Master's Thesis

Microphone amplifier with digital control

Final Thesis 5.38 MB Appendix 10.25 MB

Author of thesis: Ing. Matěj Kadlec

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. David Kubánek, Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with design and construction of testing board for amplifier with digitally-controlled gain. It describes selection of analog and digital components to comply with requirements. The device is in form of additional board (shield) for development board with microcontroller. It features digitally-controlled amplifier for electroacoustic signals (mainly from microphones), balanced line output and option to route known calibration signal to input of the amplifier. Device can be controlled remotely using given protocols or locally with user interface.

Keywords:

preamplifier, STM32, THAT 5173, OSC

Date of defence

11.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Otázka oponenta: Jak byste navrhl rekonstrukční filtr typu dolní propust za D/A převodníkem mikrokontroléru generujícím testovací signál? Zaměřte se na volbu mezního kmitočtu a řádu filtru. Vysvětlete také, proč se při snižování vzorkovacího kmitočtu D/A převodníku zpravidla zvyšují požadavky na strmost a tedy i složitost rekonstrukčního filtru. Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil diplomovou práci s výhradami. a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Audio Engineering (MPC-AUD)

Specialization

Audio Production and Recording (AUDM-ZVUK)

Composition of Committee

prof. Ing. Kamil Říha, Ph.D. (předseda)
MgA. Michal Indrák, Ph.D. (místopředseda)
MgA. et Mgr. Ondřej Jirásek, Ph.D. (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)
Mgr. Tomáš Staudek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Ondřej Krajsa, Ph.D.

Bc. Matěj Kadlec se ve své diplomové práci zabýval návrhem mikrofonního zesilovače s digitálně řízeným zesílením. Student pracoval samostatně, vyřešil návrh analogové i digitální části zařízení a dokázal navržené řešení dovést až do podoby funkčního testovacího přípravku.Kladně hodnotím zejména volbu vhodných obvodů, návrh vstupní a výstupní analogové části, implementaci digitálního řízení zesílení, lokálního ovládání a komunikačních rozhraní, doplnění generátoru testovacího signálu a provedení laboratorních měření základních parametrů zařízení. Výsledný přípravek je funkční a použitelný pro další vývoj i ověření navržené koncepce.
Práce má však i dílčí nedostatky. Zadání bylo splněno převážně, nikoli zcela, protože prakticky byla realizována pouze jednokanálová varianta a napájecí zdroje nejsou součástí přípravku. Některé části textu, zejména závěr, popis firmwaru a vyhodnocení měření, mohly být zpracovány podrobněji.
Formální úroveň práce je celkově dobrá, místy však zhoršuje orientaci v textu nedostatek odkazů na schémata a tabulky. Celkově práci považuji za zdařilou. Student prokázal schopnost samostatně navrhnout, realizovat a otestovat funkční elektronické zařízení. Práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 74

Grade proposed by supervisor: C

Prezentační úroveň práce je převážně na dobré úrovni. Rozsah textové části je spíše menší, zejména závěr je vzhledem k rozsahu realizace poměrně stručný. Některé pasáže mohly být vysvětleny podrobněji. U některých schémat by bylo vhodné použít větší velikost písma (např. obr. 2.1) nebo větší rozměr obrázku (např. obr. 1.2b).
Po formální a jazykové stránce je práce vyhovující. Překlepy se vyskytují pouze výjimečně. Některé zkratky však nejsou při prvním použití vysvětleny. Na řadu schémat není z textu odkazováno, případně student popisuje jednotlivé části obvodu bez odkazu na příslušné schéma, což ztěžuje orientaci čtenáře. Občas rovněž chybí odkazy na tabulky. Student vhodně pracoval s literaturou a při návrhu vycházel především z doporučených zapojení uvedených v katalogových listech použitých součástek.
Zadání práce bylo převážně splněno. Výhradu mám k tomu, že podle zadání mělo být realizované zařízení vícekanálové, zatímco podle předložené práce byl realizován pouze jednokanálový přípravek. Možnost vícekanálového řešení je sice na několika místech stručně diskutována, nebyla však prakticky realizována. Součástí práce rovněž nebyla realizace napájecího zdroje, takže přípravek nelze považovat za zcela dokončený.
Student v popisu funkce zařízení (kap. 1.1.1) uvádí požadavky na minimální zvlnění fázové kmitočtové charakteristiky, vysokou odolnost vůči souhlasnému rušení a v případě vícekanálového řešení také nízké přeslechy mezi kanály. V práci však nebylo experimentálně ověřeno chování přípravku z těchto hledisek. Není zcela jasné, proč student nenavrhl systém tak, aby nastavené zesílení odpovídalo skutečnému zesílení přípravku, když vlivem výstupního zesilovače je skutečné zesílení přibližně o 5,5 dB vyšší než nastavené.
Přes uvedené připomínky oceňuji kompletní návrh hardware i software, implementaci více komunikačních rozhraní a provedení reálných laboratorních měření parametrů zařízení. Topics for thesis defence:
  1. Jak byste navrhl rekonstrukční filtr typu dolní propust za D/A převodníkem mikrokontroléru generujícím testovací signál? Zaměřte se na volbu mezního kmitočtu a řádu filtru. Vysvětlete také, proč se při snižování vzorkovacího kmitočtu D/A převodníku zpravidla zvyšují požadavky na strmost a tedy i složitost rekonstrukčního filtru.
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová