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.

[Igor EV]

Хотелось бы понять, почему не более 1МОм. В первоначальной схеме стоит 4.7МОм и конденсатор 1пФ.

Регулярно "оттачиваю" схему исходя из толковых замечаний со стороны и своих.
Вы хотели чтоб "всё сразу и бесплатно в первом сообщении с исчерпывающим набором комментариев"?

Нет, конечно не сразу. Но вдруг есть (или будут в дальнейшем) какие-то теоретические обоснования - было бы интересно.

Отличная находка! (Если подтвердится конечно). Вспомнилось фото внутренностей akg414, где используется броневой сердечник - возможно именно по этой причине.
Будем пробовать на маленьких броневичках.

Только вот купить их сложно. Я не нашел ни на Али, ни в Украине (а у меня есть ). Речь про сердечники 8мм в диаметре и 8мм высотой. Попробуйте поискать в старых радиоприемниках, если есть такая возможность.

я пробовал с несколькими кольцами. Проницаемость не менее 2000

У меня есть только крупные (15мм в диаметре), про которых я точно знаю, что они 2000НН. Так что на кольцах вряд ли буду пробовать еще.

[Павлунчик]

У меня, кстати, BC547 и BC857 Поменять на 2N5551 могу, но у меня нет таких транзисторов в SOT-23. А хочется именно такой корпус.
Кроме того надо еще менять BC857 на 2N5401. И этого транзистора в SOT-23 меня нет. Впрочем, для экспериментов сгодится и в TO-92. Если сегодня успею, заменю транзисторы и проверю.

Верной дорогой идёте. Только обязательно сообщите - какие статические коэффициенты передачи тока у этих высоковольтных. На всякий случай.

[real64]

Вспомнилось фото внутренностей akg414, где используется броневой сердечник - возможно именно по этой причине.
Будем пробовать на маленьких броневичках. Тем более вторичка не нужна.

Гефелевский (ноймановский) трансформатор ПН сделан на чашечном ферритовом сердечнике.

Только что-то в продаже их не видел по вменяемым ценам

[shura1959]

И что значит "не должно"? На эмиттере 46V может быть, а на коллекторе МИНУС 48V.
Пробой ВС857 обеспечен. Видимо высоким "прошибает" (при флуктуации в момент включения и т.п.) BC847С.
Замена транзистора на более высоковольтный решила проблему.
"От типа", видите-ли

А, здесь, - да, что-то я не посмотрел на максимальное Напряжение КЭ, согласен, да.

Так "гляньте" и оповестите нас о результатах с различными транзисторами, в различных схемных решениях.

Возможно, когда мне понадобится преобразователь напряжения для капсюля; пока другие микрофонные дела, - более прозаические.

[Павлунчик]

Только что-то в продаже их не видел по вменяемым ценам

Любителям мотать - маленький подарок от Павлунчика...
Контур детектора или ПЧ 455кГц в лужёном корпусочке с ферритовой чашкой подстройки сверху (с платы какого-то японского магнитофона-приёмника)... Стоит обычно рядом с кварцевым фильтром 455кГц, сверху чашка бывает закрашена белой краской.
Разобрал, снял родную обмотку (там их две, одна со средним выходом), намотал внавал 500 витков 0.05 (зашли отлично), собрал, измерил индуктивность (перед этим "вкрутил" чашку до упора) - более 9мГн. Впаял в схему (бестранс ОБ), заземлил корпусок...
-- пит 23V/ потр 10мкА/ вых 27-28V (без удвоителя).
-- пит 46V/ потр 20мкА/ вых 55-56V (без удвоителя).
А вокруг тишина
Проверьте на подобных контурах...
----------------
И частота вышла вкусная - аж под 650 кГц
----------------
Внешние габариты около 7.4X10.7мм.
-------------
Нашёл сейчас платку приёмника от магнитолы Fisher PH-W702K.
Там точно такой же контур закрашенный сверху белой краской.
Попробую повторить опыт с подобным контуром из другой магнитолы.

[Igor EV]

Контур детектора или ПЧ 455кГц в лужёном корпусочке с ферритовой чашкой

Замечательно, что и у Вас появился подобный дроссель!

