Страница 13 из 30 Первая ... 3111213141523 ... Последняя
Показано с 241 по 260 из 586

Тема:

  1. #1 Показать/скрыть первое сообщение.
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    748

    По умолчанию Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    В теме дается обзор схемотехнических решений, повышающих перегрузочную способность электретных микрофонов по допустимому звуковому давлению (SPL), и предлагается для опробования простая, но эффективная и неприхотливая схема предусилителя, снижающая (в симулировании) нелинейные искажения его электрической части до значений 0,003% и менее при амплитудном значении сигнала на затворе встроенного полевого транзистора до 6 Вольт (что формально соответствует более 140 дБ акустической мощности для типового электретного капсюля).
    Те, кто знаком с вопросом, могут перейти во второй раздел к описанию самой схемы, а для новичков в первой части поясняется суть проблемы и рассмотрены технические варианты ее решения, предлагавшиеся в период с 2005 года до настоящего времени. Проблема пока полностью не решена, поэтому материал будет полезен тем, кто хочет подключиться к ее решению.
    Я благодарен участникам форума: Alickkk, Andey Orloff, Bobby_ii, Carbon, Dzymytch, Fenyx, Kamikaze, mAxSpace, Mr-marlen, Nota Bene, Olvicgor и всем другим, кто в ветках: «выбираем измерительный микрофон» и «пред для электретного микрофона» рассказывали о своих изысканиях в данном вопросе, а также проделали колоссальную работу по поиску ценной информации из всевозможных источников и щедро делились ей в своих постах. Именно оттуда взяты все ссылки.

    Первая часть. Суть проблемы.

    Современные электретные микрофонные капсюли можно считать уникальными изделиями по соотношению цена/качество. Благодаря этому микрофоны на их основе вытеснили другие типы микрофонов почти во всех сферах применения.
    Тем не менее, у распространенных моделей капсюлей есть одно «слабое место»: встроенный в них полевой транзистор, работающий по схеме с общим истоком (ОИ), при типовом включении имеет «классическую» квадратичную вольтамперную характеристику (ВАХ), изображенную на рис. 1 .
    Рис.1. Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	2SK3372ВАХ.png 
Просмотров:	1654 
Размер:	13,3 Кб 
ID:	207911

    Естественно, такая квадратичная нелинейность незаметна лишь при небольших уровнях входных сигналов. Однако с увеличением входного напряжения неизбежно происходит рост нелинейных искажений вплоть до недопустимых значений.
    Для электретных микрофонов верхнюю границу акустического динамического диапазона условно принято определять величиной, при которой искажения достигают 0.5% (http://www.sengpielaudio.com/calcula...sferfactor.htm). У распространенных моделей капсюлей она обычно ограничена значением 100 дБ именно из-за квадратичности ВАХ. Тем не менее, это всех устраивает, поскольку в большинстве применений такие искажения вполне допустимы, а уровни в 100 дБ встречаются не часто. Поэтому производители капсюлей не заморачиваются проблемой устранения квадратичной нелинейности, тем более, что она немного нейтрализуется внутренней ООС за счет эффекта Миллера.
    Другое дело - измерение искажений высококачественной акустической аппаратуры, например, колонок, у которых они (искажения) иногда не превосходят нескольких десятых долей процента при создаваемых уровнях акустической мощности более 120 дБ. Значит надо иметь измерительный микрофон, дающий при такой громкости на порядок меньшие искажения, чем сам исследуемый объект. Вот тут-то и становится ясно, что электретный капсюль в стандартном включении для этих целей совершенно непригоден. Не поможет здесь и обычный линейный предусилитель - он не только не способен ослабить искажения капсюля (поскольку снимает с него уже искаженный сигнал), он вообще просто войдет в ограничение. Фирменные измерительные микрофоны для таких задач стоят очень дорого, ограничивая массовость подобных измерений, поэтому очень важно найти дешевое решение. Значит, если мы захотим попробовать использовать электретный капсюль, надо попытаться изменить его электрическую схему включения так, чтобы «выпрямить» или «обойти» квадратичность ВАХ полевика.
    Расчеты и эксперименты показали, что компенсация только лишь квадратичности ВАХ способна уменьшить нелинейные искажения в десятки раз. Это дает значительное увеличение верхней границы динамического диапазона капсюля. Сразу предупрежу: как только удается исключить влияние квадратичности и, тем самым, устранить главный источник искажений, обнаруживается, что существуют и другие источники нелинейности, поэтому желательно искать универсальный способ борьбы с ними.
    За последнее десятилетие было предложено несколько подходов к решению проблемы.

    Рассмотрим сначала решения, не требующие внесения изменений в конструкцию капсюля.

