Предусилитель для динамических капсюлей с чувствительностью менее 1мВ

[Schertler]

Здравствуйте!

В предыдущей теме я обратился к Вам за информацией про динамические капсюли от наушников, которые отлично могут служить во внутренней пикап-системе для акустической гитары.... нужно лишь усилить чувствительность, которая где-то в районе до 1 мВ !!

Пожалуйста, подскажите и/или прокоментируйте варианты схем, которые я сам тоже буду предлагать.
На этот момент, для подобной ситуации с мини-габаритным, низко-вольтажным предусилителем для динамических головок чаще всего раасматривается предусилитель с общим эмиттером, который по всем параметрам идеально подходит для этой задачи.

Вот базовые варианты схем:



Полезен будет каждый конкретный случай с подобной задачей.......

Всем спасибо за участие и поддержку!

[Schertler]

Я поменял номиналы и цепи как в посте #674, стало почти лучше, но КНИ вырос с 0.001 до 0.1 % ...... не хотелось бы никого раздражать своими предпочтениями, но я могу это объяснить: уверен, что в реальности искажения 0.001 у меня будут ближе к 0.1, и если выставлю их в схеме 0.1 то в реальности могу заиметь искажения 1+ !!!...... вот такая простая позиция.....
Я решил чуть повысить номинал С13 до 68 мкФ, НЧ растёт ниже 200-300 гЦ на 1дБ ...... буду надеяться, что большие капсюли 160 Ом покажут лучшую АЧХ и 1дБ НЧ будет достаточно для них ........

Вложение 332862

[Гоша]

Поправь вложение, не открывается.

[Schertler]

[Schertler]

Гоша, добрый вечер!

Сегодня получилось тестировать 2-транзисторный между капсюлем и B-Band и хочу поделиться наблюдениями для последующей полноценной доработки ....
Должен сразу же отметить искрящие СЧ-ВЧ капсюлей, даже совсем убитые струны звучат как колокольчики..... однако, всё ещё остаётся необходимость доработки ....

Ключевые моменты:

1. появились НЧ, но их не столько сколько я обычно имел. Мне кажется, что НЧ стало заметнее благодаря доп. усилению 4мВ

2. однако, чувствительность 4мВ явно маловато для входа B-Band, уверен в этом, так как, Уровень и НЧ-ВЧ на максимумах на B-Band и комбо.... обычно я пользовался 50-60% на Уровень, столько же НЧ и около 80% ВЧ ......

3. построенная схема точно такая по номиналам как на рисунке 1, напряжение на Коллекторе Q2 1,1 вольт

4. вы согласитесь на дальнейшее усиление до 8-10 мВ путём уменьшения номинала R3 до 30-24 Ом ?? дополнительно, в схему добавляется пара других компонентов как вы предложили (рис 2)





Пропустил один пункт: есть сомнение, что увеличение чувствительности не поможет, так как, капсюль "слышит" только с близкого расстояния, видимо дека не так "громка" и расстояние 3-4 мм до капсюля от поверхности деки не достаточно для нужной громкости и НЧ-ВЧ ........ ???

[Гоша]

Усиление этой схемы можно варьировать в широких пределах изменяя значение R3. Кус на частоте 1кГц приближенно равен (R4/2R3)+1.
Не забывая при необходимости подстраивать напряжение на коллекторе Q2.

[Schertler]

Усиление этой схемы можно варьировать в широких пределах изменяя значение R3. Кус на частоте 1кГц приближенно равен R4/2R3.
Не забывая при необходимости подстраивать напряжение на коллекторе Q2.

Так, ничего кроме этих двух деталей не трогаем - усиление R3 и напряжение коллектора R2 !!! ???
В случае, если в АЧХ капсюля отрицательно влияет кость, то придётся придумать двойной метод "стыковки" и через кость и напрямую !! Вопрос - КАК ??

[Гоша]

Я там формулу для Кус поправил.
А насчет крепления капсюлей - это я не знаю, это экспериментировать надо.
Может, кость не лучший материал для демпфера?

