Страница 7 из 32 Первая ... 5678917 ... Последняя
Показано с 121 по 140 из 623

Тема: Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием от микрофонных входов соврем

  1. #1 Показать/скрыть первое сообщение.
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

    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:	2340 
Размер:	37.1 Кб 
ID:	299818 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 1.png 
Просмотров:	1474 
Размер:	7.8 Кб 
ID:	299819 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 2.png 
Просмотров:	1083 
Размер:	5.7 Кб 
ID:	299820 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 3.png 
Просмотров:	1266 
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:	1505 
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:	1200 
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:	3302 
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:	2647 
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:	1478 
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:	1666 
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:	2462 
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:	1925 
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:	2763 
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:	2853 
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:	1737 
Размер:	3.9 Кб 
ID:	299833 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	базовая схема с ООС npn.png 
Просмотров:	1763 
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. #121
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    К конденсатору С1 практически ни каких требований не предъявляется. Я изначально и предполагал, что это будет маленький танталовый или алюминиевый электролит. Его можно брать любым, а напряжение на нём всего 0,6В (поэтому они "не пробьются" даже если перепутать полярность - но лучше этого не делать ). Если речь идет о схеме из поста #37, тогда конденсатор С1 надо подсоединять плюсом к базе транзистора Q1 и минусом к капсюлю. Для схемы из поста #55 (это "сверхнизковольтный" вариант "Комби-3т" - его лучше использовать только если фантомное питание меньше 2 Вольт) - тогда С1 надо подсоединять минусом к базе Q1 и плюсом к фантомному питанию. То есть, плюс всегда смотрит в сторону фантомного питания, а минус в сторону капсюля.
    Еще можно посмотреть посты #94 и #96. Там эти вопросы тоже рассмотрены.

  3. #122
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    Материнская плата ASUS Crosshair V Formula на топовой Realtek ALC889 , выход питания без схемы 2.62 вольта! - сам капсюль микрофона panasonic wm-60a (маркировка 60G32), Первый усилитель собрал на одном транзисторе (кт3102е в металле) звук стал громче и чётким , усиление на +10 и +20 великолепно слышно и нет искажений ..искажения только на усиление +30 и то чуть чуть шипит. Звук микрофона всех моим знакомым понравился - как говорится небо и земля
    начитавшись на просторах интернета , нашёл схемку Сухова на 2х транзисторах и при этом её нахваливая что мол лучше в мире нет , возможно ..если я германиевый транзистор поставил вместо BC859C , так вот в чём суть усилителя на 2х транзисторах - собрал и думал всё как на ютубе про его чудо усилитель , но когда собрал включил звук супер но только на 0 дб!!! выше +10 уже начинаются шумы и звук искажённый , выше +20 ужасно всё... всё таки он не зря всё твердил что надо германиевый транзистор ибо bc859c просто не хватает фантомного питания и он тупо не работает как надо, ночью сегодня разобрал усилитель
    замерил напряжение.. на выходе у меня без схемы 2,62 вольта , на схеме уже 0,99-1 вольт на самом капсуле вольтаж 0.54 в итоге убрал этот усилитель куда подальше! - дальше взялся за схему 3х транзисторного усилителя пост #105 собрал его всё как на схеме только без пикофарадных конденсаторов (20 и 60pf) и о чудо моё удивление всё работает вольтаж на входе на плате 1,15 вольт на самом капсуле 0,46 (один раз было 0,48) звук стал очень чёткий ,шумов нет ..на усиление +30 чуть-чуть шипение, но есть она особенность у этого усилителя которое я недавно заметил , во время включения микрофона на усиление 0дб тишина с начало ,потом звук прибавляется ..голос в это время как под гелием ..секунд 5-8 звук становится чётким и всё отлично , на 20 дб усиление при включения разговора с начало жутко шумит , голос бубнит и потом через 5-8 сек пропадает все шумы и голос становится чётким при 30+ тоже самое , такое чувство что при включение микрофона идёт настройка авто уровня или что то подобное не понятно пока , до этого такого не было , или во время включения заряжается кондёр и потом звук стабилизируется ХЗ , а так звук очень понравился , даже мать в соседней комнате стало слышно при записи 0 дб , шумов нет голос чёткий ,звучать стал как студийный микрофон ) может дело полярность не правильно припаял 10 микрофарад ,но я там всяко его менял но не проверял на эти дефекты со звуком - вот схемка по которой собирал и полярность конденсатора как припаял по схеме , может в этом дело ? + нарисовал как сейчас у меня припаяно Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	11111111.jpg 
Просмотров:	497 
Размер:	369.5 Кб 
ID:	341430P.s. Транзисторы использовал BC849C и BC859C вместо то что на схеме. чуть попозже погонял усилитель через раз бывает что тихий звук а потом уже стабилизируется ,нажимаю кнопку в программе raidcall и жду , смотрю на эквалайзер ..уровень шума зашкаливает ,подождешь чуть чуть 5-8 сек и всё нормализуется или надо начать разговор а потом звук стабилизируется ..в общем вот такая фигня получилась у меня , как исправить не знаю ...ещё раз пишу что это бывает не всегда (больше замечал когда в первый раз начинаешь разговор а потом всё окей)
    Последний раз редактировалось demid; 08.03.2019 в 13:28.