    Первое возможное решение состоит в существенном изменении режима работы полевого транзистора, а именно, понижении напряжения на его стоке до величины 0,2…0,3 В. При таких малых напряжениях, как известно, ток стока транзистора может зависеть относительно напряжения на затворе не квадратично, а линейно. Этот режим позволяет снизить КНИ при акустической мощности 100 дБ с 0,5% до примерно 0,05% (#151 и http://www.ant-audio.co.uk/Theory/Parametric_Rus2.htm). Но теперь уже при мощности 120 дБ искажения все равно увеличиваются до 0,2….0,5% . И, увы, крутизна транзистора в этом режиме намного меньше, что в итоге ухудшает чувствительность схемы.
    Другое решение состоит в замене обычного стокового резистора на элемент, вольтамперная характеристика которого нелинейна таким образом, чтобы компенсировать квадратичную ВАХ полевика. Лучше всего с этим справляется другой полевой транзистор, включенный в сток встроенного полевика (http://www.johncon.com/john/wm61a/ и http://home.comcast.net/~rc1618/WM61A). Причем, второй транзистор не обязательно должен быть идентичен первому! Но, увы, и в этом случае, резкое снижение искажений, получаемое на стандартном уровне мощности в 100 дБ, все равно, отодвигает предельную рабочую границу лишь до 120 дБ.
    Еще одно решение, рассмотренное здесь (#2480 и последующие посты от olvicgor), использует сразу два эффекта. Первый из них: эффект Миллера - это фактически внутренняя отрицательная обратная связь (ООС) транзистора за счет паразитной емкости сток-затвор, которая способствует снижению искажений. Второй эффект - это зависимость крутизны полевика от напряжения на его стоке, способная при удачном выборе режима, компенсировать основную нелинейность в ограниченном диапазоне звуковых мощностей. К тому же этот метод может в некоторой степени устранить не только искажения электрической части микрофона, но и скомпенсировать искажения всей связки мембрана - предусилитель.
    Увы, и в последенем случае границу, при которой искажения вырастают до десятых долей процента, удается отодвинуть лишь к 120 дБ. Это значение можно назвать общей границей для работы внутреннего транзистора в режиме ОИ. Чтобы понять причину этого перейдем от акустических дБ к напряжениям на его затворе. Можно показать расчетами, что при стандартном включении, для типичного встроенного в капсюль полевика, искажения в 0,5% за счет квадратичности достигаются уже при амплитуде входного сигнала, равного 10…20 мВ. Рассмотренные выше схемотехнические решения, компенсируя квадратичность, доводят допустимый уровень до 200…300 мВ при искажениях, составляющих в некоторых случаях менее десятой доли процента. Но при дальнейшем увеличении сигнала, искажения начинают стремительно расти в силу множества факторов уже другой природы. Вот лишь некоторые из них. Во-первых, напряжение отсечки встроенного полевика, как правило, составляет 0,3…0,4 В, и при приближении амплитуды сигнала к этому значению, транзистор попросту начинает закрываться, его ток меняется в разы; во-вторых, при этих уровнях сигнала p-n переход транзистора уже нельзя рассматривать как бесконечное сопротивление - он начинает приоткрываться; в-третьих, при таких больших колебаниях напряжений на затворе относительно истока и стока, существенную роль начинают играть нелинейности паразитных емкостей исток-затвор и сток-затвор. Это особенно сказывается из-за малой емкости источника сигнала (≈ 5 пФ).

    Решения, предполагающие внесение изменений в конструкцию капсюля.

    Из приведенных выше соображений следует, что дальнейшее увеличение диапазона допустимых акустических мощностей требует изменения схемы включения полевика, а, следовательно, внесения изменений в капсюль. К счастью, их изготовители в какой-то степени предусмотрели такую возможность. Капсюль конструктивно выполнен так, что исток транзистора легко отсоединить от корпуса (на TouTubе есть даже видеоролик: Linkwitz Mod of WM-61A Condenser Microphone), и, тем самым, возникает возможность использовать разные схемы включения. Впервые такая «операция» была предложена Линквицем (http://www.linkwitzlab.com/sys_test.htm#Mic). Он перевел транзистор в режим истокового повторителя (рис.2).
    Рис.2.Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	linkwitzlab.gif 
Просмотров:	4215 
Размер:	20,7 Кб 
ID:	207898
    Это стало революцией в направлении расширения допустимых входных напряжений. Данная схема при достаточно большом сопротивлении в истоке обеспечивает следующие преимущества (создающие условия для достижения малого КНИ): даже при значительных входных сигналах токовый режим полевика остается почти неизменным; напряжение затвор-исток почти не меняется (что также минимизирует влияние емкости исток-затвор на работу каскада); максимальное напряжение сигнала уже ограничивается не напряжением отсечки, а напряжением питания. Из недостатков можно выделить отсутствие усиления (что ухудшает пороговую чувствительность) и сохранение влияния паразитной емкости затвор-сток (которое можно уменьшить, повышая напряжение питания на стоке).
    Тем не менее, в различных вариациях, в том числе с заменой истокового резистора на источник тока, данная схема позволила в симуляторе получать искажения в сотые доли процента для входных напряжений около 1В при разумных напряжениях питания.
    Еще один вариант схемы включения транзистора промелькнул на форуме в теме "пред для электретного микрофона" (пост #259, Vlad Zhdanov) и, возможно, его также имел в виду другой участник (тема «выбираем измерительный микрофон», пост #1057, ANEK). К сожалению, этот вариант не был доведен до участников форума в более полной проработке, поэтому не получил развития в обсуждениях. Суть его состоит в том, что встроенный транзистор используется в обычном усилительном режиме, когда сигнал снимается со стока, но в исток тоже добавлен некоторый резистор. Хоть этот резистор уже сам по себе снижает искажения каскада, на него дополнительно подается сигнал ООС с выхода предусилителя. Получается типичный, охваченный ООС, УНЧ, в составе которого полевик капсюля выполняет роль входного каскада. Сначала была мысль продолжить этот путь, доведя его до рабочей схемы. Но потом родилось более простое и, как оказалось по результатам моделирования, более эффективное решение, о котором пойдет речь во второй части.

    Вторая часть. Предлагается схема..

