Страница 3 из 11 Первая 1 2 3 4 5 ... Последняя
Показано с 41 по 60 из 204

Тема:

  1. #1 Показать/скрыть первое сообщение.
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

    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:	649 
Размер:	37,1 Кб 
ID:	299818 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 1.png 
Просмотров:	408 
Размер:	7,8 Кб 
ID:	299819 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 2.png 
Просмотров:	331 
Размер:	5,7 Кб 
ID:	299820 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 3.png 
Просмотров:	405 
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:	572 
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:	411 
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:	861 
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:	740 
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:	426 
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:	530 
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:	646 
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:	556 
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:	730 
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:	789 
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:	564 
Размер:	3,9 Кб 
ID:	299833 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	базовая схема с ООС npn.png 
Просмотров:	574 
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. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    straus, спасибо. Я столкнулся в одном компьютере со встроенным микрофонным стереовходом, где фантомное питание было 2,25В и выходное сопротивление 3,7 кОм. Такой фантомный источник сможет запитать только голый капсюль без преда. К счастью, если включить мономикрофон, то резисторы запараллеливаются и схема ПУ работает нормально. Я это описал в посте #24 . Да..., не все входы гаджетов могут дать нужное напряжение и ток для преда. Да еще и распиновка штекеров у современных гаджетов разная. У многих моделей кольцо микрофонного входа находится у самого основания штекера, у других в другом месте. Так что не всем повезет за 30 рублей сделать хороший микрофон для своего гаджета, тем более, универсальный микрофон под все девайсы, придется раскошелиться на модель, которую я "анонсировал" в #36 . Там есть и встроенное питание, и переключатель под разную распиновку микрофонного входа гаджета. Но цена 1200 рублей...
    Последний раз редактировалось semimat; 09.08.2018 в 14:15.

  3. Новичок Аватар для Egor
    Регистрация
    20.02.2008
    Сообщений
    20

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

    2V - без нагрузки. Сопротивление измерю завтра.

  4. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Цитата Сообщение от Egor Посмотреть сообщение
    2V - без нагрузки. Сопротивление измерю завтра.
    Буду благодарен. Очень важно, как я уже написал, выяснить, какой там вход - стереофонический или монофонический. У стереофонического два резистора, каждый из которых намертво соединен с L и R контактами гнезда штекера. При подключении монофонического микрофона резисторы включаются в параллель.

  5. Новичок Аватар для Egor
    Регистрация
    20.02.2008
    Сообщений
    20

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

    Вход - стерео.

  6. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Цитата Сообщение от Egor Посмотреть сообщение
    Вход - стерео.
    Тогда, наверное, выходные сопротивления будут по 3...4 кОм. Монофонический микрофон такой вход еще потянет, но стереомикрофон с двумя предами - вряд ли. К счастью, сейчас входы гаджетов стали более чувствительные и малошумящие, они "справляются" с капсюлями без предов, не ухудшая с/ш, разве что, уровень сигнала все равно слабоват. Я пока сталкивался только со звуковыми картами старых ПК - там очень плохие микрофонные входы. Ради них я и замутил эту тему вслед за Николаем Суховым.

  7. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    В посте #37 я анонсировал новую улучшенную версию предусилителя для электретного капсюля (Комби-3т), и стало интересно, насколько она конкурентоспособна промышленным аналогам по такому параметру, как максимальная амплитуда выходного сигнала. Это, пожалуй, самый интересный параметр для предусилителей, работающих от низковольтных фантомных источников, использующих духпроводное подключение микрофона.
    В качестве конкурента для сравнения я взял микросхему LMV1012 ( http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmv1012.pdf ), которая предлагается, как эффективная замена полевиков расположенных внутри капсюлей электретных микрофонов. Микросхема имеет следующую упрощенную внутреннюю структуру:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	lmv1012 схема.png 
Просмотров:	204 
Размер:	4,3 Кб 
ID:	325621
    Выпускаются четыре варианта LMV1012, отличающихся коэффициентом усиления при фантомном напряжении 2.2В и сопротивлении нагрузки 2.2кОм:
    LMV1012-07 7.8 дБ или 2.5 раза
    LMV1012-15 15.6 дБ или 6.0 раз
    LMV1012-20 20.9 дБ или 11.1 раз
    LMV1012-25 23.8 дБ или 15.5 раз
    Из этих четырех модификаций LMV1012, я взял LMV1012-25, имеющий наиболее близкий к моему преду коэффициент усиления.