[Schertler]

Я там формулу для Кус поправил.
А насчет крепления капсюлей - это я не знаю, это экспериментировать надо.
Может, кость не лучший материал для демпфера?

Кость самый лучший материал в таком случае для передачи "правильной" вибрации, и без преувеличения, если не получится сделать идеальный пикап, то он уже лучший даже в таком виде - шипучие и звенящие ВЧ !!
Дело может быть ещё в том, что капсюль имеет ограничения ловить "всё" на обычной микрофонной дистанции ....... есть смысл поискать настоящие но небольшие и лёгкие микрофонные капсюли ......
И. не будем забывать, что лучшие капсюли пока не принимали участия в экспериментах...... всё это очень удачный и приятный опыт и результат!!

[Гоша]

Ну как же самый лучший, если НЧ не передает?
Может, толщину изменить или дырок насверлить?
При креплении капсюля за корпус он "воспроизводит" колебания деки. А дека представляет собой фильтр верхних частот, поэтому низов много (верхов мало).
Прокладка между декой и корпусом является фильтром нижних частот и вызывает снижение воспроизводимых низов. От свойств прокладки будет зависеть результирыющая АЧХ системы дека-прокладка-капсюль.
В общем, непаханное поле для экспериментов.
А какие размеры твоего капсюля? Диаметр мембраны, толщина?

[Schertler]

НЧ уже есть, просто ВЧ преобладают.......
Непаханное поле это десятки раз перепаивать плату, спускать/натягивать струны, залезать в инструмент ..... и нужно спокойно всё делать, чтоб без ущерба нервам и инструменту ....... но, когда заметен результат, то работа в удовольствие.

Малый капсюль 9-10 мм диаметр корпуса, что внутри знает только тот кто его делал....... большие капсюли 15 мм, плохо видна внутренность. При первых опытах помню, что большие капсюли внушительно обыгрывали малый.......

Подобный швейцарский динамический капсюль имеет сопротивление 1500 Ом, не знаю есть ли динамические микрофоны с таким сопротивлением катушки, может швейцарцы сами их делают, пишут что запатентовано......

[Гоша]

Обычно капсюль современного динамического микрофона имеет диаметр 22,5 мм и сопротивление 600 Ом. Выдают до 5 мВ.
Можно попробовать.
Мне однажды попался китайский беспроводный Дефендер с капсюлем от 58 Шура. Звучал соответственно, стоил 6$ вместе с передатчиком и приемником.

[Schertler]

Обычно капсюль современного динамического микрофона имеет диаметр 22,5 мм и сопротивление 600 Ом. Выдают до 5 мВ.
Можно попробовать.
Мне однажды попался китайский беспроводный Дефендер с капсюлем от 58 Шура. Звучал соответственно, стоил 6$ вместе с передатчиком и приемником.

Гоша, спасибо! Правда ценная информация на будущее...... буду интересоваться такими микрофонами.
Не имея точных характеристик чувствительности входа моего B-Band, я решил поинтересоваться какую же имеют чувствительность пассивные пьезо-элементы ........ и, как вы думаете, какой - 50-100 мВ !! Ведь эти пассивные пьезо работают напрямую подключённые в комбо, а у меня была даже пьезо-троика спараллелельная......

А то что конденсаторный Октава своими 2.5 мВ работал нормально через этот же B-Band, то это можно объяснить его конденсаторным типом, кстати, Октава я использовал на больших уровнях чем пьезо.......

Итак, попробую я повысить выход нашей схемы хотя бы до 20-25 мВ...... я ещё забыл сказать, что при всех этих высоких уровнях сигнала, завязка наступала почти только при пике, это частично доказывает факт низкой чувствительности .......
И ещё, при передаче звука через вибрацию, насколько я помню НЧ всегда опережала ВЧ по той простой причине, что деревянная дека инструмента Низких проводит больше чам Высоких, а это последнее (ВЧ) постоянно была дефицитом и причиной недовольства звучанием.......