    Итак, стало ясно, что при попытке расширить диапазон входных напряжений встроенного полевика до напряжений порядка одного Вольта и более, необходим отказ от схемы с ОИ и использование, как минимум, истокового повторителя с исполнением процедуры разрезания металлизации на задней контактной площадке капсюля. О замене полевика на принципиально другую электронику путем вскрытия капсюля речи не идет - слишком деликатная процедура, чтобы рекомендовать ее для массового повторения.
    Второе, что стало ясно - это необходимость вообще постараться заставить полевик работать так, чтобы все его режимы почти не менялись даже при больших напряжениях сигнала. Тогда, можно ожидать, что и все факторы, приводящие к нелинейностям, одновременно будут минимизированы.
    Один из возможных вариантов схемы, в которой реализованы эти принципы, представлен на рис.3.
    Рис.3.Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	ПУ semimat.png 
Просмотров:	6113 
Размер:	12,2 Кб 
ID:	207899
    Рассмотрим, как в этой схеме реализованы методы стабилизации режимов…
    В первую очередь надо стабилизировать ток полевика. Проще всего это делать истоковым повторителем. Однако обычный резистор в цепи истока должен быть очень большим (более 100 кОм), чтобы рассчитывать на максимальное снижение искажений. Но тогда при типичном токе полевика 0,2…0,4 мА потребуется напряжение питания до 40 Вольт и более. К тому же, схема будет иметь низкую температурную стабильность, поскольку у полевика температурный коэффициент тока составляет примерно 2 мкА/C° (см. температурную зависимость на рис. 1 ). В связи с этим, вместо резистора в цепи истока использована несложная схема на транзисторе Q2, дающая по постоянному току и на частотах ниже 0,25 Гц дифференциальное сопротивление менее 10 кОм, а на частотах выше 20 Гц, наоборот - более 250 кОм. Кроме того, резистор R4 подобран так, что температурный коэффициент тока схемы равен 2 мкА/C°. Таким образом, если конкретный экземпляр полевика будет действительно обладать указанным температурным коэффициентом тока, то каскад окажется стабилизирован в диапазоне температур ‑25...+75 C°.
    Это схемотехническое решение также практически полностью исключает влияние паразитной емкости затвор-исток одновременно и на работу схемы, и на входную емкость каскада, поскольку напряжение на истоке полностью повторяет напряжение на затворе.
    Осталось придумать схемное решение, чтобы и напряжение на стоке повторяло напряжение на затворе: тогда транзистор будет всегда находиться примерно в одном режиме. Для этого можно всего лишь немного изменить типичную цепочку R1-C2-R5 отрицательной обратной связи операционника (с привычной R-R-C на R-C-R) и замкнуть её не на землю, как обычно, а на плюс питания. Теперь, если сток полевика подключить к резистору R1 (в точку b), то задача оказывается решенной. Вот и вся схема… Настраивается она одним резистором R2 так, чтобы напряжение на выходе операционника (точка d) было примерно равно половине питания. Напряжения в точках a и c также автоматически станут равными этому значению.
    Согласующая цепочка R6‑C3‑R7 служит для отсекания постоянной составляющей с выхода операционника и снижения громкости щелчка при «горячем» подключении преда ко входу последующего усилителя, а также для уменьшения влияния емкостной нагрузки в виде длинного выходного соединительного кабеля на работу операционника.

