オペアンプとコンデンサマイク

質問

コンデンサマイクからの信号をオペアンプで増幅する場合，気をつけなければいけない点はありますか？
増幅率1倍(1kΩ，1kΩ)だと反転増幅されるのですが，10倍にすると動かなくなります．

オペアンプは「JRC　NUM4558D」を使用しています．
増幅率は10倍（1kΩ，10kΩ）です．（出来れば1000倍まで増幅させたいです．）
回路は，「反転増幅回路 + 電圧フォロワ」です
ファンクションジェネレータや圧電素子を使うと正常に動作します．

お時間がありましたら，よろしくお願いします．

回答No.1

inara1 · ベストアンサー

コンデンサマイクというのは [1] にあるような円筒形のものですか？だとしたら、以下のようにコンデンサ C でDC成分をカットしてオペアンプに入力してください。オペアンプ１個で 1000倍も利得をとると、高周波特性が悪化します（入力オフセット電圧によってオペアンプの出力が飽和する恐れもあります）。以下のように２段構成としたほうがいいです。各段で 100倍の利得とし、全体で1万倍の利得としたとき（R 1 = 10kΩ、R2 = 1MΩ、R5 = 10kΩ、R6 = 1MΩとしたとき）でも、20Hz ～ 20kHzの帯域（-3dB帯域）がとれます。NJM4558は２回路入りなので、２段構成でも１個のオペアンプで済みます。

　　　　 　┌──────┬───┬─────┬────────────── 電源電圧（6V以上）
　　　　　 │　　　　　　　　　│　　　　 │８　　　　　　 │
　マイク　R　　　　　　　　　│　　┌─ ） ─ R2 ┐　 │　　　　　　　　　　 ┌─ R6 ──┐
　┏┓+ │　+　　-　　　　 │　２│┏┷━┓１ │　 │　　+　 -　　　　６ │┏━━┓７ │　+　 -
　┃┠─┴─ C ─ R1 ─ ） ─┴┨-　　┠─┴─　） ─ C2 ─ R5 ─┴┨-　　┠─┴─ C2 ─ 出力
　┃┠┐-　　　　　　　　　 │　３┌┨+　　┃　　　　 │　　　　　　　　　　５┌┨+　　┃
　┗┛│　　　　　　　　　　C1　　│┗┯━┛　　　　 R3　　　　　　　　　 　│┗━━┛
　　　　│　　　　　　　　　　│　　│　 │４　　　　　　 │　　　　　　　　　　　│
　　　　│　　　　　　　　　　│　　├─ ） ─────┼───────┘
　　　　│　　　　　　　　　　│　　C1　│　　　　　　　 R4
　　　　└───────┴─┴─┴─────┴────────────────　GND（0V）

　　　C = 1μF（電解コンデンサ）
　　　C1 = 0.1μF（積層セラミックコンデンサ）、C2 = 1μF（電解コンデンサ）
　　　R1 = 10kΩ、R2 = 10kΩ（１段目利得1倍）～1MΩ（１段目利得100倍）
　　　R3 = 10kΩ、R4 = 10kΩ
　　　R5 = 10kΩ、R6 = 10kΩ（２段目利得1倍）～1MΩ（２段目利得100倍）
　　　R はコンデンサマイク推奨の値（普通は R = 1kΩ程度でいい）
　　　接続　┴　┬　├
　　　非接続　─ ） ─

コンデンサマイクの出力インピーダンスはあまり小さくないので、R1 = 1kΩ とすると、１段目の利得が計算通り（ R2/R1）にならないかもしれないので、R1 > 1kΩ としたほうが良いと思います（上の回路では R1 = 10kΩ としています）。１段目のR1 と C の値を変えると、低域のカットオフ周波数が変わります（R1*C を大きくするとより低い周波数まで増幅できる）。上の回路では低域のカットオフ周波数は 20Hz 程度になっていますが、その場合、マイクに風が当たるとボコボコ音がかなり大きく聞こえるかもしれません。ボコボコ音がうるさいときは、C の値を 1μF より小さくしてください。

[1]　コンデンサマイク　​http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABA5000/ABA5000CJ10.pdf​
[1]　NJM4558データシート　​http://semicon.njr.co.jp/njr/hp/fileDownloadMedia.do?_mediaId=6705​

お礼

ありがとうございます．inara1さんが説明された方法で繋いだら波形がとれるようになりました．
これを参考にして，もう一度見直してみたところ，コンデンサマイク近くのＣのつなぎ方が間違ってました．Ｃの繋ぎ方を変えてみたら波形がとれるようになりました．

本当にありがとうございます．

10Hz以下の信号をとる場合，Cの値を変更すれば大丈夫ですよね？

回答No.3

inara1

間違えました。訂正します。
【正】　C だけでなく C2 も大きくしてください。C = 10μF、C2 = 10μF とすれば 2Hz ～ 30kHz の範囲で増幅できます。

お礼

inara1さん，本当にありがとうございます．

すぐにアドバイスを下さったのに，返事が遅れて申し訳ありません．

回答No.2

inara1

＞10Hz以下の信号をとる場合，Cの値を変更すれば大丈夫ですよね？
C だけでなく C1 も大きくしてください。C = 10μF、C1 = 10μF だと 2Hz ～ 30kHz の範囲で増幅できます。