Пред для электретного микрофона

[Fenyx]

Заходим, товарищи, участвуем!
Литература для интересующихся:
П. Хорвиц У. Хилл "Искусство схемотехники" стр. 128-138.
"Параметрическая линеаризация полевого транзистора или как сделать твердотельный триод" Alex Nikitin.
Ветка здесь "Усилитель на 7 транзисторах" его же.
Обоснование: В микрофоне встроен полевой транзистор, но его включение в стандартной схеме далеко от идеального, о чем в частности сказано на LinkvitzLab, тут, по этому надо не тупо включать его по схеме из даташита, а задать наиболее благоприятный режим работы.
Одна только каскодная схема (без операционного усилителя) дает увеличение чувствительности около 26-30дБ !!! Это впечатляет!
**************************
Финальный вариант схемы (картинка внизу) - в том виде, что работает у меня: картинка и файл с печаткой для SprintLayout.
Разделительный конденсатор С1 и задающую смещение на входе операционника цепочку R6-R7 можно убрать, если напряжение питания будет постоянным и номинал резистора нагрузки каскода R1 будет подобран так, чтобы постоянное напряжение на нем было около 1/2 Uпит.
Конденсатор по питанию можно переместить непосредственно к входным пятачкам платы (как я и сделал, потому что плата вставлена в корпус от щупа вольтметра - теперь это корпус микрофона , и конденсатор мешался). Второй кондер рядом - неполярный электролит для развяски ОС по постоянному току можно отогнуть (если оставить длину его ножек над платой 2мм) и он не мешает.
Напоминаю, что опер можно взять любой, какой вам понравится, я взял AD8610 потому что он обладает просто превосходными характеристиками и при этом высылается фирмой Analog Devices безвозмездно (то есть даром ) всем желающим (на ссылке искать в таблице в столбце "Samples Cart" те строчки где есть "Add to Cart" - туда и жать). Вероятно вам будет полезен этот топик: Заказ деталей.

Последние новости: основные варианты схем с описанием и разведенными печатками собраны в одной статье, лежат тут:Усилитель для электретного микрофона на ОУ
*************************************************************************************
Так как в теме и в привате регулярно всплывают вопросы, то решил вынести сюда своеобразный микро-FAQ.
Первая по хронологии схема, она мной собрана и прекрасно работает до сих пор:

Печатка к ней.
Следующая схема - та которая лично мне нравится больше, на двух оу (в одном корпусе), без дополнительного транзистора. Кроме прочего отличается еще и меньшим минимальным напряжением, которое требуется для ее работы. Практически напряжение снизу ограничено только требованиями примененных ОУ - для использованных мной AD8620 это около 7В (однополярного):

Печатка.
Фото готовой печатки:
Дорожки спциально разведены пошире (и сами и пространство между ними) - чтобы можно было легко сделать "на коленке" - лазерно-утюжной технологией и т.п. - хоть от руки нарисовать. Внимание! В файле для спринта присутствуют некоторые элементы, которых в вышеприведенной схеме нет. Они выполняют вспомогательные функции и на принципиальной схеме отсутствуют чтобы не отвлекать от основной мысли.
То, что ниже в статье - это так, мысли вслух про возможные варианты. К тем могу еще добавить вариант с одним оу и Т-образной ОС, но на мой взгляд он преимуществ не имеет (кроме экономии одного оу, но это экономия пустая, т.к. по цене ничего не выигрываешь и по габаритам тоже - корпус точно такой же). И еще обсуждался вариант по снижению нелинейных искажений самого капсуля (вернее полевого транзистора в нем), путем перевода оного в "линейную" область. Для этого нужно снизить напряжение на капсуле с 2В до примерно 0,35В - см. графики ниже. Такой вариант требует специальной схемы для компенсации температурного дрейфа полевика. Те, кто сильно заморачиваются параметром THD в своем микрофоне (по данным симулятора искажения падают в 10 раз - с 0,45 до 0,05%, на самом деле может быть и по другому - в микрофоне есть еще другие источники искажаний), могут попробовать заменить источник опорного напряжения (у меня это светодиод) на схему, выдающую напряжение 0,35В при 20 градусах и имеющую температурный коэффициент 2,0-2,2мВ на градус (плюс, т.е. с ростом температуры напряжение должно повышаться).
И одно замечание - ссылки на картинки и файлы ведут на сайт многоуважаемого камрада GREY, так что если его сайт забарахлит или он в очередной раз поменяет его структуру, то я не виноват что вы не видите картинок!
*************************************************************************************
Ссылка на связанную тему по микрофонам:
Выбираем измерительный мткрофон
Топик по компьютерным измерениям программой LspLab:
Как пользоваться LspLab3
Еще про измерения:
Измерение АЧХ акустики. Вопросы чайника по JustMLS, RMAA и т.п.
Хороший обзор режимов работы полевика с предложенной (лучшей) схемной реализацией:
https://forum.vegalab.ru/showthread....56#post1898656
Кривые на картинках снизу - ВАХ полевика моего капсуля WM61