Докладываю про новые результаты. Только пожалуйста тапками в меня не бросать. У меня в этот раз результаты не такие, как у Вас. Однако дочитайте до конца - там самое интересное

Тестировал исключительно бестрансформаторную схему #1020. Думаю, что почти все нижесказанное справедливо и для трансформаторной схемы.
Итак, заменил транзисторы на 2N5551 и 2N5401. Результаты остались те же самые. На дросселях с низкой индуктивностью схема работает в "пакетном" режиме либо (для некоторых дросселей) выходное напряжение после удвоителя получается ниже питающего. Напр. при питании +31В выходное напряжение -26В (на "неправильных" дросселях). Но гораздо чаще генератор выплевывает пачки синусоид. Частота следования пачек примерно 1.5кГц. При питании +20В также идут либо пачки, либо получается низкое выходное напряжение.
Вывод: транзисторы не оказывают влияние на формирование "пачек".

Поэкспериментировал с конденсатором 1пФ. Уменьшение емкости ниже оптимальной и увеличение выше оптимальной приводит к уменьшению выходного напряжения и похоже ни на что больше не влияет. Резистор R2 в процессе экспериментов был 1МОм, и я его не менял.
Конденсатор C1 ни на что не влияет, если его емкость выше 1000пФ. Пробовал ставить и керамические конденсаторы, и пленочные - разницы нет.

Теперь интересное.
Предлагаю включить осциллограф, выбрать развертку, при которой хорошо видно выходной сигнал и постепенно менять развертку вплоть до 5мс на деление. При некоторых величинах развертки будет видна генерация на частоте от 150 до 3000Гц. Т.е. генератор возбуждается на двух частотах сразу. Самое противное - частота паразитной генерации зависит от положения щупа осциллографа.
Я пытался следовать рекомендациям shura1959, который предложил в базу и коллекторы транзисторов ставить резисторы. Это не помогает абсолютно. Только падает выходное напряжение.

А теперь самое интересное. Дальнейшие эксперименты проводились при питающем напряжении 31В.
Я установил параллельно дросселю конденсатор 200пФ. Частота упала до 158кГц, выходное напряжение снизилось с -56.7 до -49.8В, потребляемый ток остался прежним - 34мкА.
Но самое замечательное - практически исчезло ограничение синусоиды сверху, а также полностью пропала генерация на паразитных частотах. Кроме того полностью исчезли биения (дрожание синусоиды), что я раньше приписывал наводкам 50Гц. И это в варианте на картонке, без всякой экранизации.
Далее я поставил параллельно дросселю 91пФ (вместо 200). Частота стала 227кГц, потребляемый ток 30мкА, выходное напряжение -53.7В. Ограничения синусоиды сверху тоже практически не видно, паразитных частот нет.

Если теперь не меняя ничего в схеме заменять только дроссель, то при низкой индуктивности схема просто выдает меньшее напряжение, а паразитных частот (и пачек) нет при любом дросселе, даже самом отвратительном.

Вот мои окончательные номиналы: L1 = 5077мкГ (броневой 8х8), C3 = 0.5пФ, C1 = 22нФ, R1 = 10МОм, R2 = 1МОм, C5 = C6 = C7 = 0.1мкФ, транзисторы BC847/857, Q3 отсутствует, питание +31В подается на C7.

Пожалуйста, повторите мой эксперимент.

P.S. Если у вас нет паразитных частот без конденсатора параллельно дросселю, то остается считать, что виной всему цифровой осциллограф, которым я пользуюсь. Но в это слабо верится.

[Павлунчик]

Пожалуйста, повторите мой эксперимент.

Да никогда эту чушь не буду повторять.
Соберите FINПП не оглядываясь назад, со всеми рекомендациями. АРУ тут ещё не хватало. АРУ будем пробовать пристраивать к FINПП позже.

[Igor EV]

Да никогда эту чушь не буду повторять.
Соберите FINПП не оглядываясь назад, со всеми рекомендациями. АРУ тут ещё не хватало. АРУ будем пробовать пристраивать к FINПП позже.

Вы невнимательно читали. АРУ там нет, Q3 отсутствует. FINПП отличается от схемы #1020 только конструкцией конденсатора 0.2пФ.
Фактически я собрал FINПП, только с обычным конденсатором 0.5пФ.

[Павлунчик]

P.S. Если у вас нет паразитных частот без конденсатора параллельно дросселю, то остается считать, что виной всему цифровой осциллограф, которым я пользуюсь. Но в это слабо верится.

