Страница 17 из 32 Первая ... 7151617181927 ... Последняя
Показано с 321 по 340 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:	1081 
Размер:	5.7 Кб 
ID:	299820 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	шумы 3.png 
Просмотров:	1265 
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:	1503 
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:	1199 
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:	1665 
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. #321
    Частый гость Аватар для minzurkamax
    Регистрация
    12.09.2013
    Адрес
    Минск
    Сообщений
    175

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

    Цитата Сообщение от Гоша Посмотреть сообщение
    Что-то не так.
    Вот. Один файл микрофон в графине обернутый телогрейкой, другой при том же гейте карта.
    https://dropmefiles.com/E8Xwo

  3. #322
    Завсегдатай Аватар для Гоша
    Регистрация
    21.01.2004
    Адрес
    Москва
    Возраст
    66
    Сообщений
    3,607

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

    minzurkamax,
    Поздравляю, у тебя оч. хорошая карта. Шум на выходе 18 мкВ.
    При этом положении регулятор гейна отношение с/ш карты (это с учетом шума встроенного микрофонного усилителя) 92 дБ.
    Капсюль и комната шумит на 3,76 мВ, это -46 дБ невзвешенно, если взвесить по МЭК2, смело можно убрать 12 дБ. Итого с/ш капсюля меньше -56 дБ. Это хороший показатель. Причем комната дает еще своих неучтенных кучу децибелл.
    Все расчеты сделаны в предположении, что тракт капсюль-усилитель калиброваны по уровню 0 дБ, т.е давление в месте установки капсюля при установке гейна было 94 дБ на 1 кГц.
    Шумы карты меньше шумов капсюля на 46 дБ!!! В 200 с лишним раз меньше.
    С таким усилителем в карте ставить внешний усилитель бессмысленно. Независимо от того, калибровал ты систему или нет

  4. #323
    Частый гость Аватар для minzurkamax
    Регистрация
    12.09.2013
    Адрес
    Минск
    Сообщений
    175

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

    Спасибо что разъяснили.
    Значит оставлю все как есть. Может когда появится ещё менее шумный микрофон)

  5. #324

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

    Пока развёл плату под ad797, так как уже купил микросхему. Под OP184 видимо такая же будет, так как распиновка одинаковая. Получилось 16мм*65 мм, если убрать большие пятачки под микрофон и xlr разъем, то можно еще на 1-1,5 см уменьшить размеры. При двухстроннем монтаже получится еще меньше. Осталось вытравить и собрать-) Как разводка, более-менее? Вархиве схема и плата.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	mic_amp_AD797.png 
Просмотров:	203 
Размер:	46.2 Кб 
ID:	363523 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	AD797-3d.jpg 
Просмотров:	159 
Размер:	56.1 Кб 
ID:	363524
    Вложения Вложения
    • Тип файла: 7z ad797.7z (13.9 Кб, Просмотров: 85)
    Последний раз редактировалось sounds great; 02.02.2020 в 13:03.

  6. #325

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

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    Как разводка, более-менее?
    Для опытов я бы не старался делать в минимальном объеме.
    Но, в целом, не сильно "криминально" разведено.

    P.S. SMD-электролиты, если найдете, ставьте Panasonic серии FC.

  7. #326

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

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    в минимальном объеме
    minzurkamax, спрашивал про минимальные размеры, вот решил попробовать, заморочиться
    а так да, это первая платка, попробую, сделать, посмотрю как получится.

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    Panasonic серии FC
    Спасибо! Пока купил, даже не знаю, бренд JB в ЧипДипе. По случаю, вопрос, можно ставить на меньший вольтаж 220uf, а то они крупные?

  8. #327
    Частый гость Аватар для minzurkamax
    Регистрация
    12.09.2013
    Адрес
    Минск
    Сообщений
    175

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

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    minzurkamax, спрашивал про минимальные размеры
    Буду следить за вашими экспериментами)

  9. #328

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

    Цитата Сообщение от minzurkamax Посмотреть сообщение
    экспериментами
    Надеюсь получится. Сегодня капсуль EM172 пришел, пойду забирать-)

  10. #329

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

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    можно ставить на меньший вольтаж 220uf, а то они крупные?
    Теоретически - можно. Но практически я это не проверял.
    Несколько микросекунд, пока стабилитрон не выйдет в режим стабилизации, на них может быть напряжение фантомного питания - 48В.
    Насколько это критично для конденсаторов с меньшим вольтажом - сказать сложно.