---------- Сообщение добавлено 16:53 ---------- Предыдущее сообщение было 13:48 ----------

ГОТОВО! Есть контакт! в смысле - результат.......
Поставил 8 Ом вместо 74, по схеме это 30 мВ на выходе, ну и загремело всё. ВЧ опять супер и хоть отабвляй, НЧ достаточно, но не как обычно, вцелом этот один маленький капсюль "из мусорного ведра" бьёт большинство всех именитых и дорогих....... а большие капсюли, уверен, будут лучше как минимум на две-три головы......

Это по первой схеме, вторая более доработанная надеюсь покажет чуть больше НЧ, по симулятору около 6 дБ......

Одним словом, этот резистор на выходную чувствительность нужно подбирать где-то между 14-18 Ом......

Соберу уже финальный проект и поделюсь результатом!

---------- Сообщение добавлено 22:13 ---------- Предыдущее сообщение было 16:53 ----------

Гоша, чувствую должен задать ещё один вопрос про НЧ.......

Если внимательно послушать, то при максимумуе регулятора НЧ, реально больше прибавляется низко-частотный гул чем стлько же гитарного НЧ ... частично, это должно быть из-за неэкранирования всего, я прямо "засунул" открытую плату в инструмент потому что фона почти нет, но набирая НЧ он появляется .......

После первых попыток подключения 4мВ к B-Band и малого выхода, я засчитал это как провал по НЧ, но скорее всего прчиной всему была нехватка Ку......
И, если это так, может быть лучше исключить эту цепочку R5C2 в последней доработанной версии ?? поставить С4 до 200мкФ и ограничить подъём НЧ 1дБ ниже 100Гц ???

Параллельный вопрос: для сравнения, какое АЧХ имеет стандартный микрофонный вход в профессиональном микшере добротного качества ?? другими словами, не является ли то экстремальным решением для микрофона ??



---------- Сообщение добавлено 23:27 ---------- Предыдущее сообщение было 22:13 ----------

Гоша, ещё одна большая просьба...... - 1-транзисторная версия с выходом до 20мВ без bass-boost!

В случае, если же отказаться от дополнительного подъёма НЧ, то 1-транзисторная версия может быть очень актуальна.......
Я стараюсь подобрать номиналы так чтобы получить Шум менее 3µV, но не получается. Кроме этого, не до конца понимаю какие транзисторные режимы будут правильными для такого случая.......

Вот симуляция вашей версии без НЧ фильтра в конце:1-Transistor _ 4,5V.rar

[Гоша]

Если внимательно послушать, то при максимумуе регулятора НЧ, реально больше прибавляется низко-частотный гул чем стлько же гитарного НЧ ... частично, это должно быть из-за неэкранирования всего,

Экранирование не при чем. Нет, экранировать надо, но при плохом экранировании ты просто слышал бы наводку с частотой сети и ее гармоники.
Я уже говорил, что в спектре классической гитары отсутствуют частоты ниже 80 Гц. Все, что ниже - "дыхание" зала, шорохи от деки и шумы самого микрофона.
При той схеме BassBoost, которая применена, подъем НЧ увеличивается с понижением частоты плавно, и достигает максимума на самых низких частотах.
Отсюда и эффект повышенного усиления "негитарных" НЧ.
АЧХ, которая тебе нужна, должна иметь подъем на 100 Гц минимум 3 дБ с понижением всего, что ниже 80 Гц.
Простыми методами этого достичь нельзя.
Нужны более-менее сложные фильтры.

Я стараюсь подобрать номиналы так чтобы получить Шум менее 3µV, но не получается.

Ты пытаешься получить невозможное.
Если увеличивается Кус, то неизбежно увеличивается напряжение шума. Тем более, что в общем шуме почти треть шума самого микрофона.
Это схема при сопротивлении микрофона 120 Ом имеет Кш около 66 дБ, и это нормальный результат.

Кроме этого, не до конца понимаю какие транзисторные режимы будут правильными для такого случая.......

