　　　　　　 │　　 E
　 ECM □　　　　　　R2　　　├─┐+　　　R6　　 　├─┐+　 C5　　 ├── 出力
　　　　　│　　　　　　│　　　R4　C2 -　　　│　　 　R8　C4 -　│　　 R9
　　　　　└────┴──┴─┴───┴──┴─┴─-┴──┴── 0V

抵抗　R0 = 1kΩ（マイクの推奨抵抗）、R1 = 100kΩ、R2 = 47kΩ、R3 = 1.5kΩ、R4 = 470Ω
　　　　R5 = 100kΩ、R6 = 47kΩ、R7 = 1kΩ、R8 = 470Ω、R9 = 1kΩ
コンデンサ　C1 = 1μF、C2 = 100μF、C3 = 1μF、C4 = 100μF、C5 = 0.0033μF ( = 3.3nF =3300pF）
トランジスタ　Q1～Q3 = 2SC1815GR

この回路で増幅できる周波数範囲は100Hz～200kHz程度です。低域が必要なければ C2 と C4 を10μFにすれば1kHz～200kHz、1μFにすれば10kHz～200kHz の帯域となります。周波数範囲の上限（200kHz）は C5 で調整しています。C5 がなければ数MHz程度まで伸びますが、不要な信号は雑音になるだけなので制限しておいたほうが良いと思います。コンデンサには極性（+-）を記入してありますが、極性のある電解コンデンサを使うときはこの極性に従ってください。出力信号は Q3のエミッタから取り出します。無信号のとき、ここには 2.5V程度のDC電圧が出ています。なお、コンデンサマイクは周囲の全ての音を拾うので、特定の周波数の音波を検出したいのであれば、適切なフィルターを入れないと、信号はノイズだらけになります。超音波の周波数が狭いのであればバンドパスフィルターを入れることをお薦めします。

実際、純音をスピーカから出して、離れた位置からコンデンサマイクで拾って、この回路の出力波形をオシロスコープで見てみると、純音の成分は確認できるものの、かなりノイズに埋もれています。人間の耳は特定の音を聞き取ることができるので、この波形の音をスピーカで聞いても純音をはっきり聞き取ることができますが、信号処理でこれを取り出すのはかなり難しいと思います（PIC側でデジタル信号処理するのでしょうか）。

お礼

大変親切にありがとうございます。
やってみたら、超音波なんとか受信できました☆
ありがとうございます！

回答No.2

maccha_neko

その直後に書いてあるとおり、音声信号（交流信号）はR5と並列になったC2側も抜けていきます。音声信号に対してはコンデンサのインピーダンスが小さくなるので、R5の値が小さくなったのと同じような効果になり、大きな増幅率が得られます。

お礼

ありがとうございます！

回答No.1

engine

この回路のＥＣＭの出力は０．５Ｖくらいスイングするタイプに見えますがどうでしょうか
質問者のＥＣＭと異なる気がしますが
理屈から云えば増幅度を増やせば良いのですが　ノイズやＴｒのリニアリテイの問題がありますので１０００倍の増幅度はきびしい気がします（電源ノイズも在ります）

微小電圧を扱う場合はアンプ（この場合ＯＰＡｍｐでも大丈夫そうです）で作るほうが無難だと想います　特にアナログの技術を持たないひとは

お礼

ご指摘ありがとうございます！
もう一度、いろいろ試してみます。