Доработка бюджетного студийного конденсаторного микрофона или нестандартное схемное решение для стандарта фантома 48V, 6.8 кОм/6.8 кОм.

[Павлунчик]

ВНИМАНИЕ! - Данная схема НЕ РАБОТАЕТ с трансформаторным входом. Таковой проектировалась изначально и сознательно.
Вопросы о "пристройке транса" с ТС не обсуждаются.

Хочу поделиться с интересующимися довольно своеобразным схемным решением преобразователя импеданса студийного конденсаторного микрофона. Схема с успехом прошла испытания в десятках студий (любительских и профессиональных). Интересно ваше мнение, пожелания, критика основанная на реальных измерениях или эмуляции.
Идея (кстати родилась в Ташкенте) простая - два повторителя с раздельным питанием от резисторов источника фантома 48V звуковой карты + ПОС "слежения" с выхода усилителя в цепь питания первого каскада посредством двух конденсаторов.
Более полугода шло активное обсуждение этой идеи на другой площадке - где тема называлась "В помощь Самоделкину. "Нерадивый" конденсаторный микрофон зазвучит лучше!", её нетрудно найти в инете. Немало повторивших эту схему, тестов-сравнений, восторженных отзывов, здоровой критики и, куда без них - группа "вечно критикующих но не практикующих". Недавно вышел ролик, где эту схему тестирует один из увлечённых микрофонной тематикой. Естественно не "доктор акустических наук" но треки для сравнения любезно представил за что ему огромная благодарность.
https://www.youtube.com/watch?v=o6fv...ature=youtu.be
Схема -
Полевой транзистор можно выбрать из широкого списка маломощных - K30, 5457,305, 202, 5485 и т.п. Простая настройка - подбор R8 для установки на выходе "3" (он же третий контакт XLR разъёма) постоянного напряжения в пределах 20-21V.
Дроссели - ферритовые бусинки. Хотя можно и без них. Возбуждение схемы на ВЧ не замечалось.



---------- Сообщение добавлено 17:00 ---------- Предыдущее сообщение было 16:54 ----------

Тест в эмуляторе -


---------- Сообщение добавлено 19:09 ---------- Предыдущее сообщение было 17:00 ----------

Тест - коэффициент передачи -



Тест - эффективность компенсации паразитной ёмкости входа (сигнал подаётся на вход через очень малую ёмкость - 0.1 пФ). Как это отражается на КНИ и коэффициенте передачи -



---------- Сообщение добавлено 22:43 ---------- Предыдущее сообщение было 19:09 ----------

Далеко не во всех бюджетных КМ встроен высоковольтный преобразователь (варианты ВП рассмотрим позже) но и без него схема может "оставить" для питания капсюля около 46 Вольт, а вкупе с малыми потерями по передаче, после доработки "нерадивого" мика, мы получим ощутимый прирост чувствительности.
Капсюль обозначен на схеме, как C1.



---------- Сообщение добавлено 23:36 ---------- Предыдущее сообщение было 22:43 ----------

Тест - питание 24V -
Схема, сама по себе, достаточно линейна даже при значительном снижении напряжения питания и превосходно линейна от 40V вплоть до 60V.



По совету уважаемого semimat, для предотвращения резкого броска напряжения на выходе схемы, около 10 Вольт, в момент включения фантомного питания, схема дополняется диодом (1N4148 или аналогом) -



Для обеспечения наиболее плавного и безопасного запуска включать фантомное питание только после подключения устройства. Эта рекомендация относится и к другим КМ с фант.пит. 48В.

[maxssau]

Offтопик:

Я на пробу взял парочку 1580 и DC-DC как со схемы форума TI под фантом для микрофонного преампа, если всё понравится попробую сделать и с 5171. В качестве фронтэнда думал, но подозреваю искажения не позволят повыжимать максимум, если только на чём то старом, вроде CS5361.

[IVX]

c 1580 всё понятно, вот контроллер пока кот в мешке, надо смотреть что с гармониками там, если они сделали тоже что и я, там запросто будет -130-135дб на 1к, да и то 2я, правда растущая с частотой. Думаю, может подсунуть идею этого аттенюатора китайцам, типа SGS, недорого, просто чтоб на рынке появился в удобном и простом варианте с QFN20 3x3mm I2, c 7 ключами минимум и внешними резисторами и оу + внутренний чарджпамп для гейтов мосфетов. 100.0% популярный чип был бы.

[Schertler]

Обменявшись ссылками с одним из участников темы по китайским микрофонам и некоторым схемам, я заметил версию схемы с двумя ПТ вместо одной, попробовал её в симуляторе и заметил улучшения по шуму - 625нВ вместо 760нВ.
Как оказалось, в таком случае можно ещё убрать пару конденсаторов 47мкФ и один резистор..... экономия размера платы на 1 кв.см.
Павел, что вы скажете про такую версию схемы??

[Tuvalu]

О шумах. Мне тут сказали, что я неверно меряю шум.

Конечно, неверно.

Для примера FIN электрет 25 мм:
Параметр slope в FL по дефолту стоит 4.50. Нужно поставить 0. Тогда получается другая картина:
-102 против -120. В обоих случаях гейн на "12" часов.

Самое главное заблуждение - это принимать уровень шумовой полки (noise floor) за уровень шумов. Это никакой не уровень шумов, не С/Ш, не SNR, этот уровень - спектральная плотность шума. Чтобы вычислить из этого значения уровень шума, его необходимо умножить на корень из количества элементарных полос (бинов) в звуковой полосе. Вот здесь я это подробно объяснил. Но эти вычисления необязательно делать, т.к. в этом плагине внизу уже показывается значение RMS - вот это и есть уровень шума относительно некоего 0 (необходимо ещё знать, какой он в данном случае). И кстати, это значение не будет меняться от параметра slope. Все другие нормальные спектроанализаторы тоже меряют рмс шума. Например, в СпектраПлюс это кнопочка TotalPower. Так что, не стесняйтесь включать эту опцию и показывать результаты. Желательно применять взвешивание по кривой А, а ещё лучше - ITU-R.

[IVX]

Чтобы вычислить из этого значения уровень шума, его необходимо умножить на корень из количества элементарных полос (бинов) в звуковой полосе.

+/- лапоть, возможно, ибо не бывает 100% равномерного-горизонтального нойзфлура. Ради интереса, проверил этот метод на реальном АЦП и получил 5дб разницы. Шум в заданной полосе, считается как мощность и = корню квадратному из суммы квадратов бинов внутри полосы.

[real64]

заметил версию схемы с двумя ПТ вместо одной

У второго (верхнего) полевого транзистора напряжение отсечки должно быть примерно в два раза выше чем у первого, соответственно вряд ли получится ставить их одинаковыми. Попробуйте в симуляторе посмотреть напряжение сток-исток первого полевика и искажения схемы.
Такое включение применялось во многих микрофонах, например Tuvalu упоминал
https://rmmedia.ru/threads/111592/post-2044745
Применительно к нашей теме я особых преимуществ или недостатков не увидел. Искажений меньше чем с конденсаторами получить не вышло, а с конденсаторами проще. Не надо задумываться о выборе и подборе верхнего полевика

[Tuvalu]

+/- лапоть, возможно, ибо не бывает 100% равномерного-горизонтального нойзфлура. Ради интереса, проверил этот метод на реальном АЦП и получил 5дб разницы.

Ну да, не бывает. Но для понимания принципа такое упрощение допустимо. У меня, кстати, на моей E-MU1212 совпадение результатов было получше.

[Павлунчик]

Как оказалось, в таком случае можно ещё убрать пару конденсаторов 47мкФ и один резистор..... экономия размера платы на 1 кв.см.

Убирайте, экономьте. Вам не запрещается
Вариантов на любителя много.
FIN разработали ("проявили") не инженеры или любители, а музыканты с великолепным слухом и огромным опытом работы с различными конденсаторными микрофонами.
------------------------------
Другое дело - заметно уменьшить выходное сопротивление усилителя без ухудшения остальных ТХ.

FIN "ДарПаШи" (ДарлингтонПавлунчикШиклаи) -

[shura1959]

"ДарПаШи"

[IVX]

Ну да, не бывает. Но для понимания принципа такое упрощение допустимо. У меня, кстати, на моей E-MU1212 совпадение результатов было получше.

а надо было видимо брать скорее максимальный уровень флура, чем на 1к, хотя наклона у меня не заметно. Да хоспади, а зачем это всё, когда можно просто включить индикацию уровня шума?

[Tuvalu]

Да хоспади, а зачем это всё, когда можно просто включить индикацию уровня шума?

Ну, это и было сутью моего посыла. Точнее даже, не "можно", а необходимо включать и показывать. Притом, обязательно указывать уровень, соответствующий номинальному уровню вашего микрофона - для того, чтобы вычислить уровень шума (С/Ш). Дело в том, что 0 дБ спектроанализатора - это что угодно, только не номинальный уровень микрофона (хотя, можно откалибровать Спектру и таким образом). А то можно получить впечатляющие цифры С/Ш, например, относительно нескольких вольт dBFS (дефолтная калибровка)

А выкладываемые картинки шумовых полок, притом, почти всегда без указания FFT Size и f семпл (если кто не заметил, то дБ-значение шумовой полки зависит от FFT Size - минус 3 дБ на каждое удвоение) полезны разве что для сравнений при прочих равных - на одной картинке несколько кривых.

[Гоша]

Tuvalu,
+100 на #2204 и на #2211.
Я уже давно здесь спрашивал - а зафигом выкладываются графики спектральной плотности шума и какой в них смысл, если неизвестна шкала и полоса частот.
Так и рождаются мифы про 140 дБ.