    Для указанных выше условий работы в даташите приводится типичный график зависимости доли его выходных искажений+шумов в зависимости от величины входного сигнала в mV p-p:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	lmv1012 искаж.png 
Просмотров:	222 
Размер:	4,3 Кб 
ID:	325622
    Зная, что типичное усиление LMV1012-25 составляет 23.8 дБ или примерно 15.5 раз, можно этот же график искажений пересчитать к амплитуде выходного сигнала по оси Х (просто подставив в соответствии с коэффициентом усиления новые значения по оси X и не забыв, что исходный график приведен для входного значения выраженного в пик-то-пик). В этом случае 40 милливольтам р-р входных будет соответствовать 310 mV амплитудных выходных. После этого такой график можно наложить на график выходных искажений для Комби-3т, подогнав соответствующим образом масштабы по оси X и Y (растянув или сжав рисунок по горизонтали и вертикали) так, чтобы масштабные сетки совпали.
    Естественно, график искажений Комби-3т был предварительно заново перемоделирован в Микрокапе для тех же условий работы (2.2 В, 2.2 кОм). Вот что получилось в итоге после наложения:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	lmv1012 vs Комби-3т THD.png 
Просмотров:	220 
Размер:	11,9 Кб 
ID:	325623
    Видно, что у LMV1012-25 резкий рост искажений из-за начала клиппинга происходит при 240 мВ выходных, а у Комби-3т искажения растут более плавно и клиппинг условно наступает примерно при 480 мВ выходных.
    В области малых выходных значений сигнала сравнивать графики нельзя, поскольку для Комби-3т Микрокап рассчитывал только гармоники, без шумов, а для LMV1012-25 указан график Noise+THD, и при малых рабочих сигналах поведение графика определяется не искажениями, а шумами.
    Последний раз редактировалось semimat; 11.08.2018 в 02:59.

  8. Новичок Аватар для Egor
    Регистрация
    20.02.2008
    Сообщений
    20

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

    Vopen - 2.04V, Ishort - 885uA
    Zout == 2.3k
    Или, если коротить через резистор 30.04k:
    Vopen - 2.04V, Vshorted - 1.9V
    ( 2.04 - 1.9 ) / ( 1.9 / 30040 ) = 2.213k
    Последний раз редактировалось Egor; 11.08.2018 в 19:02.

  9. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Egor, спасибо за измерения и интересное уточнение про зависимость Rs от тока нагрузки фантома (возможно, при закоротке выхода с помощью амперметра, надо учитывать его сопротивление, которое на пределах 1 мА может составлять до сотни Ом). Я уже всё отмоделировал для Vs=2.04В, Rs=2.3кОм и 1.15кОм на всякий случай, поскольку не знаю, как ты закорачивал штекер на землю - запараллелив L и R выводы, или каждый по отдельности. Перемерять для уточненных значений Rs уже не буду - у меня слабый комп. Трудно сказать, как поведет себя LMV1012 при напряжении 2.04В.. будем полагать, что не изменит свои параметры. Результаты моделирования КНИ для Vs=2.04В и Rs=2.3кОм привожу ниже.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	lmv1012 vs Комби THD new.png 
Просмотров:	292 
Размер:	24,8 Кб 
ID:	325652
    Из графиков видно, что для "Комби-3т" значение Vs=2B - это критическое напряжение (при значениях Rs более 2 кОм), после которого у него параметры становятся хуже, чем у LMV1012, но всё равно намного лучше, чем у однотранзисторной схемы и схемы Сухова. Но если Rs мало (к примеру, 1.15кОм), то это только на пользу моему преду - в этом случае тока от фантомного источника достаточно, чтобы его достойно запитать. Я, кстати, читал много положительных отзывов о работе однотранзисторной схемы, что она намного улучшает качество записи. Даже странно... для меня это лишнее доказательство того, что простой человек (а для него я и создавал свой пред) спокойно "переносит" искажения даже более 3%, а также кратковременный клиппинг. С учетом этого моя схема и при питании 2.04В 2.3кОм вполне конкурирует с LME1012.
    Последний раз редактировалось semimat; 11.08.2018 в 21:54.