  4. #123
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    Да, эффекты очень интересные... возможно, это тот случай, когда у звуковой карты есть хитрые особенности. Что означает "кнопку в программе raidcall"? И, конечно, время установления слишком большое. Тем не менее, советую сначала вернуться к оригинальным номиналам деталей из поста #37, а именно, сначала советую взять С1 2.2 мкФ. В посте #94 я написал, на что влияет величина этой емкости. И на время установления она тоже влияет, но даже при 10 мкФ оно не должно быть несколько секунд. Поэтому более вероятно, что это как раз тот случай, когда играют роль какие-то особенности микрофонного входа данной звуковой карты: вдруг все-таки этот пред в некоторых экзотических случаях может самовозбуждаться в процессе установления режимов при включении. Например, сейчас все входы современных звуковых карт оснащены системами контроля подключения ко входу, и отключают вход, если "видят", что к нему ни чего не подключено. Может быть, это какое-то странное взаимодействие с такой системой. Пока я ни чего, гарантированно решающего проблему, предложить не могу, но советую попробовать поставить С1 2,2 мкФ, а также поставить один из маленьких конденсаторов, например, С2 - 20 пФ. В #96 я написал, что эти конденсаторы "на всякий случай для перестраховки". Вдруг у тебя именно этот случай. Полагаю, что все детали у тебя нормальные и схема спаяна без ошибок.
    Последний раз редактировалось semimat; 08.03.2019 в 15:24.

  5. #124
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    Что означает "кнопку в программе raidcall" - это программа для общения в интернете (типа скайпа) , схему проверил раз 10 вроде правильно всё собрал , но все ровно терзают сомнения что где-то ошибся , но если ошибся то не работало ничего ...ещё есть догадки что в самой программе идёт авто настройка звука и поэтому как нажимаю разговор "кнопку" и при первом общение или просто надо подождать 5-8 секунд и всё становится нормально , но ещё что интересно на одном транзисторе такого не было ... буду дальше копать, попробую конденсатор поставить на 2,2 микрофарада, пикофарадники воткну.. и всё таки ещё раз схемку проверю , как я эту схему спаял так что вся конструкция с микрофоном влезла в разъем от тюльпана (получилось типа маленькой петлички)
    P.s. разъем мини джек 3.5 к компьютеру железный (позолоченный) ,кабель (3мм) 2 метра, двойной экран, чистая медь (бескислородная) на конце разъем тюльпан железный (позолоченный) - туда я всё и запихал всю систему ,поп фильтр (поролоновый шарик) тоже одел... наводок не должно быть.Полазил в настройках программы raidcall (использую для общения) оказалось дело в ней , видать когда я собрал на одном транзисторе ...одного транзистора хватало для усиления и авто настройки чувствительности в самой программе что было не заметно при разговоре! и когда я собрал на 2х транзисторах было излишки в чувствительности усилителя , вот почему на 2х транзисторах на усиление 0дб было всё хорошо а когда выше +10 и +20 были искажения и сильные шумы , это авто-настройка чувствительности в самой программе не могла корректно настроить , грешил на усилитель (может и ещё в нём было) собрал на 3х транзисторах уже по звуку было слышно что лучше гораздо, но в ходе следствия оказалось что все дефекты со звуком устраивал не сам усилитель а программа "raidcall" в которой стоит по умолчанию авто-настройка качества звука , на одном транзисторе хватало усиления, а на этих уже много и она не может настроить чувствительность! - вот почему когда я нажимаю кнопку для разговора первые 5-8 сек идёт авто-настройка качества звука, а потом идёт чистый и качественный звук ..не шумы не искажения - всё идеально , а я грешил на усилитель или свою криворукость по пайке ) ...и в самой программе никак это не настроить , если в ручную отключить авто-настройку качества звучания то хоть +30 дб выкрути тебя тихо слышно, приходится оставлять по умолчанию как есть , и придётся смерится с тем что при первом разговоре в программе надо подождать 5-8 сек чтоб программа провела авто-настройку по микрофону и потом всё работает как надо . Или можно обратно поставить усилитель на одном транзисторе и не заморачиваться с этим. От себя добавлю что из всех схем по качеству звучания на 3х транзисторах лучше гораздо (моё субъективное мнение) , буду дальше тестировать усилитель, и ещё понял не всегда хорошо когда слишком много усиления =) ... спасибо за схемку , ждём продолжения по улучшение схемы ;)
    Последний раз редактировалось demid; 08.03.2019 в 16:43.

  6. #125
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    Цитата Сообщение от demid Посмотреть сообщение
    .....От себя добавлю что из всех схем по качеству звучания на 3х транзисторах лучше гораздо (моё субъективное мнение) , буду дальше тестировать усилитель, и ещё понял не всегда хорошо когда слишком много усиления =) ... спасибо за схемку , ждём продолжения по улучшение схемы ;)
    "..и ещё понял не всегда хорошо когда слишком много усиления =)" - это наверное самый главный вывод! Вот им-то мы и воспользуемся. Действительно, изначально усиление преда излишне большое. Он рассчитывался на самые дешевые капсюли с маленькой чувствительностью. Но пред допускает регулировку усиления в очень широких пределах. В твоем случае надо уменьшить величину резистора R2 (100 кОм) до величины 30...50 кОм. Это уменьшит коэффициент усиления в 2...3 раза.

    Также (стараюсь каждый раз подчеркнуть) с помощью резистора R3 настраивается режим преда по постоянному току так, чтобы выходной сигнал мог достигать одинакового размаха как по положительной, так и по отрицательной полярности (точно вписался в диапазон допускаемых схемой выходных напряжений). Этот резистор, в частности, зависит от коэффициента усиления транзистора Q1 (из поста #37) по постоянному току, а он может меняться от экземпляра к экземпляру в несколько раз. Поэтому, для выжимания максимума, этот резистор можно поварьировать в пределах от 100 до 600 кОм.

    Еще просьба, когда у тебя всё нормально заработает, пожалуйста, выложи фотку того, что у тебя получилось. Очень хочется увидеть, в какие размеры удаётся уместить этот пред.
    Последний раз редактировалось semimat; 08.03.2019 в 17:41.

  7. #126
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    На одном транзисторе я собирал навесом (без платы) , на 2х транзисторах я собирал уже на плате , но у меня не было под рукой химии,взял текстолит и вырезал 9мм на 15мм выцарапывал шилом дорожки ))) - как раз влез в тюльпан разъём (пришлось кондёр только на другой стороне припаять) - на 3х транзисторах уже макетную плату 2х стороннюю взял в промэлектронике , а то больше не охото выцарапывать дорожки) , взял размеры 8мм на 17мм(или 16мм получилось ) и с двух сторон старался разместить .. до этого я долго рисовал на бумаге как сделать чтоб всё уместилось) , резисторы и конденсатор 0805 (чип)размеры , транзисторы sot23 мелкие зараза )...думаю если на компе рассчитать схему 2х стороннюю, то можно легко собрать 8мм на 8мм или 8мм на 10мм
    P.s. вот фотка с телефона ,качество г но какой есть телефон , размеры 9мм на 15мм собрано на 2х транзисторах), на 3х транзисторах размеры почти такие (8мм на 16мм)
    Миниатюры Миниатюры Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	5555555555555.jpg 
Просмотров:	332 
Размер:	371.2 Кб 
ID:	341449  
    Последний раз редактировалось demid; 08.03.2019 в 18:19.

  8. #127
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    Для меня как раз интересно, насколько плотно можно упаковать SMD компоненты. Я так понимаю, что при поверхностном монтаже детали нужно располагать довольно далеко друг от друга, иначе трудно подлезть паяльником, чтобы их припаять. Поэтому в посте #98 я предложил другой вариант монтажа без использования фольгированного текстолита. Посмотри, вдруг тебя заинтересует.

  9. #128
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    В общем намучался я с микрофонами ) плату делать меньше надо , было 8мм на 16мм упиралась когда собирал обрывались проводочки с капсулы , в итоге частые пайки и амба капсуле(вот и нет панасоника 60а) ...разобрал диктофон панасоник вытащил капсулу (маркировки нет - размеры 9.7х6.7мм ...1.4Ком- по параметрам похож на Panasonic WM-034D) поставил временно , буду заказывать Primo EM172Z1 , вот не знаю нужен ему будет усилок или нет там посмотрим ..если нужен то придётся плату делать по размерам 8мм на 12мм
    Последний раз редактировалось demid; 10.03.2019 в 20:23.

  10. #129
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    demid, я тебе сочувствую. Если отчаешься и решишь-таки купить Primo EM172Z1, то скорее всего для него не нужен будет ни какой пред. У него чувствительность -28 дБ, тогда как у дешевых капсюлей она лежит в пределах -60...-44 дБ, то есть, Primo в 7...30 раз чувствительнее. Кроме этого у него собственные шумы в 10 раз меньше! Я практически уверен, что у него вместо встроенного полевика стоит специализированный предусилитель. Так что, при подключении к такому капсюлю предусилителя, рассчитанного на подсоединение высокоомного источника (полевика), возникнут проблемы. По крайней мере, для "Комби-3т" это крайне нежелательно - он будет работать неправильно.
    demid, я так понимаю, что основное назначения твоего микрофона - общение через Сеть. Поэтому ты работаешь с соответствующими программами, где есть автонастройка усиления. Был бы рад, если бы ты попробовал работу преда в обычном звуковом редакторе, например, в Adobe Audition или в бесплатных редакторах типа Audacity, OcenAudio и других. Там можно нормальным образом регулировать уровень записи без автонастройки. В этом случае можно будет сравнивать собственно микрофоны, без влияния работы программы.

  11. #130
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    Поставил программу Adobe Audition CC 2019 , записал маленько своего хриплого голоса ) https://www.upload.ee/files/9683099/____.wav.html ... записывал голос на расстоянии 1 метра - усилитель на 3х транзисторах , конденсаторы на 20 и 60 PF не ставил , собрано по схеме Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	3 транзистора.jpg 
Просмотров:	357 
Размер:	369.5 Кб 
ID:	341638(транзисторы стоят bc849c и bc859c) - капсула из диктофона Panasonic (маркировки нет - размеры 9.7х6.7мм ...1.4Ком- по параметрам похож на Panasonic WM-034D)

  12. #131
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    Спасибо за тестовую запись. Да, наверное это самое большее, что можно выжать из всенаправленного микрофона при негромкой речи с расстояния 1 метр. Если считать, что шумы помещения составляют 30 дБ, собственные шумы микрофонного капсюля тоже 30 дБ, а негромкая речь с расстояния 1 метр составляет не более 50...60 дБ, то как раз и получается то, что есть на записи. Дальше или использовать направленный микрофон лучшего качества, или применять программные средства шумопонижения. Я попробовал в Adobe Audition 3.0 выполнить процедуру удаления шума, и результаты, конечно, впечатляют. Становится понятно, почему современные гаджеты и программы для голосового общения снабжаются системами шумоподавления - это проще, чем использовать дорогой микрофон.

  13. #132
    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

    Всем привет. собрал усилитель по схеме semimat, со страницы #37. Звуковая карта ПК имеет стерео микрофонный вход. на каждом канале по 2,3В. фантомного питания. к сожалению при подсоединении схемы к одному каналу схема не заводится-напряжение проседает. при объединении левого и правого каналов схема начинает функционировать. Испытывал с горсткой капсюлей с неизвестными характеристиками. С некоторыми имеется сильный фоновый шум. Лучше всех себя показал капсюль от гарнитуры sony ericsson. фона и шумов нет совсем. Но при громких звуках есть некий эффект гула-похожий на гул самовозбуждения микрофона. кабель от ПК к схеме стерео, экранированный-советского производства. подскажите, можно ли запитать схему от батареек? Не навредит ли это звуковой карте компьютера? Или можно как то подкорректировть схему? Есть ли смысл в стереомикрофоне для ПК?))
    Чувствительность просто отличная. слышно шепот из дальнего угла комнаты.по сравнению с микрофоном, подсоединенным напрямую, просто супер.

    Плата в формате Sprint-Layout

    Немного картинок

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	3.jpg 
Просмотров:	443 
Размер:	578.3 Кб 
ID:	343249Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	1.jpg 
Просмотров:	342 
Размер:	450.5 Кб 
ID:	343250Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	2.jpg 
Просмотров:	339 
Размер:	456.8 Кб 
ID:	343251Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	плата.JPG 
Просмотров:	364 
Размер:	164.2 Кб 
ID:	343253Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	mics1.jpg 
Просмотров:	388 
Размер:	452.7 Кб 
ID:	343254
    [свернуть]
    Последний раз редактировалось VladimirU; 31.03.2019 в 01:51.

