STM32基板につける前置マイクアンプ回路(1)|いちろ工房 (ichiro Labo)

もう１２月になりました。作業部屋が寒くて工作が捗りません（笑

さて、以前（８月くらい）に以下のようなことをfacebookに書きました。
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STMicroのCortexM4+DSPボードをこの前買ってきたので、ULINK2＋uVisonで使ってみました。
このボードは、ST-LINK/V2というプログラマーに対応してるので、ULINK2のようなJTAGユニットはそのままでは繋がらないです。
そこでCPUのSerialWireモードJTAGポートに直接繋げるように治具基板をつくってつなげてみました。サンプルLEDチカチカプログラムがちゃんと動いたのでOKですね

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今回はこの基板のA/D入力３chにマイクをつなげてみようというお話です。

繋げるマイクですが、おなじみ秋月電子のWM-E13UYというECM(コンデンサマイク)です。ちなみに４つで１００円です（安っ。

また増幅素子としてJRCのオペアンプNJM3414Aを使います。このオペアンプは単電源(+3V-+15V)で動き、８ピンで２回路入っています。
この基板はマイコン基板に接続するため、オペアンプを５V単電源で駆動させるつもりです。したがって、増幅信号の電圧中点を+2.5Vにベースアップし、最大でスイング幅が0.5-4.5Vくらいになるよう設計します。

さて増幅を行うオペアンプ回路ですが、ちゃんと設計しないととんでもない波形になってしまいます。そこで、事前にspiceでシミュレーションして定数等を決定することにしましょう。使用するSPICEは、リニアテクノロジーが無料で出しているLTSpice IVです。これにJRCがNJM3414Aのspice用データを公開しているので、ダウンロードしておきます。

マイクロフォンの信号レベルはけっこう変化します。ですので、入力レベルが上がってもすぐ飽和しないようにします。そこで、入力信号が2mVp-pのときに出力信号を0.6-2.7Vp-pくらいスイングさせると、エイヤっと決めちゃいます。

設計した回路は以下のようになり、ゲインは約1000倍になります。

この時のグラフはこんな感じです。緑が入力信号、青が一段目、赤が二段目です。

この回路を３ついれた基板を設計し、いつもの基板屋FUSIONに出しました。なんかこの前の暴動以来税関審査が長くなっているようです。いやがらせですね。いつもより少し時間がかかって届きました。
なお、マイクを基板上ではなくアームの先などに付けたい場合の取付基板を、６つ基板上に用意しました。切り離して使います。