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]

С чего вдруг больше? Они оба по количеству байт абсолютно одинаковы.
Но в одном из них напряжение шума в 1,425 раза больше, чем в другом.
Ну, если бы это была твоя схема с 20 мВ и напряжением шума 4 и 6 мВ.
Для лучшей различимости добавил паузы с теми же напряжениями шума.
Вложение 333186
Вложение 333185

Так я это и имел ввиду - больше шум!
А про мою схему, шумы и различимость я не понял где что, простите! моя схема так не шумит ......

[Гоша]

Это потому, что шум твоей схемы почти "коричневый", а он значительно менее заметный, чем белый.
В проведенном мной эксперименте к идеальной синусоиде просто подмешан белый шум. А если его подать на вход реальной схемы в симуляторе, то можно будет услышать, что реально будет на выходе.

[Гоша]

Вот еще вариант двухкаскадного усилителя на npn транзисторах для "большого " проекта.

По параметрам ничуть не хуже двухтранзисторного на npn/pnp, но не нужны низкоомные резисторы.

15V_100_2BT_LN.zip

[Alickkk]

Интересная оос ... имхо должна звучать! ... АЧХ слегка поправил ...

[Гоша]

Там с АЧХ еще интересно то, что при помощи уменьшения С3 можно получить нехилый подъем на НЧ .

[Alickkk]

ну в общем да ....

[Schertler]

Друзья, добрый вечер!

Спасибо за новые отклики и новые версии схем, если бы существовала похожая тема несколько лет тому назад, когда я впервые столкнулся с недостатками пикапов и так и не смог решить для себя эту задачу пока не попалась в руки миниатюрная Октава, то я бы за пару недель решил бы все эти неразрешимые проблемы...... теперь, окажись кто-то в подобной ситуации, сможет простым интерент-поиском получить этот невероятно простой проект с качеством супер-звука.....
Эти дни вынужден был заниматься другими задачами...... а сегодня с утра всё собрал, склеил и вмонтировал в первый инструмент..... результат, как я уже говорил, без преувеличения сумасшедший, струны звучат как супер-музыкальные колокольчики, не хочется инструмент выпускать из рук. Интересный факт про такие классные ВЧ, которых у капсюля как-бы нет, но они появились через вибрацию и косточку..... а по НЧ, как я сейчас понимаю, нужно "умело" регулировать толщину косточки капсюля - тоньше кость, больше НЧ .....

Есть всё же ещё один вопрос, это холостой шум в динамике при подъёме уровня сигнала..... помню, что и Октава тоже имел похожий холостой шум, который похож на дыхание буквой "Ффффффф" ни "Шшшшшш" ......... так вот, хочу сравнить шумы капсюля и Октава с шумом самого преда B-Band с пьезо-элементом, который имеет нулевой шум сколько бы я не повышал сигнал: S/N ratio: Greater than –90 dB....... получается, что пьезо имеет даже более низкий шум, чем -90дБ...... ОДНАКО, достаточно было коснуться гитары и вся грязь в динамики...... с капсюлем наоборот, хочется играть и играть, другими словами, природа этого звукоснимателя более чем сбалансирована для игры и без обработки звука и звучание просто сказочное...

ВОПРОС: возможны ли такие параметры шума для микрофона? есть ли смысл в более экранированном (стальной каркас!) корпусе для преда, чтоб совсем убрать это Ффффффффффф ?

Конечно же, B-Band имеет высокоомный 100мОм вход и вероятно, полевики на входе, а мы знаем, что для низкоомного капсюля они "шумнее" ...... может это причина?? там стоят ещё ОУ MC33178-79............ я помню, что напрямую в комбо пред на КТ3102 работал "тише", там вход 10мОм импеданс.

[Гоша]

струны звучат как супер-музыкальные колокольчики, не хочется инструмент выпускать из рук.

Записал бы сэмпл, что ли?

Есть всё же ещё один вопрос, это холостой шум в динамике при подъёме уровня сигнала..... помню, что и Октава тоже имел похожий холостой шум, который похож на дыхание буквой "Ффффффф" ни "Шшшшшш" ......... так вот, хочу сравнить шумы капсюля и Октава с шумом самого преда B-Band с пьезо-элементом, который имеет нулевой шум сколько бы я не повышал сигнал: S/N ratio: Greater than –90 dB

