Предусилитель для динамических капсюлей с чувствительностью менее 1мВ

[Schertler]

Здравствуйте!

В предыдущей теме я обратился к Вам за информацией про динамические капсюли от наушников, которые отлично могут служить во внутренней пикап-системе для акустической гитары.... нужно лишь усилить чувствительность, которая где-то в районе до 1 мВ !!

Пожалуйста, подскажите и/или прокоментируйте варианты схем, которые я сам тоже буду предлагать.
На этот момент, для подобной ситуации с мини-габаритным, низко-вольтажным предусилителем для динамических головок чаще всего раасматривается предусилитель с общим эмиттером, который по всем параметрам идеально подходит для этой задачи.

Вот базовые варианты схем:



Полезен будет каждый конкретный случай с подобной задачей.......

Всем спасибо за участие и поддержку!

[Schertler]

Супер!....... вообще шикарно...... тем самым время работы батареек LR44 увеличилось в полтора раза !

В принципе, параметры Ку - НИ - Шум во всех вариантах-схемах почти одинаковые, это 10 - 0.05% - 15µV соответственно.......

Вот и версия с током 240µА:




А можно в таком однотранзисторном варианте где-то как-то поставить эл-конденсатор как в чешском варианте (220 мкФ заменённый на 1 мкФ), который может также эффективно "резать" НЧ ??

[Гоша]

Только уменьшением величины разделительных конденсаторов.
Хочется чего-то более серьезного для снижения НЧ - можно сделать фильтр 2-го порядка на выходе, это еще и шумы уменьшит.
Но надо определиться с частотой среза.

[Schertler]

В нашем преде Mr. Acoustic спад НЧ начинается с 1 кГц - 0.5 дБ, а на 100 Гц он составляет 4 дБ........
Кроме всего, уверен, что Би-Бэнд будучи пьезо-системой сам тоже имеет такой Low-Cut фильтр.......

А насколько "громоздкий" этот фильтр 2-го порядка ??

[Гоша]

Два конденсатора и два резистора.
По схеме С2, С3, R5, R6.
Конденсаторы должны быть одного номинала, а R6=2xR5.
Входное сопротивление следующего каскада должно быть значительно больше R6.

[Schertler]

Гоша, спасибо за детали и фильтр среза НЧ !

Я подумал вот о чём - падение напряжения батареек LR44........ после некоторого времени использования, напряжение может легко упасть до 3 Вольт, а это значит, что падение тока на транзисторе спусится ниже 200µА, думаю он перестанет работать.....

Другими словами, я стараюсь сейчас подобрать такие номиналы, при которых с 4,5 Вольт питания расход тока может быть выше 200µА, но пред останется работоспособным и на питание 3 Вольт........ думаю, вы согласитесь !

Вот такие номиналы более-менее работоспособны:




Хочу заметить, что фильтр среза НЧ почти два раза режет и Ку, это естественно ???
Относительно входного сопротивления последующего звена Би-Бэнд - оно выше 10 мОм!

[Гоша]

Напряжение на литиевой батарейке никогда не просаживается так сильно. До 4В максимум.
Чтобы фильтр не ослаблял, надо уменьшать С2, С4 и увеличивать R5, R6.

[straus]

Напряжение на литиевой батарейке никогда не просаживается так сильно. До 4В максимум.

1. LR44 не литиевая.
2. У литиевых элементов начальное напряжение более 3 V, конечное 2 V. У обычных начальное 1.5 V, конечное 0.9 V.

[Schertler]

Я смотрю и почти все LR44 алкалиновые (щёлочные) ......... https://batteryk.com/batarejka-lr44

Надо будет собрать, слушать и потом подбирать срез НЧ ......

Схему стараюсь настроить на 3 Вольт, а на 4,5 Вольт будет ещё лучше работать!!

---------- Сообщение добавлено 13:56 ---------- Предыдущее сообщение было 03:11 ----------

Вот эти номиналы самые оптимальные, схема работает даже на 2 Вольт напряжения.....
Потребление тока 400µА на питание 4,5 В, и 200µА на 3 В.
Транзистор 2N3906 имеет Ic=200µА, означает ли это что он не может работать на меньшем токе ? или он работоспособен и на 100µА ???
Если этот транзистор будет работать ниже 200µА то совсем хорошо !!!
Фильтра среза НЧ будет применён после сборки .......