Все, кроме неправильных
Для первой прикидки режима такого каскада нужно задаться напряжением питания, током коллектора и Кус.
Ток коллектора для маломощных каскадов выбирают, как правило, в диапазоне от 0,5 до 5 мА.
Напряжение на коллекторном резисторе выбирают 0,5 Uпит.
В нашем случае выберем Ic=0,5 мА, половина напряжения Uпит=2,25 В.
Сопротивление коллекторного резистора R4= 2,25/0,5=4,5 кОм.
Сопротивление эмиттерного резистора R1 приближенно вычисляют вычисляют как R4/Кус = 4,5/20 = 225 Ом. Реально оно должно быть несколько меньше из за действия ОС с коллектора на базу.
Проверяют, какое напряжение будет между коллектором и эмиттером транзистора. Uce=Uпит-(Ic*(R4+R1)) = 4,5- 0,5*4725=2,11В. Uce нежелательно выбирать меньше 1В - транзистор будет вблизи насыщения. Если Uce получилось меньше 1В, то неправильно выбран ток коллектора, его нужно уменьшить и повторить предварительный расчет.
Все это очень упрощенно, но позволяет достаточно точно получить первое приближение номиналов схемы.
Ну а выставлять ток коллектора (или напряжение на нем) нужно подбором сопротивления R6. А даже подбором соотношения R6 к R2.
Для данной схемы я рекомендую R4=5,1k, R6=120k. Остальное -без изменений.

[Alickkk]

реально больше прибавляется низко-частотный гул чем стлько же гитарного НЧ

может все-же уменьшить входной электролит?

[Schertler]

Гоша, Alickkk, спасибо!

Входные электролиты я наоборот поставил 22мкФ.....
Вчера допоздна примерял разные варианты и наконец выбрал эту версию: 1-Transistor _ 4,5V.rar

По номинлам: я так понимаю, что при низком сопротивлении коллекторного резистора (R4 - 1кОм) схема работоспособна при падении напряжения на батарейке, напряжение на коллекторе 2.26 вольт, следовательно ток - 2.26 мА. Резисторы перед транзистором в таких номиналах лучшие для КНИ..... по шумам эта 1-транзистроная схема чуточку лучше 2-транзистроной на 0.2µV ........ Ку=20
Есть в этой версии "неправильные" режимы ???

Соберу, если не замечу особых недостатков с собранным 2-транзистроным, то его и встрою, ток потребления почти половина.......

---------- Сообщение добавлено 16:05 ---------- Предыдущее сообщение было 13:54 ----------

Конденсаторы на Вход-Выход: Электролиты или Керамические ?

Хочу понять какая разница между этими конденсаторами на входе и выходе.... наример, большинство схем предусилителей электретных микрофонов имеют неполярный 0.1мкФ, в моей первой схеме из-за простоты я поставил такие же на вход-выход и работает всё прилично......

Может есть смысл ставить маленькие 0.1мкФ ???

---------- Сообщение добавлено 18:11 ---------- Предыдущее сообщение было 16:05 ----------

Ну вот и конец экспериментам, эта версия однозначно лучше 2-транзисторной, чем же: 1) НЧ не гудят, 2) при этом НЧ почему-то реально больше, 3) вдобавок, НЧ заимели "железный" стук контакта струны с ладами, 4) меньше, проще и потребляет 2.1мА



В конце в завершающем посте я, как обещал, выложу все результаты вместе, но если кто-то из любителей акустической гитары интересуется этой темой и сейчас её читает, хочу сказать следующее: если у вас нет дорогого миниатюрного конденсаторного микрофона и не можете больше слушать квакание пьезо и/или не совсем устраивает э/м пикап, то следуйте этому пути и вы за 2-х копеечный бюджет решите эту сложнорешаемую задачу ......

[Гоша]

следовательно ток - 2.26 мА. Резисторы перед транзистором в таких номиналах лучшие для КНИ..... по шумам эта 1-транзистроная схема чуточку лучше 2-транзистроной на 0.2µV ........ Ку=20
Есть в этой версии "неправильные" режимы ???

