Страница 11 из 11 Первая ... 91011
Показано с 201 по 215 из 215

Тема:

  1. #1 Показать/скрыть первое сообщение.
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    576

    По умолчанию Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Обсуждается проблема повышения качества работы дешевых электретных микрофонов путем их схемотехнической доработки. Предлагается схема предусилителя с питанием от микрофонного входа современных гаджетов (эти входы оснащены встроенным низковольтным фантомным источником, обычно: 2.5В, 3кОм). Схема имеет стандартное двухпроводное подключение к микрофонному входу, использует самые доступные радиокомпоненты и обладает при этом достаточно высокими характеристиками по сравнению с популярными аналогами.
    Схема содержит только один относительно большой элемент – конденсатор емкостью 47…100 мкФ на напряжение от 3.3 В. При использовании smd-компонентов предусилитель можно уместить непосредственно в корпусе многих продаваемых дешевых моделей микрофонов.

    Создать эту тему меня подвиг интересный пост в блоге Николая Сухова на сайте IXBT.COM:
    http://www.ixbt.com/live/nikolay-suh...diofila_2.html
    Читать сам пост, комментарии к нему и смотреть видео для полного погружения в проблему - обязательно!!!! Необходимо также ознакомиться с материалом от user57 и hectorsky (оппоненты Николая Сухова) по ссылкам на их результаты:
    https://cloud.mail.ru/public/4jkV/uZVvUZzSE
    https://www.dropbox.com/sh/tqks8qt8s...in30y6Tza?dl=0
    Хоть я и не во всём согласен с Николаем Суховым, но благодарен ему за то, что фактически он единственный, кто подготовил самый подробный и эффектно изложенный материал по вопросу повышения качества звукозаписи при использовании дешевых электретных микрофонов.
    Я в свое время также успел столкнуться с этой проблемой и поэтому, понимая её актуальность, решил «замутить» аналогичную тему здесь, дав ей новое продолжение.

    Итак, есть актуальная проблема, состоящая в том, что звукозапись (или голосовая связь) с использованием внутренних микрофонов современных дешевых гаджетов, а также с применением внешних недорогих микрофонов, подключаемых к микрофонным входам значительного количества электронной техники (дальше по тексту я для простоты всё это буду называть гаджетами, заранее прошу прощения), очень часто оставляет желать лучшего. В первую очередь не устраивает малый уровень громкости даже при выведении всех регуляторов на максимум. В некоторых применениях ситуацию можно исправить последующим программным усилением (постобработкой записи), но в случае прямой голосовой связи (например, при интернет-общении) это затруднительно.
    Во-вторых, часто не устраивает малое достигаемое отношение сигнал/шум (С/Ш), иногда сопровождающееся заметными нелинейными искажениями, а это уже гораздо хуже, чем просто тихий звук. Конечно, надо разобраться, почему такое может иметь место, и насколько виноват в этом дешевый электретный капсюль.
    В качестве отправных точек возьмем данные из литературных источников, относящиеся к обозначенной проблеме.


    Для начала определим диапазон уровней громкости звуковых сигналов и уровней акустического фона, с которыми обычно приходится иметь дело при любительской звукозаписи в разнообразных условиях. Вот типичные данные, которые с некоторыми вариациями приводятся в интернет-источниках (http://edu.trudcontrol.ru/~3m/item/43u7haNo , http://www.acousticlab.ru/urovni_gro...ochnikov_shuma ):
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	акустические у&#10.png 
Просмотров:	729 
Размер:	37,1 Кб 
ID:	299818 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 1.png 
Просмотров:	459 
Размер:	7,8 Кб 
ID:	299819 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 2.png 
Просмотров:	377 
Размер:	5,7 Кб 
ID:	299820 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 3.png 
Просмотров:	452 
Размер:	2,0 Кб 
ID:	299821
    Из этих данных можно увидеть, что в подавляющем большинстве случаев любительская запись будет происходить при уровне акустического фона не менее 25…30 дБ SPL (Sound Pressure Level). Получается, что отношение С/Ш при записи сигнала обычной громкости в таких условиях, будет иметь весьма небольшое значение. Например, если источник создает звук в 50 дБ SPL, то рассчитывать на отношение С/Ш можно лишь в пределах 20….25 дБ. А для того, чтобы в вашей записи отношение С/Ш было на уровне 60 дБ нужно, чтобы записываемый «полезный» звук имел около 90 дБ SPL. И это связано НЕ с микрофоном, а определяется только акустическими условиями. От капсюля лишь требуется, чтобы его собственные шумы не сильно ухудшили это отношение. Думаю, именно поэтому подавляющее число дешевых электретных микрофонов, рассчитанных на любительскую запись и типичные условия применения, при различающихся прочих параметрах, имеют по паспортным данным эквивалентные собственные акустические шумы (EIN) на уровне <32….36 дБ SPL (S/N-ratio <58…62 dB), то есть, примерно равные типичному акустическому фону. Привожу характеристики дешевых электретных капсюлей одной из популярных фирм, выпускающей их широчайшую номенклатуру, в том числе, и полный аналог известного капсюля WM-61A:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	микрофоны JLI.png 
Просмотров:	638 
Размер:	73,5 Кб 
ID:	299822
    Что интересно, при таком собственном шуме микрофона, благодаря способности слуха к спектрально-временному анализу звуков, вы все равно сможете в какой-то степени разбирать даже структуру самого акустического фона (если это не белый шум), то есть различать звуки «под шумами» микрофона. В качестве подтверждения этому привожу данные о разборчивости речи в зависимости от соотношения с/ш (http://www.armstrong.ru/content2/com...iles/67442.pdf):
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	разборчивость от с-ш.png 
Просмотров:	419 
Размер:	11,3 Кб 
ID:	299823
    Получается, что при соотношении С/Ш в 0 дБ можно даже еще понимать речь. Я это привожу для того, чтобы было понятно – в большинстве приложений отношение С/Ш больше 40 дБ – это уже достаточно. Пример: вы разговариваете с собеседником в обычном помещении, где типичный уровень фона – 30 дБ. Если собеседник находится на расстоянии в метре от вас, то его громкость будет на уровне 60 дБ. Отношение С/Ш будет всего 30 дБ. Отношение С/Ш в 60 дБ и более при записи с расстояния в метр – это уже требует студийной тишины звукозаписи и более дорогого микрофона.

    Можно ли серьезно снизить собственные эквивалентные акустические шумы дешевого электретного капсюля, не переделывая его внутренности и не добавляя механического оформления для достижения пространственной избирательности и акустического усиления? Думаю, что нет. То есть, наверное, можно подобрать оптимальный режим работы встроенного полевика выбором питающего напряжения и нагрузки, но считаю, что это позволит получить выигрыш в 1…2 дБ.

    Возможно, что на самом деле реальные шумы дешевых капсюлей могут оказаться существенно меньше указанных в паспорте (ведь в паспорте так и написано для S/N ratio: <, то есть, «менее»). Просто, указанные паспортные требования без труда могут быть выполнены даже не лучшими производителями, они легко проверяются без использования специальных заглушенных камер, и при этом они адекватны внешним акустическим помехам в большинстве условий применения. Поэтому я верю, что есть немалый шанс «нарваться» на удачную партию дешевых капсюлей с S/N ratio на 6…10 дБ лучше паспортных. Но это уже относится к удаче.

    Главный вывод, который я хотел донести вышеизложенным, это что исходное отношение С/Ш создаваемое микрофоном на своем выходе, не связано с предусилителем и не может быть им улучшено, поскольку это отношение большей частью формируется уже на затворе встроенного полевика, то есть, до ПУ. Тогда для чего же нужен предусилитель? Как и когда он может помочь?
    Его первая задача, как уже говорилось - это обеспечить уровень сигнала, достаточный для последующего комфортного прослушивания без необходимости «выкручивания» громкости на максимум.
    Вторая задача – это минимизировать ухудшение отношения С/Ш, пока сигнал от микрофона доходит до конечной точки (обычно АЦП). То есть, ПУ может помочь тем, у кого шумы получаются почему-то намного больше ожидаемых в соответствии с паспортными данными. Решению этого вопроса, данная тема и посвящается (конечно, одновременно решается и первая задача).
    Проблема ухудшения отношения С/Ш обычно возникает с дешевыми устройствами, когда микрофон имеет стандартное двухпроводное подключение к микрофонному входу (по большей части – даже неэкранированным кабелем) и одновременно по тому же проводу получает от него электрическое питание (так называемое фантомное питание).

    Предварительный ответ на вопрос, почему падает С/Ш, очевиден – с одной стороны, в канал прохождения сигнала проникают посторонние помехи, существенно превосходящие собственные шумы микрофона. С другой стороны, собственные шумы микрофонного входа гаджета также могут превосходить шумы с выхода микрофона. (Варианты, когда микрофон просто бракованный, или когда «слетели» драйвера на устройство оцифровки, не рассматриваются. Я о них упоминаю потому, что такое бывает, и это надо проверять.)

    Еще одной причиной возникновения дополнительных шумов и искажений может служить малый уровень полезного сигнала, настолько малый, что при его оцифровке электроникой гаджета, окажется задействовано малое количество разрядов. Это способно породить дополнительный более заметный специфический шум (и искажения). Для борьбы с этим видом шумов и искажений при оцифровке используются алгоритмы «дизеринга» (dithering) или «нойз шейпинга» (noise shaping). Их суть в том, что к сигналу добавляется шум (немного ухудшающий отношение с/ш), но делающий итоговый шум после оцифровки не коррелированным с сигналом, что важнее для восприятия. Роль этого шума в нашем случае можно считать минимальной по сравнению с другими, если будет задействовано 10 и более разрядов при оцифровке.