Никаких паразитных частот близко нет. Что там у Вас творится?
Даже с новым дросселем при мизерном токе птребления на большой чувствительности осциллографа - чистый "горизонт" ВЧ без малейшего намёка на какую-то там НЧ пульсацию - макетка ВНЕ корпуса!
О вспышках вообще речь не идёт во всём диапазоне питания. Очень стабильная работа.
-------------------
Опробовал только что КИГ 2200мкГн (из ВМ-12). При ёмкости в обратной связи превышающей в несколько раз паразитную ёмкость монтажа - можно получить "пакеты" при некотором напряжении питания - да. А "горизонт" так же чист - никаких сторонних генераций нет от слова СОВСЕМ.

[Igor EV]

Никаких паразитных частот близко нет. Что там у Вас творится?

Ну и замечательно. Будем считать, что только у меня были проблемы Мое дело рассказать.

[Павлунчик]

Мое дело рассказать.

И моё тоже.
Перевёл в режим транс ОЭ тот же самый дроссель 2200мкГн (из ВМ-12), "не отходя от кассы". Намотал 7 витков поверх.
Генерация пакетов буквально на грани при регулировании напряжения питания в широких пределах.
Аналогично ведёт себя бестранс с малой (паразитной) ёмкостью в обратной связи.
Но витки намотаны на толстый слой краски, что несколько "смягчает" режим.
Тот случай, когда между решениями почти нет разницы в плане паразитного возбуда.
Редкий случай, кстати. С некоторыми более "тяжёлыми" дросселями бестранс работает устойчивее.
Обязательно найдём "точку опоры". Ну или ряд проверенных самопальных и готовых решений.
На редких экземплярах старайтесь не строить выводы. Проверить то трудновато "на том конце".

[Igor EV]

Павлунчик, но ведь ограничение синусоиды у Вас есть? А у меня после проведенных изменений нет.
А без конденсатора параллельно дросселю у меня паразитная генерация на абсолютно всех дросселях с индуктивностью менее 3мГ. В том числе покупных.

Вы пробовали менять развертку осциллографа, как я описал? И какой у Вас осциллограф? У меня JDS2022A. Аналогового осциллографа к сожалению нет.

---------- Сообщение добавлено 20:28 ---------- Предыдущее сообщение было 20:04 ----------

Кстати, гляньте на первоначальную схему от semimat. Там есть конденсатор параллельно первичной обмотке.
Позже semimat писал:

Конденсатор С3 задаёт рабочую частоту генератора и делает её низкой для того, чтобы ферритовый сердечник работал на более «удобной» для него частоте. Как известно, у ферритов с высокой магнитной проницаемостью (2000 и выше), проницаемость падает с ростом частоты. Поэтому индуктивность, измеренная тестером на частоте 1 кГц, окажется намного меньше при частоте 500 кГц. И одновременно быстро растут потери на перемагничивание. Эти потери особенно велики в замкнутых сердечниках типа колец, борневых или Ш-образных, и менее заметны у стержней и гантелек (правда, из-за этого приходится мотать существенно больше витков). Из-за потерь, в свою очередь, растет реальный ток потребления (поскольку потери равноценны параллельному подключению резистора к обмотке трансформатора). Вот я и решил понизить рабочую частоту, чтобы можно было эффективней использовать кольцевые сердечники. Также наличие С3 минимизирует зависимость режима генератора от паразитных емкостей (емкости обмотки трансформатора и емкости коллектора транзистора). Я рекомендую поэкспериментировать с этой емкостью. Она также может снизить чувствительность схемы к наводкам и одновременно понизить число витков в обмотке обратной связи.

Я не обратил должного внимания на этот пост, а теперь вспомнил о нем. И эта емкость существенно повышает качество синусоиды. Кто как, а я буду ее ставить.
Кстати, рассчет по формуле F = 1/(2π√(LC)) дает правильное значение частоты. А в случае отсутствия конденсатора на частоту влияет паразитная емкость, которая неизвестна.

[Павлунчик]

но ведь ограничение синусоиды у Вас есть? А у меня после проведенных изменений нет.
А без конденсатора параллельно дросселю у меня паразитная генерация на абсолютно всех дросселях с индуктивностью менее 3мГ. В том числе покупных.

Уберите конденсатор (что параллельно катушке поставили) и уменьшите сопротивление на базе повторителя.
680кОм - 560кОм - 470кОм - 330кОм..., посмотрите на результат. При каком сопротивлении вспышки исчезают?