Ну, если не жалко 2 мА потребляемого тока, то все нормально.
Не лучше и не хуже версии с потреблением 0,5 мА.

большинство схем предусилителей электретных микрофонов имеют неполярный 0.1мкФ, в моей первой схеме из-за простоты я поставил такие же на вход-выход и работает всё прилично......

Большинство схем электретных предусилителей имеет высокое входное сопротивление.
А в этой схеме емкость входного разделительного конденсатора можно безболезненно уменьшить до 2 мкФ.
А если правда, что входное сопротивление B-Band 5 МОм, то выходной разделительный можно поставить хоть 1000 пФ. Хотя, скорее всего, на входе B-Band конденсатор уже стоит, и разделительный в этой схеме можно спокойно ампутировать.
Ставить керамические конденсаторы в качестве разделительных не рекомендуется. Пленочные или электролитические, но не танталловые.

1) НЧ не гудят, 2) при этом НЧ почему-то реально больше, 3) вдобавок, НЧ заимели "железный" стук контакта струны с ладами,

Убери BassBoost из двухтранзисторной схемы и получишь то же самое.

[Schertler]

Ну, если не жалко 2 мА потребляемого тока, то все нормально.
Не лучше и не хуже версии с потреблением 0,5 мА.

Большинство схем электретных предусилителей имеет высокое входное сопротивление.
А в этой схеме емкость входного разделительного конденсатора можно безболезненно уменьшить до 2 мкФ.
А если правда, что входное сопротивление B-Band 5 МОм, то выходной разделительный можно поставить хоть 1000 пФ. Хотя, скорее всего, на входе B-Band конденсатор уже стоит, и разделительный в этой схеме можно спокойно ампутировать.
Ставить керамические конденсаторы в качестве разделительных не рекомендуется. Пленочные или электролитические, но не танталловые.

Понял вас! Я пробовал, разницы правда нет, только шум показывает 6.026µV что есть почти вдвое больше, поэтому а выбрал эту версию.
А конденсаторы решил оставить 10-22 мкФ, хорошо что современные габариты позволяют использовать почти миниатюрные детали...... на входе 2 мкФ в симуляторе показывает больший срез НЧ...... керамические это ведь трубчатые ? нет, я имел ввиду пластмассовые, массовые из компьютерной электроники, но я понял в каких случаях какие подходят больше - для низкоомных электролит и для высокоомных плёночные!!

Жаль, что B-Band не указывает этмх данных в спецификации, если бы я знал входную чувствительность - 20-25мВ, то не потерял бы лишних 2-3 дня ....

Вопрос про транзисторное потребление тока: на примере ОУ, сегодня выпускаются ОУ которые имеют низкое питание и потребление тока, но также обеспечивают достаточное усиление........ этот же B-Band имеет питание 3 вольт и потребляет менее 1мА по паспорту ......... интересно, а есть ли современные транзисторы аналог КТ3102 с меньшим потреблением тока ??? если да, можно было бы снизить расход батарейки......

[Гоша]

только шум показывает 6.026µV

Вот именно что "показывает".
Да, с уменьшением тока коллектора шумовые характеристики транзистора несколько ухудшаются. Имеется такой физический факт. Но не настолько, чтобы этим заморачиваться. Ловля блох на теле слона. Больше половины этого шума - шум от внутреннего сопротивления капсюля.
Значительно улучшить соотношение сигнал/шум можно простым запараллеливанием транзисторов. Правда, их желательно будет подобрать по параметру h21e.
Кстати, КТ3102 специально разрабатывались для работы в режиме микротоков, так что с ними разница будет еще меньше.
Я бы предпочел экономию тока, разница в шуме будет практически неразличимой.

на входе 2 мкФ в симуляторе показывает больший срез НЧ

Ты опять не посмотрел на шкалу. Нет там никакого большого среза. Завал там 3 дБ на 20 Гц. На 80 Гц завал 0,3 дБ (порог различимости составляет 1 дБ)

керамические это ведь трубчатые ?