    Чтобы проиллюстрировать способность данной схемы работать с большими уровнями входных сигналов, на рис. 4а представлен ее вариант с двуполярным питанием, где операционник использует +/- 15 В (чтобы не было ограничения по выходу), а основной каскад питается лишь от +/- 6 В. Как видно из моделирования, при амплитуде входного сигнала в 6 В искажения составляют 0,002%. Если же не предвидится таких больших входных сигналов, полное питание этого каскада можно снизить вообще до 6 В.
    Рис.4. а)Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	макс сигн схема.png 
Просмотров:	3929 
Размер:	15,1 Кб 
ID:	207900 б)Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	макс сигн АЧХ.png 
Просмотров:	1357 
Размер:	4,7 Кб 
ID:	207901 в)Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	макс сигн КНИ.png 
Просмотров:	1256 
Размер:	3,8 Кб 
ID:	207902
    На рисунках 3 и 4 были представлены самые простые варианты схемы для знакомства с принципом ее работы и возможностями. На практике еще надо позаботиться о том, чтобы пульсации и шумы источника питания не попали на инвертирующий вход операционника через цепь R1-C2, а затем на его выход. Поэтому в рабочем варианте схемы надо поставить фильтрующую цепочку R8‑C4 (или две), как показано на рис. 5а).
    Рис.5. а)Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	питание 12В схема.png 
Просмотров:	5081 
Размер:	16,0 Кб 
ID:	207904 б)Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	питание 12В АЧХ.png 
Просмотров:	1452 
Размер:	4,7 Кб 
ID:	207905 в)Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	питание 12В КНИ.png 
Просмотров:	1134 
Размер:	3,9 Кб 
ID:	207906
    Также, если операционник в силу своих особенностей дает подъем АЧХ на своих предельных частотах, может быть полезной корректирующая емкость Cк. Как видно из рис. 4б, там имеется небольшой подъем АЧХ на 6 МГц, а в схеме на рис. 5б его уже нет благодаря этой емкости.
    Чтобы другие могли самостоятельно повторить симулирование, я привожу используемую модель полевика (рис. 6). Естественно, могут вызвать вопросы значения некоторых параметров. Я принял их такими на основе анализа разных моделей, использовавшихся участниками форума, усреднив и округлив их (ведь это лишь типовые значения, которые меняются от экземпляра к экземпляру). Некоторые спорные значения, которые приводили к противоречивым результатам (например, не давали правильной величины реального тока транзистора), я заменил на значения по умолчанию для симулятора «Multisim 12» или старался подобрать их так, чтобы такие стандартные характеристики, как напряжение отсечки, начальный ток и удельная крутизна остались соответствовать реальности, определяемой формой графика на рис. 1. Ваше право изменить их.
    Рис.6.Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	спайс.png 
Просмотров:	1344 
Размер:	13,8 Кб 
ID:	207907
    В заключение сделаю несколько итоговых замечаний по представленному материалу.
    1. Предолженная схема преда нужна для работы с большими уровнями звуковых мощностей, которые используются в некоторых акустических измерениях. Пороговая чувствительность у неё несколько хуже, чем у обычных схем предусилителей, поскольку внутренний полевой транзистор используется в режиме истокового повторителя, а не как усилитель напряжения. Поэтому, чем более малошумящий ОУ вы используете, тем шумы будут меньше. Я рекомендую ОУ с биполярными транзисторами на входе, схема это допускает, а шумы напряжения у них меньше. Надо только, чтобы токовые входные шумы не превосходили 2…3 пА/√Гц. Например, AD8671, он очень дешевый и имеет шумы напряжения 2,8 нВ/√Гц, в этом случае ухудшения по шумах практически не произойдет. Моделирование на нем (как видно из рисунков) дает отличные результаты.
    2. Пред не устраняет искажения, возникающие из-за акусто-механических нелинейностей мембраны капсюля. Я рассчитываю, лишь на минимизацию электрических искажений до уровня, когда они становятся пренебрежимо малы по сравнению с мембранными, что позволит подойти к вопросу изучения этих искажений.
    3. Лучше всего использовать данную схему совместно с капсюлем WM-61. У него маленький диаметр, благодаря чему он обладает широким частотным диапазоном и одновременно уже сам по себе допускает повышенные входные уровни акустической мощности по сравнению с капсюлями большего диаметра.
    4. Снова повторю: чтобы исключить проникновение пульсаций источника питания надо хорошо зафильтровать напряжение в точке подключения R1 к источнику. Питание операционника этого не требует.
    5. При симулировании схемы с вариацией параметров в очень широких пределах иногда может наблюдаться интересный эффект - небольшой подъем АЧХ на частоте около 1 Гц. Он легко устраняется изменением номиналов любого из конденсаторов С1 в пределах 10…20 мкФ или С2 в пределах 50….100 мкФ. Или снижением емкости C3 так, чтобы частоты ниже 10…20 Гц не проходили на выход.
    6. Верхняя граница рабочих частот схемы в моделировании определяется частотными свойствами операционника. Для современных ОУ она намного шире звукового диапазона. Это может быть недостатком с точки зрения увеличения шумов, если используемая система оцифровки сигнала не имеет хорошего фильтра, отрезающего шумы выше половины частоты дискретизации. И на нормальном осциллографе, конечно, это визуально увеличит шумовую дорожку. Тогда можно дополнить схему еще одним каскадом-фильтром.
    7. Лучше всего иметь усиление схемы 6 дБ (при R5=2кОм) или 10 дБ (при R5=4,3кОм). Вряд ли мембрана сможет реально выдать напряжения, которые приводились в моделировании. Поэтому на практике даже с таким усилением выходной сигнал будет не больше 5 Вольт амплитуды. Если операционник запитать напряжением 15 Вольт (или +/- 9…12 В при двуполярном питании), то он без проблем выдаст такой сигнал в нагрузку. Зато это позволит использовать меньшее усиление в звуковой карте и, тем самым, уменьшить ее собственную шумовую дорожку. Использование коэффициента усиления, равного единице (при R5=0), снижает требования по борьбе с пульсациями питания, но в симуляторе несколько увеличивает искажения на больших уровнях. В этом случае надо также внимательно смотреть, допускает ли ваш операционник работу на нагрузку 2 кОм. Если нет, то R1 надо будет соответственно увеличивать.

    Прямо признаюсь, я не проверял эту схему даже в макете, а только моделировал в Мультисиме-12. При моделировании схема оказалась удивительно устойчива к изменению номиналов деталей, параметров модели полевика и операционника. Проверить полученные результаты в «железе» у меня нет ни возможности, ни времени (я не связан с акустикой, мне просто интересно было «решить задачку»). Но как же после этих трудов все-таки хочется сравнить теорию с реальностью! Поэтому я очень заинтересован, если бы кто‑то это воплотил в жизнь.

    В общем, друзья, все кто хочет и может поэкспериментировать со схемой, пожалуйста, расскажите, как она у вас заработала, на каких операционниках, какие были проблемы. В случае успеха будет здорово, если вы поделитесь с другими конструкцией и разводкой платы. Обратите внимание, как она будет работать на длинный кабель с большой емкостью. Ведь не все операционники способны устойчиво работать на емкостную нагрузку. В этом случае может понадобиться еще буферный каскад. Может также оказаться, что в реальности существуют неожиданные проблемы, и вы придумаете, как усовершенствовать схему, чтобы устранить их.

    P.S. Пока писались последние строки и проходило финальное обсуждение идеи обратной связи по стоку, появились посты, где люди стали делиться своими практическими наработками именно в этом вопросе. Даю ссылку уже на опробованное решение #2696 . Радует, что процесс пошел!
    Последний раз редактировалось semimat; 22.04.2014 в 00:05. Причина: опечатка

  2. Новичок Аватар для Egor
    Регистрация
    20.02.2008
    Сообщений
    21

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Egor, все-таки скажи, в какую схему и куда конкретно ты хочешь ставить эти конденсаторы.
    Я же в первом посте написал:
    Цитата Сообщение от Egor Посмотреть сообщение
    В схеме с обратными связями в исток и в сток какие конденсаторы в ОС меньше нагадят ...
    Компенсации там нет.
    Просто хотелось бы получить от схемы минимум искажений ( об искажениях мембраны пока не говорим ).
    Ну и покомпактнее всё "упаковать" тоже было бы неплохо ( бутерброд из 0805 керамики будет компактнее электролита ) но не в ущерб всему остальному

