Слуховой аппарат

[striz]

Уважаемые форумчане, предлагаю вам эту разработку с надеждой, что она кому- нибудь пригодится.
Буду рад в двойне если кто предложит более удачный вариант. С уважением, Игорь Кухлеев.

Причиной данной разработки послужило то, что по воле судьбы мне пришлось обратиться к сурдологам по вопросу снижения слуха в области высоких частот.
Те сообщили, что они смогут поправить мой слух. Однако после курса уколов заявили, что паталогии слуха неизлечимы и отправили на протезирование, предупредив что самый хилый слуховой аппарат для меня будет стоить минимум 40000р. на каждое ухо. Посмотрел в интернете рекомендованный кабинет, но кроме заверений, что я являюсь крутой и современной личностью ничего не обнаружил. Ни цен на услуги, ни технических характеристик аппаратов, ни их ассортимента.
От такого лечения осталось ощущение халтуры
40 лет тому назад я делал чувствительный микрофонный усилитель на германиевых транзисторах. Он работал прекрасно, звук казался прозрачным, хорошо прослушивались далекие голоса, что касается шумов, то я не помню чтобы они мне мешали. И вообразил, что на современных деталях создам нечто очень качественное. Как же я ошибся и был ошарашен.... На поиски этой схемотехники пришлось потратить около года времени, правда вместе со всеми другими житейскими делами.
Большое спасибо [https://forum.vegalab.ru/showthread....122447]Allckkk[/CODE] за практическую помощь в поиске схемотехники преда
Большое спасибо [https://forum.vegalab.ru/showthread....132195]Semimat[/CODE] за обстоятельный рассказ как работает микрофон
Первоисточником была эта разработка http://radioskot.ru/publ/unch/karman...arat/6-1-0-627
При всей ее привлекательности оказалось, что УМ 34119 излишне прожорлива для слухового и дает вполне заметные на слух искажения (видно по даташиту).
Пришлось сразу заменить ее на более экономичную и качественную ТРА301. Обвязка 34119 по ее даташиту мне понравилась, поэтому ТРА301 я включил по этой же схеме, потребовалось только изменить обвязку входов.
На слух сразу почувствовал улучшение качества звука.
Для УМ выбрана мостовая схема потому, что по завершению разработки планируется повесить аппарат на каждое ухо, то есть использоваться будет в монофоническом режиме (стерео наушники подключать к мостовому усилителю проблематично)
УМ оказался самым простым узлом, не требующим больших затрат времени. Нужно только создать комфортную для Вас АЧХ подбором компонентов обратных связей, не забыв при этом временно отключать все другие фильтры устройства. Я номиналы по податашиту не изменил никак (хотя пробовал перенастраивать фильтры УМ многократно).
А пред первоисточника на мой взгляд оказался не очень качественным .
Должен сказать,что в настоящей разработке пред с микрофоном оказался самым сложным и трудоемким узлом, несмотря на малое количество деталей.
Я не смог получить от преда первоисточника неискаженный сигнал. К тому же с моими деталями пред первоисточника имел явно избыточное усиление.
Попробовал пред отсюда http://dedclub.blogspot.ru/2014/10/ssm2167.html Гораздо лучше.
Новая схема неплохо работала в домашних условиях, но когда я потаскал ее по производственным цехам, ревущим автострадам, то она показала непригоднсть для слухового аппарата.
Рев пролетавших мимо машин превращался в какой-то скрежет непонятного происхождения. Закрой глаза- и не поймешь что это был автомобиль.
Громкая , да и не громкая речь прослушивалась с хриподцой. В очень тихой комнате явственно прослушивались небольшие шумы тракта. Причина была не понятна, пока не попробовал применить разработки участников форумов на тему снижения искажений микрофона.
Сначала попробовал заменить свои безымянные дешевки (микрофоны) на более качественные. Проездом в Москве нашел "сосну", но в ЧИП и ДИПе не смогли назвать дату изготовления микрофона. Брать кота в мешке за 2000р. не стал.
Воспользовался наводкой[https://forum.vegalab.ru/showthread....1#post2132195] Semimat[/CODE] а на хороший микрофон. его цена не запредельна- около 800 р.
Вложение 255961
однако стоимость пересылки в 3-5 раз дороже микрофона - до5000р.
Вложение 255965

Что называется приехали...Ну нету этого у нас в универмаге
Пришлось попытаться выжать из моего хлама (микрофонов) максимум.
Наслышан, что схема [https://forum.vegalab.ru/showthread....t72335]феникса[/CODE] имеет низкие искажения и даже способна снизить шумы микрофона.Попытался перевести схему Феникса на низковольтное и экономичное питание вот по такой схеме.
Вложение 256866

Светодиод из экономии батареек пришлось заменить на резистор. Применение стабилитронов- недопустимая роскошь для слухового. Надеюсь, что Феникс не будет возмущен, если я измененный мною кусочек от его разработки для краткости буду называть Фениксом.
Для сравнения (иначе бродя по городу трудно оценить качество девайса) собрал второй аналогичный пред, но по схеме с резистором в истоке микрофона.
Велико было желание сравнить схему Феникса и схему [https://forum.vegalab.ru/showthread....78149]Линквица[/CODE] в эдаком низковольтном варианте, но я не смог придумать что делать с высоким выходным сопротивлением Линквица. Ведь дополнительно навешивать [https://forum.vegalab.ru/showthread....21]повторители[/CODE] в пред нежелательно для слухового. Шумыссс...
Вместо Линквица собрал микрофон с резистором в истоке и нагрузкой в стоке.
Вложение 256867

Потом набрел на [https://forum.vegalab.ru/showthread....ost1850472]эту[/CODE] схему. Похожа, еще раз спастбо Allckkk
Ну, сразу был восторг от обоих предов. Искажения уменьшились кардинально. ИМХО в стандартном включении микрофона звук изменялся до неузнаваемости именно "благодаря" искажениям микрофона.
Однако, после выравнивыния усилений обоих предов с микрофонами (путем подбора резистора в истоке) оказалось, что шумы у схемы Феникса заметно выше. Возможно потому, что у Феникса два транзистора в усилении, а во второй схеме -только один.

Сразу оговорюсь, что усилительные свойства второй схемы в разы лучше чем у этого варианта схемы Феникса (при прослушивании каждого преда со своим отдельным микрофоном) по НЕИЗВЕСТНОЙ причине. Мои попытки выяснить причину такой разницы путем замены микрофонов между собой, ни к чему не привели т.к. оба преда после замены микрофонов оказались вдрызг расстроены по постоянному току.
Вот выявился еще оччень крупный недостаток обоих предов: они НЕРЕМОНТОПРИГОДНЫ. Замена, например микрофона при очень плотном монтаже слухового будет неприятным занятием с полной перенастройкой.
В этом конкретном случае усилительные качества и приведенные шумы схемы с резистором в истоке получились гораздо лучше, чем в измененной мною схеме Феникса.
Тем не менее очередной раз первая же прогулка по городу развеяла надежды...
У обоих предов оказалась слишком высокая чувствительность к инфранизким частотам. Вплоть до того что происходила низкочастотная модуляция полезного звука и невозможно было слушать разговор при таких помехах. Наблюдалось при поездках в автобусах"ПАЗ" и в помещениях с работающми венткамерами, при хлопании дверью дома.
Кроме того, термостабильность у обои схем- никакая. Хуже- термостабильность второй схемы. Она захрипела даже при прогреве до 40градусов, а при -8 усиление полностью упало у обоих предов.
Улучшить термостабильность этих предов я даже не пытался из-за их вредоносной чувствительности к НЧ помехам, все равно схему надо переделывать.
Необходимо разделить микрофон и пред конденсатором для подавления инфранизких частот и заодно для обеспечения термостабильности . В точности мне не известно, какая же схемотехника оказалась бы лучшей для слухового, слишком хлопотно было многократно все перепроверять и каждый раз все перенастраивать для проверок.
По факту вот победивший у меня вариант преда:
Вложение 256868

Что касается АРУ.
Поскольку пришлось уменьшить усиление преда по сравнению с первоисточником, сигнала для АРУ не хватило и потребовалось в АРУ добавить 1 каскад. Для того, чтобы в АРУ действовали только слышимые звуки вставил внутри АРУ фильтр НЧ и ВЧ. Это полезно также для общей крутизны фильтров тракта. Разделил пред и АРУ по постоянному току, заменив полуоткрытый диод VD3 в первоисточнике на конденсатор, что дало возможность тасовать узлы как угодно.
Получается, от прежней АРУ остался в основном только принцип действия, весьма удачный.

Вот схема слухового аппарата на сегодня
Вложение 256869

Для согласования выхода АРУ с предом пришлось заменить транзистор в преде на NPN.
В этом почти окончательном варианте сравнил включение микрофона по схеме Линквица и по схеме с нагрузкой в стоке микрофона. Вопреки ожиданиям (высокое выходное сопротивление) схема Линквица имела большее усиление (закорачивание резистора в стоке микрофона никак не влияло на усиление). Осталось выбрать с помощью нарисованных в схеме переключателей наиболее чисто работающий в экстремальных условиях вариант (переключатель микрофона внизу = схема Линквица) и упростить схему для наушного варианта, если предпочитаете его.
О деталях и настройке.
Номинал резистора в истоке микрофона зависит от экземпляра микрофона. Увеличение сопротивления влечет уменьшение чувствительности. Если выберите схему Линквица, то резистор в стоке микрофона R2 может не понадобиться (прежде убедиться влияет ли он на шумы или искажения).
Настройка узлов по постоянному току сводится к установке напряжения половины питания на выходах. Еще лучше дать сигнал на вход и, наблюдая по осцилографу добиться одинакового ограничения сигнала сверху и снизу на выходах.
АРУ работает сразу, может иметь очень высокую чувствительность, которая регулируется общим усилением АРУ, в частности подбором резистора R21. Он сажает импульсы на базе транзистора Т3 и тем самым увеличивает уровень срабатывания АРУ. На мой вкус лучше загрублять АРУ. Пусть лучше немного бьет по ушам, но в целом аппарат не будет отключаться при оглушительном звуке. Транзисторы в АРУ- попались с маркировкой AJ- это примерно как КТ3102В
Диодный ограничитель пиковых помех зависит от того как настроена АРУ. При сигнале на регуляторе громкости менее 200мв подойдут диоды шоттки.
Настройку фильтров предпочитаю делать поотдельности, чтобы потом полосы всех фильтров совпадали в унисон. Срез НЧ делал около 400 гц по принципу неподавления разговорных частот снизу (приятное прослушивание разговора), и при этом чтобы не ощущалось бубнения. Полосу сверху ограничивал 6000гц. Это потому что акценированное звучание звонких звуков повышает разборчивость речи. Многие предпочитают полосу 3500гц, дело вкуса.
Ну вот, когда мы добились вполне приличного качества звучания встает вопрос: куда это девать?
Для опробования наушного варианта ношения побежал в магазин и купил 6-миллиметровые микрофоны какие были, потому что маленькие. Причем на ушах их ОБЯЗАТЕЛЬНО надо ставить по два для подавления акустического возбуждения(паяем параллельно и разворачиваем в противоположные направления). Так эти дешевки зашумели как примусы. Выкинул.
Другие аргументы.
Наблюдая за прохожими я оччень редко вижу людей со слуховыми аппаратами- это при том что врачи рекомендуют всегда носить аппараты, если даже нет необходимости .А с дибильниками в ушах многие ходят и в любом возрасте. Видимо так оценивает народ внешний вид наушного аппарата по сравнению с наушниками с проводами, которые придется носить при карманном варианте аппарата.
По питанию: не смог отыскать в природе литиевых аккумуляторов типоразмера 675. При карманном варианте можно пользоваться бесплатным питанием (уккум от сотового), которого хватит до месяца без зарядки.
По очень миниатюрным переключателям, регуляторе громкости- не достать, разве что случайно. А потенциометр от гарнитур весьма удобно крутить благодаря большому диаметру, и в продаже навалом.
Итак, по причине "шикарного" ассортимента запчастей в магазинах напрашивается более доступный вариант ношения аппарата под одеждой, например в воротнике сорочки, в бейсболке, на шее и т.д. При это сами микрофоны непременно крепить снаружи (под кончиками воротника, на лацконе и т.д.) иначе шуршание не даст вам покоя.

[striz]

да, кстати, и с однополярным питанием,и кондёром на выходе, тоже всё работало.

Спасибо, как раз это и хотел уточнить.

[scarp]

striz, какая разница, нагрузка через конденсатор подключена или напрямую? В условии баланса моста нагрузка не входит. Вот тут
Current dumping - does it really work DCD.pdf
подробно исследуется эта схемотехника, мост и нагрузка принимаются как некие комплексные импедансы Z1 Z2 Z3 Z4 ZL. Они могут быть как чисто активными или реактивными, так и различной комбинацией, лишь бы сохранялось условие баланса моста.
И я всеж-таки рекомендую сделать мост полностью резистивным(в первой статье такой умозрительный пример приводится). Индуктивность в качестве Z4 и конденсатор как Z2, применили из чисто утилитарных соображений. Конденсатор является также корректирующим для усилителя напряжения, а индуктивность имеет малый импеданс на звуковых частотах. "A practical amplifier is required to have an internal impedance small compared to the load at audio frequencies and stability requires that the internal loop gain falls with frequency. Both these conditions are met by the use of an inductor for Z4, a capacitor for Z2 and resistors for Z1 and Z3."

[shura1959]

shura1959, а как вы думаете если в схеме пост 375 навешать искусственных "нулей" где потребуется, добавить на выход электролит микрофарад на 100 например эта схема будет работать так же качественно? Большая емкость в нагрузке на работу дросселя и вообще моста не повлияет?

Вот, навскидку, упрощенная схема, точнее - два варианта с виртуальной землёй, и с конденсатором на выходе.Виртуальная земля для малого потребления тока потребовала интегратора с таким же выходным каскадом как и сам УМ. R16 огромного номинала в верхней схеме поставлен только для моделирования (сходимости процесса).
Нижняя схема заметно компактнее.
Теоретический Кг верхней схемы - 0,065%, нижней - 0,4%, на мой взгляд, это мало о чём говорит реально, просто для справки.

[striz]

scarp, shura1959 спасибо. Соберу схемку в макете и поиздеваюсь.

[shura1959]

Вот (может уже было?) наглядный (наушный ) тест электретных микрофонов, https://www.youtube.com/watch?v=XjyXkap81iw

выбор - как и у автора темы CZN-15E, и ещё WM-61, по звуку CZN показался интересней.

[striz]

Вот (может уже было?) наглядный (наушный ) тест электретных микрофонов

shura1959,Интересная картинка, я ее просматривал несколько месяцев назад. Согласен с автором и с вами что CZN неплохо поет по цене. Я на него сейчас не обижаюсь, даже при высокой чувствительности терпимо по шумам. Вот только у моих экземпляров микрофона ток потребления 400 мка. Ожидается что это будет больше чем у всего слухового после того как у меня дойдет "паяльник" до переделки УМ по вашим рекомендациям.(надеюсь через пару дней экономичный УМ опробую) Микрофон устраивает, но хотел бы заменить его на более мелкий и малопотребляющий. Это для наушного варианта. А для карманного варианта CZN хорош.

[scarp]

Виртуальная земля для малого потребления тока потребовала интегратора с таким же выходным каскадом как и сам УМ

Ну, смысла то в этом никакого, поскольку в этой же схеме изменив номиналы, получим балансный выход, вдвое увеличив макс выходное напряжение.

Я тоже симульнул на скорую руку, но с моделью реального ОУ. Мост в данном применении бесполезен, поскольку линейность схемы упирается в линейность микромощного ОУ нагруженного на малое сопротивление. Максимальное улучшение 2 дБ.


Зато резистор между базами и эммитерами работает замечательно.



В диапазоне 0,01в-0,5в на нагрузке 16 Ом уровень 3-й гармоники получился 0,3-0,5%. Ограничивать полосу ОУ нельзя. Конденсатор 100 пф между выходом ОУ и инв входом поднимает уровень гармоник на 10 дБ, поэтому необходимую АЧХ и коэф усиления лучше сделать на второй половине сдвоенного ОУ. Количество корпусов при этом не увеличится.

[striz]

Ограничивать полосу ОУ нельзя... необходимую АЧХ и коэф усиления лучше сделать на второй половине сдвоенного ОУ

Это, конечно, не очень удобно. Ничего, попробуем в железе линейный усилитель.

---------- Сообщение добавлено 11.59 ---------- Предыдущее сообщение было 11.57 ----------

Мост в данном применении бесполезен, поскольку линейность схемы упирается в линейность микромощного ОУ нагруженного на малое сопротивление

Зато резистор между базами и эммитерами работает замечательно.

scarp, спасибо. Собираю сразу схему с резисторами между базами и эмиттерами.

[shura1959]

смысла то в этом никакого, поскольку в этой же схеме изменив номиналы, получим балансный выход, вдвое увеличив макс выходное напряжение.

Угу, схема приведена для развития, так сказать, идеи, мостовая конечно эффективнее.

Мост в данном применении бесполезен, поскольку линейность схемы упирается в линейность микромощного ОУ нагруженного на малое сопротивление. Максимальное улучшение 2 дБ.

Опять угу.

Зато резистор между базами и эммитерами работает замечательно.

И снова - да.

Ограничивать полосу ОУ нельзя.

Шоб не свистело, возможно будет необходимо в базы вых транзисторов поставить резисторы 100-1000 Ом. И в крайнем случае поставить кондёр пик 5-50 с выхода ОУ на инв вход.

[striz]

Ограничивать полосу ОУ нельзя.

scarp, я все-таки для пробы собрал узкополосный УМ по схеме, похожей на вашу пост 387 с резистором между базами и эмиттерами на LMV821. Хорошенько ее погонять не успел, но первое включение показало что "ступеньку" усилитель убирает хорошо. Подробности и полную схему постараюсь показать завтра.

---------- Сообщение добавлено 20.59 ---------- Предыдущее сообщение было 00.53 ----------


Вот схема микромощного усилителя мощности, предназначенная для опробования с целью дальнейшего использования в устройствах, где особо важно минимальное потребление тока в частности в наушном слуховом аппарате. Правда, этот УМ назван микромощным с натяжкой т.к. применена не совсем микромощная микросхема LMV821, использовал какая была в наличии. Замеренный ток покоя при напряжении питания 4в. 250 мка. Это не тек мало, но все же в три раза меньше чем у TPA301, используемой в обсуждаемом аппарате.
За основу взята схемотехника выходного повторителя от scarpa пост 387. Схема навески операционника- из поста1.
Основная цель разработки такой схемы- получить наименьшие искажения УМ, в частности уменьшить "ступеньку" при использовании минимального тока покоя УМ. При опробовании выявлены два мало похожих режима: первый- когда номинал резистора R6 минимальный(от нуля ом), второй- когда номинал резистора R6 максимальный- до 100-250 ком. Первый режим имеет более высокую стабильность размаха сигнала на выходе, возможно благодаря более высокой нагрузочной способности. При отключении- подключении наушников изменение размаха сигнала на выходе совсем не заметны. У него несколько меньшее усиление КУ-1.5 и соответственно меньше чувствительность. Применительно к схемотехнике слухового главный недостаток первого режима- ультралинейная АЧХ. Это получается видимо потому что малый номинал резистора R6 шунтирует RC цепочки, формирующие АЧХ
Второй режим более чувствительный КУ=4, имеет небольшое проседание размаха выходного сигналя при подключении наушников(несколько процентов). В этом режиме удалось сохранить сформированную в операционнике АЧХ. Имеются полезные завалы высоких (после5000гц) и низких (до 300гц) частот.
Оба режима имеют размах неискаженного сигнала р-р 1 вольт, при столь громком звуке потребление тока 8 ма при сопротивлении телефонов 16 ом.
Вышеописанные свойства усилителя получены при номинале резистора R9=8-10 ом. Искажения "ступенька" на экране совсем не заметны.
При опробовании пока не удалось сделать главного: прослушать качество звучания в полевых условиях т.к. плата собрана на летучке и в принципе не предназначена для использования в изделии. Очень часто бывает так что дома работает все прекрасно, но когда с девайсом попадаешь в неблагоприятные условия выявляется куча "приятных" новостей. Когда попадет в руки микромощный ОУ (думаю использовать с током около 50 мка) и комплементарная сборка намерен собрать плату и опробовать в реальных условиях.

[semimat]

Striz, очень кстати появились твои данные по уровням напряжений на динамике. Я как раз хотел узнать, какая нужна мощность, чтобы при использовании вставляемого в ухо капсюля получить требуемую максимальную громкость. От этого многое зависит в выборе схемотехнических решений УНЧ. Судя по приведенным тобой данным (1В р-р на наушнике сопротивлением R= 16 Ом дает очень громкий звук), для достойной работы слухового аппарата достаточно максимальной мощности в наушнике всего 8 милливатт (амплитуда А равна 0,5В, следовательно мощность равна P=A²/2R=0,5^2/2/16=0,0078 Вт). Это совсем мало. А по амплитуде тока в нагрузке это: Imax= A/R=0,5/16=0,031A=31мА, что тоже вселяет надежду на возможность создания экономичного УНЧ, выдающего такой ток... Я всё правильно понял, или всё-таки для хорошего слухового аппарата максимальная мощность должна быть существенно больше?

А пока привожу последний вариант усилителя с АРУ, обладающего очень хорошими параметрами по перегрузке и глубине АРУ. Он представляет собой гибрид моей схемы усилителя с динамической нагрузкой и немного адаптированного двухкаскадного усилителя, приведенного ранее tuvalu.

У этой схемы усиление слабого сигнала составляет почти 1400 раз. Поэтому при входном сигнале начиная примерно с 0,8 мВ р-р, сигнал на выходе уже достигает 1В р-р, то есть доходит до уровня, при котором начинает работать АРУ. Этот усилитель обладает другим, более удачным знаком усиления, что позволяет рассчитывать на устойчивость работы схемы совместно с цепью однополупериодной АРУ. Глубина регулировки АРУ огромная. Даже при входном сигнале 500 мВ р-р, выходной сигнал продолжает оставаться на уровне примерно 1В р-р (правда, искажения на этом уровне уже доходят до 12%). Вот как выглядит переходной процесс при при скачкообразном изменении амплитуды входного сигнала с 1 мВ р-р до 500 мВ р-р и обратно.

Возможно, потребуется поставить дополнительный резистор между Cф коллектором Q5 для снижения скорости срабатывания АРУ, поскольку сейчас АРУ отрабатывает усиление уже по одному периоду частоты 2 кГц при большой перегрузке, что видно на осциллограмме.

Вот так выглядит АЧХ усилителя по слабому сигналу при корректирующей емкости Сс= 680 пФ. Недостатком данного схемного решения является необходимость увеличения емкости C3 до 50 мкФ для получения нижней граничной частоты 156 Гц по уровню -3дБ.


P.S.
Striz, на последней схеме из #390 у транзистора Q2 перепутаны коллектор с эмиттером. Наверное в реальности запаяно всё правильно.

[scarp]

striz, Что-то вы не то нарисовали.

Первый режим имеет более высокую стабильность размаха сигнала на выходе, возможно благодаря более высокой нагрузочной способности. При отключении- подключении наушников изменение размаха сигнала на выходе совсем не заметны.

Конечно не будет заметно, усилитель охвачен 100%-й ООС, нагрузочная способность не причем.

У него несколько меньшее усиление КУ-1.5

Непонятно, откуда 1,5 намерили, у вас выход усилителя напрямую соединен с инв входом, т.е. получился повторитель, Ку=1.


striz, операционным усилителем в данном случае является LMV821 плюс транзисторы, мы просто умощнили выходной каскад ОУ.
В общем, R6 нафиг, цепь ООС подключить не выходу LMV821, а к эммитерам транзисторов.

Посмотрел даташит LMV821, он вполне может обеспечить 8 мА на нагрузке 16 Ом, попробуйте без транзисторов.

[striz]

Striz, на последней схеме из #390 у транзистора Q2 перепутаны коллектор с эмиттером. Наверное в реальности запаяно всё правильно.

Semimat, этот ляп только на рисунке. В железе спаяно правильно. Заменил картинку.

---------- Сообщение добавлено 08.39 ---------- Предыдущее сообщение было 08.20 ----------

Посмотрел даташит LMV821, он вполне может обеспечить 8 мА на нагрузке 16 Ом, попробуйте без транзисторов.

Пробовал. Операционник выдать нужный ток может, но включение без транзисторов при подключении телефонов вызывало проседание размаха на выходе до трех раз! Я правда точно не могу сейчас сказать вызвано было проседание только перегрузкой микросхемы или так сработали обратные связи. Думаю, что влияние нагрузки на величину размаха на выходе это прямой путь к росту искажений. К сожалению искажения у меня замерить не чем. Но в паре с обсуждаемым предом, который работает весьма чисто небольшие искажения весьма заметны на слух, я этим и пользуюсь при оценке устройства.
И потом, скорее всего буду пробовать менее мощный операционник где без транзисторов не обойтись. И эта схема собрана больше для опробования выходных транзисторов на минимальные искажения. Хотя, конечно, в финале может оказаться любой подходящий вариант усилителя.

---------- Сообщение добавлено 08.41 ---------- Предыдущее сообщение было 08.39 ----------

striz, Что-то вы не то нарисовали

Можно подробнее? Ляп с транзистором я исправил.

---------- Сообщение добавлено 08.58 ---------- Предыдущее сообщение было 08.41 ----------

Непонятно, откуда 1,5 намерили, у вас выход усилителя напрямую соединен с инв входом, т.е. получился повторитель, Ку=1.

Коэфициет усиления я определял путем измерения осцилографом размаха перед входным конденсатором и на нагрузке. Вход усилителя думаю не был наглухо закорочен с выходом, а соединен подстроечным резистором с помощью которого я издевался над макетом. Было небольшое сопротивление. Кроме того сам операционник включен с некоторым усилением : R6=100ком, R1=R2=20ком.

---------- Сообщение добавлено 09.06 ---------- Предыдущее сообщение было 08.58 ----------

В общем, R6 нафиг, цепь ООС подключить не выходу LMV821, а к эммитерам транзисторов

Может быть и так, но мне кажется что применение R6 поможет выбрать более оптимальный режим в окончательном варианте, в котором можно было бы и сохранить АЧХ операционника и максимально уменьшить искажения усилителя. Я предполагаю что уменьшение номинала R6 способствует уменьшению искажений.

---------- Сообщение добавлено 09.16 ---------- Предыдущее сообщение было 09.06 ----------

scarp, я полагаю что дальнейшие исследования свойств УМ в основном будут проделаны когда впаяю детали для постоянного пользования. Это операционник с током покоя около 50мка, например. Скорее всего свойства УМ при этом изменятся до неузнаваемости. Настоящий макет не разбираю и он готов в любое время для опробования возможных вариантов. Никто не знает, может он в финале окажется основным.

---------- Сообщение добавлено 09.37 ---------- Предыдущее сообщение было 09.16 ----------

Я всё правильно понял, или всё-таки для хорошего слухового аппарата максимальная мощность должна быть существенно больше?

Semimat, рад вновь услышать твой голос.Точного ответа на такой вопрос думаю не существует. Все зависит от потребителя (пациента), качества наушника и способа его установки. Из рекламы я читал, что потребление качественных слуховых аппаратов 1-2ма. У них применены специализированные излучатели звука, соединенные с ухом трубкой компрессионно. Я к сожалению таких излучателей в руках не держал (проездом в Москве в чипдипе их не оказалось). Потребление 1-2ма не могу не подтвердить не опровергнуть. Если пользоваться бытовыми наушниками- затычками из магазина то при токе расходуемом только "на наушники" (то есть потребление аппарата за минусом тока покоя) 1-2 ма получается вполне достаточный звук для пользования в большинстве мест. Но он не громкий. При токе 8-10 ма это громкий звук для очень шумных помещений. При токе 20 ма хочется сорвать наушники с головы. Это для меня, с небольшой потерей слуха.
Не знаю всем ли это нравится, но по причине убогого ассортимента комплектующих в радиомагазинах я предпочел разработку слухового аппарата под пользование тем что можно свободно купить.

---------- Сообщение добавлено 10.06 ---------- Предыдущее сообщение было 09.37 ----------

0,0078 Вт). Это совсем мало.

Имхо восемь милливатт вполне ощутимая громкость, тем более для наушников.

[indus]

Операционник выдать нужный ток может, но включение без транзисторов при подключении телефонов вызывало проседание размаха на выходе до трех раз!

Как вариант можно попробовать запараллелить два-три операционника для увеличения мощности. Но нужны точные резисторы.

[striz]

А пока привожу последний вариант усилителя с АРУ, обладающего очень хорошими параметрами по перегрузке и глубине АРУ

Semimat, с тобой не соскучишься. Хочу попробовать твое ноу-хау. А я с действующей АРУ добивался неискаженного звука при пепрерывных переключениях полевика (в очень шумных условиях). Это получалось при одновременном подборе КУ усилителя АРУ и подборе уровня срабатывания детектора. И хотел написать об этом как только немного разберусь с микромощным усилителем. Ну вот пока по УМ небольшая задержка по снабжению, попробую накрапать про АРУ.

---------- Сообщение добавлено 10.20 ---------- Предыдущее сообщение было 10.17 ----------

Как вариант можно попробовать запараллелить два-три операционника для увеличения мощности.

indus, боюсь такое включение не будет способствовать уменьшению электропотребления.