    Рассмотрим пути проникновения посторонних помех в канал прохождения сигнала от микрофона до входа АЦП гаджета и методы борьбы с ними на основе приведенного рисунка.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	схема проникновения помех.png 
Просмотров:	959 
Размер:	15,1 Кб 
ID:	299825
    Сначала оценим помеху на соединительный кабель (состоящий из общего и сигнального проводов). Помеха имеет преимущественно электрическую природу, её источник весьма высокоомный. Его можно рассматривать как генератор тока, величину которого можно оценить, вспомнив эксперимент, когда прикасаешься пинцетом к мегаомному входу осциллографа. Осциллограмма наведенного напряжения в некоторых помещениях иногда доходит до амплитуды в 20 В. Это значит, что наводимый ток может доходить до 20В/1Мом=20 мкА. Какое напряжение помех этот ток мог бы создать на незащищенном сигнальном проводе? Если Rвых достаточно велико (прямое подключение капсюля без ПУ), то почти весь наведенный ток пойдет в резистор Rs, и амплитуду наведенного помехового напряжения можно оценить сверху как 3кОм*20мкА=60 мВ. А сам сигнал для типового капсюля с чувствительностью 10 мВ/Па (-40 дБ) при громкости звука в 94 дБ (1 Па) будет составлять лишь 10 мВ с.к.з.. Явный перебор! К счастью, если гальванически не прикасаться к сигнальному проводу, то токовая наводка будет много меньше 20 мкА и распределится на оба провода (сигнальный и общий, за счет близкого их взаиморасположения). К тому же, многократно большую долю этого наведенного тока будет забирать на себя общий провод, поскольку он «сидит на земле», то есть, имеет гораздо меньшее сопротивление «на землю» (интересно, что у дешевых компьютерных микрофонов и гарнитур соединительные провода не только не экранированные, но даже не витая пара!). Тем не менее, ясно, что наводка на сигнальный провод является одной из самых опасных, поскольку она должна создавать напряжение помехи меньше собственных шумов капсюля (а они имеют величину не 10 мВ, а менее 5мкВ).
    Очевидно, что есть три пути борьбы с этой помехой. Первый – использование экранированного кабеля. Второй – использование предварительного усиления сигнала до подачи его в кабель (тогда относительный уровень наводки оказывается меньше в коэффициент усиления раз). И третий путь – это использование предусилителя с малым выходным сопротивлением Rвых, во много раз меньшим величины Rs. Тогда почти весь наведенный на сигнальный провод ток пойдет не в Rs, а в Rвых и создаст на нем многократно меньшее напряжение помехи.
    Теперь о токе, наведенном на общий провод. За счет наличия у последнего некоторого хоть и малого сопротивления Ro, на нем все-таки тоже возникает напряжение помехи. При этом наведенное на общем проводе напряжение помехи будет напрямую складываться с сигналом.
    Часто именно так возникают помехи, даже когда разные приборы передают сигналы между собой по экранированным проводам. Напряжения наводок на корпуса приборов вызывают протекание по соединяющим их экранам значительных помеховых токов и возникновение напряжения помех, Чтобы такого не происходило (наведенные токи не протекали по экранам сигнальных проводов), корпуса приборов гальванически соединяют между собой толстыми проводниками.

    Насколько опасна в нашем случае наводка на общий провод? Если используется неэкранированный кабель от дешевого китайского микрофона, то сопротивление его проводов составляет около 0.2 Ом/м. Таким образом, помеха, проникающая за счет наводки на общий провод длиной 1.5м, может быть оценена сверху величиной 20мкА*1.5м*0.2Ом/м=6мкВ. Это сравнимо с шумом микрофона. Конечно, это верхняя оценка. И, казалось бы, стоит поставить предусилитель с Ку от 10 и более, то данной помехой можно пренебречь, но… эта помеха – как правило, наводка с частотой сети и её гармоник. Даже будучи в 10 раз слабее по амплитуде, чем шум микрофона с относительно равномерным спектром, она будет хорошо видна при спектральных измерениях, да и слух её тоже почувствует. Так что для борьбы с ней также надо принимать меры. Две легкодоступных из них – это применение экранированного провода с малым погонным сопротивлением экрана и предварительное усиление сигнала, упомянутое выше. Их уже может оказаться достаточно. В тяжелых случаях придется отказываться от двухпроводной линии и использовать провод «две жилы в экране». При этом возможны два варианта его применения. Лучший из них – это использование дифференциальной линии связи. Он используется в высококачественной акустике, но требует дифференциального входа в гаджете, что в нашей задаче - уже перебор. Другой – это использование двух внутренних жил экранированной пары в качестве сигнального и общего проводов. А экран при этом должен соединяться с землей (и общим проводом) только с одного конца (в штекере), выполняя функцию одновременной защиты от наведения токов сразу и на общий провод, и на сигнальный (забирая весь наведенный ток на себя и замыкая на землю). Микрофон в этом случае желательно также обложить фольгой, соединенной только с экраном. Но, как сказал Миша из «Бриллиантовой руки», «…надеюсь, до этого не дойдет…».

    Теперь рассмотрим шумы и пульсации, проникающие в канал со стороны плохого фантомного источника питания. В некоторых случаях это самые серьезные помехи, особенно, когда выходное сопротивление микрофона очень высокое (стандартный капсюль без ПУ) – тогда эта помеха проникает в канал без ослабления. Очевидно, что бороться с ней можно двумя способами. Первый - использование ПУ с большим усилением, чтобы относительный уровень помехи стал меньше. Второй – это использование ПУ с малым выходным сопротивлением, намного меньшим, чем Rs. Тогда помеха из питания будет ослаблена в отношение Rвых/(Rвых+Rs)≈ Rвых/Rs раз (так называемое PSRR – Power Supply Ripple Rejection – ослабление проникновения пульсаций питания). Эти два способа хороши при совместном использовании. Если, например, перед подачей в кабель сигнал был усилен на 30 дБ, а благодаря малому выходному сопротивлению Rвых еще и удалось ослабить помехи на 30 дБ, то в итоге относительное влияние помехи из источника питания будет снижено на 60 дБ. Понятно, что такой же суммарный эффект происходит и в отношении рассмотренной выше наводки на сигнальный провод. Хочется верить, что если это будет достигнуто, можно будет не использовать экранированный кабель, а полностью сохранить «родной китайский» без перепайки штекера.