  3. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    748

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от Egor Посмотреть сообщение
    Я же в первом посте написал:
    Компенсации там нет.
    Я задал вопрос потому, что здесь уже приводилось несколько схем, рассчитанных на разное напряжение питания, и, соответственно, на конденсаторах будут разные постоянные напряжения. От этого будет зависеть количество параллельных конденсаторов. Я считаю, что здесь надо исходить из того, что частота среза цепи (независимо - разделительной или ОС) должна быть раз в двадцать меньше нижней звуковой частоты, то есть, двадцати Герц. Исходя из этого следует подбирать значение емкости. Но ведь есть еще и переходной конденсатор на выходе предусилителя. Требования к нему зависят от того, на какую нагрузку ты собираешься грузить свой микрофон. Если на линейный вход звуковой карты, то переходной конденсатор может быть любым, а если на килоомный микрофонный вход микшера, то лучше брать электролит, поскольку есть риск, что именно он определит искажения электрической части на низких частотах.
    Цитата Сообщение от Egor Посмотреть сообщение
    Просто хотелось бы получить от схемы минимум искажений ( об искажениях мембраны пока не говорим ).
    Ну и покомпактнее всё "упаковать" тоже было бы неплохо ( бутерброд из 0805 керамики будет компактнее электролита ) но не в ущерб всему остальному
    Трудно не говорить об искажениях мембраны, если они в десяток раз больше искажений даже такого преда, в который ты вообще забудешь поставить конденсаторы обратной связи. Вспомни про предусилитель Линквица. Там нет этих конденсаторов, и все равно, его искажения неизмеримо меньше искажений мембраны. Поэтому какой бы ты конденсатор ни поставил, это улучшит линейность электрической части по сравнению с бесконденсаторным Линквицем, но не улучшит искажения микрофона в целом. Напомню, что искажения мембраны у WM-61 при 130 дБ SPL составляют 0,41%, а искажения усилителя с обратными связями - 0,001%. Зачем такие малые искажения, если на выходе все равно будет 0,41% искажений. Вот поэтому мы сейчас и боремся за компенсацию мембранных искажений. На их фоне разницы между керамикой и электролитом не заметить.
    Но чтобы быть честным скажу, что я не рассчитывал теоретически вклад нелинейности конденсаторов обратной связи в общие искажения. Я лишь полагал, что будут использованы конденсаторы, у которых емкость мало зависит от напряжения, и сразу считал, что будут использованы электролиты. Тогда гарантированно их вклад в нелинейность будет пренебрежимым (это дает симулирование). Если же ты хочешь оценить, будут ли искажения 0,001%, 0,002% или 0,0005% при замене электролита на керамику, то я лучше признАюсь, что на этот вопрос ответить не могу. Мне лишь кажется, что они по-любому не превзойдут 0,002%. И мне этого было бы более чем достаточно.

  4. Старый знакомый Аватар для Bobby_ii
    Регистрация
    16.03.2011
    Адрес
    Spb
    Сообщений
    806

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    semimat, Егор видимо хочет кашерный микрофон для записи и потому спрашивает о вкусе конденсаторов.
    ответить можно так: для записи и для измерений - это разные микрофоны.
    для записи важнее отсутствие искажений высоких порядков, для измерений - минимизация основных, в нашем случае к2.
    конденсаторы гадють высокими порядками. но в этой схеме это не важно т.к. подавление.
    Егор, попробуйте - доложитесь .
    "Лучше промолчать и показаться дураком, чем раскрыть рот и развеять все сомнения" Марк Твен.

  5. лентяй Аватар для Alickkk
    Регистрация
    30.12.2006
    Адрес
    Барнаул
    Сообщений
    4.260

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    если мик для записи, чел явно темой ошибся... если все же сильно хочется честного звука, я бы собрал пред с компенсацией, на транзисторах...
    http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=2991&page=162&p=1934019&viewfull=1#post1934019
    Последний раз редактировалось Alickkk; 12.03.2015 в 11:15.

  6. Новичок Аватар для Egor
    Регистрация
    20.02.2008
    Сообщений
    21

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Мик для измерений. Сейчас работает с "Линквицем". Хочу попробовать вместо него схему с двумя обратными связями. Различий, скорее всего, не будет.
    Последний раз редактировалось Egor; 12.03.2015 в 15:56.

  7. Завсегдатай Аватар для Fenyx
    Регистрация
    21.12.2004
    Адрес
    г.Саратов
    Возраст
    42
    Сообщений
    1.977

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Я все собирался написать, да как-то некогда было последнее время. У меня по поводу подхода к реализации снижения искажений, обсуждаемому в этой и попутных ветках наконец выкристаллизовалась мысль, которая меня беспокоила уже давно, но никак не могла оформиться. Теперь она обрела конкретные очертания, с чем я и хочу поделиться.
    В принципе идея простая. Предложенная модель работы схемы, когда искажения созданные мембраной затем "выпрямляются" искажениями противоположного знака на активном элементе следующей схемы могут восстановить форму поданного на микрофон синусоидального сигнала, да.. Но они не могут устранить других следствий нелинейности. В частности, используемый для оценки величины искажений двухчастотный метод. Попадая на нелинейный элемент (мембрану) эти две частоты УЖЕ дадут комбинационные частоты. Следовательно, на следующий нелинейный элемент (распрямлятор) попадут кроме двух исходных частот, еще и как минимум два сигнала с частотой суммы и разности исходных. Они там уже будут на входе. Я в матане, прямо скажем, практически не разбираюсь, поэтому не могу оценить теоретически - возможен ли в принципе такой распрямлятор, который устранит частоты, возникшие на первом нелинейном элементе, но из того что я по этой теме читал, мне представляется что нет. Я прошу тех кто лучше ориентируется в этой области, прокомментировать по этому поводу.
    Делай хорошо, а хреново и само получится!

