Adaptador de alta impedancia para entrada de micrófono de PC

Muchas veces para medir niveles de audio o como un analizador de espectro uso la entrada de audio de la computadora. Lo normal es entrar con la señal a medir por la entrada de línea. Pero me he encontrado que algunos computadores con audio integrado (portátiles, Mini PC, etc.) para entrada / salida de audio solo tienen un Jack de 4 contactos tipo teléfono celular, con salida estéreo y una entrada de micrófono y esta entrada es muy sensible y está polarizada, no muy útil para realizar mediciones.

Además está el tema seguridad, entrar con señales directamente a la placa de audio da un poquito de temor, porque cualquier sobre tensión podría quemar todo. Comúnmente se puede utilizar un sencillo atenuador a la entrada, atenuamos para luego volver a ganar, y dependeremos de la resistencia de entrada de micrófono que no es muy alta y del ruido producido por esa etapa de alta ganancia.

Y la idea fue contar con un instrumento para medir como si fuera un equipo más en el taller, poder conectarlo a filtros, salidas de potencia, amplificadores, o lo que se necesite, con cierta confiabilidad.

De allí que estuve pensando cómo lograr un adaptador de impedancia para que a la entrada tenga alta impedancia, digamos 1 Mohm, y buen rango de sensibilidad para poderlo conectar a cualquier circuito sin interferir. La solución que pensé, por el tema alta impedancia, fue utilizar un JFET. Y me di cuenta que en la conexión del micrófono dispongo de la tensión necesaria para polarizarlo desde la misma placa de audio.

Así que el resultado fue un sencillo circuito que adapta impedancias y atenúa la señal de entrada.

Me resulto útil en la entrada de micrófono de la computadora quitar la ganancia de +20dB, de manera que puedo dejar el volumen de entrada al 100%, y ajustarla con un potenciómetro a la entrada. Dándome un buen rango dinámico, que en las entradas de micrófono no son una maravilla. Pero digamos que con 80dB estoy bien.

Otra cosa que vi es que este circuito se parece mucho al de un micrófono electret, de manera que hasta se podría decir que estoy haciendo una adaptación.

El valor de la resistencia de Fuente del FET deberá ser tal que lo polarice correctamente para un recorte simétrico, lo que depende de su Idss. Yo utilicé un 2SK212 que tenía por allí y funcionó bien con 1k en la resistencia de fuente. Dándome un recorte parejo para tener la máxima salida posible en esta etapa. Claro está, antes deberá saturar la entrada de micrófono de la PC que el FET, sino mido cualquier cosa.

El potenciómetro de entrada es de 1Mohm y el capacitor de paso que le puse (más que nada por protección de no meterle continua y saturar o quemar el FET si quiero medir, por ejemplo, el ripple de una fuente) es de .1/250V que da una frecuencia de corte bien por debajo de la propia de la placa de audio, que será la que determine la mínima frecuencia a medir. Los conversores analógicos digitales de las placas tienen un filtro pasa altos digital para compensar su offset, por lo que no llegan a corriente continua, sino hasta algunos pocos Hertz.

Otra cosa que agregué fueron un par de diodos de protección con una resistencia de 10Kohm para proteger el FET, pero dos diodos de silicio no me daban rango para no recortar con 1 V de señal y lo que quiero es no pasarme de la tensión del Drenaje, así que se me ocurrió usar un par de diodos LED rojos con 1,2V (también se podrían poner dos 1N4148 en serie, o algo así), que están por arriba de las señales a medir pero por debajo de la del Drenaje del FET. Y sirven para protegerlo si inadvertidamente hay una tensión muy alta a la entrada (por ejemplo, midiendo a la salida de un amplificador de potencia).

Entonces basta que en el programa que utilicemos para medir, elijamos la entrada de micrófono y luego vayamos subiendo el nivel del potenciómetro de entrada hasta el valor necesario. Así he llegado a calibrarlo para poder medir tensiones o dB directamente en la pantalla. Un método que probé es: mido la entrada, memorizo la curva, y luego mido la salida y las comparo visualmente. Usándolo así he podido comparar la entrada y salida de filtros y amplificadores.

En la conexión de entrada le puse un Jack para desconectar el adaptador al conectar un micrófono, de manera que la entrada queda disponible para su uso original. También se podría cablear un Jack de 4 contactos para tener una réplica del enchufe original.

Puse todo en una cajita conectada por un cable a la entrada de la minicomputadora, lo que me permite tenerla sobre la mesa de trabajo, en la que puedo acceder a todas las entradas.

Este es mi prototipo y lo estoy evaluando, por lo que cualquier sugerencia es bienvenida.
circuito alta Z.gif
 

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