---------- Сообщение добавлено 11.33 ---------- Предыдущее сообщение было 10.20 ----------

У этой схемы усиление слабого сигнала составляет почти 1400 раз. Поэтому при входном сигнале начиная примерно с 0,8 мВ р-р, сигнал на выходе уже достигает 1В р-р, то есть доходит до уровня, при котором начинает работать АРУ. Этот усилитель обладает другим, более удачным знаком усиления

Semimat,В действующем АРУ я получал ограничение сигнала АРУ от избыточного усиления пост 363, в результате чего детектор получал "обратное" свойство, то есть вместо того чтобы уменьшать усиление преда он его увеличивал, причем плавность такого "неправильного" регулирования мне понравилась. Я тогда вслух подумал пост 374, что надо инвертировать ограниченный сигнал АРУ и попробовать качество регулирования. Похоже, ты такое инвертирование уже сделал т.к. убрал дополнительный усилитель АРУ, и ограничение сигнала АРУ уже сделал путем увеличения усиления преда. Интересно, надо попробовать все это в железе.

---------- Сообщение добавлено 11.40 ---------- Предыдущее сообщение было 11.33 ----------

Вот только на этот раз потребуется время т.к. плату преда придется полностью переделывать и заменять. Но надо попробовать!

---------- Сообщение добавлено 11.56 ---------- Предыдущее сообщение было 11.40 ----------

Ты знаешь, я наверно пока не буду тратить время на обещанное описание действующего АРУ а сначала попробую твою схему пост 391, тем более похожая задумка меня давно сверлит.
Вот только не понятно что такое транзистор Q2? Ты предлагаешь включить два транзистора в преде? Не многовато ли? Что будет с шумами? Похоже что транзистор Q2 имеет единичное усиление т.к. R7=R4=30ком, но включен на микрофон и должен сильно шуметь поскольку он первый, хоть и не усиливает.

---------- Сообщение добавлено 14.21 ---------- Предыдущее сообщение было 12.41 ----------

Вот так выглядит АЧХ усилителя по слабому сигналу при корректирующей емкости Сс= 680 пФ

Может быть тогда не потребуется корректировка АЧХ усилителя мощности? Было бы здорово, схема УМ кардинально бы упростилась если такая АЧХ преда была бы не только на малых сигналах а по всему динамическому диапазону. А какова предполагаемая АЧХ преда при большом сигнале?

[semimat]

...Вот только не понятно что такое транзистор Q2? Ты предлагаешь включить два транзистора в преде? Не многовато ли? Что будет с шумами? Похоже что транзистор Q2 имеет единичное усиление т.к. R7=R4=30ком, но включен на микрофон и должен сильно шуметь поскольку он первый, хоть и не усиливает...

В этой схеме сигнал усиливают оба транзистора Q2 и Q3, поэтому и достигается такое большое усиление. Для транзистора Q2 усиление определяется не отношением R7 к R4 (здесь R4 выступает лишь в роли резистора отрицательной обратной связи), а отношением R7 (точнее, параллельного соединения R7 с входным сопротивлением Q3) к сопротивлению сток-исток полевого транзистора (точнее, к параллельному соединению R8 с полевиком, да приплюсовать к этому сопротивление эмиттера Q2). Поэтому и происходит регулировка усиления: когда сопротивление канала полевика опускается до 10 Ом, усиление Q2 поднимается примерно до двадцати. Остальное усиление "добирается" транзистором Q3. При этом отрицательная ОС через резистор R4 оказывается очень слабой (весь ток ОС "уходит" в полевик, а не в эмиттер Q2). Когда же полевик заперт, усиление транзистора Q2 становится на уровне одной пятой (т.е. значительно меньше единицы), а отрицательная ОС через резистор R4, наоборот, существенно усиливается, что и приводит к снижению общего усиления до двух и менее.
Относительно шумов, я думаю, что эта схема и по ним может оказаться лучше, поскольку ток коллектора Q2 составляет примерно 25 мкА, а для сопротивления источника в единицы килоом такой ток близок к оптимальному.
Если будешь собирать схему, то пожалуйста сначала возьми те номиналы, которые я указал. Эта схема не требует подгонки номиналов под параметры конкретных экземпляров транзисторов. В указанных номиналах схема с отключенной АРУ выдает (в симулировании) самый большой уровень выходного неограниченного по обеим полуволнам сигнала - более 2,5В р-р. Если уменьшить R3 с 5,1 кОм до 4,7 кОм, немного возрастет усиление, но увеличится и ток потребления.

....А какова предполагаемая АЧХ преда при большом сигнале?

Что касается АЧХ при большом сигнале, то я потом её пропишу. Её просто так не получить методом последовательного сканирования входного сигнала по частоте, поскольку на выходе АРУ всё легко "выправит" до одного уровня. Надо заменить полевик его эквивалентным сопротивлением при большом сигнале и после этого прописать АЧХ. Думаю, что она мало изменится. Больше всего я боюсь слишком быстрой реакции АРУ - из-за этого даже короткий щелчок будет сбрасывать усиление. Правда, как видно из переходного процесса, даже при огромной входной перегрузке, время восстановления составляет менее одной десятой секунды, что может оказаться достаточным для минимизации неприятных слуховых эффектов. Теперь дело за экспериментальной проверкой и последующей оптимизацией постоянных времени срабатывания и восстановления.