  10. Новичок Аватар для Egor
    Регистрация
    20.02.2008
    Сообщений
    20

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

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    ... поскольку не знаю, как ты закорачивал штекер на землю - запараллелив L и R выводы, или каждый по отдельности ...
    каждый по отдельности

  11. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Цитата Сообщение от Egor Посмотреть сообщение
    каждый по отдельности
    Но это означает, что при подсоединении монофонического микрофона, когда L и R выводы запараллеливаются, итоговое Rs будет 1.15 кОм, и Комби-3т покажет себя "во всей красе". У меня, правда, был другой опыт, я его описал в посте #24 , где питание было низким (2.25В), а резисторы - по 3.7 кОм. Вот там возможно подключение микрофона с предом в только монорежиме.

  12. Новичок Аватар для Egor
    Регистрация
    20.02.2008
    Сообщений
    20

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

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    ... зависимость Rs от тока нагрузки фантома (возможно, при закоротке выхода с помощью амперметра, надо учитывать его сопротивление, которое на пределах 1 мА может составлять до сотни Ом) ...
    Или источник напряжения настолько неидеален, что "проседает" уже при 1mA.

  13. Частый гость Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Сообщений
    116

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

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Выкладываю новую версию предусилителя, состоящую из меньшего количества деталей, чем первый предложенный вариант, и при этом обладающую лучшими характеристиками.
    Если кто-то воплотит в железе «Комби-3т» раньше меня и поделится здесь результатом – буду искренне рад!
    Приветствую пытливый ум. О последней модификации...
    Отличная схема, отличная работа.
    Из десятка вариантов, что я собирал - это пожалуй лучший.
    При питании 3V можно оставить, как, есть. Я лишь увеличил сопротивление в цепи предпоследнего каскада с 30кОм до 50кОм во всём питающем диапазоне - от 2V до 3V + 3кОм в цепи питания во всех экспериментах + увеличил ёмкость конденсатора с 2,2 мкФ до 10 мкФ.
    При питании 2V я всё же применил в цепи микрофона ГТ329 Б,В, в пластмассовом корпусе (НЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОМ!), статический коэффициент передачи выбрал предельным из того, что было - 240. Максимальная амплитуда не искажённого сигнала увеличилась на 80%, усиление увеличилось на то же значение. Короче - при 2V и 3кОм - альтернативы германию в данной схеме увы нет.
    При питании 3V + ГТ329 схема теряет в усилении 38%. Найти бы германиевый NPN транзистор с коэффициентом усиления 500-700, тогда можно было бы согласовывать данный усилитель с любым фантомом, без критической потери чувствительности и динамики, подбором только одного сопротивления в цепи базы.
    Схема ИНВЕРТИРУЕТ СИГНАЛ, некоторые преды для электретников этим грешат. Для записи это не проблема (можно поправить в редакторе). Для онлайн трансляций к сожалению не годится.
    Мечтаю о подобной схеме не "извращающей фазу"
    Спасибо за Ваш труд!
    Последний раз редактировалось Павлунчик; 16.10.2018 в 01:23.