[Vlad Bo]

Тут такое дело. Напряжение в конденсаторных микрофонах, если взять глобально, нужно для двух вещей

Ну, в конденсаторном понятно, для создания поляризации. В электретном она уже есть и напряжение прикладывается к полевику.
Хотя, посмотрел характеристику его плевика 2SK3372, она линейная и от напряжения сток-исток практически не зависит…

Про шумы понял, что повторителем включать хуже

А вот во вторй пункт не въезжаю Ты про R2 по прикреплённой схеме?

[Fenyx]

вторую сторону ПП оставить в качестве экрана и подсоеденить к земле

Ну и оставь, только подсоединяй в точке впайки минусовой ноги электролита, который на входе питания стоит.

Про шумы понял, что повторителем включать хуже

Хуже чем что?

А вот во вторй пункт не въезжаю Ты про R2 по прикреплённой схеме?

Чего ж тут не понять - про R1, а не R2, конечно! Капсуль выдает ток, пропорциональный звуковому давлению. Этот ток преобразуется на резисторе R1 в напряжение, равное по закону Ома U=dI*R (dI потому что сигнал - это переменная составляющая тока). Чем больше сопротисление - тем больше сигнал, тем он больше относительно помех и тем меньшее усиление требуется от дальнейших каскадов. Однако и постоянная составляющая тока там имеется, естественно, значит мы не можем поставить любой сколь угодно большой резистор, а только такой, который при заданном начальном тока (0,33мА) даст падение напряжения приемлемое для остальных элементов. Ясно, что мы не можем взять 150кОм резистор при питании 9 или 12В, потому что тогда на нем должно падать 49,5В, чего нам питалово не выдает! А еще нужно предусмотреть 2В на капсуль + как минимум 1В на "верхний" транзистор и еще пару вольт на размах сигнала. Вот и все премудрости - чего ж тут не понять.

[Константин Бат]

Fenyx
Добрый день, я новичок в звукотехнике так что не судите строго. Почитал, очень интересно. Прошу помощи: купил микрофон 6050 нужен файл коррекции и схемку усилителя к нему. А то пытался по ссылкам ссылки не работают если можно скинь на мыло. (kokish-bat@yandex.ru)

[Fenyx]

Ссылки в шапке (прилепленный первый пост сверху) все рабочие, кроме одной - Сергей поменял внутреннюю структуру своего сайта - вот ссылка на статью и не работала - исправил.

[Пётр]

Здравствуйте. Собрал микрофончик (предусилитель) по схеме на двух ОУ. Вроде работает. Решил фотки прикрепить про то, как оформил - может кому интересно...

[Fenyx]

Пётр, вынеси капсуль подальше - см. на 15-20 от корпуса, так близко отражения от него будут хоть немного, но влиять на ачх капсуля.

[Digital-Cj]

Fenyx, очень заинтересовался схемой, т.к. именно это и искал. Вот какой отвлеченный вопрос: а можно будет в такой микрофон "петь" ? Себе хочу сделать как измерительный для снятия АЧХ, а вот знакомому нужен пред с хорошими характеристиками как раз для "пения". Ну, то есть, для качественной записи акапел.

[Fenyx]

"петь" ?

Пейте на здоровье!