[Igor EV]

Гоша, а мы еще выкладываем и WAV-файлы, которые можно проанализировать и увидеть, что там на самом деле

[Tuvalu]

Гоша, а мы еще выкладываем и WAV-файлы, которые можно проанализировать и увидеть, что там на самом деле

Просто шум без опорного уровня 0 дБ?

[Igor EV]

Просто шум без опорного уровня 0 дБ?

Ну почему? Я выкладывал запись голоса. Там есть паузы, по которым можно оценить общий шум (в том числе шум комнаты).
Могу выложить в любом виде. Например, надиктовать что-то в микрофон так, чтоб в WAV-файле получился уровень скажем -6дБ. Затем, не меняя усиления, заменить капсюль на конденсатор (с той же емкостью, которую имеет капсбюль) и записать шум. Такой вариант будет нормальным?
Просто нужно придумать методику, которую может повторить кто угодно.

[Tuvalu]

Могу выложить в любом виде. Например, надиктовать что-то в микрофон так, чтоб в WAV-файле получился уровень скажем -6дБ. Затем, не меняя усиления, заменить капсюль на конденсатор (с той же емкостью, которую имеет капсбюль) и записать шум. Такой вариант будет нормальным?

Он нормальный только для вас одного, да и то, с оговорками. Ваш голос - это только ваш голос. Необходим эталон звукового давления. А с этим будут очевидные проблемы.

Просто нужно придумать методику, которую может повторить кто угодно.

Полноценную методику придумывать не надо - она описана в ГОСТ-ах. В любительских же условиях можно стандартизировать измерение шумов только усилителей с эквивалентом капсюля. Разговор об этом уже был. Если кратко, то необходимо договориться
1) о номинальном уровне, подаваемом с генератора на вход. Например, 30 мВ.
2) о кривой взвешивания. Либо, выкладывать результаты всех вариантов: без взвешивания, по кривой А, по ITU-R.
Результаты можно выкладывать в виде wav-файлов с опорным уровнем, либо просто сообщить цифры рмс. Можно дополнить картинкой спектра.

Пока как-то так. Дополняйте, уточняйте.

[Igor EV]

необходимо договориться

Хорошо, давайте уточним детали.

1) о номинальном уровне, подаваемом с генератора на вход. Например, 30 мВ.

Как подавать сигнал? Берем схему FIN из первого сообщения темы. Можно подать синусоиду не с генератора (который есть не у всех), а со звуковой карты. Скажем, установить на выходе карты 0.5В RMS (этот уровень любая карта способна выдать), затем сигнал подаем на делитель напряжения, чтоб получить на выходе 30мВ. Нормальные китайские тестеры (напр. мой ZT102) имеют TRUE RMS и довольно точно измеряют напряжение на частотах как минимум до 5кГц. Я предлагаю такой способ, т.к. не у всех есть осциллограф. Частоту предлагаю до 500Гц. Тестером измеряем 0.5В, а 30мВ получаем автоматически, зная сопротивления резисторов (например 15кОм и 960 Ом).
Насколько я понимаю, после делителя должен быть конденсатор (предлагаю 1000пФ), и уже с него сигнал идет на затвор транзистора.

2) о кривой взвешивания. Либо, выкладывать результаты всех вариантов: без взвешивания, по кривой А, по ITU-R.

Предлагаю не заморачиваться, а выкладывать просто WAV-файлы, т.к. наверняка не все умеют обрабатывать результаты.

[Tuvalu]

Насколько я понимаю, после делителя должен быть конденсатор (предлагаю 1000пФ), и уже с него сигнал идет на затвор транзистора.

Нет, после делителя должен быть именно эквивалент ёмкости капюля - 75 пФ или около того. Ещё один последовательный с ним конденсатор 1000 пФ лишний.

[Igor EV]

Tuvalu, ну так ведь нам надо подать сигнал на затвор транзистора. Если там не будет конденсатора, транзистор будет не в режиме.
Конденсатор 1000пФ нарисован в первой схеме первого сообщения. В этой схеме нужно убрать резистор R13, а сигнал подавать на точку соединения C1 и С7. Конденсатор С1 естественно должен иметь емкость такую же, как капсюль.
Только тут небольшая засада: у всех капсюли имеют разную емкость. Может быть и 45пФ и 80пФ. Так что принимаем какую-то среднюю емкость, напр. 75пФ.

[Tuvalu]

ну так ведь нам надо подать сигнал на затвор транзистора.

Не на затвор, а между общим и оторванной от него "нижней" обкладкой эквивалента капсюля. Таким образом имитируется капсюль - последовательно соединённые генератор и конденсатор (75 пФ). Физический смысл этого эквивалента - источник сигнала с внутренним сопротивлением чисто ёмкостного характера (75 пФ). В первом посте это рис 2.