    Ну, и последний источник помех – это собственные, приведенные к микрофонному входу гааджета, шумы его внутренней схемы (входного усилителя+АЦП). Очевидно, что ослабить их влияние можно только предварительным усилением подаваемого на микрофонный вход сигнала, то есть, использованием ПУ. Здесь есть та же проблема, о которой говорилось выше. Если помеха не имеет выраженных спектральных компонент, то достаточно такого усиления, при котором усиленные шумы микрофона примерно в два…три раза превосходили бы собственные шумы микрофонного входа. А если в шумах микрофонного входа есть выраженные спектральные компоненты, то полностью перекрыть их шумами микрофона, возможно, и не удастся. Но тогда это уже трудноизлечимая болезнь гаджета.

    Итак, по отношению к главным источникам помех мы, кроме использования хорошего экранированного провода, имеем два важных схемотехнических метода борьбы с ними. Это предварительное усиление сигнала и использование предусилителя с малым выходным сопротивлением. Самый универсальный из них – это первый. Чем больше усиление Ку, тем меньше относительный вклад всех видов посторонних электрических помех. Тем больше уверенность, что в канал передачи не произойдет ухудшения отношения с/ш. Но до какой степени можно разгонять усиление? Да, при большом усилении Ку легче сохранить нижний (шумовой) порог диапазона громкости акустических сигналов микрофона. Но что произойдет с громкими звуками, особенно, когда напряжение питания предусилителя очень мало? Очевидно, что при неразумно большом Ку даже не очень громкие акустические сигналы приведут к искажениям выходного сигнала, в том числе, к его ограничению (клиппингу). Поэтому очень важно задействовать механизм снижения уровня проникающих помех с помощью снижения Rвых, поскольку это позволяет не завышать Ку.
    Получается, что для получения лучших результатов по ширине динамического диапазона, с одной стороны, надо определить минимальный допустимый Ку предусилителя, при котором еще не ухудшается нижний предел динамического диапазона из-за роста помех, а с другой - желательно добиться, чтобы ПУ был способен при малом напряжении фантомного питания выдавать максимально возможный неискаженный выходной сигнал. Тогда будет максимизирован верхний порог динамического диапазона.
    А если еще и выходное сопротивление предусилителя мало, то, возможно, удастся обойтись без дорогого экранированного кабеля штатным китайским даже без перепайки штекера. Для примера, телефонные линии имеют длину иногда больше километра, но при этом их проводка в домах делается даже не витой парой, а телефонной «лапшой», да и сопротивление источников сигналов в линию не так уж мало - 600 Ом. Так что надежда есть, и если такое получится, то это будет приятный бонус.

    Ну, теперь можно приступить к делу. Существует много хороших схем ПУ, решающих задачу улучшения качества записи с дешевого электретного микрофона. Но они, как правило, используют дополнительный собственный источник питания (внешний или встроенная батарейка) и выполнены в виде отдельного блока межу микрофоном и гаджетом с трехпроводным подсоединением микрофона. Здесь же ставится другая задача – сделать предусилитель, встраиваемый в микрофон так, чтобы последний по-прежнему присоединялся к микрофонному входу стандартным способом (штекером по двухпроводной линии) и питался от него. И чтобы он сохранял высокие характеристики при работе от низковольтного фантомного питания современных гаджетов… При этих требованиях круг уже известных схем, претендующих на решение поставленной задачи, сужается до трех…четырех базовых вариантов.
    Первый из них – это схема на одном транзисторе (http://radiokot.ru/circuit/audio/amplifier/40/), буквально заполнившая Интернет:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	однотранзистоный ПУ.png 
Просмотров:	837 
Размер:	3,6 Кб 
ID:	299826
    Есть её модификация, с добавлением третьего резистора, уменьшающего искажения ценой снижения усиления: https://www.youtube.com/watch?v=k-ZwB7xpKVk , https://www.youtube.com/watch?v=BLa6YhdoO2k
    Мне кажется, что здесь была применена оригинальная идея. Фактически, будучи простейшей схемой, она содержит эффектную отрицательную обратную связь (ООС).
    Данную схему можно было бы нарисовать в стандартном виде, где резистор ООС занимает свое «законное» положение. Но благодаря известному в теории цепей правилу эквивалентной замены схемы соединения резисторов «треугольником» на схему соединения «звездой» (при соответствующем пересчете номиналов),
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	треугольник-звезда.png 
Просмотров:	493 
Размер:	8,7 Кб 
ID:	299827
    мы получаем эквивалентную схему, где резистор обратной связи имеет другое, в некотором смысле, более удобное расположение. В этом втором варианте резистор Rоос имеет довольно малое сопротивление и не подключен ко входу, а фактически «сидит на земле»:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	однотранз схема+.png 
Просмотров:	599 
Размер:	8,6 Кб 
ID:	299828
    В той схеме, которую я собираюсь предложить, это также используется.

    Замечу, что однотранзисторная схема, несмотря на простоту, дает достаточно хорошие результаты при пятивольтовом фантомном питании. Но при снижении питания до 2.5 В схема резко ухудшает свои характеристики, что и будет видно в дальнейших сравнениях.