  14. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Цитата Сообщение от Павлунчик Посмотреть сообщение
    При питании 3V можно оставить, как, есть. Я лишь увеличил сопротивление в цепи предпоследнего каскада с 30кОм до 50кОм во всём питающем диапазоне - от 2V до 3V + 3кОм в цепи питания во всех экспериментах + увеличил ёмкость конденсатора с 2,2 мкФ до 10 мкФ.
    При питании 2V я всё же применил в цепи микрофона ГТ329 Б,В, в пластмассовом корпусе (НЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОМ!), статический коэффициент передачи выбрал предельным из того, что было - 240. Максимальная амплитуда не искажённого сигнала увеличилась на 80%, усиление увеличилось на то же значение. Короче - при 2V и 3кОм - альтернативы германию в данной схеме увы нет.
    При питании 3V + ГТ329 схема теряет в усилении 38%. Найти бы германиевый NPN транзистор с коэффициентом усиления 500-700, тогда можно было бы согласовывать данный усилитель с любым фантомом, без критической потери чувствительности и динамики, подбором только одного сопротивления в цепи базы.
    Схема крутит фазу на 180 градусов, некоторые преды для электретников этим грешат. Для записи это не проблема (можно инвертировать сигнал в редакторе). Для онлайн трансляций к сожалению не годится.
    Мечтаю о подобной схеме не "извращающей" фазу
    Спасибо за Ваш труд!
    Спасибо, что опробовал схему, и особенно, что провел дополнительные исследования! (я, увы, так и не нашел время сам её собрать). Да, использование германиевых транзисторов с напряжением база-эмиттер, намного меньшим, чем у кремниевых, позволяет снизить минимальное рабоче напряжение схемы. И это, возможно, лучшее решение для тех, кто не ограничивает себя использованием самых доступных компонентов. Это скорее моя "причуда" - при решении задачи ориентироваться на использование самых распространенных деталей. Вообще я также разработал модификацию "Комби-3т", способную работать от фантомного напряжения менее 2 В, но для написания поста выбрал основной вариант, поскольку низковольтная модификация дает лучшие результаты при малом фантомном напряжении, но увы, во-первых, она получилась более чувствительной к изменению этого напряжения (требует подстройки под конкретное фантомное питание гаджета для достижения максимального выходного напряжения), а во-вторых, при напряжениях более 2,2...2,5 В она уже уступает выложенной схеме. Поэтому я и остановился на опубликованном варианте - он может работать без подстройки с большим "ассортиментом" фантомных питаний. Я постараюсь завтра выложить низковольтный вариант в надежде, что у тебя возникнет желание его опробовать. Сегодня уже поздно, пора спать... Да, пожалуйста, поясни, почему при онлайн трансляции важно какой, инвертирующий или неинвертирующий предусилитель используется? Ведь в микрофон поступает акустический сигнал. Это значит, что фаза электрического сигнала на его выходе будет зависеть от расстояния межу источником звука и микрофоном, и при изменении этого расстояния фаза электрического сигнала всё равно будет меняться, в том числе, поворачиваться на те же 180 градусов относительно источника.

  15. Частый гость Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Сообщений
    116

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

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Я постараюсь завтра выложить низковольтный вариант в надежде, что у тебя возникнет желание его опробовать. Сегодня уже поздно, пора спать... Да, пожалуйста, поясни, почему при онлайн трансляции важно какой, инвертирующий или неинвертирующий предусилитель используется? Ведь в микрофон поступает акустический сигнал. Это значит, что фаза электрического сигнала на его выходе будет зависеть от расстояния межу источником звука и микрофоном, и при изменении этого расстояния фаза электрического сигнала всё равно будет меняться, в том числе, поворачиваться на те же 180 градусов относительно источника.
    Рисуйте схему - соберу, как раз этой проблемой и занимаюсь сейчас по вечерам.
    Про инверсию... что ж, расскажу, что знаю -
    Наибольшее влияние на восприятие тембра оказывают фазовые искажения. Не частотные (в виде сильного завала в области ВЧ), не нелинейные.
    Проблема корнями уходит в область биологии.
    Даже на наушниках ТОН-2 указана полярность подключения, не говоря уж о более совершенных микрофонах, динамических головках и различных трактов усиления (звуковые карты, микшеры, усилители и т.п.).
    Инвертирующий тракт НЧ не пройдёт приёмку ни в одном порядочном ОТК в мире. Вы вообще не встретите его в продаже от какого-нибудь именитого производителя.
    Мелкие же фирмочки порой "гадят вовсю" не чураясь. Иногда ошибаются и гиганты - в СССР выпускались наушники ТДС-7, так вот у них полярность подключения перепутана. У ТДС-5 и т.п. полярность правильная. Я когда-то купил, за 700 долларов, ноутбук DELL alienware x11 - у него перепутана полярность на выходе для наушников.
    Здесь, как говорится - по умолчанию.
    Запишите свой голос в широком спектре в сторону НЧ. Микрофон поближе для лучшего эффекта. Послушайте попеременно инверсию и оригинал. Думаю услышите, что к чему.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	голос..png 
Просмотров:	201 
Размер:	16,6 Кб 
ID:	329742
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	голос непр..png 
Просмотров:	199 
Размер:	16,7 Кб 
ID:	329743
    На первой картинке осциллограмма записи правильно "фазированного" микрофона.
    На второй инверсия сигнала. Проверяется в звуковом редакторе протяжным "А-А-А" перед микрофоном.

    ---------- Сообщение добавлено 16.10.2018 в 03:43 ---------- Предыдущее сообщение было 15.10.2018 в 18:46 ----------

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Спасибо, что опробовал схему, и особенно, что провел дополнительные исследования! (я, увы, так и не нашел время сам её собрать). Да, пожалуйста, поясни, почему при онлайн трансляции важно какой, инвертирующий или неинвертирующий предусилитель используется? Ведь в микрофон поступает акустический сигнал. Это значит, что фаза электрического сигнала на его выходе будет зависеть от расстояния межу источником звука и микрофоном, и при изменении этого расстояния фаза электрического сигнала всё равно будет меняться, в том числе, поворачиваться на те же 180 градусов относительно источника.
    Надо же - нашёл сейчас статью от 13 года, где автор советует проверять "фазировку" микрофонов точно таким же способом
    https://alex-zhitnik.livejournal.com/11880.html
    Только он не уточняет, что выделенный участок фонограммы это звук "А-А-А".
    Я записал звук "А-А-А" (собственный голос) и показал для примера на двух осциллограммах. Участок осциллограммы из статьи сходится с моим примером.
    Вот его пример правильной "фазировки".
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	6086_900.jpg 
Просмотров:	196 
Размер:	125,3 Кб 
ID:	329747
    Последний раз редактировалось Павлунчик; 16.10.2018 в 01:57.

  16. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Павлунчик, спасибо за подробное разъяснение. Да, я теперь согласен, что слух может различить прямой и инверсный сигналы, и это действительно значит, что даже при монофоническом воспроизведении надо выбирать правильную фазировку - если в микрофон попал сигнал начинающийся с положительной волны давления, то и воспроизводиться он должен тоже начиная с положительной волны давления, а не "разрежения" (при инверсии сигнала). Раньше я считал, что фазировка важна только при стереофонической или многоканальной записи.

    ---------- Сообщение добавлено 06:11 ---------- Предыдущее сообщение было 05:33 ----------

    Предлагаю к опробованию низковольтную модификацию микрофонного предусилителя "Комби-3т".
    Она, конечно, в целом хуже первого варианта, но зато может работать при напряжении фантомного питания от 1,8 В и сопротивлении фантомного источника до 3 кОм. Конечно же, при таком низковольтном питании очень больших значений амплитуды выходного сигнала ожидать не приходится. Также следует понимать, что для такого питания микрофонные капсюли с током полевика 500 мкА не подходят - этот ток "съест" на фантомном сопротивлении 500мкА*3кОм=1,5 В, поэтому до капсюля доберется всего 1,8-1,5=0,3 В, а уж на усилитель вообще ничего не остается. Так что при столь "плохих" параметрах фантомного источника в случае использования предусилителя потребуется отбор капсюлей по току. Нужны капсюли с током потребления чем меньше - тем лучше. К счастью, современные капсюли потребляют ток намного меньший 500 мкА. Для симуляции схемы я использовал модель капсюля с полевиком, потребляющим при напряжении 0,5 В ток 186 мкА.