  11. #330
    Завсегдатай Аватар для shura1959
    Регистрация
    13.02.2009
    Адрес
    г. Ижевск
    Возраст
    65
    Сообщений
    3,267

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

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    Насколько это критично для конденсаторов с меньшим вольтажом - сказать сложно.
    Для современных кондёров запас по напряжению примерно 25...30%, у советских был 2-х кратный и более .
    «Не торопитесь соглашаться или опровергать. Не так уж важно, что утверждает или отрицает автор. Важно то, что он направляет Ваше внимание по определенному руслу». Павел Сергеевич Таранов.

  12. #331

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

    Нарисовал усилитель project93, в архиве схема и плата для Диптрейс. Вдруг кто захочет повторить.
    Пишите, что не так. Определенных размеров не придерживался, более-менее компактная и односторонняя, чтобы легче было делать.
    Сам буду собирать через недельку, пока не получается по времени.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	p93.gif 
Просмотров:	222 
Размер:	7.6 Кб 
ID:	363317 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	p93-3d.png 
Просмотров:	147 
Размер:	219.7 Кб 
ID:	363320

    И еще один, вот отсюда, картинка 5. Схема и плата в архиве
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	mic-electret.gif 
Просмотров:	183 
Размер:	7.0 Кб 
ID:	363378 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	mic-electret-3d.png 
Просмотров:	127 
Размер:	141.5 Кб 
ID:	363379
    Вложения Вложения
    Последний раз редактировалось sounds great; 31.01.2020 в 13:30.

  13. #332
    Частый гость Аватар для minzurkamax
    Регистрация
    12.09.2013
    Адрес
    Минск
    Сообщений
    175

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

    sounds great,

  14. #333

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

    Всем привет! Собрал три схемы усилителей и одну без. Получилось вот так

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	1.jpg 
Просмотров:	215 
Размер:	2.28 Мб 
ID:	364556 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	mic_amp_AD797.png 
Просмотров:	184 
Размер:	46.2 Кб 
ID:	364559 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	p93-f6.gif 
Просмотров:	156 
Размер:	7.6 Кб 
ID:	364560 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	mic-electret-f5.gif 
Просмотров:	174 
Размер:	7.0 Кб 
ID:	364561 Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Electret2XLR.png 
Просмотров:	171 
Размер:	24.6 Кб 
ID:	364562

    Все схемы заработали сразу. Во всех случаях использовал микрофон Primo EM172.
    Во вложении файлик с тишиной записанной на эти усилители и не только, 8 кусочков. Совсем тишина не получилась, были закрыты окна двери, но немного слышно гудение компа, но думается все равно можно сделать какие-то выводы. Пока писать где что не буду, чтобы получилось более менее объективно. Кому не лень, послушайте, оцените и скажите свое мнение, где шумит меньше всего, ну и общую картину, шумят они по-разному, какой шум более благоприятный-) Усилению выравнивал по -12дБ, говорил "раз, два, три, проверка микрофона", чтобы во всех вариантах было приблизительно -12дБ и соответсвенно на этом усилении писал тишину.

    Может кто подскажет, на предпоследней схеме стоит стабилитрон на 10 вольт, но видимо транзистор работает в каком-то режиме и потребляет много, соответственно 10 вольт на стабилитроне не получается. На R10 справа 28 вольт, слева 8 вольт. Попробовал уменьшить R10 до 4,3к напряжение увеличилось до 8,7 вольт. Если выпаять транзистор Q1, то на стабилитроне все ок, 10 вольт.
    Спасибо!

    Фрагменты записи

    1 схема №3
    2 схема №4, конденсатор С10 - 1мкф керамический
    3 микрофон MKH-416
    4 схема №4, конденсатор С10 - 1мкф керамический
    5 простая схема со стабилизатором без усилителя, на капсюль идет 8 вольт
    6 схема №4, конденсатор С10 - 10мкф электролит
    7 схема №1, Дмитрия Косачева, на OP184
    8 схема № 2
    Вложения Вложения
    Последний раз редактировалось sounds great; 17.02.2020 в 22:20.

  15. #334

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

    sounds great, большую работу проделали! Молодец!
    Послушал файл, субъективно мне больше понравилось звучание 4-го и 5-го участков. Оно более правдоподобное. Остальные АЧХ на слух не линейны.

    Про стабилитрон не подскажу, на мой взгляд питание на него с XLR-разъема подается неверно.

    UPD: послушал ещё - первые два участка интересные, вот на них собственного шума, пожалуй, меньше всего. Но звук какой-то заглушенный, как в замкнутом пространстве (или оно такое при записи и было?).
    3 участок - как-будто в руках держите.
    6, 7 и 8 участки не понравились совсем.