  8. Старый знакомый Аватар для Bobby_ii
    Регистрация
    16.03.2011
    Адрес
    Spb
    Сообщений
    806

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    ерунда, если общая передаточная линейна, то и на выходе ничего лишнего не будет.

    у меня в другое упёрлось.
    квадратичная передаточная даёт не только к2 но и к0, который должен дойти до компенсатора или быть в нем восстановлен по к1, как и к2.
    восстановление дело не моментальное и портит всю концепцию.
    если связь по постоянке, то как отделить к0 от изменений режима ПТ????
    и что там вообще будет????
    большой сигнал не вышибает его из стационарного режима?
    затвор по постоянке-то никуда не притянут ...
    "Лучше промолчать и показаться дураком, чем раскрыть рот и развеять все сомнения" Марк Твен.

  9. Завсегдатай Аватар для теоретизирующий практик
    Регистрация
    03.07.2011
    Адрес
    Ставропольский край
    Сообщений
    2.021

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от Fenyx Посмотреть сообщение
    Попадая на нелинейный элемент (мембрану) эти две частоты УЖЕ дадут комбинационные частоты
    Если "на пальцах", то этот момент представляется примерно так.
    Пусть подаются два синусоидальных сигнала с частотой, например 400Гц, большой амплитуды, и 20 кГц малой амплитуды. При разглядывании на осциллографе картинки, заметим, что видно синусоиду 400Гц с большим размахом, и насаженную на неё высокочастотную надстройку с частотой 20 кГц. Своего рода размытая синусоида 400Гц.

    При идеальном преобразователе - 400Гц выглядит чистой синусоидой, а высота "размыва от ВЧ" одинаковая на всей длине НЧ синусоиде.

    При наличии нелинейности 2го порядка (квадратичная) часть синусоиды 400Гц обострится, например вверху, а часть затупится, например внизу. Это ясно.
    ВЧ надстройка же будет модулирована. Например вверху синусоиды 400Гц ВЧ надстройка будет шире, а внизу синусоиды ниже.

    Рассмотрим внимательнее только ВЧ настройку. Так как амплитуда ВЧ надстройки мала, то форма рядом стоящих отрезков синусоиды будет так же очень близка к синусоиде. Но АМПЛИТУДА ВЧ сигнала 20 кГц будет слегка изменяться с частотой 400Гц

    В этом заключается физический смысл интермодуляционных искажений. Точно так же можно получить слегка модулированную ВЧ не искажением чистого тона на большой синусоиде 400Гц, а сложением малой амплитуды частоты 20 кГц и ещё более малой амплитуды двух частот в 19,6, и 20,4 кГц.

    Точно такие же рассуждения получаются при наложении двух близких сигналов с равными большими амплитудами. Но на осциллографе будет видна пульсация огибающей от суммы двух частот. Своего рода интерференция близких по частоте сигналов. Две огибающие синусоидального вида взаимно пересекаются на оси времени. При наличии модуляции от НИ верхние части огибающих будут выше чем например нижние части.

    Как то так.

    "Распрямителем" все эти огибающие ВЧ сигналов приводятся к "правильному" соотношению, что равноценно подавлению вредных продуктов нелинейности.

    ---------- Сообщение добавлено 18.03 ---------- Предыдущее сообщение было 17.55 ----------

    Цитата Сообщение от Bobby_ii Посмотреть сообщение
    у меня в другое упёрлось
    Надо надеяться на малость постоянки. При искажениях порядка 1% постоянка столь мизерна по отношению к амплитуде сигнала, что потеря постоянки если и снизит глубину компенсации, то наверное не больше чем на 0,01 от 1%. КМК .
    P.S. Постоянка теряется уже в конденсаторе микрофона. И это практически неистребимо для электростатического микрофона.
    Последний раз редактировалось теоретизирующий практик; 13.03.2015 в 18:13.
    Анатолий

  10. Старый знакомый Аватар для Bobby_ii
    Регистрация
    16.03.2011
    Адрес
    Spb
    Сообщений
    806

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    !!! P.S. Постоянка теряется уже в конденсаторе микрофона. !!!
    она там образуется как продукт нелинейности мембраны.
    величину посчитаю на днях.
    я боюсь, что сигнал большой амплитуды будет "выбивать" полевик из режима.
    может кто-нибудь поэкспериментировать - посмотреть, как мик реагирует на импульс и долго ли в себя приходит? и есть ли вообще переходные процессы?
    я смотрел в ОИ и при больших напр. с-и, т.е. когда сам тр-р не шибко стабилен - он там надолго вылетал. как будет с ИП????
    "Лучше промолчать и показаться дураком, чем раскрыть рот и развеять все сомнения" Марк Твен.

  11. Завсегдатай Аватар для теоретизирующий практик
    Регистрация
    03.07.2011
    Адрес
    Ставропольский край
    Сообщений
    2.021

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от Bobby_ii Посмотреть сообщение
    она там образуется как продукт нелинейности мембраны.
    Ну да, образуется, немного. И рассасывается в резисторе утечки. Для каких измерений важна постоянная составляющая? Если предположить, что постоянка достаточно мала, чтобы существенно разбалансировать компенсацию)
    Анатолий

  12. Старый знакомый Аватар для Bobby_ii
    Регистрация
    16.03.2011
    Адрес
    Spb
    Сообщений
    806

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    там тот-же порядок к0 что и к2.
    суть компенсатора в том, что мы на параболе выбираем участок с определенной разницей наклонов. эту разницу подбираем или сдвигом или амплитудой. в любом случае изменение сдвига (к0) собьет компенсацию. к0 в компенсаторе конечно можно восстановить по к1, но это реально только для стационарного сигнала. а для случайного / музыкального получим только интермоды и демонические искажения.