Они бывают различного форм-фактора, и емкостью до 6,8 мкФ. http://fb.ru/article/116282/keramich...opisanie-vidyi

сегодня выпускаются ОУ которые имеют низкое питание и потребление тока, но также обеспечивают достаточное усиление........ этот же B-Band имеет питание 3 вольт и потребляет менее 1мА

А ты думаешь, внутри там какое-то шаманство? Нет там ничего особенного, кроме пары полевиков. Предвосхищаю вопрос - за что тогда финны такие деньжищи берут - отвечаю: за лэйбл, красивый корпус, маркетинг.
Вот ты много времени потратил на то, чтобы сделать что-то. А теперь представь себе, сколько бы ты заработал за это время в Финляндии по минимальной ставке 8 Евро/час . Сколько Б-Бандов мог купить?
Низковольные ОУ с микропотреблением выпускаются, как правило, по КМОП технологии, для создания малошумящих схем с входными напряжениями 1 мВ практически непригодны. Можешь сам просимулировать, в базе LTSpice есть такие ОУ.

а есть ли современные транзисторы аналог КТ3102 с меньшим потреблением тока ???

Сам по себе транзистор ток не потребляет. Потребляет каскад на транзисторе. На КТ3102 можно построить каскад с потреблением 100 мкА, а можно и 100 мА. Все зависит от задачи.
КТ3102 не самый худший транзистор. Он специально разработан для таких целей - работы во входных цепях малошумящих УНЧ. Уж никак не хуже ВС547. Естественно, имеются в виду исправные транзисторы.

[Schertler]

Я сделал копию схемы с потребелнием 0.6мА, это на тут случай если жизнь батареек окажется очень недолгой.
Кстати, у меня нет ВС547 транзистора, мои схемы все на КТ3102 ...... хорошо что есть около десятка с индексами Д и Е ......

Что касается подобной ак-гитарной электроники, то на мировом рынке всего несколько компании, B-Band к сожалению капутт в этом году.... по-моему, самое главное достоинство таких преампов это компактность и практичность, а вот сами пикап-элементы и вся пьезо-технология это абсолютный трэш, от звука пьезо страдает не только слух, а вся голова .......

А про работу Финляндии или где-то рядом и по минимальной ставке 8 Евро/час я так скажу: вся эта музыкальная индустрия делается только там, где природные условия, климат и жизнь позволяет заниматься этим с точки зрения бизнеса и экономики....... я имею ввиду, что человеку меньше требуется бороться с природными условиями и начинает заниматься этим......... именно поэтому, из-за чудесных природных условий и климата делается подобное (и не только) в Европе, а не в Африке, где люди воюют за воду ...... кстати, странно что Россия ещё не производит такую электронику, или инструменты, менее затратной была бы покупка....... а за маленькую Октаву спасибо, такие микрофоны стоят минимум 200-300+ евро-рублей.....

[Гоша]

Кстати, у меня нет ВС547 транзистора

Но моделью ты пользуешься именно ВС547. Это я к тому, что КТ3102, особенно Е, могут быть лучше, чем ВС547.

именно поэтому, из-за чудесных природных условий и климата делается подобное (и не только) в Европе, а не в Африке, где люди воюют за воду ...... кстати, странно что Россия ещё не производит такую электронику, или инструменты, менее затратной была бы покупка

А вот тут я в корне не согласен.

Offтопик:
Природные условия тут вовсе не при чем. Все дело в накладных расходах и малосерийности выпускаемого продукта. Вот сколько таких преампов купят во всем мире за год? 1000? 10000? А бухгалтеру заплати, налоги, аренду, электричество, станки - заплати. Поэтому большие накладные расходы делятся на малое количество изделий и получается большая конечная цена. Вот если бы их выпускали и продавали миллионами, то и цена была бы низкой.
А в России свое производство организовать практически нереально. Даже кредит под такой бизнес-план ни один банк не даст. А делать дома, на коленке - сбывать как?