    Второй вариант низковольтного фантомного предусилителя – двухтранзисторный (авторство схемы я не смог установить):
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	двухтранзисторная схема ПУ.PNG 
Просмотров:	725 
Размер:	15,9 Кб 
ID:	299829
    и его упрощенный вариант (http://radiokot.ru/circuit/audio/amplifier/40/):
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	двухтранзисторный ПУ упрощенный.png 
Просмотров:	630 
Размер:	5,1 Кб 
ID:	299830
    Этот вариант схемы известен давно, но менее популярен в Интернете, чем однотранзисторный. Он также хорошо работает только при пятивольтовом фантомном питании. Вот его-то успешно доработал Сухов, предложив заменить выходной кремниевый транзистор на германиевый. Это позволило снизить напряжение фантомного питания (рисунок взят из поста Сухова):
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	схема Сухова SiGeSRPP.png 
Просмотров:	813 
Размер:	6,9 Кб 
ID:	299831
    После публикации Сухова по предложенному варианту ПУ, в спор с ним вступили некто user57 и hectorsky, которые резонно заявили, что использование старого германиевого транзистора в наше время является анахронизмом, и предложили доработку двухтранзисторной схемы, с большим количеством деталей, которая не использует германиевый транзистор, но имеет (по расчетам авторов) сравнимые характеристики со схемой Сухова:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	схема SiSi.png 
Просмотров:	885 
Размер:	4,5 Кб 
ID:	299832
    Я не стал проверять данный вариант, поскольку он по параметрам, приведенным самими авторами, не лучше схемы Сухова, и, главное, потому, что уже родилась новая схема (и её вариации) с существенно превосходящими параметрами при низковольтном питании.

    Об этой новой схеме пойдет речь ниже.

    Анализ предыдущих схем показал, что при столь малых напряжениях питания не удастся получить заметного улучшения параметров (по искажениям, выходному сопротивлению, максимальному выходному сигналу) без использования отрицательной обратной связи (ООС), как это давно применяется в УНЧ. Стало также ясно, что в двухкаскадном варианте схемы не удастся получить запас по усилению, который с помощью ООС можно было бы трансформировать в малые искажения и малое выходное сопротивление (возможно, это не удалось только мне).
    А вот трехкаскадная схема уже обладает более чем достаточным усилением и удобно охватывается разными вариантами ООС. Увы, заводить в трехкаскадный усилитель отрицательную обратную связь рискованно – уже могут выполниться амплитудно-фазовые условия возбуждения, и схема будет неустойчивой в работе. Облегчает ситуацию то обстоятельство, что нам надо получить приличное усиление (20дБ и больше), а в этом случае уже можно попытаться сохранить устойчивость определенными схемотехническими приемами.
    Вначале были рассмотрены две базовые архитектуры трехкаскадных усилителей с ООС, превращающей обычный усилитель в трансимпедансный:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	базовая схема с ООС nnn.png 
Просмотров:	639 
Размер:	3,9 Кб 
ID:	299833 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	базовая схема с ООС npn.png 
Просмотров:	651 
Размер:	4,1 Кб 
ID:	299834
    Первый вариант хорош тем, что использует транзисторы одной проводимости, и напряжения на коллекторах первых двух из них равны напряжениям база-эмиттер, то есть, транзисторы работают в оптимальном, далеком от насыщения режиме. Во втором варианте напряжения коллектор–эмиттер двух первых транзисторов составляют менее 200 мВ. Этого уже мало, но их коллекторные токи также малы, поэтому это ещё не режим насыщения (режим насыщения для таких токов, наверное, наступает при Uкэ порядка 50…100 мВ, но, увы, при таких напряжениях Uкэ, у транзисторов падает β). Тем не менее, симулирование их работы не вызвало проблем ни в Микрокапе 11, ни в Мультисиме 14 (но все-таки крайне желательна реальная проверка).
    Это только базовые схемы, они не обладают достаточной устойчивостью при подключении емкостной нагрузки на выход или вход (возникают значительные всплески на АЧХ, говорящие о возможном приближении к генерации). А ведь работать придется на длинный кабель с погонной емкостью иногда более 200 пФ/м. На выходе электретного капсюля также иногда бывает напаян конденсатор для шунтирования его выхода по высокой частоте (борьба с влиянием радиопомех).
    Словом, для обеспечения устойчивой работы при широкой возможной вариации подключаемых нагрузок, схемы требуют «доводки». Вот тут оказалось, что второй вариант может быть легче модифицирован (опять же, возможно, я просто не додумался). Для наглядного описания этапов, которые я прошел от базовой схемы до финального очень стабильного варианта со специально заваленной сверху АЧХ (при большом усилении желательно обрезать частоты, на которых нет полезного сигнала, а шумы есть), привожу этот процесс в виде комикса:

    Последний раз редактировалось semimat; 28.08.2017 в 04:15.

  2. Завсегдатай Аватар для fakel
    Регистрация
    30.11.2007
    Адрес
    Оренбург
    Возраст
    36
    Сообщений
    8.788

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов со

    Цитата Сообщение от VladimirU Посмотреть сообщение
    Да, штука интересная. И цена даже у китайцев около 100р.
    Можно купить, разобрать. А можно посмотреть видео. Там все подробно описано. И внутренности тоже показывают.
    Голос как у Дроздова из "В мире животных"

  3. Новичок Аватар для VladimirU
    Регистрация
    19.03.2019
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    24

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов со

    Цитата Сообщение от nubsaybot Посмотреть сообщение
    добавлю для полноты картины
    Вложение 349768 Вложение 349769
    очень наглядно. в какой программе платы рисуете?