    надо понимать, какие постоянные времени в микрофоне и что там рассказывается, а что нет.
    "Лучше промолчать и показаться дураком, чем раскрыть рот и развеять все сомнения" Марк Твен.

  13. Завсегдатай Аватар для Fenyx
    Регистрация
    21.12.2004
    Адрес
    г.Саратов
    Возраст
    42
    Сообщений
    1.977

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    [quote="теоретизирующий практик;2025793"]Если "на пальцах", то этот момент представляется примерно так.[/quote

    На пальцах, пожалуй, не надо. Я на пальцах не понимаю. Осциллографом пользоваться умею и вижу там не только двугорбых верблюдиков.

    То что Вы описываете - это линейные искажения (сложения и вычитания сигналов). На нелинейном элементе в том-то и дело что будет образование сигналов, отсутствующих в исходнике. Или я Вас не так понял (про пальцы уже сказал).

    ---------- Сообщение добавлено 15.47 ---------- Предыдущее сообщение было 15.45 ----------

    Цитата Сообщение от Bobby_ii Посмотреть сообщение
    ерунда, если общая передаточная линейна, то и на выходе ничего лишнего не будет.
    Ну теперь всё ясно! Прям всю теорему доказал одним предложением.
    Делай хорошо, а хреново и само получится!

  14. Завсегдатай Аватар для теоретизирующий практик
    Регистрация
    03.07.2011
    Адрес
    Ставропольский край
    Сообщений
    2.021

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от Fenyx Посмотреть сообщение
    Осциллографом пользоваться умею
    Генератор синусоиды, а после него усилитель на ПТ и осциллограф. ПТ имеет квадратичную зависимость тока в стоке от напряжения на затворе. При положительной полуволне синусоиды - увеличение крутизны, и как следствие - заострение нижней части синусоиды. (Нижней, потому что усилитель инвертирующий). Обратно, при отрицательной фазе входной синусоиды - снижение крутизны, и затупление верхней части синусоиды.
    Это геометрия на осциллографе искаженной синусоиды с наличием второй гармоники. (С гармоникой заскочил вперёд)

    Но точно такую картинку можно получить складывая две синусоиды: 1. синусоида основного тона, и 2. синусоида с частотой в два раза выше, но меньшей амплитуды.
    Это уже синтез точно такого же сигнала как и при искажении чистой синусоиды, но из двух синусоидальных сигналов разной частоты и амплитуды.

    Как видим, один и тот же сигнал можно рассмотреть в двух ипостасях. Либо это искаженная синусоида, либо это СПЕКТР из двух неискаженных синусоид.
    Другими словами форма искажения сигнала может быть описана спектром сигнала.

    Все побочные частоты в спектре сигнала возникают как следствие нелинейности тракта. Если суммарная амплитудная характеристика двух нелинейных элементов - линейна, то все побочные спектральные сигналы, приобретённые в первом нелинейном элементе компенсируются добавленными сигналами от второго элемента, точно такими, как после первого элемента но с противоположной фазой.

    Уфф. Пока писал, сам разобрался в этом вопросе .
    Анатолий

  15. Завсегдатай Аватар для fakel
    Регистрация
    30.11.2007
    Адрес
    Оренбург
    Возраст
    37
    Сообщений
    10.319

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Еще комплексная нелинейность. Зависимость тау от сигнала. Это хуже и труднее обнаруживается

  16. Старый знакомый Аватар для Bobby_ii
    Регистрация
    16.03.2011
    Адрес
    Spb
    Сообщений
    806

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    комплексная-то откуда? ты поди механизм физический придумай.
    "Лучше промолчать и показаться дураком, чем раскрыть рот и развеять все сомнения" Марк Твен.

  17. Завсегдатай Аватар для Fenyx
    Регистрация
    21.12.2004
    Адрес
    г.Саратов
    Возраст
    42
    Сообщений
    1.977

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от теоретизирующий практик Посмотреть сообщение
    Другими словами форма искажения сигнала может быть описана спектром сигнала.
    Это я тоже прекрасно знаю.

    Цитата Сообщение от теоретизирующий практик Посмотреть сообщение
    Если суммарная амплитудная характеристика двух нелинейных элементов - линейна, то все побочные спектральные сигналы, приобретённые в первом нелинейном элементе компенсируются добавленными сигналами от второго элемента, точно такими, как после первого элемента но с противоположной фазой.
    А вот в этом-то я как раз и сомневаюсь (конечно в силу пробелов в моём физико-математическом образовании). И очень хотелось бы Вам поверить, но, без обид, Ваша компетенция в этом вопросе для меня неизвестна. Поэтому хотелось бы увидеть ссылку на какую-нибуть в меру умную книгу, где бы это так же утверждалось..
    Делай хорошо, а хреново и само получится!

  18. самый главный Аватар для Игорь Гапонов
    Регистрация
    03.03.2010
    Адрес
    Одесса
    Возраст
    9
    Сообщений
    2.841

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от теоретизирующий практик Посмотреть сообщение
    ...

    Все побочные частоты в спектре сигнала возникают как следствие нелинейности тракта. Если суммарная амплитудная характеристика двух нелинейных элементов - линейна, то все побочные спектральные сигналы, приобретённые в первом нелинейном элементе компенсируются добавленными сигналами от второго элемента, точно такими, как после первого элемента но с противоположной фазой.

    ...
    начнём с определения "побочных частот"? Например, подадим белый шум через диод (лучше через встречно параллельные два диода, шоб постоянка не ректифицировалась). Мне очень кажется, что побочных частот тут просто не будет, так как в исходном сигнале есть ВСЕ частоты. Кстати и сам спектр тоже не будет искажён- на выходе тоже будет белый шум, но другая, как говорят в теории информации, реализация. Т.е. будет искажение корреляции со входным сигналом. Однако, обычная и очень линейная линия задержки точно так же как диод исказит входной шум. Ну и?