А ты говорил - не шумит.
Должен шуметь. Физику никто еще не смог обмануть.
Да и что бы ему не шуметь, особенно с капсюлем динамической системы? Ведь сам капсюль уже шумит только из за того, что его сопротивление не равно 0.
При сопротивлении капсюля 120 Ом его тепловой шум в диапазоне 20-20000Гц составит 0,2 мкВ. Если предположить, что максимальная амплитуда полезного сигнала на выходе капсюля составит 1 мВ амплитудного (707 мкВ действующего) значения, то отношение С/Ш капсюля будет 3535, или 71 дБ.
И это только тепловой шум, а ведь есть еще шум Броуновский - молекулы воздуха хаотично лупят по мембране -, но его можно не считать, он затухает от квадрата частоты, поэтому мало заметен.
Усилитель на одном транзисторе с Ку=10, который ты сделал, сам по себе, с источником сигнала с внутренним сопротивлением 0 Ом, имеет на выходе 2,779 мкВ шума. При этом полезный сигнал составляет 7,07 мВ, динамический диапазон его равен 68 дБ. А если добавить шум капсюля, который на выходе усилителя составит 2 мкВ, то динамический диапазон будет 66 дБ.
И это очень хороший результат для такого малого входного сигнала.
Что касается относительно малого шума усилителя для пьезодатчика, то у него Кус вряд-ли больше 1. Если сделать Кус в однотранзисторном уилителе тоже 1, то его динамический диапазон тоже будет около 90 дБ.
Проблема борьбы с шумом стоит достаточно остро во многих приложениях электроники. Борются с шумами по разному, например, применяя специальные малошумящие транзисторы. 3102 и 3107 как раз и являются такими.
Или охлаждают источники сигнала, имеющие резистивное внутреннее сопротивление, жидким азотом.
Есть методы более сложные. Например, многоканальное усиление. Это когда на вход нескольких одинаковых усилителей подключают один и тот же источник сигнала, а сигнал с выходов усилителей суммируют. Полезный сигнал при этом увеличивается пропорционально количеству усилителей, а шум складывается не пропорционально. Там сложная математика, в двух словах - увеличение количества усилителей вдвое улучшает динамический диапазон на 3 дБ.

---------- Сообщение добавлено 14:38 ---------- Предыдущее сообщение было 14:13 ----------

B-Band имеет высокоомный 100мОм вход и вероятно, полевики на входе, а мы знаем, что для низкоомного капсюля они "шумнее" ...... может это причина?? там стоят ещё ОУ MC33178-79............ я помню, что напрямую в комбо пред на КТ3102 работал "тише", там вход 10мОм импеданс.

Ну да, MC33178 малошумящие, 8 нВ/Гц-2. Чуть получше, чем TL07X. Но не настолько, чтобы сделать погоду. Они там скорее всего из за того, что допускают гарантированно работу от +-4В.
А напрямую в комбик шум ниже потому, что шумы предусилителя не усиливаются дополнительно B-Band. Ну и полевики на входе при низком выходном сопротивлении предусилителя тоже добавляют шума.
В общем, непонятно зачем там этот B-Band, если пьезодатчик тебя не устраивает по звуку.

[Schertler]

Записал бы сэмпл, что ли?

Никогда этим не занимался, записывать что-либо не было никакой надобности......
Когда закончу все эл-строительные работы, попробую как-то подключится к компьютеру и сделать несколько демо-сэмплов!!

И это очень хороший результат для такого малого входного сигнала.
Что касается относительно малого шума усилителя для пьезодатчика, то у него Кус вряд-ли больше 1. Если сделать Кус в однотранзисторном уилителе А напрямую в комбик шум ниже потому, что шумы предусилителя не усиливаются дополнительно B-Band. Ну и полевики на входе при низком выходном сопротивлении предусилителя тоже добавляют шума..

Если у B-Band Ку=1, то получается, что пьезо элемент довольно много даёт электричества - до 100-150 мВ, по общим данным это стандарт......
Я почти уверен, что весь дополнительный шум это от входа B-Band и его дополнительного усиления ...... я забыл сказать, что этот шум начинает быть заметным при максимальных уровнях НЧ-ВЧ на комбо и на гитаре, то есть, имея полностью согласованное подключение и усиление, то этого бы не было..... лучше уже не сделать, можно постараться в эффект-процессоре немножко "подрезать".......
Рад что главный проект у нас только на КТ3102-07 транзисторах, все усиления только на них, у него показатели должен быть лучше во всём .....

В общем, непонятно зачем там этот B-Band, если пьезодатчик тебя не устраивает по звуку.

Эта система фабричная, гитары от Ibanez имеют такие преампы от B-Band...... он удобный, под рукой, имеет тюнер, ТБ и работает на две батарейки - 3 вольт ..... я просто модифицировал его под динамический вход по мере возможности.
Когда будет готов главный пред, можно будет к нему подключаться в обход B-Band.

---------- Сообщение добавлено 22:19 ---------- Предыдущее сообщение было 16:10 ----------

Вопрос про миниатюрный Октава МКЭ-5Б......

У меня есть второй такой же микрофон, но у него чувствительность почему-то понижена, может "постарел" больше, или же хранился не аккуратно.......
Вопрос: возможно ли его оживить как-то ?