  14. #133
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    VladimirU, прежде всего выражаю одобрение качества разводки и изготовления платы предусилителя. Видно также, что при необходимости есть возможность дополнительного уменьшения ширины платы до 6..6,5 мм, если боковые обводящие дорожки выполнить в виде проволочных перемычек с другой стороны платы. Здорово, что тебе даже удалось оставить необязательные конденсаторы, и при этом разводка оказалась очень простой.
    Теперь по вопросам.
    Твой результат, что при использовании только одного канала микрофонного стереовхода на некоторых материнках (и прочих гаджетах) могут возникнуть проблемы с нехваткой питания для преда - это может иметь место. Я о такой возможности написал в посте #24, рассматривая еще первоначальный (теперь устаревший) вариант преда "2ОС-ПУ" . Увы, в простой схеме эту проблему обойти очень трудно. Попробую пояснить какие максимальные значения выходного сигнала пик-пик можно получить из схемы "Комби-3т" (и аналогичных), и от чего это зависит. Рассмотрим работу схемы на основе этого рисунка.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	комментарии к работе ПУ Комби 3т.png 
Просмотров:	426 
Размер:	12.1 Кб 
ID:	343360
    Итак, сам капсюль создает слишком слабый переменный выходной токовый сигнал, чтобы на нагрузке Rs внутри микрофонного входа звуковой карты образовался достаточный сигнал напряжения. То есть, необходим усилитель тока. Этот усилитель должен создавать ток как для положительной полярности (полуволны) сигнала, так и для отрицательной. Это означат, что у усилителя должен быть некоторый и немалый начальный постоянный ток потребления Iу, чтобы он имел возможность как увеличиваться, так и уменьшаться в процессе передачи переменного разнополярного сигнала. Получается, что при такой архитектуре предусилителя, надо, чтобы фантомный источник мог обеспечить током не только питание капсюля, но и отдать приличный ток Iу в усилитель (Q2-Q3). Это дополнительно просаживает напряжение на преде и приводит к ограничению его выходного сигнала при низковольтном фантомном питании.
    Определим, какой максимальный размах напряжения может выдать ПУ с такой архитектурой.
    Рассматривая схему, можно понять, что минимальное напряжение, которое может быть на выходе преда, равно 0.6 В. Это и потому, что на капсюле должно остаться 0,5 В, и на динамической нагрузке (Q1) должно также остаться около 0,1 В (в сумме 0.6 В), а также потому, что инвертирующий усилитель на транзисторах Q2-Q3 не может создать напряжение на выходе меньше суммы напряжений насыщения транзистора Q2 (около 50 мВ) и перехода база-эмиттер транзистора Q3 (около 0,55 В), то есть, в сумме те же 0,6 В. Итак, минимальное напряжение на выходе ПУ может быть Uмин=0,6 В.
    Теперь посмотрим, какое максимальное выходное напряжении может быть на выходе ПУ. Очевидно, оно будет тогда, когда транзисторы Q2 и Q3 закроются, и через резистор нагрузки Rs фантомного питания останется только ток капсюля Iк. Это напряжение в таком случае, очевидно, будет равно: Uмакс=Us-Rs*Iк.
    Таким образом, максимальный выходной сигнал пик-то-пик будет равен Up-p=Uмакс-Uмин=Us-Rs*Iк-0.6В. В принципе, даже и такой размах трудно получить, так как нарушения нормальной работы транзисторов начнутся гораздо раньше приближения к насыщению, что породит резкий рост искажений. И только лишь очень глубокая обратная связь в этом ПУ позволяет максимально приблизиться к этой предельной границе размаха сигнала.
    Ну, и теперь из формулы Up-p=Uмакс-Uмин=Us-Rs*Iк-0.6В сразу следуют все выводы... максимальный размах сигнала на выходе тем меньше, чем:
    - больше ток потребления капсюля;
    - больше значение Rs;
    - меньше напряжение фантомного питания Us.
    Используя эту простую формулу и измерив:
    1. ток потребления капсюля при напряжении 0,5В;
    2. напряжение без нагрузки на микрофонном входе - Us;
    3. сопротивление фантомного питания Rs (измерив ток короткого замыкания микрофонного входа Iкз и вычислив Rs=Us/Iкз),
    легко рассчитать, что можно ожидать от "Комби-3т" в каждом конкретном случае.
    И, конечно, понятно, что при очень больших токах потребления капсюля, и при "плохих" фантомных источниках "Комби-3т" не сможет показать всё, на что он потенциально способен.
    Также очевидно, что для того, чтобы реально выжать из "Комби-3т" максимум в каждом конкретном случае, надо добиться, чтобы в отсутствии сигнала постоянное напряжение на выходе преда располагалось точно посередине между минимальным и максимальным возможными значениями. Поскольку это напряжение зависит от множества факторов, в том числе, от тока капсюля и бетты транзистора Q1, то для достижения максимального выходного сигнала надо воспользоваться подстройкой с помощью резистора R3, варьируя его в пределах 100...600 кОм. Изначально это значение сделано 200 кОм, что в принципе подходит для большого количества частных случаев. Точную настройку всё-таки луче производить по переменному сигналу. То есть, добиваться его симметричного ограничения при перегрузке преда так, как описано в #118.
    Теперь про другие странные эффекты, о которых ты пишешь... К сожалению, я это объяснить не могу. Надо исследовать сигналы в звуковом редакторе, тогда, может быть, появятся идеи, что и как надо доработать. Пока мне кажется, что если произведена правильная настройка по постоянному току (то, что я описал выше) проблемы уйдут. При очень плохих условиях для стандартного "Комби-3т" (малое напряжение на микрофоном входе при подключении преда), возможно, лучше будет перейти на его более низковольтную модификацию #55.
    Теперь о том, можно ли запитать эту схему от батареек...
    Главной решаемой задачей при проектировании "Комби-3т", было полное сохранение типового подключения микрофона по ДВУХПРОВОДНОЙ некачественной линии (плохое экранирование) с питанием от микрофонного входа. Только в этом случае "Комби-3т" выигрывает по сравнению с "конкурентами". Если есть возможность питать пред от отдельной батарейки и использовать трехпроводное подключение, то можно создать существенно лучшую схему и по максимальному выходному сигналу, и по искажениям, и по току потребления! Если при этом батарейку установить в корпус микрофона, то можно обойтись также двухпроводной линией (надо только принять меры, чтобы не забывать выключать её).
    Конечно, можно сохранить и схему "Комби-3т", подключив источник питания 3В с последовательным резистором 2 кОм. Тогда схему можно включать и в линейный вход ПК. Можно также и к микрофонному входу. Я практически уверен, что если напряжение батарейки не более 3 В, батарейка ни каких конфликтов с внутренним фантомным питанием не создаст (и не выведет из строя вход звуковой карты), а будет работать в параллель с внутренним источником, облегчая условия работы ПУ. Но стопроцентной гарантии здесь уже дать нельзя - современные микрофонные входы слишком "умные".

    Я еще советую опробовать вот такое включение батарейки 1,0...1,5 В.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	комментарии к работе ПУ Комби 3т 2.png 
Просмотров:	707 
Размер:	8.0 Кб 
ID:	343358
    Это, возможно, самый эффективный путь для того, чтобы заставить работать "Комби-3т" совместно со слишком маломощным микрофонным входом. В этом случае можно использовать самые дешевые элементы питания и они будут расходоваться очень мало. К тому же, при отключении преда от звуковой карты, автоматически прекращается потребление питания батарейки.
    Последний раз редактировалось semimat; 01.04.2019 в 03:24.

  15. #134
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    VladimirU, Классная схемка получилась ,как раз как я делал по размерам 8мм на 18мм - можете нарисовать схемку на 2х старонней плате ? по размерам что то типа 8мм на 8мм ..или если не влазит то 8мм на 10мм ... заранее спасибо

  16. #135
    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 demid Посмотреть сообщение
    VladimirU, Классная схемка получилась ,как раз как я делал по размерам 8мм на 18мм - можете нарисовать схемку на 2х старонней плате ? по размерам что то типа 8мм на 8мм ..или если не влазит то 8мм на 10мм ... заранее спасибо
    приветствую. 8*8 при использовании двух сторон получается легко. на той плате, котороую я выложил первый раз, схема сделана с двух сторон, для микрофона стерео. поэтому на каждой стороне по одному усилителю.
    платы в формате lay по ссылке. не забудьте при изготовлении методом ЛУТ зеркалить верхний(Ф1) слой.
    SMDMicPre8x8.rar

    Картинки

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	4.png 
Просмотров:	250 
Размер:	35.4 Кб 
ID:	343834Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	3.png 
Просмотров:	246 
Размер:	34.4 Кб 
ID:	343835
    [свернуть]



    ---------- Сообщение добавлено 01:00 ---------- Предыдущее сообщение было 00:45 ----------

    Скрытый текст

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    VladimirU, прежде всего выражаю одобрение качества разводки и изготовления платы предусилителя. Видно также, что при необходимости есть возможность дополнительного уменьшения ширины платы до 6..6,5 мм, если боковые обводящие дорожки выполнить в виде проволочных перемычек с другой стороны платы. Здорово, что тебе даже удалось оставить необязательные конденсаторы, и при этом разводка оказалась очень простой.
    Теперь по вопросам.
    Твой результат, что при использовании только одного канала микрофонного стереовхода на некоторых материнках (и прочих гаджетах) могут возникнуть проблемы с нехваткой питания для преда - это может иметь место. Я о такой возможности написал в посте #24, рассматривая еще первоначальный (теперь устаревший) вариант преда "2ОС-ПУ" . Увы, в простой схеме эту проблему обойти очень трудно. Попробую пояснить какие максимальные значения выходного сигнала пик-пик можно получить из схемы "Комби-3т" (и аналогичных), и от чего это зависит. Рассмотрим работу схемы на основе этого рисунка.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	комментарии к работе ПУ Комби 3т.png 
Просмотров:	426 
Размер:	12.1 Кб 
ID:	343360
    Итак, сам капсюль создает слишком слабый переменный выходной токовый сигнал, чтобы на нагрузке Rs внутри микрофонного входа звуковой карты образовался достаточный сигнал напряжения. То есть, необходим усилитель тока. Этот усилитель должен создавать ток как для положительной полярности (полуволны) сигнала, так и для отрицательной. Это означат, что у усилителя должен быть некоторый и немалый начальный постоянный ток потребления Iу, чтобы он имел возможность как увеличиваться, так и уменьшаться в процессе передачи переменного разнополярного сигнала. Получается, что при такой архитектуре предусилителя, надо, чтобы фантомный источник мог обеспечить током не только питание капсюля, но и отдать приличный ток Iу в усилитель (Q2-Q3). Это дополнительно просаживает напряжение на преде и приводит к ограничению его выходного сигнала при низковольтном фантомном питании.
    Определим, какой максимальный размах напряжения может выдать ПУ с такой архитектурой.
    Рассматривая схему, можно понять, что минимальное напряжение, которое может быть на выходе преда, равно 0.6 В. Это и потому, что на капсюле должно остаться 0,5 В, и на динамической нагрузке (Q1) должно также остаться около 0,1 В (в сумме 0.6 В), а также потому, что инвертирующий усилитель на транзисторах Q2-Q3 не может создать напряжение на выходе меньше суммы напряжений насыщения транзистора Q2 (около 50 мВ) и перехода база-эмиттер транзистора Q3 (около 0,55 В), то есть, в сумме те же 0,6 В. Итак, минимальное напряжение на выходе ПУ может быть Uмин=0,6 В.
    Теперь посмотрим, какое максимальное выходное напряжении может быть на выходе ПУ. Очевидно, оно будет тогда, когда транзисторы Q2 и Q3 закроются, и через резистор нагрузки Rs фантомного питания останется только ток капсюля Iк. Это напряжение в таком случае, очевидно, будет равно: Uмакс=Us-Rs*Iк.
    Таким образом, максимальный выходной сигнал пик-то-пик будет равен Up-p=Uмакс-Uмин=Us-Rs*Iк-0.6В. В принципе, даже и такой размах трудно получить, так как нарушения нормальной работы транзисторов начнутся гораздо раньше приближения к насыщению, что породит резкий рост искажений. И только лишь очень глубокая обратная связь в этом ПУ позволяет максимально приблизиться к этой предельной границе размаха сигнала.
    Ну, и теперь из формулы Up-p=Uмакс-Uмин=Us-Rs*Iк-0.6В сразу следуют все выводы... максимальный размах сигнала на выходе тем меньше, чем:
    - больше ток потребления капсюля;
    - больше значение Rs;
    - меньше напряжение фантомного питания Us.
    Используя эту простую формулу и измерив:
    1. ток потребления капсюля при напряжении 0,5В;
    2. напряжение без нагрузки на микрофонном входе - Us;
    3. сопротивление фантомного питания Rs (измерив ток короткого замыкания микрофонного входа Iкз и вычислив Rs=Us/Iкз),
    легко рассчитать, что можно ожидать от "Комби-3т" в каждом конкретном случае.
    И, конечно, понятно, что при очень больших токах потребления капсюля, и при "плохих" фантомных источниках "Комби-3т" не сможет показать всё, на что он потенциально способен.
    Также очевидно, что для того, чтобы реально выжать из "Комби-3т" максимум в каждом конкретном случае, надо добиться, чтобы в отсутствии сигнала постоянное напряжение на выходе преда располагалось точно посередине между минимальным и максимальным возможными значениями. Поскольку это напряжение зависит от множества факторов, в том числе, от тока капсюля и бетты транзистора Q1, то для достижения максимального выходного сигнала надо воспользоваться подстройкой с помощью резистора R3, варьируя его в пределах 100...600 кОм. Изначально это значение сделано 200 кОм, что в принципе подходит для большого количества частных случаев. Точную настройку всё-таки луче производить по переменному сигналу. То есть, добиваться его симметричного ограничения при перегрузке преда так, как описано в #118.
    Теперь про другие странные эффекты, о которых ты пишешь... К сожалению, я это объяснить не могу. Надо исследовать сигналы в звуковом редакторе, тогда, может быть, появятся идеи, что и как надо доработать. Пока мне кажется, что если произведена правильная настройка по постоянному току (то, что я описал выше) проблемы уйдут. При очень плохих условиях для стандартного "Комби-3т" (малое напряжение на микрофоном входе при подключении преда), возможно, лучше будет перейти на его более низковольтную модификацию #55.
    Теперь о том, можно ли запитать эту схему от батареек...
    Главной решаемой задачей при проектировании "Комби-3т", было полное сохранение типового подключения микрофона по ДВУХПРОВОДНОЙ некачественной линии (плохое экранирование) с питанием от микрофонного входа. Только в этом случае "Комби-3т" выигрывает по сравнению с "конкурентами". Если есть возможность питать пред от отдельной батарейки и использовать трехпроводное подключение, то можно создать существенно лучшую схему и по максимальному выходному сигналу, и по искажениям, и по току потребления! Если при этом батарейку установить в корпус микрофона, то можно обойтись также двухпроводной линией (надо только принять меры, чтобы не забывать выключать её).
    Конечно, можно сохранить и схему "Комби-3т", подключив источник питания 3В с последовательным резистором 2 кОм. Тогда схему можно включать и в линейный вход ПК. Можно также и к микрофонному входу. Я практически уверен, что если напряжение батарейки не более 3 В, батарейка ни каких конфликтов с внутренним фантомным питанием не создаст (и не выведет из строя вход звуковой карты), а будет работать в параллель с внутренним источником, облегчая условия работы ПУ. Но стопроцентной гарантии здесь уже дать нельзя - современные микрофонные входы слишком "умные".

    Я еще советую опробовать вот такое включение батарейки 1,0...1,5 В.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	комментарии к работе ПУ Комби 3т 2.png 
Просмотров:	707 
Размер:	8.0 Кб 
ID:	343358
    Это, возможно, самый эффективный путь для того, чтобы заставить работать "Комби-3т" совместно со слишком маломощным микрофонным входом. В этом случае можно использовать самые дешевые элементы питания и они будут расходоваться очень мало. К тому же, при отключении преда от звуковой карты, автоматически прекращается потребление питания батарейки.
    [свернуть]

    semimat, займусь завтра(сегодня) исследованиями. пока измерил ток потребления капсюлями. получились цифры не мА а в мкА...так и должно быть?. напряжение без нагрузки понятно как мерить. а ток кз? пробовал через лампу так то в ноль падает.
    А Вам известны схемы, как вы говорите, "конкурентов" и " существенно лучших" схем при питании от батареи? интересно было бы посмотреть. Попал в эту тему с радиокота. Не знаю как устроено здешнее сообщество.
    Буду благодарен за ответы.
    С уважением.
    Последний раз редактировалось VladimirU; 04.04.2019 в 20:16.

  17. #136
    Старый знакомый
    Автор темы
    Аватар для semimat
    Регистрация
    06.03.2014
    Адрес
    Москва
    Сообщений
    856

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

    Цитата Сообщение от VladimirU Посмотреть сообщение
    semimat, займусь завтра(сегодня) исследованиями. пока измерил ток потребления капсюлями. получились цифры не мА а в мкА...так и должно быть?а то товарищ постами выше намерил мА. напряжение без нагрузки понятно как мерить. а ток кз? пробовал через лампу так то в ноль падает.
    А Вам известны схемы, как вы говорите, "конкурентов" и " существенно лучших" схем при питании от батареи? интересно было бы посмотреть. Попал в эту тему с радиокота. Не знаю как устроено здешнее сообщество.
    Буду благодарен за ответы.
    С уважением.
    Перед тем, как начать разрабатывать свои схемы для работы с низковольтным фантомным питанием от совремнных микрофонных входов (в начале "2хОС ПУ", а потом "Комби-3т"), я, конечно, полазил по Интернету в поисках существующих решений и проверил их работу в симуляторе "Мультисим". В первую очередь на открытие этой новой ветки меня сподвигла публикация Н. Сухова про двухтраанзистрный SiGe предусилитель и возникшие вокруг него споры. Я в первом посте этой темы дал обзор наиболее популярных решений от других авторов (это однотранзисторный и двухтранзисторный варианты и их небольшие модификации). Я тогда понял, что при малом напряжении фантомного питания двумя транзисторами не обойтись (при таких напряжениях у транзисторов падает усиление и растут искажения). В результате появился трехтранзисторный вариант, сначала "2хОС ПУ", а потом "Комби-3т". Так что, к настоящему моменту "конкуренты" для "Комби-3т" - это описанные в первом посте варианты ПУ с одним-двумя транзисторами и трехтранзисторный "2хОС ПУ". Ну, и еще промышленный заменитель полевика в капсюле LMV1012, о котором я рассказал в #46 . Но его надо вставлять внутрь капсюля на замену полевика.
    Про трехпроводные предусилители, работающие от батарейки... Выигрыш здесь в том, что питание и сигнал идут по разным проводам. Ну, во-первых, в этом случае мы сами выбираем напряжение питания и можем взять его 3 В и более. Тогда можно взять современные операционные усилители, у которых размах выходного сигнала (р-р) может быть равен напряжению питания (rail-to-rail), а искажения менее сотой доли процента (правда, это совсем не нужно - сам капсюль имеет намного большие искажения). Теперь почему такой пред можно сделать менее потребляющим. У моего преда усилитель (Q2-Q3) работает как бы в режиме класса А, то есть, он потребляет значительный начальный ток, чтобы он мог как увеличиваться, так и уменьшаться при передаче сигнала. Если же используется усилитель с раздельными питанием и выходом (три провода), тогда его можно сделать работающим в режиме АВ или даже В (практически все современные ОУ имеют такой выход). В этом случае они могут отдавать в нагрузку ток во много раз больший их собственного тока покоя. То есть, теоретически, при трехпроводном питании ток потребления можно довести почти до тока потребления лишь самого капсюля. Правда, надо сказать, что и "Комби-3т" сам по себе потребляет всего около 100...200 мкА сверх собственного тока потребления капсюля (всё вместе менее 500 мкА).
    Что касается токов потребления капсюлей, то они согласно их даташитам могут иметь ток потребления от 50 мкА до 500...600 мкА. Я так понимаю, что современные импортные дешевые капсюли по паспорту потребляют не более 500 мкА, а в реальности около 200 мкА (при напряжении на капсюле 0,5 В и того меньше).
    Я "на вскидку" не могу предложить конкретную схему и используемый ОУ для трехпроводного варианта, а просто лишь пояснил, почему можно добиться лучших результатов. Можно также собрать простенький аналог ОУ на дискретных элементах. Я не занимался этим вопросом подробно, так как хотел решить задачу именно с использованием встроенного фантомного питания.
    А чтобы измерить ток короткого замыкания микрофонного входа, надо подключить к нему (ко входу) тестер в режим измерения тока (это как бы короткое замыкание входа, так как входное сопротивление тестера в режиме измерения тока достаточно мало). Данный способ является самым простым, но он иногда может дать серьезную ошибку, если тестер плохой и в режиме измерения тока имеет большое внутреннее сопротивление. Чтобы уменьшить ошибку надо измерять ток короткого замыкания, поставив тестер в режим максимально возможного тока, при котором еще можно оценить показания. Ну а более корректно измерить выходное сопротивление фантомного микрофонного входа можно путем определения падения напряжения под заранее известной нагрузкой, как это делал Egor в #47.

  18. #137
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    VladimirU, спасибо за схемку , только на схемке конденсатор 2.2 микрофарада полярность перепутана , если я не ошибаюсь (белая полоска на схеме это + или -) всё время путаю + с - )))
    Последний раз редактировалось demid; 04.04.2019 в 17:07.

  19. #138
    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 demid Посмотреть сообщение
    VladimirU, спасибо за схемку , только на схемке конденсатор 2.2 микрофарада полярность перепутана , если я не ошибаюсь (белая полоска на схеме это + или -) всё время путаю + с - )))
    На танталовых конденсаторах полоской помечают плюс

  20. #139
    Новичок Аватар для demid
    Регистрация
    07.03.2019
    Сообщений
    31

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

    На конденсаторе понятно , полоска это + а на схеме полоска это минус должен быть..тут лень платы самому делать хотел у китайцев заказать, а у них формат gerber , формат lay6 не знаю как перевести в gerber - делал там чушь получалась )
    P.s. сам бы сделал если схемка большая была, а то 8 на 8 мм там микроскоп надо ))

  21. #140
    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 demid Посмотреть сообщение
    На конденсаторе понятно , полоска это + а на схеме полоска это минус должен быть..тут лень платы самому делать хотел у китайцев заказать, а у них формат gerber , формат lay6 не знаю как перевести в gerber - делал там чушь получалась )
    P.s. сам бы сделал если схемка большая была, а то 8 на 8 мм там микроскоп надо ))
    Да, Вы правы оказались. Полярность там перепутана у меня на плате. видимо ставил с выключенным слоем и не заметил. Плату обновил и в том посте и в этом.
    вдруг кому либо пригодится.


    картинки

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	3.png 
Просмотров:	240 
Размер:	34.4 Кб 
ID:	343831Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	4.png 
Просмотров:	231 
Размер:	35.4 Кб 
ID:	343832
    [свернуть]
    Вложения Вложения

Страница 7 из 32 Первая ... 5678917 ... 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
  •