  19. Старый знакомый Аватар для Bobby_ii
    Регистрация
    16.03.2011
    Адрес
    Spb
    Сообщений
    806

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    есть некоторые очевидные вещи, для которых достаточно логики.
    возьмём чёрный ящик с линейной ААХ. у вас что, выходной сигнал будет меняться от того, что там внутри что-то нелинейно?
    "Лучше промолчать и показаться дураком, чем раскрыть рот и развеять все сомнения" Марк Твен.

  20. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    748

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Мы все учили матанализ и знаем, что такое обратная функция. Если мы имеем y=F(x) , то обратная функция F-1() - это такая функция, подставив в которую y, мы получим на выходе х. Не для всех функций F(x) существуют обратные функции. Но если функция F(x) непрерывная и монотонная (либо убывает, либо возрастает), то обратная функция существует и непрерывна. Другое дело, её иногда невозможно описать аналитически, тем более, реализовать в электрической схеме, но она существует "в идеале".
    Ну так вот, если мы подаем на вход функции F(x), имеющей обратную функцию, некий сигнал x(t), то на выходе получим y(t). Теперь, независимо от того, какова бы ни была функция x(t) - синус, смесь синусов, шум или другой какой-то сигнал, то, подав выходную функцию y(t) на вход каким-то образом построенной идеальной обратной функции F-1(), мы по определению обратной функции получим на выходе в точности функцию x(t)! Еще раз подчеркну - какая бы ни была функция x(t). Её не надо вообще в этом подходе раскладывать на спектральные компоненты! В этом и значение слов Bobby_ii, что если сквозная функция линейна, то и искажений не будет - на выходе сигнал восстановится в точности.
    Но черт кроется в деталях. Первая и не главная - это то, что реализовать обратную функцию порой очень трудно. Можно только с некоторым приближением, которое и породит некую остаточную нелинейность. Чем точнее мы построим обратную функцию, тем меньше будут остаточные нелинейные искажения.
    Вторая, более страшная опасность, о которой недостаточно внятно сказал fakel, это случай, когда сигнал y(t), до подачи на вход обратной функции F-1(), успеет пройти через некоторую частотно-зависимую цепь, которая его исказит. В этом случае после прохождения такого искаженного y(t) через обратную функцию F-1(), он уже не восстановится до x(t). Значит, в этом случае, до подачи такого искаженного y(t) на вход обратной функции F-1(), его ещё надо будет сначала подать на частотно-зависимую цепь с комплексной передаточной характеристикой, обратной к той, которая его исказила. То есть надо реализовать еще и обратную частотную функцию, а это очень сложно, чаще даже невозможно. Вот поэтому надо постараться не исказить в частотной области сигнал с мембраны, чтобы не потребовалось строить сложную обратную АЧХ. Для этого в схемах предлагаемых ПУ, нацеленных на дальнейшую компенсацию искажений, желательно ставить достаточно большие конденсаторы, чтобы их частоты среза были на порядки меньше частот звукового диапазона .
    Тем не менее, одна такая частотно-зависимая цепочка, искажающая y(t) (в нашем случае это и есть сигнал с мембраны) существует неизбежно. Это RC-цепочка, образованная емкостью мембраны и входным сопротивлением (утечки) полевика, отрезающая постоянную составляющую сигнала мембраны. Она создает проблему, когда нелинейность носит квадратичный характер. В таком случае появляется постоянная составляющая, которая по-любому будет отрезана этой цепочкой. Вот этот вопрос требует очень внимательного анализа. Я на него пока внятного ответа с оценками остаточных искажений не сделал. Ситуация пока кажется не страшной, поскольку исходные искажения очень малы (0,4%). Я рассчитываю, что остаточные искажения, возникающие за счет частотных искажений (отрезания постоянки) будут ещё раз в 20 меньше даже в самых неблагоприятных случаях подаваемых сигналов.
    Последний раз редактировалось semimat; 22.03.2015 в 02:49.

  21. самый главный Аватар для Игорь Гапонов
    Регистрация
    03.03.2010
    Адрес
    Одесса
    Возраст
    9
    Сообщений
    2.841

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности.

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Я рассчитываю, что остаточные искажения, возникающие за счет частотных искажений (отрезания постоянки) будут ещё раз в 20 меньше даже в самых неблагоприятных случаях подаваемых сигналов.
    Это не верно. Для нелинейности второго порядка - ровно столько же, как и для "второй гармоники" и комбинаций Fn-/+Fm (n не равно m), собственно "постоянка" и "вторая гармоника"- это частные случаи двух комбинаций одной синусоиды самой с собой . Для четвёртого и выше вообще много аргументная (многомерная) плиномиальная зависимость от количества "входящих тонов", а для сплошного спектра - ваще геть... и т.д.

    Попытки же "охватить" степенными рядами ещё и комплексную передаточную функцию (ЧХ) нелинейной цепи приводят к рядам Ито-Винера-Вольтерры (именно так, а не "Вольтерра" как часто пишут этих ваших интернетах, это гений итальяшка, мужик https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92...B8%D1%82%D0%BE ). Так шо, чуваки, мужайтесь!

    Решение же "проблемы постоянки" давно найдено и лежит на уровне датчика - балансный/симметричный датчик, который к электретному панасонику совсем равнодушен.
    Последний раз редактировалось Игорь Гапонов; 22.03.2015 в 07:01.

Страница 13 из 30 Первая ... 3111213141523 ... Последняя

Социальные закладки

Социальные закладки

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •