Страница 21 из 30 Первая ... 111920212223 ... Последняя
Показано с 401 по 420 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:	4214 
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 zeonmaster
    Регистрация
    21.03.2015
    Адрес
    Киев, Украина
    Возраст
    38
    Сообщений
    75

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

    Цитата Сообщение от Fenyx Посмотреть сообщение
    А очередное реинкарнирование темы РЧ микрофонов я считаю вдвойне бесперспективным. Во первых, всё еще сложнее - как пить дать никто не воплотит. Во вторых, лучшие параметры при всех трудо-времени-затратх как пить дать получены не будут.
    вообще-то способ RF-накачки реализован в самой современной гиперкардиоидной пушке Sennheiser MKH8070 с чувствительностью более 100мВ/Па. а за реализацией я не постою, вот только USB осциллограф куплю и сразу начну ваять нормальный генератор на 8МГц. так что не надо всех вот так вот брать и клеймить)

  3. 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 Maxim_Sed Посмотреть сообщение
    результаты есть
    схемы RF миков отработаны вдоль и поперёк
    И благополучно забыты более 20 лет тому назад. Уже этого достаточно. Но я никого не отговариваю - валяйте.

    Цитата Сообщение от Maxim_Sed Посмотреть сообщение
    Offтопик:
    а ваша схема при всех её плюсах требует доводки
    за 9 лет (считать с 2006г, те даты опубликования схемы на авторском сайте http://www.cxo.lv/solder/micamp/111-micamp01 ) пару подводных камней никто из сотен копировщиков так и не допилил ;)
    зы Схема для динамического мика нерабочая (проверено)
    Доводки схема не требует - при оригинальных номиналах всё работает без нареканий. Мне всего лишь два раза писали о неработоспособности схемы - в одном случае светодиод не той полярностью впаяли, другую не помню что там было, но похожий косяк сборщика. Если вы имеете в виду момент с напряжением на входе ОУ, то я уже про это писал - кто меняет элементную базу, должен сам соображать что он делает и для чего. Про "подвозбуд" вы так ничего и не сказали, хотя я даже просил об этом. Я не наблюдал такого. Может быть опять из-за непонятного опера с недостаточной коррекцией (или без таковой)...
    Что касается схемы с динамическим, то во первых, это был как раз концепт, не доведенный до ума из-за отсутствия личной заинтересованности в нем. А во вторых, эта же идея тут была воплощена (в другом применении) с очень интересными результатами - всё прекрасно работало. Схема та же самая, с небольшой разницей по номиналам. Единственное что отличает, так это двухполярное питание в схеме Berlio, а у меня так, суррогат в виде делителя. Но я уже сказал, что схему до реального воплощения не дорабатывал.
    Делай хорошо, а хреново и само получится!

  4. 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.

    zeonmaster, если схему найти затруднительно, предлагаю классическую с балансным синхронным детектором "кольцевой мост".
    Вообще схема рассчитана на симметричный микрофон, но вместо этого добавлен симметрирующий подстроечник С1.
    Подстройка по нулю ВЧ напряжения в средней точке L1-L2 c помощью С1, подстройка нуля на выходе НЧ - с помощью подстроечного резистора. Напряжение на L3 L4 - по 2В (примерно).
    Резистор выбирается из условия протекания тока через плечи моста несколько миллиампер.
    Вроде шумы генератора должны подавляться (по крайней мере при полном балансе моста), так что можно применить и обычный не кварцевый генератор. Модуляционный шум от генератора может появляться пропорционально амплитуде полезного сигнала, но так как модуляция мизерна, то и шум генератора - мизерный.
    Остаются шумы активных сопротивлений, и шумы диодов. Но это всё очень малые величины при хороших диодах.
    Миниатюры Миниатюры Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	ВЧ_возб_симметр.jpg 
Просмотров:	126 
Размер:	33,6 Кб 
ID:	236935  
    Анатолий

  5. 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 zeonmaster Посмотреть сообщение
    вообще-то способ RF-накачки реализован в самой современной гиперкардиоидной пушке Sennheiser MKH8070 с чувствительностью более 100мВ/Па. а за реализацией я не постою, вот только USB осциллограф куплю и сразу начну ваять нормальный генератор на 8МГц. так что не надо всех вот так вот брать и клеймить)
    Должен признать, что действительно идея RF-накачки не потеряла своей актуальности, и в микрофоне "Sennheiser MKH8070" достигнуты великолепные параметры:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	MKH 8070 tech.png 
Просмотров:	620 
Размер:	18,6 Кб 
ID:	236945
    СтОит такой микрофон 72000 рублей. Может поэтому при высоких характеристиках такие схемы используются не повсеместно, а только в аппаратуре высшего класса. Тем знАчимей будет твой результат, если удастся сделать своими руками аналог столь дорогой штучки! Вспоминается анекдот:
    сын: - папа, я сегодня бежал за трамваем и сэкономил 20 рублей.
    отец: - в следующий раз беги за такси - сэкономишь 500 рублей...
    Это шутка.... я желаю, чтобы у тебя всё получилось!
    Рекомендую для переделки взять микрофон с самым большим размером мембраны из тех, что у тебя есть. Я сейчас пытаюсь как-то понять, почему паспортные шумы электретника малого диаметра в разы превосходят шумы его встроенного полевика вне капсюля. Одно из объяснений, это то, что сама мембрана даже без преда уже имеет свой пороговый шум и тем больший, чем меньше площадь мембраны. Точные оценки, каков этот уровень шума, я сделать не могу из-за нехватки детальной информации о свойствах мембраны и в целом свойствах преобразователя, но ясно, что размер имеет значение. Полагаю, что для уровней шумов в 10 дБ капсюль с диаметром мембраны 4 мм (как у WM61) уже не годится.

  6. 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 semimat Посмотреть сообщение
    Одно из объяснений, это то, что сама мембрана даже без преда уже имеет свой пороговый шум и тем больший, чем меньше площадь мембраны
    Возможно не "мембрана", а электрет, с предполагаемыми шумами релаксации. (повторяюсь, однако)
    А чем больше площадь электрета, тем слабее проявляется "дробовый эффект" каждого "домена" релаксации. (Не доказано).
    Анатолий

  7. Частый гость Аватар для Maxim_Sed
    Регистрация
    30.01.2009
    Адрес
    Северодонецк, Украина
    Сообщений
    428

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

    Попалась вот такая картинка (источник - http://www.pcb.com/linked_documents/...e_handbook.pdf )


    Так что, 120 дБ - это предел для электретных миков. ((

  8. 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 Maxim_Sed Посмотреть сообщение
    Так что, 120 дБ - это предел для электретных миков. ((
    Здесь скорее всего 120дБ - предел, при котором вторая гармоника выходного сигнала вылезает за определённую величину, например 0,5%. Это свойство простых капсюлей и есть точка приложения данной темы. В постах раньше показана возможность несложным корректором исправить линейность капсюля по 2й гармонике, но дальше схемы и модели, показывающей возможность полной компенсации практически полной компенсации 2й гармоники не пошло.
    Последний раз редактировалось теоретизирующий практик; 15.05.2015 в 18:59.
    Анатолий

  9. Завсегдатай Аватар для mr-marlen
    Регистрация
    03.05.2009
    Адрес
    Москва, Люберцы
    Возраст
    33
    Сообщений
    4.006

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

    А зачем нужна полная компенсация, если основной вклад даёт 2ая, которую можно успешно скорректировать простым решением, чего и было сделано.

  10. 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 mr-marlen Посмотреть сообщение
    А зачем нужна полная компенсация, если основной вклад даёт 2ая, которую можно успешно скорректировать простым решением, чего и было сделано
    Я имел в виду полную компенсацию 2й гармоники (исправил ). К сожалению по этой теме сделано не далее схемы в модели.
    Анатолий

  11. 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 теоретизирующий практик Посмотреть сообщение
    Возможно не "мембрана", а электрет, с предполагаемыми шумами релаксации. (повторяюсь, однако)
    А чем больше площадь электрета, тем слабее проявляется "дробовый эффект" каждого "домена" релаксации. (Не доказано).
    Скорее всего, действительно, есть и добавки от электретных шумов разной природы (тепловой и релаксации). Но даже обычный конденсаторный капсюль имеет шумы тепловой природы - случайные колебания мембраны. Указание на эти шумы есть и в книге, на которую только что дал ссылку Maxim_Sed (#406). Там они названы CTN (Cartridge Thermal Noise), и дано сравнение вкладов этих шумов с электронными шумами преда для капсюля диаметром 0,5 дюйма на разных частотах. Получается, что в самом интересном диапазоне доминируют тепловые шумы мембраны капсюля. Это именно шумовые колебания мембраны, а значит этот шум останется при любом способе съема сигнала: как с помощью постоянной поляризации, так и с помощью ВЧ-накачки. Поэтому-то мне интересно, что получится в радиолюбительской реальности. В промышленных устройствах, выполненных на пределе технологических возможностей, все-таки чуть-чуть лучшие результаты дает обычная схема поляризации, что показывает сравнение пороговых шумов микрофонов той же фирмы Sennheiser, которая выпускает микрофоны на обоих принципах. Я полагаю, что у микрофонов с ВЧ-накачкой есть какие-то другие преимущества, например большая климатическая устойчивость или помехозащищенность, или низкочастотные шумы, ну, или что-то из такого..., поэтому они и конкурентоспособны даже при большей сложности изготовления. А вот ведущая фирма, производящая измерительные микрофоны - B&K, насколько мне кажется, не использует в своих микрофонах ВЧ-накачку.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы капсюля и преда.png 
Просмотров:	520 
Размер:	38,2 Кб 
ID:	237026

  12. 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.

    Похоже, что солидные фирмы-производители микрофонов действительно вышли на уровень тепловых шумов мембран. Вот, нашел очень детальные данные на один такой микрофон, где конкретно указан нижний тепловой порог SPL самого капсюля - 14дБ-А. Совместно с предом он увеличивается до 17дБ-А, то есть, на 3 дБ. Получается, что для полудюймового микрофона полные тепловые шумы капсюля равны электронным шумам преда.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	тепловой шум капсюля.png 
Просмотров:	471 
Размер:	34,4 Кб 
ID:	237139

    А теперь обратимся к данным по динамическим диапазонам конденсаторных микрофонов B&K:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	B&K din range.png 
Просмотров:	560 
Размер:	58,2 Кб 
ID:	237140

    Обратите внимание на то, что у B&K для полудюймовых микрофонов указан нижний порог - примерно 18 дБ. Если считать, что данное значение соответствует линейной полосе, то это примерно соответствует тем же 14 дБ-А микрофона фирмы G.R.A.S. Хотя в подписи к рисунку от B&K указано, что шумы измеряются в А-взвешенной полосе, но есть проблема. Микрофоны малого диаметра имеют полосу намного шире слышимого звукового диапазона (иногда до 80 кГц). Для них нелогично указывать шумы в эффективной полосе слышимости человеческого уха - они предназначены для других измерений. Так что к данным с этого рисунка есть вопросы.
    А для четвертьдюймовых микрофонов этот порог указан примерно 41 дБ!!! В переводе к полосе А (если все-таки принять, что для такого широкополосного микрофона шум указан в линейной полосе) это может составлять около 32...35 дБ. Получается, что дешевый электретный микрофон WM61, для которого нижний порог составляет не более 32 дБ-А, по шумам даже немного превосходит фирменные микрофоны такого же диаметра.
    Вот после такого простого приближенного анализа возникает сомнение в возможности значимого улучшения шумовых характеристик дешевых капсюлей со встроенным полевиком путем его замены на другую электрическую схему. Ну, и напрашивается естественный простейший вывод: если уж нужно получить меньшие шумы, то, возможно, ни чего не остается, кроме как брать капсюли с бОльшим диаметром мембраны.

    P.S. Конечно же, я буду рад, если эксперименты с заменой полевика дадут другой результат. Я ведь год назад начинал свой "путь в акустике" именно с поиска малошумящих схем микрофонов. Для меня изначально этот вопрос даже интересней расширения динамического диапазона вверх.
    Последний раз редактировалось semimat; 17.05.2015 в 12:36.

  13. Новичок Аватар для zeonmaster
    Регистрация
    21.03.2015
    Адрес
    Киев, Украина
    Возраст
    38
    Сообщений
    75

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

    semimat, вообще-то я не собираюсь менять полевик в капсюлях - я заказал капсюля изначально без полевиков и буду делать пред на полевиках общего назначения (из доступных мне имеются 2SK30A, BF245A, BF862). так же параллельно попытаюсь реализовать идею RF-накачки или поляризации постоянным током.
    Последний раз редактировалось zeonmaster; 17.05.2015 в 14:15.

  14. 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 zeonmaster Посмотреть сообщение
    semimat, вообще-то я не собираюсь менять полевик в капсюлях - я заказал капсюля изначально без полевиков и буду делать пред на полевиках общего назначения (из доступных мне имеются 2SK30A, BF245A, BF862). так же параллельно попытаюсь реализовать идею RF-накачки или поляризации постоянным током.
    А мне показалось из постов #356 и #368, что ты готов был решиться на переделку капсюлей... Но если в конце концов ты отдал предпочтение варианту покупки капсюлей без встроенного полевика, у которых большой диаметр мембраны, то конечно это лучше, чем переделка. Тем не менее, вопрос все равно остается. Он состоит в том, что же в реальности лучше: специализированный полевик со встроенным резистором утечки или собственная схема с обычным полевиком и внешним резистором 1 ГОм. Я пока остаюсь при подозрении, что специализированный полевик по крайней мере не проиграет ни самодельной входной схеме на другом полевике, ни схеме с ВЧ-накачкой. Поскольку ты собираешься опробовать и то и другое, то очень рекомендую попробовать и специализированный полевик, вынув его из какого-нибудь капсюля, или, если возможно, заказав по Интернету. Это будет самое лучшее сравнение трех вариантов в условиях одной и той же мембраны. Результаты будут очень важны для понимания вкладов шумов различной природы на полные шумы капсюля.
    Интересно, а сколько стоят капсюли, на которые ты дал ссылку в #343 ? Там ведь в обычной электретной схеме достигнуты великолепные характеристики по чувствительности: -28 дБ и по S/N ratio: -80 дБ ! Трудно поверить, что можно превзойти эти параметры. А ведь эта модель выпуска 2009 года!
    Последний раз редактировалось semimat; 18.05.2015 в 23:16.

  15. Новичок Аватар для zeonmaster
    Регистрация
    21.03.2015
    Адрес
    Киев, Украина
    Возраст
    38
    Сообщений
    75

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

    вот я ещё что нашёл, в подтверждение того, что электреты не такие уж и шумящие могут бытьEM173 Sens & Noise vs RL.VL.pdfи вот ещё пища для ума, на счёт возможного полевика для капсюлей без онногоEM21.pdf

    это я к тому, что с полевиками встроенными так же не всё так однозначно - к примеру, ясно видно, что их шум сильно зависит от сопротивления источника сигнала и для 2SK118 предполагаемое сопротивление капсюля (на разных частотах оно разное, от сотен килоом до десятков мегаом) и не всегда лежит в самой выгодной по шумам области. впрочем, я всё же надеюсь на успех идеи RF-накачки, потому как в таком случае полевик и вовсе не будет нужен.
    Последний раз редактировалось zeonmaster; 19.05.2015 в 09:10.

  16. Частый гость Аватар для Maxim_Sed
    Регистрация
    30.01.2009
    Адрес
    Северодонецк, Украина
    Сообщений
    428

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

    Очередная попытка сварганить АК с низким Кг (для проверки миков).

    Проверка 24 омного динамика из каких-то поломанных Сенхов.



    вот сам эксперимент

    (rft mk102 на фото с буф усилком)

    и результат

    это при 94 дБ

  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.

    И как же вы интерпретируете полученный результат?
    Делай хорошо, а хреново и само получится!

  18. Частый гость Аватар для Maxim_Sed
    Регистрация
    30.01.2009
    Адрес
    Северодонецк, Украина
    Сообщений
    428

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

    вроде всё понятно: THD=0,024 % - это динамик


    Offтопик:
    сейчас ведётся поиск динамика, которые обеспечивает по возможности меньший Кг при 94 дБ
    далее будет определён спектр гармоник для выбранного динамика (для разных частот и уровней)
    надо ж чем то задавать ЗД на тестируемые мики

  19. 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 zeonmaster Посмотреть сообщение
    вот я ещё что нашёл, в подтверждение того, что электреты не такие уж и шумящие могут быть ...
    Я наверное не смог донести свою мысль, которая присутствует и в первом посте этой темы и в посте #344 , а именно, я как раз считаю, что электретные микрофоны сейчас значительно превосходят все остальные типы в соотношении цена/качество, а просто по качеству, по крайней мере, не уступают другим типам. Поэтому и полагаю, что если нужен недорогой микрофон с определенными параметрами, то его надо искать среди богатого ассортимента электретных микрофонов, предлагаемых к продаже. Мне также кажется, что производителям электретных капсюлей со встроенным активным элементом невыгодно ставить дешевые неоптимизированные компоненты, поскольку основную цену в стоимости капсюля, составляют не они, а сам преобразователь. Вот поэтому я пока и сомневаюсь только в одном - удастся ли с помощью самодельного усилителя превзойти ТАКОЙ ЖЕ капсюль, в который производитель уже встроил оптимизированный активный элемент, будь-то полевик или другая схема, его заменяющая. Мне кажется, что трудно переплюнуть тот капсюль, который ты привел в посте #343 . Поэтому я бы просто купил его или аналогичный. Тем не менее, абсолютной уверенности у меня нет, и поэтому я с интересом буду следить за твоими исследованиями и буду рад, если ты превзойдешь эти параметры. Думаю, что приблизиться к ним ты сможешь только выбрав капсюль без преда с бОльшим диаметром мембраны. Но если ты просто найдешь такой же капсюль, но со встроенным предом, то он будет не хуже. И вопрос будет лишь в том, сколько можно сэкономить, сделав самодельный пред. Это сама по себе есть интересная задача, которую мы все здесь и пытаемся решить, только пока нас интересовал вопрос малых искажений. Еще раз подчеркну, что я рад твоему подключению к теме, поскольку ты прошел уже очень большой путь и умеешь что-то делать своими руками. Поэтому жду результатов!

    ---------- Сообщение добавлено 05.02 ---------- Предыдущее сообщение было 04.36 ----------

    Цитата Сообщение от Maxim_Sed Посмотреть сообщение
    вроде всё понятно: THD=0,024 % - это динамик
    Это не очевидно. Ты только начал свой путь в направлении создания средств измерения искажений микрофонов. В ветке "выбираем измерительный микрофон" этот вопрос уже поднимался. В частности, приводились исследования Линквица, которые показали, что при создании высоких SPL в замкнутом объеме, нужно учитывать нелинейность адиабатического процесса сжатия воздуха. Это всё рассчитывается. К сожалению, ветка такая большая, не так-то просто что-то найти.

    Цитата Сообщение от Maxim_Sed Посмотреть сообщение
    Offтопик:
    сейчас ведётся поиск динамика, которые обеспечивает по возможности меньший Кг при 94 дБ
    далее будет определён спектр гармоник для выбранного динамика (для разных частот и уровней)
    надо ж чем то задавать ЗД на тестируемые мики
    В той же ветке уже проводились измерения гармоник искажений микрофонов порядка 0,001% при уровнях SPL 120 дБ и выше. Очевидно, что ни один динамик не в состоянии дать таких малых искажений на таких уровнях. Поэтому там использовался двухчастотный метод измерений. Его описание можно найти в разных источниках. Он позволяет исключить нелинейности излучателей, но требует двух независимых источников излучения. Мне интересно продолжение совершенствования методики измерения искажений в плане её упрощения и уменьшения габаритов измерительной установки.
    Буду рад, если ты продолжишь это направление исследований. Если тебе интересно, то могу найти ссылки на посты, где даны результаты тех измерений.

  20. Новичок Аватар для zeonmaster
    Регистрация
    21.03.2015
    Адрес
    Киев, Украина
    Возраст
    38
    Сообщений
    75

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

    semimat, тут вопрос не в том, что бы я хотел иметь, а в том, что я могу иметь исходя из своих хотелок. само собой, если бы где-то существовал кардиоидный капсюль диаметром 16мм с чуйкой -28dB/Pa я бы купил его и не заморачивался, но это фантастика... просто нету и всё. ненаправленный Primo диаметром 10мм это венец творения электретных капсюлей с высокой чувствительностью, дальше нет ничего. потому я и горожу весь этот огород с капсюлями без полевиков, RF-накачкой и т.д.

  21. Частый гость Аватар для Maxim_Sed
    Регистрация
    30.01.2009
    Адрес
    Северодонецк, Украина
    Сообщений
    428

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

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    В той же ветке уже проводились измерения гармоник искажений микрофонов порядка 0,001% при уровнях SPL 120 дБ и выше.
    если можно, дайте ссылку

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    ... там использовался двухчастотный метод измерений. Его описание можно найти в разных источниках. Он позволяет исключить нелинейности излучателей, но требует двух независимых источников излучения...
    тут два момента, которые мне не нравятся:
    - два источника (те два динамика), как следствие усложняется конструкция АК
    - каким софтом обсчитывать результаты? (меня устраивает SpectraLab: нажал 1 кнопку, получил результат)

Страница 21 из 30 Первая ... 111920212223 ... 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
  •