    Прежде всего хочу дать "теоретические" пояснения к схеме.
    Она, как и базовый вариант Комби-3т, построена по трансимпедансной схеме:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	трансимпеданс.png 
Просмотров:	262 
Размер:	4,0 Кб 
ID:	329750
    где в вместо резистора отрицательной обратной связи используется схема динамической нагрузки на транзисторе.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	npn dinnagr.png 
Просмотров:	216 
Размер:	1,3 Кб 
ID:	329751
    Эта нагрузка по постоянному току и низкочастотным сигналам имеет динамическое сопротивление около 400 Ом, а в рабочем диапазоне частот - несколько десятков килоом. Кроме того, сигнал на вход усилителя напряжения снимается не со входного конца динамической нагрузки, а с эмиттера транзистора:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	npn dinnagr+.png 
Просмотров:	203 
Размер:	1,4 Кб 
ID:	329752
    В этой точке выходное сопротивление многократно меньше, чем на входном конце динамической нагрузки, что благотворно для согласования даже с возможно не очень высокоомным входом инвертирующего усилителя напряжения.
    К сожалению, динамическая нагрузка, выполненная на кремниевом транзисторе, в приведенной схеме "съедает" на себе дополнительно к тому, что было описано выше, еще более 0,6 В напряжения питания. И это сильно ограничивает возможность использования базовой версии Комби-3т при напряжениях питания менее 2 В.
    Один из возможных выходов - это замена кремниевого транзистора на германиевый, который может "съесть" менее 0,2...0,3 В при токах в несколько сотен мкА. Но "съесть" мало - это тоже плохо - тогда на динамической нагрузке не сможет формироваться переменный выходной сигнал желаемой амплитуды. Так что нужен компромисс по падению напряжения на динамической нагрузке, при котором выходной сигнал может быть сделан максимальным. Использование германиевого транзистора позволяет подбором резисторов выставить оптимальное падение напряжения на динамической нагрузке.
    Но есть другой путь решения проблемы, без использования германиевого транзистора. Давайте пройдем его. Ну, во первых, придется отказаться от красивой идеи снятия сигнала с эмиттера транзистора динамической нагрузки и вернуться к каноническому варианту:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	npn dinnagr.png 
Просмотров:	216 
Размер:	1,3 Кб 
ID:	329751
    Страшного в этом особо нет, благо, входное сопротивление усилителя напряжения при эмиттерном токе входного транзистора усилителя в 10...20 мкА составляет более 100 кОм, а выходное сопротивление стока полевика при напряжении на стоке 0,5 В составляет порядка 10 кОм. Но, увы, теперь динамическая нагрузка будет "есть" еще больше, так как добавится еще падение напряжения на эмиттерном резисторе, примерно 60 мВ. В чем же смысл, и что делать дальше?...
    И вот тут мы разыгрываем "двухходовую комбинацию"....
    Первый ход - это "переворот" динамической нагрузки с соответствующей сменой проводимости транзистора:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	pnp dinnagr.png 
Просмотров:	198 
Размер:	1,3 Кб 
ID:	329753
    Кажется, что смысла в этом нет - схема полностью сохранит свои характеристики с тем же большим падением напряжения на динамической нагрузке (если считать, что транзисторы полностью комплементарны по параметрам). Но зато у нас появляется возможность "козырного" второго хода!!! Этот ход состоит в добавлении подстраиваемого резистора с базы транзистора динамической нагрузки на землю.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	R podstr.png 
Просмотров:	208 
Размер:	1,5 Кб 
ID:	329754
    С помощью этого резистора можно "просадить" падение напряжения на динамической нагрузке до любой желаемой (нужной) величины и таким образом одним подстроечным резистором выбрать оптимальный режим предусилителя, при котором неискаженный выходной сигнал максимален. При дальнейшем росте выходного сигнала его ограничение в этом случае получается симметричным - это практически есть признак оптимального выбора подстроечного резистора.
    Ну вот, пожалуй, и всё по теории...
    Так выглядит схема в итоге (бледным цветом показаны детали, которые в принципе могут и отсутствовать, но при симулировании они присутствовали, а R2 корректировал усиление).
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Комби-3т низковольтн.png 
Просмотров:	415 
Размер:	13,5 Кб 
ID:	329755 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	АЧХ.png 
Просмотров:	233 
Размер:	6,9 Кб 
ID:	329756 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	THD.png 
Просмотров:	215 
Размер:	4,1 Кб 
ID:	329757
    Резисторы R3 и R5 могут выбираться в очень широких пределах при примерном их соотношении R3/R5 ≈ 1...2. Их величина в какой-то степени может быть выбрана в зависимости от бэтты транзистора динамической нагрузки - чем больше бэтта - тем больше можно брать сопротивления. Резистором R2 удобно подгонять коэффициент усиления предусилителя. Если же резисторы R3 и R5 выбраны с номиналами в десятки килоом (а не сотни), то в принципе можно обойтись и без резистора R2. Наверное вообще лучше номиналы подбирать "по месту", то есть, под те транзисторы, которые попались. Усиление предусилителя снижено с тридцати до двадцати, поскольку максимальный выходной сигнал уже не имеет очень большой амплитуды. Возможно, потребуется даже большее снижение усиления, например, до десяти.
    Ну и еще один нюанс. Для таких малых напряжений фантомного питания очень трудно в простой схеме реализовать сохранение свойств усилителя при изменении параметров фантомного питания от гаджета к гаджету. Поэтому имеет смысл оставить в схеме этот подстроечный резистор, чтобы иметь возможность настраивать предусилитель под любой гаджет. Если же предполагается работа с одним гаджетом, можно после настройки заменить подстроечник на постоянный резистор. Но ещё раз подчеркну - если у гаджета фантомное питание более 2,5 В, то первый вариант предпочтительней.
    Павлунчик, надежда на тебя! Очень хочется узнать, сможет ли эта схема на практике составить конкуренцию германиевому транзистору... при 1,8 В + 3 кОм.
    Последний раз редактировалось semimat; 19.10.2018 в 01:24.