[Digital-Cj]

У меня еще несколько вопросов:
1) На http://audio.micronet.lv/diy/soldering/micamp.html принципиальная схема (с двумя операми) отличается от печатки, сопутствующей эту схему. На ПС нет кондеров на 2uF и 100nF, отсутствует резюк на 47 Ком. На печатной плате они нарисованы. Плюс, имеет место различие номиналов резисторов (3.3К на ПП и 5К на ПС). Вопрос: чему верить? Что делать?
2) Там же. Есть фраза "Если вход следующего после усилителя устройства имеет развязку по постоянному току, то выходной конденсатор в обейх схемах можно исключить, заменив его резистором небольшого номинала – единицы-десятки Ом."/ Я так понимаю, речь идет как раз о кондере 2uF. Вопросов два: а) Можно ли использовать керамику в кач-ве этого кондера? б) Мне нужен пред для линейного входа звуковой E-Mu 1212M, я ничего об этом входе не знаю, есть ли там эта "развязка"? (понимаю, что вопрос не в жилу, но вдруг...). Этот вход может работать в балансном режиме, а также "переключается" на +4dB (или -10dB)
3) Подойдет ли опер OP275 для этого преда?
4) Можно ли использовать керамику на 100nF? Я имею ввиду БЕС ущерба для качества.

P.S. Изготавливать хочу для DIP оперов.
P.P.S. В схемотехнике не разбираюсь, отсюда и вопросы. Хотя, конечно, не последний валенок .

[Vlad Bo]

принципиальная схема (с двумя операми) отличается от печатки, сопутствующей эту схему.

Читаем внимательно тему! Уже отвечали.

Есть фраза <…> выходной конденсатор в обеих схемах можно исключить

Лучше не исключать. Об этом Fenyx ответил постом ниже.

Можно ли использовать керамику в кач-ве этого кондера?

Керамику в качестве разделительных конденсаторов лучше вообще не использовать. Только в фильтрах питания и только NPO.

[Fenyx]

имеет место различие номиналов резисторов (3.3К на ПП и 5К на ПС). Вопрос: чему верить? Что делать?

Обо всем этом есть в статье - в связи с частыми вопросами про различие номиналов внес соответствующие пояснения. Различие номиналов происходит от отличия моделей в симуляторе от реальных деталей - в печатке то, что должно быть в реале.
Конденсаторы ставьте какие хотите - я не склонен к религиозным спорам по этому поводу - если считаете, что "только МБГО", то ставьте его на здоровье - в разрыв сигнального провода с выхода платы. Правда я считаю что глупо, если разделительный кондер в 10 раз больше всего усилителя, кроме того бумажные кондеры это кю! Для измерений прекрасно работает и керамика, однако лучше поставить пленку, можно и электролит, но обязательно неполярный, с полярным скорее всего проблемы будут. Емкость зависит от входного сопротивления (например звуковухи, к которой это будет подключаться) - если входное сопротивление ниже 10кОм, то нужно емкость увеличивать, а так 2,2мкФ с большим запасом (срез где-то на 1,5 герц, если правильно помню).

[Dj.Shadow]

Присмотрел на сайте у GREYя вот такую схемку http://audio.micronet.lv/diy/other/b...ematic_mod.png
Планируется это засунуть в микрофон МКЭ-100 заместо родной порнографии стоящей тама (ну просто глупо вставлять в него батарейки, когда у него хвост есть, вот пусть по кабелю и питается). Так вот, чем можно заменить 2SC2240 и 2SA970 ? Желательно СМД... И насколько критичен разброс параметров у 2SA970, подбирать надо? Эта схемка, как я понимаю питается от 48 вольт?

ЗЫ: Что эт микрофон не самый лучшый я знаю, но их есть целый ящик...

[Carbon]

Так вот, чем можно заменить 2SC2240 и 2SA970 ? Желательно СМД...

Для Q2 и Q3 подойдут BC856. Q1 можно поставить BC846 - BC850.

И насколько критичен разброс параметров у 2SA970, подбирать надо?

Желательно. Лучше, если на выходах будут близкие постоянные напряжения.

Эта схемка, как я понимаю питается от 48 вольт?

Фантомное питание. Не обязательно 48V, будет работать и от 12-15V.

[timm]

А кто-нибудь мерил Кг микрофона в этой схеме?

У меня нагрузка мика каскодом ничуть не улучшила линейность.

Точнее: типовая схема (Rc=2.2к) дает около 1%, можно улучшить до 0.02...0.05%,
увеличивая Rc до 5...15к, в зависимости от экземпляра капсюля.

Схема с каскодной нагрузкой без настройки дает тот же 1%
При напряжении на микрофоне около 1В Кг удается уменьшить до тех же 0.02...0.05%, но настройка очень острая - около 2%.