[Гоша]

Транзистор 2N3906 имеет Ic=200µА

Он имеет МАКСИМАЛЬНЫЙ Ic 200 мА, а не мкА.
Работать он может со значительно меньшими токами коллектора. Даже с 50 мкА, но термостабильность будет снижена.
Ты совершенно зря уменьшаешь эмиттерный резистор - это ведет к уменьшению входного сопротивления, и, как следствие, падению напряжения на источнике сигнала.
И сопротивления базовых резисторов можно выбирать в разы больше.
Уменьшить ток коллектора можно, увеличив коллекторный резистор. То, что при этом вырастет выходное сопротивление - не важно, поскольку входное сопротивление последующего каскада очень велико.

[Schertler]

Он имеет МАКСИМАЛЬНЫЙ Ic 200 мА, а не мкА.
Работать он может со значительно меньшими токами коллектора. Даже с 50 мкА, но термостабильность будет снижена.
Ты совершенно зря уменьшаешь эмиттерный резистор - это ведет к уменьшению входного сопротивления, и, как следствие, падению напряжения на источнике сигнала.
И сопротивления базовых резисторов можно выбирать в разы больше.
Уменьшить ток коллектора можно, увеличив коллекторный резистор. То, что при этом вырастет выходное сопротивление - не важно, поскольку входное сопротивление последующего каскада очень велико.

Эмиттерный резистор - Входное сопротивление: вы точно это имели в виду ? а я из всего ранее усвоил, что входное сопротивление определяет резистор на входе между Базой транзистора и Общим ....... !!!
Номиналы буду подбирать "по ходу пьесы" как говориться......

Кстати, я серьёзно застрял со сборкой мини-ножки и держателя для МКЭ-3, так как нет никаких заводских......
После просмотра множества всяких простых/сложных держателей, я почему-то больше склоняюсь к самой элементраной версии - обойтись одной липучкой Вэлкро и без всяких держателей !! То есть, нынешний корпус МКЭ-3, как вы уже видели, имеет абсолютно плоское дно диаметром 16 мм, идея в том, чтобы установить (приклеить) Вэлкро прямо на дно микрофона, а вторую часть прямо на "крышу" ножки, тем самым микрофон будет удерживаться липучкой Вэлкро площадью дна микрофона - диаметр 16 мм....... ВОПРОС: чисто гипотетически, какая вероятность того, что вы выбрали бы такой метод крепления в этом конкретном случае ??

[Гоша]

Имено его я и имел в виду.
Почитай http://www.club155.ru/amplifiers-circuits-ce
А там особое внимание обрати на формулу 5.1.
Если вкратце, то входное сопротивление каскада с ОЭ определяется параллельно включенными резисторами R1, R2 (обозначения резисторов по последней схеме из поста #1228) и собственно входного сопротивления транзистора rвх.
Из формулы 5.1 по ссылке следует, что rвх не может быть меньше, чем R3 (а это и есть эмиттерный резистор) да еще и умноженный на 1+ бэта (бэта - параметр транзистора, его коэффициент усиления тока, еще называется h21e). Для маломощных транзисторов h12е как правило составляет несколько сотен. Поэтому можем прикинуть входное сопротивление каскада из поста #1228. R1 параллельно R2 = 34 кОм. Положим h21e=100, тогда rвх приближенно равно 330 х 100 = 33 кОм. Оно включено параллельно R1 и R2, значит входное сопротивление каскада будет порядка 17 кОм.
А вот если увеличить R3 до 1 кОм, входное сопротивление увеличится до 34 кОм параллельно 100 кОм, т.е. до 25 кОм.
Я не говорю уже о том, что R1 R2 вполне можно увеличить до 100...200 кОм, тем самым существенно увеличить входное сопротивление и уменьшить потери на внутреннем сопротивлении источника, что эквивалентно увеличению Кус.
Я бы ножку крепил термоусадкой. Если необходимо - в несколько слоев.

[Schertler]

Гоша, спасибо!

Очень интересный и многосторонний сайт, и написано всё довольно понятным языком для простого любителя.......
Понял про номиналы, но ведь эмиттерный резистор также понижает и Ку и искажения ?? вся схема коротка дальше некуда, соберу послушаю....