[striz]

Больше всего я боюсь слишком быстрой реакции АРУ - из-за этого даже короткий щелчок будет сбрасывать усиление

Пока не знаю как будет работать твоя схема, но в "старой" схеме время реакции АРУ не зависит от быстродействия АРУ а зависит от амплитуды помехи и всегда реакция очень быстрая. Хлопок в ладоши не оглушает. Время восстановления уже напрямую зависит от времязадающего конденсатора. Думаю это замечательное свойство АРУ и было причиной применения этой схемотехники в первоисточнике.

---------- Сообщение добавлено 23.36 ---------- Предыдущее сообщение было 20.56 ----------

Если будешь собирать схему, то пожалуйста сначала возьми те номиналы, которые я указал

Постараюсь все укомплектовать в точности.
Semimat, а что делает диод в базе детектора Q5? Ты его не вверх ногами поставил?
И еще. Как я понял твоя схема предусматривает ее непрерывную работу при любом уровне сигнала (с 0.8мв). Такой режим конечно интересно попробовать. Но из практики мне показалось что удобно иметь порог начала срабатывания АРУ, чтобы АРУ при малых сигналах вообще было в отключке. Но послушаем, сравним.

[semimat]

Semimat, а что делает диод в базе детектора Q5? Ты его не вверх ногами поставил?

Это очень важный диод, о назначении которого я раньше уже писал. Он включен встречно переходу эмттер-база Q5. Без него при каждой положительной полуволне выходного сигнала усилителя будет происходить заряд разделительного конденсатора C4 через переход база-эмиттер Q5 , в результате чего на C4 появится дополнительное постоянное напряжение, запирающее Q5, и работа детектора через некоторое время должна прекратиться (если не прекратиться полностью, то сильно ослабиться). При наличии встречного диода, во время отрицательной полуволны через встречный диод будет происходить разряд конденсатора C4, устраняющий эффект образования дополнительной постоянной составляющей на нём при работе.

---------- Сообщение добавлено 04.21 ---------- Предыдущее сообщение было 02.40 ----------

Как я понял твоя схема предусматривает ее непрерывную работу при любом уровне сигнала (с 0.8мв). Такой режим конечно интересно попробовать. Но из практики мне показалось что удобно иметь порог начала срабатывания АРУ, чтобы АРУ при малых сигналах вообще было в отключке.

При использовании в качестве регулирующего элемента полевого транзистора 2N7002, поскольку у него очень резкий (по управляющему напряжению) переход от полностью закрытого до полностью открытого состояния, мы неизбежно будем иметь АРУ с некоторым порогом срабатывания, до которого АРУ не работает (Ку максимален), а после которого Ку подстраивается таким образом, что амплитуда выходного сигнала будет оставаться почти на одном уровне. Из твоих постов я понял, что очень хочется, чтобы в тишине усиление было максимально возможным (слушать самые тихие звуки), а при появлении громкого звука, оно быстро сбрасывалось. Я пришел к выводу, что в данном случае (порогового режима работы АРУ) это лучше всего реализовать (без резкого усложнения схемы) только если сделать начальное усиление усилителя очень большим, сохранив высокий порог срабатывания детектора. Это эффективней, чем вводить дополнительный каскад усиления лишь в цепь АРУ.
В этой последней схеме до уровня входного сигнала 0,8 мВ (что примерно соответствует акустическому уровню громкости 70...75 дБ для типового капсюля), усиление будет максимальным и постоянным, а затем уже выходной сигнал будет поддерживаться на постоянном среднем уровне с помощью уменьшения Ку.

[striz]

Semimat, понятно. Рисую новую плату.

[semimat]

Я провел моделирование зависимости АЧХ усилителя из #391 от коэффициента усиления (который, в свою очередь, определяется уровнем входного сигнала). АЧХ действительно изменяется на низких частотах, поскольку при использованном номинале С3 (50 мкФ) нижняя граничная частота определяется произведением емкости С3 на сопротивление канала полевого транзистора (остальные емкости схемы дают намного меньшие значения нижней частоты среза). Поскольку изменение Ку происходит благодаря изменению сопротивления полевика, изменяется и нижняя граничная частота. Вот так выглядят АЧХ усилителя при разных коэффициентах усиления (я каждый раз заменял полевик постоянным резистором соответствующего номинала).

Чтобы уменьшить зависимость АЧХ от частоты можно увеличить емкость С3. Можно и уменьшить емкость С1 с 1 мкФ до 15 нФ. Тогда нижняя граничная частота будет уже определяться в основном этой емкостью, что уменьшает зависимость от Ку. Ниже приведены сравнения АЧХ для двух значений емкости С1 при максимальном Ку (1380) и Ку=10.