    ---------- Сообщение добавлено 10:49 ---------- Предыдущее сообщение было 10:38 ----------

    Сравнивал Комби 3т с мах9814 и мах4466. на скорую руку, ничего не настраивая. мах4466 субъективно превосходит комби. только доп питание нужно. нужно попробовать с идентичными микрофонами еще.
    Позже дополню как потестирую побольше

  4. По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов со

    Цитата Сообщение от VladimirU Посмотреть сообщение
    ...
    Сравнивал Комби 3т с мах9814 и мах4466. на скорую руку, ничего не настраивая. мах4466 субъективно превосходит комби. только доп питание нужно. нужно попробовать с идентичными микрофонами еще.
    Позже дополню как потестирую побольше
    Запитывающую сам капсуль схему на плате с мах4466 (из 2*R+1*С) замени на источник тока с коллектором в сторону капсуля - будет намного лучше работать.
    Последний раз редактировалось МимоПроходил; 30.07.2019 в 21:57.

  5. По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов со

    Цитата Сообщение от МимоПроходил Посмотреть сообщение
    Запитывающую сам капсуль схему на плате с мах4466 (из 2*R+1*С) замени на источник тока с коллектором в сторону капсуля - будет намного лучше работать.
    ===
    PS В эмуляторе сравнил варианты. По 2 вольта на микрофоне и 0.2 мА.
    Выигрыш в 2.5 раз при запитке микрофона от источника тока при с1=10р.
    А при с1=200р там и там, выигрыш = 12 раз. Прикольно, да?
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	2 варианта.PNG 
Просмотров:	93 
Размер:	22,4 Кб 
ID:	352072
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	2 варианта-2.PNG 
Просмотров:	80 
Размер:	31,4 Кб 
ID:	352073

    ---------- Сообщение добавлено 23:01 ---------- Предыдущее сообщение было 22:48 ----------

    Цитата Сообщение от МимоПроходил Посмотреть сообщение
    ===
    А при с1=200р там и там, выигрыш = 12 раз. Прикольно, да?
    ...
    Соответственно, поменяется АЧХ - уйдет бубнение. А может, не поменяется и не уйдет.
    Последний раз редактировалось МимоПроходил; 09.08.2019 в 16:54.

  6. Зарегистрировался Аватар для Shepa
    Регистрация
    26.08.2018
    Сообщений
    1

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Приветствую!
    А что изменится если вместо электретного микрофона воткнуть в Комби-3т маломощный динамический микрофон?
    Спасибо

  7. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    576

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Цитата Сообщение от Shepa Посмотреть сообщение
    Приветствую!
    А что изменится если вместо электретного микрофона воткнуть в Комби-3т маломощный динамический микрофон?
    Спасибо
    К сожалению, ни чего хорошего из этого не получится - схема почти наверняка не заработает, поскольку база транзистора Q2 окажется практически закороченной на землю (через малое сопротивление динамического капсюля). Эта схема предназначена только для распространенных дешевых электретных капсюлей со встроенным полевым транзистором. Для динамических капсюлей, имеющих малую чувствительность и малое сопротивление, нужен предусилитель с другой архитектурой, обладающий, к тому же, малыми шумами. А "Комби-3т" не является малошумящим. Его шумы существенно меньше собственных выходных шумов подавляющего числа электретных капсюлей, а вот для динамических капсюлей его шумы великоваты. Так что дорабатывать схему "под динамический капсюль" не имеет смысла - от неё в итоге ничего не останется. Можно взять схему из темы про динамические капсюли: "Предусилитель для динамических капсюлей с чувствительностью менее 1мВ". Но в принципе, малошумящие схемы, согласованные с динамическим капсюлем, как правило, имеют относительно большой ток потребления (для получения малых шумов). Далеко не все микрофонные входы имеют встроенное фантомное питание, способное запитать такие предусилители. Поэтому для динамических капсюлей получение низких шумов требует отдельного источника питания.
    Последний раз редактировалось semimat; 22.08.2019 в 01:47.

  8. По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Для динамического микрофона напряжение на выходе - 1...3 мВ
    Для электретного - до 15 мВ
    Также разный принцип "запитки", исключающий простую замену.

  9. Зарегистрировался Аватар для Максимка
    Регистрация
    09.10.2019
    Сообщений
    3

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    semimat, имеет ли практический смысл в схему Комби-3т ставить на место Q3 германиевый p-n-p транзистор? Есть коробочка новеньких ГТ310Б, среди которых почти все с усилением по току в районе 150-180 и несколько экземпляров, - 310-330. Получу ли я бОльший размах выходного сигнала с учётом того, что в этом месте транзистор работает в качестве эммитерного повторителя, а у германия на переходе падение меньше?

  10. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    576

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Скорее всего, выигрыша практически не получится. То есть, размах выходного сигнала сможет стать больше из-за, как ты отметил, меньшего падения напряжения на эмиттерном переходе Q3. Но скорее всего, при таком выходном сигнале будет наблюдаться рост искажений, поскольку, если напряжение на выходе опустится ниже 0,6 В, к транзистору Q1 окажется приложено напряжение другой полярности, и он перестанет выполнять функцию динамической нагрузки. С Комби-3т, в этом смысле, всё гармонично - кремниевый транзистор Q3 не способен опустить выходное напряжение ниже 0,6 В, и это как раз то напряжение, при котором каскад динамической нагрузки на транзисторе Q1 всегда работает при правильной полярности напряжения. Конечно, же, если к транзистору Q1 будет приложено напряжение другой полярности, но небольшой величины, то схема все равно будет работать, но с увеличенными искажениями. Впрочем, хорошо, если ты это проверишь - вдруг искажения возрастут незначительно. Есть, правда, у замены транзистора Q3 одна тонкость. В этом случае требуется заменить и резистор R4 база-эмиттер у этого транзистора на величину около 10 кОм всё из-за того же меньшего падения напряжения на переходе.