Опять про держатель для МКЭ-3...... я наверное не совсем точно объяснил ситуацию..... с ножкой всё легко и понятно, она будет из двух частей и регулируемая по высоте как я уже делал раньше ........ моя проблема это держатель, который с одной стороны это продолжение движущей части ножки, а с другой держатель МКЭ-3 за его цилиндрический корпус ...... моя идея заключается в том, чтобы полностью исключить фиксацию МКЭ-3 за его круглый корпус, а вместо этого обойтись всего лишь дисками Вэлкро диаметром 16 мм (на дно МКЭ-3 и на ножку) и удерживать МКЭ-3 на ножке путём его насадки своим дном (с липучкой) на ножку (с липучкой)........ то есть, функцию держателя будет играть липучка, которая также горизонтально будет держать МКЭ-3, как и вся ножка закреплена липучкой на нижнюю деку (на рисунке заметна ткань Вэлкро приклееная под ножку)........
ВОПРОС в надёжности фиксации дисками Велкро 16 мм, всё таки площадь небольшая !!!

Приблизительное изображение:

[Schertler]

Микрофон - держатель - ножка ........ почти всё готово и всё классно как по габаритам, также и по внешнему виду......

Вот только не могу не спросить про пред, а конкретно, про резистор на входе между Базой и Общим...... если исключить из схемы этот резистор, то все показатели сохраняются, а Ку при этом можно даже увеличивать.......

Какая ключевая функция у этого резистора и стоит ли это делать - исключать из схемы ??

Вот например:




И ещё, вопрос про спаренные биполярные транзисторы, которых высоко ценят не только в комментариях, но и по стоимости, например LM394, SSM2210, К159НТ ......... стоит ли на них потратить ресурсы ?

[Гоша]

Этот резистор улучшает температурную стабильность каскада.
Если таковая не важна - можно исключить.
И насчет С4 - как только он появился в схеме - входное сопротивление стало зависимым от частоты. Чем выше частота - тем меньше входное сопротивление.

[Schertler]

Этот резистор улучшает температурную стабильность каскада.
Если таковая не важна - можно исключить.
И насчет С4 - как только он появился в схеме - входное сопротивление стало зависимым от частоты. Чем выше частота - тем меньше входное сопротивление.

Важно всё, что влияет на качество звука......... просто интересна взаимосвязь между термо-стабильностью схемы и с меньшим выходным уровнем.

С4 и частота-вх.сопротивление: а можно этот показатель сверять по симулятору? то есть, частотная диаграмма симулятора реальная ?

[Гоша]

На качество звука это тоже влияет - несколько линеаризует нелинейности перехода база-эмиттер. Но это вторичный эффект.
Конечно, диаграмма АЧХ, построенная симулятором, очень близка к реальной. С точки зрения физики, АЧХ - это комплексная передаточная характеристика, построенная в координатах амплитуда - частота.
А диаграмма напряжений - это действительная часть передаточной характеристики в координатах амплитуда - время.
Чтобы посмотреть, как изменяется входное сопротивление от частоты, достаточно посмотреть АЧХ на выходе источника сигнала с ненулевым внутренним сопротивлением. То есть выполнить директиву .ас и ткнуться курсором на вход.
Увидишь, как входной сигнал изменяется с частотой, поскольку часть сигнала "рассеивается" на внутреннем сопротивлении источника. И чем меньше входное сопротивление усилителя, тем больше напряжения теряется в источнике.

[Schertler]

Чтобы посмотреть, как изменяется входное сопротивление от частоты, достаточно посмотреть АЧХ на выходе источника сигнала с ненулевым внутренним сопротивлением. То есть выполнить директиву .ас и ткнуться курсором на вход.
Увидишь, как входной сигнал изменяется с частотой, поскольку часть сигнала "рассеивается" на внутреннем сопротивлении источника. И чем меньше входное сопротивление усилителя, тем больше напряжения теряется в источнике.

Смотрю на симулятор и стараюсь понять как это "читать" .....

[Гоша]

Ну АЧХ ты умеешь строить симулятором?
Вот и построй ее, симулятор позволяет постмотреть АЧХ в разных точках схемы.
Они будут разными.
Сейчас, попробую показать.
Вот АЧХ входного сигнала в твоей схеме при двух значениях конденсатора С3 - 0 (конденсатора нет, синяя линия), и 1 мкФ (красная линия).
Значение С1 специально выбрано очень большим, чтобы его реактивное сопротивление не путало нам эксперимент.
И я еще переключил шкалу амплитуд с децибелл на вольты, это поможет нам рассчитать входное сопротивление усилителя.
С синей линией почти все понятно, во всем диапазоне частот амплитуда сигнала одинакова. Но, черт, мы же подавали 4 мВ, а получилось 1,12 мВ!??? Куда подевалось остальное?
А упало на внутреннем сопротивлении источника, на 4 кОм-ах, которые с входным сопротивлением усилителя составляют делитель напряжения.
Формула, связывающая напряжение на входе делителя Uin и напряжение на его выходе Uout (не путать с выходным напряжением усилителя) имеет вид Uout=Uin*(Rin/(Rin+Rs)), где Rin - входное сопротивление усилителя, Rs - внутреннее сопротивление источника.
Из этой формулы можно выразить Rin=Rs*(Uout/(Uin-Uout)).
Таким образом входное сопротивление усилителя равно 1,56 кОм. И оно неизменно во всем диапазоне частот.
Утром продолжу про красную линию АЧХ.

[Schertler]

Вот по этому графику уже понятнее, я в симуляторе получал единицы mdB, и как потом смотрел это были милливатт дециБеллы ........ ???
Я просто искал варианты как альтернативу фильтра среза НЧ который тоже немного понижает Ку...... а конденсатор в таком варианте стоит в нашем чешском..........


Сегодня "повешу" МКЭ-3 на ножку, послушаю его одного с Би-Бэнд, ожидаемо, что усиления будет не хватать (так было с МКЭ-5 со своим трансформатором) и дальше соберу этот мини-пред на одном транзисторе......

Хочу спросить относительно нашей стандартной "чешской" схемы....... я насобирал десятки других предусилителей которых встречал в интеренет в симуляторе, но ни одна даже близко не подходит к чешскому.......... вопрос: она единственная или вам знакомы и другие подобные ??

[Гоша]

Продолжаю про Rвх.
Красная линия, С3 = 1 мкФ.
На ней выделяются 3 участка.
1-й от 0 до 100 Гц - повторяет участок синей линии без С3. На этом участке реактивное сопротивление С3 значительно больше сопротивления R1 и не оказывает влияния на входное сопротивление.
2-й участок от 100 Гц до 10...15 кГц - показывает спад входного сопротивления там, где реактивное сопротивление С3 соразмерно с активным сопротивлением R1.
3-й участок 15к и выше - реактивное сопротивление С3 много меньше R1. Входное сопротивление каскада определяется только сопротивлением Rbe транзистора, R1 и С3 на него влияния не оказывает.
Почему же в результате на выходе каскада получается ровная АЧХ, если входное напряжение уменьшается с частотой?
Потому что за счет С3 с ростом частоты увеличивается Кус и эти два эффекта взаимно компенсируются, за исключением низких частот, где эффект от уменьшения Кус превосходит эффект от увеличения входного сопротивления.
Факт зависимости Rвх от частоты в симуляторе виден еще более ясно, если в диаграмме забить соответствующую формулу для Rвх.

---------- Сообщение добавлено 12:37 ---------- Предыдущее сообщение было 12:10 ----------

относительно нашей стандартной "чешской" схемы.

В ней нет ничего особого. Стандартная двойка. Просто за счет применения транзисторов разной проводимости оптимизирована цепь ООС, что и дает хорошие результаты.
Я уже писал, что по такой схеме у меня 10 лет отработал усилитель для телефонов, и только недавно я его поменял на более "навороченный".
Схем усилителей-двоек ОЭ-ОЭ полно, все они одним мирром мазаны.
Но эта "чешская" оптимальна.
Вот тебе еще апельсин круглый со всех сторон. Та же двойка, но на транзисторах одинаковой проводимости.
С теми же параметрами.

---------- Сообщение добавлено 12:42 ---------- Предыдущее сообщение было 12:37 ----------

LM394, SSM2210,

Хорошие транзисторы, малошумные и с высоким h21e.
Но не это в них главное.
Они подобраны в пары, параметры в паре очень близкие и одинаково изменяются с изменением температуры.
И это очень важно при построении дифкаскадов.
А для применения в качестве одиночных транзисторов я их рекомендовал бы только в случае "бесплатного" наличия в тумбочке.