[Igor EV]

Уберите конденсатор (что параллельно катушке поставили) и уменьшите сопротивление на базе повторителя.
680кОм - 560кОм - 470кОм - 330кОм..., посмотрите на результат. При каком сопротивлении вспышки исчезают?

---------- Сообщение добавлено 20:49 ---------- Предыдущее сообщение было 20:39 ----------

Проверил. Дроссель 3.15мГ, резистор в повторителе 360кОм. Вспышек нет, но есть паразитная генерация на частоте 1.3кГц.
Дроссель НЕ самодельный.
При уменьшении резистора ощутимо падает выходное напряжение.

Дроссель 700мкГ, резистор 360кОм - есть вспышки. Дроссель самодельный на гантельке 6мм.

[Павлунчик]

есть вспышки.

А теперь верните 1МОм. Подайте на схему питание через 5-10кОм и шунтируйте схему по питанию конденсатором 47мкФ.

[real64]

Из последнего. С кольцом по сравнению с Ш-сердечником все муторно. Более трудоемкая намотка. Хуже результаты. Бросил.
С индуктивностью от фильтр пробки Маяка с подстроечником еще раз проследил зависимость тока от индуктивности (частоты). При изменении индуктивности от минимальной (примерно 1,7 мГн) до максимальной (32 мГн) ток потребления меняется почти в 10 раз Частота примерно в 4.5. Схема бестрансформаторная.

---------- Сообщение добавлено 21:30 ---------- Предыдущее сообщение было 21:20 ----------

эта емкость существенно повышает качество синусоиды.

Я тоже ставил эту емкость, но только в надежде снизить частоту и, следовательно, потребляемый ток - частота снижается с током не прокатило. Отказался. Существующее небольшое ограничение синусоиды на качество постоянного напряжения и помехи существенного влияния не оказывает. Можно забить. Вспышки - да - это зло.

[shura1959]

в базу и коллекторы транзисторов ставить резисторы. Это не помогает

Ну, что ж, значит причина не в этом.

Если у вас нет паразитных частот без конденсатора параллельно дросселю, то остается считать, что виной всему цифровой осциллограф, которым я пользуюсь. Но в это слабо верится.

У меня тоже с недавнего времени дома цифровой осциллограф, его собственные помехи в основном идут с экрана, но они расположены выше 100 МГц, и их амплитуда около 5мВ на антенне из щупа (крокодил земли замкнут на сигнальный контакт). А какая у Вас амплитуда генерации на 150...3000 Гц ?

[Павлунчик]

А какая у Вас амплитуда генерации на 150...3000 Гц ?

Экономичность рассматриваемых трёх схемных решений зиждется на эффекте инжекции. На базу генераторного транзистора текут заряды (с его же коллектора) заряжая конденсатор базового шунта почти до закрывания транзистора. Достаточная незначительная пульсация по питанию ведёт к немедленному срыву генерации, затем происходит восстановление и пошли НЧ "вспышки". Синус у нас сверху ограничен..., чуть больше ток (в зависимости от дросселя), затем небольшая просадка по питанию (относительно накопленного потенциала на базе генераторного транзистора) и кранты стабильности. Вот товарищ пытается "сгладить" синус в ущерб амплитуде чтоб "вспышки" не мучили.
1) Можно ослабить обратную связь (малоэффективно).
2) Можно добавить ёмкость в фильтр питания генератора (достаточно эффективно) но объёмы растут. При прямом подключении схемы на конденсатор 470мкФ в схеме FIN +46V- проблем нет.
3) Просто переключить шунт базы генераторного транзистора (0.1мкФ) - с минуса на плюс питания, где стоит свой шунт 0,1мкф с плюса на массу.
В последнем случае вспышки невозможны в принципе даже при достаточно малой ёмкости в фильтре питания (0.1мкФ) и питании схемы через резистор.
Пульсация по питанию будет немедленно "отслежена" по переменному напряжению и сведена практически к нулю между базой генераторного транзистора и плюсом питания.
Вот и вся "проблема".

[shura1959]

Вот и вся "проблема".

Хорошо, что всё решилось.
У меня-то ещё и теоретический интерес к генерации двух частот, как это проявляется в практическом устройстве, и чем можно устранить.

[Павлунчик]

Хорошо, что всё решилось.
У меня-то ещё и теоретический интерес к генерации двух частот, как это проявляется в практическом устройстве, и чем можно устранить.

Устранить можно различными способами. И этот вполне...