  17. Частый гость Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Сообщений
    116

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

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Очень хочется узнать, сможет ли эта схема на практике составить конкуренцию германиевому транзистору... при 1,8 В + 3 кОм.
    Подготовил макетку для экспериментов -
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	макетка.jpg 
Просмотров:	281 
Размер:	298,3 Кб 
ID:	329808
    Микрофон нашёл с током 225 мкА. Меньше пока нет. Но, есть транзистор из японского электретника с током 140 мкА. Попробую и с ним.

    ---------- Сообщение добавлено 23:57 ---------- Предыдущее сообщение было 22:40 ----------

    [QUOTE=semimat;2542746 Очень хочется узнать, сможет ли эта схема на практике составить конкуренцию германиевому транзистору... при 1,8 В + 3 кОм.[/QUOTE]

    Слушайте, это праздник какой-то...
    Ровно 1,8V через ровно 3 кОм...
    После 3кОм напряжение 0,985V.
    Усиление больше, чем с германиевым (в предыдущей схеме) - более, чем в два раза.
    Максимальный размах (до ограничения) +- 250 мВ, чувствительность для такого низкого напряжения просто аховая, наверно всего в полтора раза (возможно в два, уточню) меньше, чем на полных 3V в предыдущей схеме без германия но там вообще неприличная чувствительность, здесь же динамика полностью отвечает требованиям записи разговора в помещении с достаточным запасом чувствительности. Ограничение симметричное, "благородное" на слух. Начинается на довольно громких голосовых тонах на расстоянии 2 метра в комнате. Не забываем, что и ограничитель сигнала на уровне 260мВ дорогого стоит, а тут он, чёрт побери - "АВТОМАТИЧЕСКИЙ" без дополнительных элементов.
    Браво, Мастер!
    Последний раз редактировалось Павлунчик; 17.10.2018 в 13:19.

  18. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Павлунчик, спасибо за работу! Я уже давно потерял способность что-то доводить до какого-либо материального воплощения, а у тебя темпы работы просто на зависть... за пару дней ты сделал то, к чему я только лишь готовился целых четыре месяца! У меня тогда еще одна просьба, хорошо бы она тебя заинтересовала. Планируя исследование работы предусилителя, я кроме измерения максимального выходного сигнала хотел сравнить степень защищенности этой схемы от влияния внешних наводок на соединительный кабель. В первом посте я анонсировал, что у данного усилителя выходное сопротивление составляет около 100 Ом, что примерно в 10 раз меньше, чем при стандартном подключении капсюля. Поэтому и величина наводок на такой канал должна получиться примерно в 10 раз меньше. Я даже надеюсь, что этот пред можно подключать к фантомному источнику не экранированным кабелем, а вообще самой дешевой "телефонной лапшой". Я бы хотел провести такой эксперимент... взять примерно 10....20 метров телефонной лапши и подключить через неё капсюль поочередно либо напрямую, либо с предусилителем, и сравнить уровень наводок в обоих случаях. Если при сравнении у предусилителя наводки окажутся действительно намного меньше, то это позволит рекомендовать его для улучшения качества сигнала в системах дистанционной звуковой связи, например, домофонах на дачных участках или дистанционных системах звукового контроля, поскольку "нет ни чего дешевле и примитивней" телефонной лапши, когда требуется большая длина линии связи.

  19. Частый гость Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Сообщений
    116

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

    [QUOTE=semimat;2543643...........Я бы хотел провести такой эксперимент... взять примерно 10....20 метров телефонной лапши и подключить через неё капсюль поочередно либо напрямую, либо с предусилителем, и сравнить уровень наводок в обоих случаях. Если при сравнении у предусилителя наводки окажутся действительно намного меньше, то это позволит рекомендовать его для улучшения качества сигнала в системах дистанционной звуковой связи, например, домофонах на дачных участках или дистанционных системах звукового контроля, поскольку "нет ни чего дешевле и примитивней" телефонной лапши, когда требуется большая длина линии связи.[/QUOTE]

    Задачу понял, сделаю. Нарисуйте все варианты схемы, которые надо проверить на помехоустойчивость.

  20. Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    572

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

    Цитата Сообщение от Павлунчик Посмотреть сообщение
    Задачу понял, сделаю. Нарисуйте все варианты схемы, которые надо проверить на помехоустойчивость.
    Пока не нарисовались проблемы (а когда работа начнется, вопросы наверняка появятся), я представляю себе эксперимент так... Распаиваю какой-нибудь длинный двухпроводный кабель типа сетевой или телефонной лапши к стандартному стереоджеку 3.5 мм для подключения к микрофонному входу ПК. На другой конец либо припаиваю напрямую электретный капсюль, либо капсюль с предусилителем. Провод по возможности раскладываю по квартире так, чтобы он проходил недалеко от работающей бытовой техники. После этого с помощью программы звукового редактора (я больше всего люблю программы Adobe Audition версий 1.5, 3.0 или CS6) произвожу запись сигнала с микрофона в полной тишине и анализирую получающийся спектр шумов и наводок. Возможно, чтобы избавиться от акустических помех, надо будет еще замотать микрофон в ватное одеяло в несколько слоев и сделать так, чтобы вся издающая шум аппаратура, включая компьютер, остались в другой комнате (как раз длинный провод в этом поможет). Сравнение спектров наводок для капсюля с предусилителем и без него может дать ответ на вопрос, на сколько децибел предусилитель "гасит" своим малым выходным сопротивлением наводки на соединительный кабель.

  21. Частый гость Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Сообщений
    116

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

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    ..............Сравнение спектров наводок для капсюля с предусилителем и без него может дать ответ на вопрос, на сколько децибел предусилитель "гасит" своим малым выходным сопротивлением наводки на соединительный кабель.
    Сама схема чувствительнее к наводкам, чем её выход в десятки раз. Сначала наглухо экранировать схему, затем закоротить затвор микрофонного полевика на минус (использовав аналогичный полевик из разобранного микрофона), затем минус схемы соединить с экраном. Лапша в последнюю очередь, её ещё надо купить. Придётся немного подождать.
    Ещё раз хочу у Вас уточнить, какую схему требуется проверить на помехоустойчивость в первую очередь-
    ЭТУ-?
    Последний раз редактировалось Павлунчик; 19.10.2018 в 17:41.

Страница 3 из 11 Первая 1 2 3 4 5 ... 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
  •