Спрашивал у производителя Октава, они предложили покупать новый....... а таких сейчас нет, и тем более у нас..... более-менее приличные от $100+.....

И ещё вопрос про массовые электретные капсюли за $0.5: а нет среди них приличных, случайно ? вместо пьезо и неприличные годятся, но у меня не такое простое требование.

[Гоша]

В электретных капсюлях со временем может "рассосаться" поляризация.
Сам с таким не встречался, но от других слышал.
Дешевые электретные капсюли практически ничем не отличаются от дорогих. Другой вопрос в диаграмме направленности. Как правило, все электретные капсюли имеют круговую диаграмму направленности.
Какая дианрамма у МКЭ-5 не знаю, такой микрофон не гуглится.
Сделать микрофон с некруговой диаграммой, например, с кардиоидной, из капсюля с круговой направленностью очень сложно. Нужно буровить отверстия в корпусе капсюля и подбирать размеры и форму задней камеры.
Вероятность повреждения капсюля при его сверлении близка к 100%.

[Schertler]

В электретных капсюлях со временем может "рассосаться" поляризация.
Сам с таким не встречался, но от других слышал.
Дешевые электретные капсюли практически ничем не отличаются от дорогих. Другой вопрос в диаграмме направленности. Как правило, все электретные капсюли имеют круговую диаграмму направленности.
Какая дианрамма у МКЭ-5 не знаю, такой микрофон не гуглится.

Жаль, что в интернете очень мало информации....... например, Ломо 19a19 я никогда не видел, увидел на западном сайте, цена - около $5000......
Интересный факт, при отсутствии реальной экономики, сколько чего делали в СССР......
Если не ошибаюсь, Октава МКЭ-5 в интернете встречается только с моих фото-файлов ...... а микрофон очень классный, имеет на крокодильчике кейс с трансформатором с батарейкой и балансированный выход, сделан в 1990-ом и смотрится в 2018 как супер-современный и дорогой, ну и работает также...... жалко второй хромает.

Массовые дешёвые электрет-капсюли почти все имеют указанные 20-20000 Гц, но собственный шум свыше 35дБ, а вот у дорогих но бюджетных электретов этот показатель идёт от 30дБ ниже, совсем дорогие ниже 20дБ.....
Ну а реально, сравнивая мой Октава, дешёвые электреты имеют 1) низкую чувствительность 2) плохую частотку, в лучшем случае от 100Гц 3) ну и свой родной шум-шипение........ короче, звук ближе к телефонному капсюлю, чем микрофонному ......

---------- Сообщение добавлено 18:45 ---------- Предыдущее сообщение было 01:21 ----------

Гоша, добрый вечер!

Просматривал странички про микрофоны и заметил "красивую" конструкцию схемы преда с малым количеством деталей, попробовал в симуляторе и ....... дикие параметры: Потребление тока 0.2 мА, питание 3В, Ку=500, искажения 10% и т.д.......

Можно ли эту версию как-то образумить, интерес только из-за большого усиления.....

Схема и симуляция:

Project 3V.rar

[Alickkk]

Октава МКЭ-5 в интернете встречается только с моих фото-файлов

вот еще ... и вот ...

---------- Сообщение добавлено 20:57 ---------- Предыдущее сообщение было 20:56 ----------

Можно ли эту версию как-то образумить, интерес только из-за большого усиления

R1 уменьшай ... и транзисторы лучше подобрать с макс. близким коэфф. усил. по току - лучше возьми bc847b/bc857b

[Гоша]

вот еще ... и вот ...

Мне не картинки хотелось, а АЧХ и диаграмму направленности.

---------- Сообщение добавлено 20:53 ---------- Предыдущее сообщение было 19:49 ----------

дикие параметры: Потребление тока 0.2 мА, питание 3В, Ку=500, искажения 10% и т.д.......

Можно ли эту версию как-то образумить, интерес только из-за большого усиления.....

Schertler,
А зачем тебе большое усиление?
Эта схема интересна тем, что является не усилителем входного напряжения, а усилителем входного тока.
То есть, ее Кус по напряжению зависит от внутреннего сопротивления источника сигнала.
Приближенно ее Кус равен R1/Rвн.
Имеет свои преимущества и недостатки.
Преимущество в том, что она несколько менее шумная.
Недостаток в том, что Кус будет изменяться в зависимости от подключенного источника. Например, если индуктивность капсюля составит 2 мГн, то АЧХ сверху уменьшится до 13 кГц по уровню -3 дБ.
И если кабель от микрофона будет длинным, то его параметры тоже будут влиять на АЧХ усилителя.
Для приведения ее в порядок я рекомендую увеличить ток через транзисторы хотя-бы до 0,5 мА, уменьшив резистор R2 до 3,6 кОм.
Для Кус 10 (при сопротивлении источника сигнала 120 Ом резистор R1 должен быть 1,5 кОм. Для Кус 100 16 кОм.
С1 надо увеличить до 50 мкФ.

[Schertler]

Я же говорю, вы волшебник ...... получили:
Ку=100
КНИ=0.03%
Шум=21.11µV

Очень неплохо!
Спасибо, в этой теме уже дюжина классных предварительных на выбор............




Если сравнивать с чешским, то шум почти вдвое ниже ......... Может эту схему выбрать ???

[Гоша]

Я бы не стал этого делать.
Включи последовательно с капсюлем индуктивность 2 миллигенри и посмотри АЧХ.
А индуктивность капсюля побольше будет.
Эти 3 дБ уменьшения шума конечно будет слышно, но на грани порога различимости.
Впрочем, ничто не мешает отмакетировать оба варианта, сравнить и выбрать тот, который больше нравится.

[Schertler]

Впрочем, ничто не мешает отмакетировать оба варианта, сравнить и выбрать тот, который больше нравится.

Я ради спортивного интереса только предложил, эта схема где-то между прочим была предложена и в ужасном режимах...... но вашу редакцию схемы стоит попробовать..... завтра-послезавтра закончу второй двойной пикап 160+160 Ом и после этого только.
Кстати, эта схема имела электретный микрофон на входе, есть в ней какая-нибудь предрасположенность к электрету, динамическому ??

[Гоша]

Кстати, эта схема имела электретный микрофон на входе, есть в ней какая-нибудь предрасположенность к электрету, динамическому ??

Надо смотреть схему включения электретного капсюля.
Если это обычный капсюль, то в него уже встроен однокаскадный усилитель на полевом транзисторе. Его выходное сопротивление имеет чисто резистивный характер, в отличие от динамического, выходное сопротивление которого представляет собой последовательно соединенные резистор и индуктивность и растет с частотой.
Поэтому для электрета АЧХ будет гарантированно линейной, а для динамического АЧХ будет иметь завал на ВЧ.
С этой точки зрения электрет предпочтительней, непонятно только, зачем такое огромное усиление. Разве что для подслушивающих устройств.
Кстати, последняя схема при больших Кус прекрасно ведет себя как дисторшн.

[Schertler]

Вот эта страничка https://www.radiokot.ru/circuit/audio/amplifier/53/ она была посвящена Октава МКЭ-3.
Автор счёл необходимым разрезать сам микрофон (корпус) и поставить потом схему-дисторшн
Однако спасибо за версию, получился приличный вариант ......

[Гоша]

Понятно.
Нет там усиления 500.
А есть от силы 50.
На искажения автору было наплевать, в предложенном им варианте они составляют около 1%, что для этих целей более чем хорошо.

[Schertler]

Должен поделиться новостями о собранных новых капсюлях........ провозился полтора дня, в микронах равнял панели для максимальной близости к деке, десятки раз всё проверяя и шлифуя ........ а после сборка......

Дело в том, что из двух по 160 Ом от Samsung несмотря на схожесть и одинаковое сопротивление, второй новый капсюль (подарили в мастерской неиспользованный!) оказался не пригодным как микрофон, видимо я внимательно не протестировал вначале и только минимально его слушал.....
Я подумал, что я мог не осторожно использовать супер-клей и испытал его как наушник - он работает отлично и очень детально и чётко! В принципе, сомгнения с супер-клеем исключены из-за объёма микро-капли и большой аккуратности.......
Та вот, эти два капсюля почти идентичные на первый взгляд, имеют абсолютно разные фронтальные панели, у моей старой (она работает супер, почти как конденсаторный но не заводится!!) панель "дырявая" как у настоящих микрофонов - огромные вырезы по кругу 12 штук + один в центре, а новый второй какой-то "массивный" без дырок....... я думаю, что этот капсюль нестандартно-микрофонного типа и именно поэтому он так плохо работает как микрофон - искажённые и жёванные звуки......
Интересно, слышали или видели ли вы про подобные разные типы капсюль наушников ??

Честно говоря, более чем достаточно установить в гитаре пикап-систему из двух элементов - один динамический капсюль и конденсаторный Октава, но с точки зрения интереса и опыта хотелось бы поспрашивать и поузнавать про типы подобных капсюль.........

Вот фото двух собранных капсюлей, второй капсюль тот самый без отверстий:





---------- Сообщение добавлено 21.12.2018 в 15:38 ---------- Предыдущее сообщение было 20.12.2018 в 23:47 ----------

Как я понимаю, это другая технология громкоговорителя....... например, есть же динамики с разными материалами диффузора - бумага, резина, металл и т.д..... этот капсюль наверняка имеет другую мембрану, что делает его не пригодным для этих целей.... так что, надо отбирать "микрофонные" !!
.... но, а корпус-то остался на будущее......