  11. Зарегистрировался Аватар для Максимка
    Регистрация
    09.10.2019
    Сообщений
    3

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    я тоже вижу ситуацию так же. Это работает, если вместо динамической обратной связи (она же цепь питания микрофона) использовать RC-цепочку, но тогда 3т превращается в классическую двухтранзисторную схему Сухова Si-Ge со всеми её недостатками. Хочу собрать несколько качественных внешних микрофонов для смартфонов для всей своей семьи. Сейчас выбор стоит между готовыми китайскими платками на MAX9814 с персональным литием и включением от фантома смарта, или самопалом на транзисторах с фантомным питанием на КТ3102Е, КТ3107К, ГТ310Б. Буду паять-пробовать разные варианты.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	20191010_123107_HDR.jpg 
Просмотров:	28 
Размер:	3,55 Мб 
ID:	355915
    Последний раз редактировалось Максимка; 10.10.2019 в 13:38.

  12. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    576

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Цитата Сообщение от Максимка Посмотреть сообщение
    Сейчас выбор стоит между готовыми китайскими платками на MAX9814 с персональным литием и включением от фантома смарта, или самопалом на транзисторах с фантомным питанием на КТ3102Е, КТ3107К, ГТ310Б. Буду паять-пробовать разные варианты.
    Если есть возможность использовать автономное питание, то, конечно, можно сделать схему усилителя существенно лучше по всем параметрам, чем при использовании маломощного фантомного питания от самого гаджета. Тут нет сомнений. Использование МАХ9814 - это один из лучших вариантов. Там есть и автоматическая регулировка усиления, и возможность перевода в режим выключения. И всё это очень задешево. Также идея использовать автоматическое включение-выключение преда при присоединении (отсоединении) микрофона к гаджету - очень даже хороша, поскольку проблема забывания отключения питания по окончании работы достаточно актуальна. Максимка, когда у тебя появятся результаты, пожалуйста, поделись ими! Возможно, многие захотят повторить.

  13. Новичок Аватар для Garry_
    Регистрация
    02.09.2017
    Сообщений
    19

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Кто-нибудь сравнивал МАХ9814 с AD-шной SSM2167?
    2167 вроде как может работать от 2,5 вольт и ее можно попробовать записать от фантомного питания.

    И еще есть такой вопрос. Игрался тут с двумя электретными капсюлями подключая их к разным входам операционника. Пытался сделать направленный микрофон. По факту ничего толкового у меня не получилось, но заметил интересный эффект: когда я подключаю второй микрофон к инверсному входу операционника у меня полностью пропадают наведенные 50 герц. Т.е. они одинаково наводятся на оба микрофона и благополучно гасят друг-друга. И у меня появилась такая идея, а можно сделать что-то вроде антенны или что-то еще компактное что будет подключаться к инверсному входу операционника и полностью гасить все наведенные помехи (те же 50 герц, пульсации питания и прочие помехи возникающие в дешевой звуковушке)? Как это можно сделать?

  14. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    576

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Цитата Сообщение от Garry_ Посмотреть сообщение
    Кто-нибудь сравнивал МАХ9814 с AD-шной SSM2167?
    2167 вроде как может работать от 2,5 вольт и ее можно попробовать записать от фантомного питания.
    Мне кажется, что по параметром усилительной части эти микросхемы очень похожи и при питании от внешнего источника (2.5 В и более) они будут работать примерно одинаково. У МАХ9814 минимальное напряжение указано 2.7В исходя из требований на уровень подавления пульсаций питания (PSRR). Поэтому реально она сможет работать и при меньшем напряжении. Зато в неё уже встроена цепь питания микрофона. А вот работать от фантомного источника микрофонного входа гаджетов они не смогут, поскольку обе потребляют ток около 3 мА - это слишком много ("Комби-3т" потребляет около 300 мкА, из которых 200 мкА - это потребление самого микрофонного капсюля). У типового современного фантомного источника напряжение около 2,5В, а сопротивление более 2 кОм, поэтому при токе потребления даже в 1 мА на выходе останется всего полвольта. Конечно, от классических фантомных входов (XLR), с напряжением 12 или 48 В их запитать можно. Но это уже другой класс аппаратуры.

    Что касается подавления пульсаций питания звуковушки, то боюсь, предложенным способом их подавить не удастся - у нас нет прямого доступа к этому питанию - только через встроенный резистор фантомного источника, а тут уже присутствует смесь полезного сигнала с микрофона и пульсаций питания. В "Комби-3т" проблема борьбы с помехами от питания решается одновременно двумя способами - усилением сигнала с микрофона и низким выходным сопротивлением ПУ (закорачивающим на себя помехи с питания).
    Но те наводки, о которых говоришь ты, скорее всего, приходят от внешних источников. С ними можно бороться дифференциальной схемой входа (этот способ используется в XLR входах). Но в гаджетах этот способ нерационален, поскольку у них несимметричный вход, то есть, надо будет рядом со входом организовывать блочок с собственным питанием, который будет иметь дифференциальный вход и простой выход, подключаемый к гаджету. Это громоздко и, наверное, нерационально. В "Комби-3т" проблема борьбы с внешними наводками на кабель решается теми же описанными выше способами - предварительным усилением сигнала и малым выходным сопротивлением ПУ, препятствующим образованию на сигнальном проводе больших уровней внешних наводок.
    Последний раз редактировалось semimat; 13.10.2019 в 15:35.

  15. Зарегистрировался Аватар для Максимка
    Регистрация
    09.10.2019
    Сообщений
    3

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Garry_, можно попробовать поставить микрофоны на 180 градусов, один из них смотрит вперёд, а другой назад. Тогда один будет слушать то, что спереди, а второй то, что сзади. Звуки сбоку будут более-менее подавляться в противофазе. Работать будет так себе. От фантома работать не будет точно, через чур прожорливая штучка, после резистора фантома питание просядет до нерабочего состояния.

    По МАХ9814 на китайской платке. Лапа перевода в режим выключения прицеплена на цепочку питания кристалла. Хотел реализовать включение от фантома двумя N-канальными полевиками, работающими в режиме преобразователя уровня сигнала с напряжения фантома до напряжения питания кристалла от лития. Монтаж на плате мелкий, резать медь печатки и подпаиваться неудобно-морочно, оказалось проще реализовать на N-канальнике внизу и P-канальнике вверху классическое включение общего питания всей платы от лития. Внизу в эксперименте участвовал КП504А. С его затвора в землю "закрывающий" резистор 1М, параллельно ему конденсатор в десяток микрофарад для подавления наведённых помех в отключенном от смарта положении и ложных срабатываний ключа питания. Второй резистор 100k с этого же затвора в фантом смарта, от фантома через разделительный по постоянному току конденсатор к выходу кристалла на платке усилителя. Последовательно с этим конденсатором может понадобиться резистор, который образует делитель со всем огородом, это по переменному току/напряжению выходит 100k и ~100k входное смарта в параллель, итого ~50k). Усиление ставил на самое минимальное, то есть 40dB с АРУ до 20dB, - дырка Gain на питание платки Vdd, так как на микрофонном входе смарта нам не нужен огромный размах сигнала. Дырку A/R на землю, мне показалось такое время восстановления АРУ самым уместным для внешнего микрофона диктофона смарта. Сверху для включения питания P-канальник TCP8107, между затвором и стоком которого резистор 1M, а затвор в сток КП504А. Выбор транзисторов прост - по наличию в коробках КП504А и возможности надёргать со старых плат ноутбуков TCP8107. Все транзисторы проверял до монтажа на чёткое открытие канала сток-исток при напряжении затвор-исток 0,8-1,2 вольта, полагая, что так будет надёжнее. Оказалось до лампочки, чётко работают все без исключения. Осталось сгородить контроллер заряда лития с током заряда под мои батарейки 120mA/Н с защитой батарейки от выше 4,2 вольта и ниже 2,7 вольта, да со стандартной дыркой микро-юсб для заряда. К микрофонам для сяоми придётся прикупить парочку переходников с юсб-С на микро-юсб, так как готовых мам юсб-С не нашёл где купить. Работа проверялась на мотороле дроид турбо, на лыже V10 H900, на сяоми мей Т9 про, на сяоми мей 3.

    Будьте внимательны с моментом обнаружения гарнитур смартфонами, у разных труб оно реализовано по-разному. В моторчике, к примеру, нужны резисторы, имитирующие катушки наушников, без них гарнитура не обнаруживается и смарт пишет со встроенных микрофонов, даже если папа воткнут в дырку гарнитуры смарта. А вот в лыже реализован выбор на низкоомные наушники и высокоомный вход усилителя, режим Hi-DAC. В лыжу достаточно воткнуть в 3,5мм дырку папу, всеми лапами висящего в воздухе, и лыжа уже переключилась на гарнитуру, которой нет.

    Платы делать не буду, мне надо всего лишь четыре внешних микрофона. Всё выполню обьёмно-навесным монтажём с последующим обмазыванием застывающим герметиком.
    Работает лучше, чем Si-Ge Сухова, лучше чем 3т. АРУ радует, кузявая штучка для скрытого аудио-видеорегистратора.

    Печально, что во всех этих смартах нет звукового стерео входа (хоть микрофонного, хоть линейного). Одновременная запись с двух микрофонов, разнесённых в разные места на теле в два раздельных аудиоканала, - очень круто для такой техники, вдвое повышаются шансы чётко записать ответственный момент. Один микрофон проигрывает в этом вопросе капитально. Поэтому буду ещё пробовать микромощный фм-стереотрансмиттер с двумя микрофонами на радиоприёмники сяоми. Думаю на теле передатчика мощностью 0,5-1mW будет достаточно.
    Последний раз редактировалось Максимка; 14.10.2019 в 14:31.

  16. Новичок Аватар для Garry_
    Регистрация
    02.09.2017
    Сообщений
    19

    По умолчанию Re: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

    Цитата Сообщение от Максимка Посмотреть сообщение
    можно попробовать поставить микрофоны на 180 градусов, один из них смотрит вперёд, а другой назад. Тогда один будет слушать то, что спереди, а второй то, что сзади. Звуки сбоку будут более-менее подавляться в противофазе. Работать будет так себе.
    Как я понял это работает только на низких частотах. А на высоких эффекта нет совсем. Возможно из-за разных АЧХ самих капсюлей.

Страница 11 из 11 Первая ... 91011

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
  •