    Прогоните каждый логарифмическим свип-тоном в SpectraPLUS с одного источника звука (с усреднением, например, 1/6 октавы) - интересно было бы посмотреть получившиеся АЧХ (Расстояние до источника - 1м).
    Последний раз редактировалось Дмитрий Косачев; 16.02.2020 в 23:50.

  16. #335

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

    Дмитрий Косачев, спасибо, что послушали, писАть пока не буду что где, может еще кто выскажет мнение.

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    питание на него с XLR-разъема подается неверно
    Почему вы так думаете? R10 как понимаю, это токоограничетельный резистор, до него напряжение не просаживается, просаживается слева, вероятно из-за большого потребления или, не знаю, может быть такой вариант, что стабилитрон не выходит на режим стабилизации?

    Вот еще схема от Берингера ECM8000, там также идет питание, они похожи, только стабилитрон на 6.2 вольта, в этом случае он нормлаьно будет работать, так как 8 вольт есть.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	behringer_ecm8000.png 
Просмотров:	148 
Размер:	61.9 Кб 
ID:	364566

    ---------- Сообщение добавлено 23:49 ---------- Предыдущее сообщение было 23:34 ----------

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    Прогоните каждый логарифмическим свип-тоном в SpectraPLUS с одного источника звука (с усреднением, например, 1/6 октавы) - интересно было бы посмотреть получившиеся АЧХ.
    Знать бы как-) Так понимаю это прога для измерения АЧХ. Как заводить сигнал? Генератор наверное нужен? Или через динамик на микрофон. А шумы, или это не важно?

  17. #336

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

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    R10 как понимаю, это токоограничетельный резистор
    А для чего ограничивать и так ограниченное R6-R9? Просто не хватает тока, вот напряжение и просаживается.
    У Беренджира капсюль работает не штатно - его специально загоняют низким напряжением питания в линейную область FET*a.

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    Знать бы как-) Так понимаю это прога для измерения АЧХ. Как заводить сигнал? Генератор наверное нужен? Или через динамик на микрофон.
    Давно этого не делал, но там все нативно и понятно. Попробуйте установить, поразбираться, если что-то будет не ясно - спрашивайте.
    Просто ставите микрофон на расстоянии 1м напротив АС (любой, без разницы какой, главное что бы полоса у неё была пошире) посередине комнаты и прогоняете каждый логсвип-тоном (генератор есть в программе) по отсутствию клипа.
    Шумовая обстановка не сильно важна (просто так же закройте окна и двери, лучше еще маятник часов остановить, а то его хорошо слышно).

  18. #337
    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 соврем

    sounds great, спасибо, что поделился результатами замечательного труда! Со слухом у меня плоховато, поэтому я всё оцениваю только программно-аппаратными средствами. Ниже я расскажу о результатах и отвечу на вопросы, если появятся.
    А пока о том, почему неправильно работает предпоследняя схема. Я полагаю, что неудачно выбраны номиналы резисторов R4 и R5 по одному килоому. Лучше их взять по 1,8 килоома (от полутора до двух). Можно также (и возможно даже лучше) увеличить резистор R3 с 56 до 75 килоом. Тогда каскад на транзисторе Q1 будет потреблять меньший ток и работать в лучшем режиме. Лучше сделать и то и то - резисторы R4 и R5 по 1,5 кОм и R3 - 75 кОм.
    Теперь вернусь к шумам.
    Вот как выглядит твой сигнал в программе Audition 1.5
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	тишина сигнал.png 
Просмотров:	102 
Размер:	8.2 Кб 
ID:	364567
    Он слишком слаб, поэтому я его усилил для дальнейшего анализа.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	тишина сигнал усилен.png 
Просмотров:	124 
Размер:	11.6 Кб 
ID:	364568
    После я переключился на показ не самого сигнала, а его спектрограммы.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	тишина спектрограмма услен.png 
Просмотров:	119 
Размер:	159.3 Кб 
ID:	364569
    Здесь по горизонтали остается время, а по вертикали уже не амплитуда, а частота. Яркость отображает уровень шума на той или иной частоте - чем ярче - тем больше шумов. Из спектрограммы отчетливо видны восемь различных участков записи. Уже по спектрограмме можно понять на какой из записей больше шума. Но я решил привести и стандартные спектры шумов для четырех участков из восьми. Они еще более наглядны.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	спектры и спектрограммы.png 
Просмотров:	164 
Размер:	147.9 Кб 
ID:	364570
    Сильный рост шума на низких частотах говорит, что там не удалось добиться тишины (обычно мы к ней привыкаем и не замечаем, а микрофон "не привыкает" и всё чувствует). Так что на низах о реальных собственных шумах микрофонов сказать что-то трудно, а на высоких всё видно.
    А вот те же спектры, но в логарифмическом масштабе по оси частот.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	спектры логарифмич шкала.png 
Просмотров:	125 
Размер:	25.7 Кб 
ID:	364571
    Еще раз скажу, что с моим слухом оценки шумов лучше не давать.

  19. #338

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

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    как в замкнутом пространстве (или оно такое при записи и было?)
    Петличка висела на футболке в области груди, кроме одного раза, про который вы написали, 3-й участок-) Сижу на утепленном балконе, хотя рамы в комнату и нет, но видимо чувствуется, что объем не большой.

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    свип-тоном в SpectraPLUS
    Постараюсь, пока не знаю когда получится. Чуть ниже напишу результаты, даже и не знаю, стоит ли прогонять, потому что пока, на данный момент, результат для меня полностью противоположен ожидаемому-)

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    Просто не хватает тока, вот напряжение и просаживается
    Это логично, но по схеме зачем-то поставили резистор 5,6к значит у них хватало? Не хватает в моем случае или просто схема не проверенная.

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    У Беренджира капсюль работает не штатно
    Вот может как раз поэтому, перерисовали схему отсюда, но не проверили, что транзистор с такими номиналами будет просаживать, а в схеме Беринджира все ок, там стабилитрон на 6,2 вольта и все работает как надо.

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    спасибо, что поделился результатами замечательного труда
    Спасибо!

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Лучше сделать и то и то - резисторы R4 и R5 по 1,5 кОм и R3 - 75 кОм.
    Ок, спасибо, сегодня попробую. Вчера измерил напряжения на Q1, на коллекторе было около 3,2 вольта, на эмиттере 4,7 вольта, на базе около 4 вольт. Напряжение на коллекторе и эмиттере должно быть одинаковым?
    Как каскад на Q1 настроить наиболее оптимально с приборами, мультиметром или осциллогорафом? Как добиться правильной работы Q1?

    Цитата Сообщение от semimat Посмотреть сообщение
    Сильный рост шума на низких частотах говорит
    Это где-то до 2000 Герц? Т.е. надо как-то прятать микрофон при измерениях? Тут в теме было написано про графин и телогрейку, тогда перечитаю, попробую, что-нибудь придумать.

    Получается согласно картинке, самый малощумный в области 2000 - 12000 Гц это третий микрофон? Т.е. для записи голоса он наиболее лучший по шумам?
    На втором месте первый участок и на третьем второй участок записи?
    Восьмой обладает самой линейной АЧХ, но самый шумный, он наверное оптимален для измерительного микрофона, правильно?

    Как получить четвертую картинку с графиком?

    Судя по картинке с графиками какую схему лучше использовать в дальнейшем для опытов и измерений?

    Что-то вопросов много получилось-)
    Спасибо!

  20. #339

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

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    Сижу на утепленном балконе
    От стёкол лучше сидеть минимум в 1 метре, а лучше гораздо дальше.

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    но по схеме зачем-то поставили резистор 5,6к значит у них хватало? Не хватает в моем случае или просто схема не проверенная.
    Сложно сказать наверняка, расчетов нет. Попробуйте последовать совету semimat*а, или уменьшить R10 до 1..2кОм.

    Цитата Сообщение от sounds great Посмотреть сообщение
    самый малощумный в области 2000 - 12000 Гц это третий микрофон? Т.е. для записи голоса он наиболее лучший по шумам?
    Для записи голоса остро важен участок 250..500Гц.
    Распределение спектральной плотности средней мощности вот такое:
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	СПСМ.png 
Просмотров:	110 
Размер:	32.8 Кб 
ID:	364594
    А весь интересующий диапазон по голосу - 80Гц..7кГц.

    И все микрофоны лучше записать в одинаковых условиях, т.к. третий явно выбился из общих результатов. По нему статистика не достоверна, поэтому я бы отдал предпочтение первому и пятому микрофонам.
    Последний раз редактировалось Дмитрий Косачев; 17.02.2020 в 14:33.

  21. #340

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

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    От стёкол лучше сидеть минимум в 1 метре
    У меня на балконе небольшая мастерская, так что от стекол не уйти, но зато две шторы висят, достаточно плотных, думаю они поглощают звук.

    Цитата Сообщение от Дмитрий Косачев Посмотреть сообщение
    лучше записать в одинаковых условиях, т.к. третий явно выбился из общих результатов
    попробую тишину создать

    Список, на чем записаны восемь фрагментов, сейчас добавлю в пост выше #333.

Страница 17 из 32 Первая ... 7151617181927 ... 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
  •