Динамический микрофон в тех же условиях тоже показывает 0.02...0.05% -
видимо такова нелинейность моего источника.

Магический 1В соответствует Uотс полевиков для электретов.
Получается, что полевик там оптимально работает на границе линейного и насыщенного режимов.

При напряжении ниже 1В он должен-бы уйти в линейный режим,
где фиксация Uси его еще сильней линеаризует... Но усиление падает, шум растет, и вместе с шумом поднимается 2я гармоника.

Получается, что ни каскод ни параллельная ООС искажения уменьшить не могут.

Какие будут мысли или советы?

[Fenyx]

А чем вы измеряли нелинейность? Я бы очень хотел ее измерить, но это невозможно сделать "на коленке", т.к. нужен источник звука с зарание известным этим параметром, а чтобы он был, нужно его чем-то калибровать! Круг замыкается и ни к чему не ведет.
На счет схем. Каскодное включение - это было начало экспериментов, т.к. проще всего делалось и проверяло основную идею. В принципе, цель была не снизить нелинейность, а повысить чувствительность и одновременно снизить шумы. О нелинейных искажениях я мог судить только по данным симулятора - он говорил что искажения уменьшаются. Естественно, если полевик будет работать в линейной области характеристики, то его собственная линейность улучшится, а чувствительность и шум резко ухудшатся, так что кому нравится поп, а кому и попадья. На счет 1% что-то сильно завышено - обычно это уже режет слух, а с моего микрофона звук получается гораздо чище чем с любого динамического а-ля караоке, так что думаю, что ниже. Кстати, пытался я все же оценить нелинейности с некалиброванным источником - примерно зная его КНИ, получилось что искажения записанные микрофоном примерно того же уровня, что и у источника. Если не путаю, то что-то около 0,1-0,3% было.

[Carbon]

А чем вы измеряли нелинейность? Я бы очень хотел ее измерить, но это невозможно сделать "на коленке", т.к. нужен источник звука с зарание известным этим параметром, а чтобы он был, нужно его чем-то калибровать! Круг замыкается и ни к чему не ведет.

Но кто-то же ведь создает измерительные приборы, которые точнее всего остального... Просто используют схемотехнические решения, которые объективно гарантируют нужные параметры.
А нелинейность можно оценить, пользуясь тем, что нелинейность микрофона не может быть больше нелинейности всего тракта. Иными словами, если тракт состоит из ЦАПа, усилителя, АС, микрофона и АЦП и измерения дают, скажем, 0.05%, значит в этих условиях микрофон дает не больше 0.05% искажений. Можно уточнить результат, измерив сначала тракт без АС и микрофона. Так что не все так грустно .

О нелинейных искажениях я мог судить только по данным симулятора - он говорил что искажения уменьшаются.

Кстати, какой полевик Вы используете для симуляции? Если использовать идеальный, на практике все будет по-другому .

[timm]

А чем вы измеряли нелинейность? Я бы очень хотел ее измерить, но это невозможно сделать "на коленке", т.к. нужен источник звука с зарание известным этим параметром, а чтобы он был, нужно его чем-то калибровать! Круг замыкается и ни к чему не ведет.

Ну почему же сразу невозможно?
Просто коленка даёт заметный НЧ шум, хотя на 1кГц это не важно,
и не обеспечивает необходимой механической стабильности от измерения к измерению. Поэтому, прижимать желательно не коленом.

Наушники, микрофон, 1кГц, ещё коленка, RMAA (или что-нибудь, чем можно посмотреть спектр до 2-3 гармоники).

Естественно, на абсолютную точность метод не претендует, но зависимость 2-ой гармоники от режима транзистора видна хорошо.

Обмерил 5 разных капсюлей. Для частот 0.5...5кГц воспроизводимость хорошая.

Громкость подбиралась по прекращению снижения искажений при снижении громкости.
Самым трудным был подбор наушников: оказалось, что в узком интервале
частот лучший результат дает обычный дешевый динамический излучатель,
совершенно непривлекательный во всех остальных отношениях.

В книжках пишут, что преимущество конденсаторных микрофонов перед динамическими заключается в хорошей переходной характеристике,
а линейность примерно одинакова.
Думаю, что и с излучателями дело обстоит примерно также.

Естественно, если полевик будет работать в линейной области характеристики, то его собственная линейность улучшится, а чувствительность и шум резко ухудшатся, так что кому нравится поп, а кому и попадья.

Ok. 2 вопроса: какое в вашей схеме подается напряжение на микрофон?
По вашей модели, в каких областях находится рабочая точка при нагрузке микрофона на резистор и при фиксации Uси?

[devisangela]

Кстати, какой полевик Вы используете для симуляции? Если использовать идеальный, на практике все будет по-другому .

Вот для любителей моделирования:
*****
* 2SK3372.LIB
*****
***
.MODEL 2SK3372 NJF (BETA=1.5M Betatce=-.5 Rd=5 Rs=5 Lambda=10m
+Vto=-0.6 Vtotc=-2.5m Is=114.5f Xti=3
+Cgd=3.5p M=.2271 Pb=0.5 Fc=.5 Cgs=0.65p
+Kf=2.918E-18 Af=1)

Этот полевик стоит в WM-61. Модель я нашел где то в сети и подогнал под паспортные параметры, я думаю двольно точно. Схема Fenyx промоделирована с Generic полевиком, и эта модель имеет весьма отдаленное сходство с реальностью.

[Fenyx]

Так что не все так грустно

Все именно так, потому что цап-ацп-усилитель в жанном случае имеют пренебрежимо малые искажения, а вот излучатель как раз очень большие, причем заранее неизвестен даже их порядок.

какое в вашей схеме подается напряжение на микрофон?

2в - это расписано в статье. На тот момент ничего лучшего придумать я не мог. Да и врядли лучше можно придумать - ниже напряжение делать нельзя, т.к. резко падает чувчтвительность, выше не целесообразно, т.к. чувствительность не растет, а напряжение нужно где-то брать, а я рассчитывал на то чтобы работало от 5-12 вольт (на практике ниже 7в не заводится, но это уже из-за микрухи).

По вашей модели, в каких областях находится рабочая точка при нагрузке микрофона на резистор и при фиксации Uси?

Имеется в виду стандартное включение, а оно подразумевает 5в питания и 3к3 резистор, по крайней мере все схемы, которые я видел сделаны точно так или близко к этому, так и моделировал.

Схема Fenyx промоделирована с Generic полевиком

Это с чего такое уверенное заявление? Хотя соглашусь, что отличия, конечно, были, но модель была выбрана (сейчас уже не помню какого конкретно - это больше года назад происходило) по ближайшим параметрам начального тока и напряжения отсечки.
За модель спасибо!
ЗЫ. Попробовал вставить модель полевика. А у него крутизна, оказывается, еще больше чем в модели, которую я использовал. Правда, что-то в модели все-таки не так. Я начальный ток намерил (в натуре) 0,33мА (по даташиту 0,1-0,47), а в этой модели около 0,7. Действительно, симулятор показывает минимум искажений при напряжении на полевике 0,06дБ, при этом усиление первого каскада упало только на 20%, однако это с лихвой компенсируется тем, что резистор ОС нужно поставить раза в 1,5-2 больше - чтобы напряжение постоянки на выходе стало как до изменений (конечно, шумы станут побольше, но тут то на то и выходит - они зато уменьшатся во втором каскаде, т.к. его усиление теперь надо меньше). Если напруга на полевике ниже или выше, то искажения растут, особенно если напруга больше - при 0,7В резкий скачок. При 2В получается 0,256дБ (в моей схеме, а в стандартной 0,650дБ). Может и стОит подкорректировать схему.

[Carbon]

Вот для любителей моделирования:
Этот полевик стоит в WM-61. Модель я нашел где то в сети и подогнал под паспортные параметры, я думаю двольно точно.

Я использую 2SK3719 от NEC http://www.necel.com/nesdis/image/D16787EJ2V0DS00.pdf . Он для электретников и по характеристикам тоже похож на 2SK3372. Вот его модель (ссылку что-то не найти):
.MODEL JFET NJF
+ VTO=-.34
+ BETA=2.4188E-3
+ LAMBDA=.13614
+ ALPHA=1.0000E-6
+ VK=1
+ RD=64.188
+ CGD=2.075E-12
+ CGS=2.700E-12
+ KF=1.0000E-18
+ BETATCE=-.5
+ VTOTC=-2.5000E-3
+ PB=0.43
+ M=0.2543566
+ IS=5.46E-12
+ N=1.4185
+ RS=64.18
Интересно, большая ли разница получится на практике.