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]

1. В тех схемах, которые предлагал я, используются только 2 ОУ, то есть 1 корпус TL072.
2. Замечания по схеме. Каскад на U1 неправильный. Резисторы R19, R20 и конденсатор С8 не нужны. Неинвертирующий вход U1 надо просто соединить с VGND.
Между инвертирующим входом ОУ и источником сигала (в данном случае правой по схеме обкладкой конденсатора С6) обязательно должен быть резистор, который определяет Кус каскада. А у тебя Кус определяется только внутренним сопротивлением источника сигнала.
Каскад на U3 абсолютно лишний. Он полезен тогда, когда имеются две земли - слаботочная для предварительных каскадов и сильноточная для усилителя мощности. В случае комбоусилителя это оправдвно, а в данном случае нет.
У тебя "земля" одна. Резисторы R18 R19 просто закорочены. И толку от них 0. U3 превращается в обычный инвертирующий повторитель. А зачем он там?

Нет. Ты когда научишься пользоваться командой .noise?
Схема с ОУ на входе чрезвычайно шумная. Даже специальные малошумящие усилители не могут обеспечить приемлемое отношение сигнал/шум с входными сигналами 1мВ.

Эти замечания, да как и все, базовые для меня, по-моему на них и строется вся гитарная электроника, музыкальная вся .......
Я должен ещё много раз эти детали перечитать, чтоб запомнить как можно надолго ......

Последняя схема Простой Микшер на ОУ была опубликована тем же автором и я просто взял как пример .......
Вся остальная схемотехника базируется в моём сознании на Фендэр, всё оттуда, и я рад, что комбовски вариант может быть "укорочен" .....
Вход на Рассыпухе как лучшее решение тоже понял .......

Не могу не поинтересоваться, входы ОУ Инверт и Неинверт каким правилом выбыраются, есть ли в этом что-либо фундаментально важное ?

Рассыпуху тестирую с номиналами, довёл искажения до 0.1 пока ........ выход тот 300мВ......

---------- Сообщение добавлено 23:18 ---------- Предыдущее сообщение было 22:33 ----------

К вопросу, какой повторитель лучше - биполярный или полевой.
Для начала, обратной связью нужно охватывать всю схему. Так как это сделано в примере.
Во вторых, сравнивать нужно сравнимое, т.е хотя бы Кус сравниваемых схем должен быть приблизительно одинаковым. И напряжения на выходе тоже.
Что я, собственно, и сделал в примере. Не стал это делать с абсолютной точностью, да и ладно.
Результат можешь сам посмотреть. На мой взгляд, разница настолько незначительная, что об этом не стоит и говорить.
Ну а выбор за тобой.

Не думал, что подобные схемы тоже можно собирать
Действительно, разница почти никакая ..... в обоих случаях единственное правило зависимость результата по "уровень-потери"......

Я ещё поэкспериментирую по номиналам и выложу лучшие две ОУ и Рассыпуха схемы ........

Спокойной ночи!

---------- Сообщение добавлено 20.08.2018 в 01:19 ---------- Предыдущее сообщение было 19.08.2018 в 23:18 ----------

Гоша!

Побеспокою вас раздельно по ОУ и Рассыпухе.......
На этот раз ОУ!!

Много времени не заняло переделка ОУ версии, результат "бомбический", как говорят Пельмени ......
Выход: 560мВ
THD: 0.03%
Шум: 51.202nV

Диаграммы и симуляция внизу, НО, не могу никак понизить выход 560мВ, столько мне никак не нужно, да и понизив его, искажения станут совсем нулевые.....
Как убавить выход ??
И, в каких случаях используется Неинвертирующий Вход ? В нашем случае используем Инвертирующий ......!





FENDER NPN Input _ OPAMP TL072 _ 2.rar

[Гоша]

результат "бомбический

Сомневаюсь.
Во первых. ОУ не подключены к + питания. + питания ОУ обозначен +V, а сам плюс батареи не обозначен. Поэтому на выходе микровольты напряжения и нановольты шумов.
Т.е схема НЕ РАБОТАЕТ. После подключения источника питания к выводу +V ОУ схема на LT1115 самовозбуждается. Этот ОУ не для таких схем, он "специфический". Поставь LT 1057.
Во вторых. Корректировкой номиналов входного каскада ты уменьшил ее Ку до 60, т.е в 4 раза. Зачем? Соответственно уменьшились гармоники. Чем собираешься компенсировать потерянное усиление?
Поверь мне, номиналы в моем R1 и R23 мною были тщательно подобраны, исходя из компромисса максимальное усиление при минимальном шуме. И должны составлять R1=10k, R23=51k. Причем при настройке нужно будет подбирать R51 под параметры конкретного транзистора.
В третьих. Суммирование на инвертирующем входе ОУ производится без резистора R36. Убери его. Номинал конденсатора С5 должен быть не менее 10 мкФ.
В четвертых. Когда измеряешь один канал, убери входной сигнал с другого. А то они складываются на выходе, и ты получаешь усиление двух сигналов сразу. Установи в свойствах источника сигнала второго канала амплитуду 0.
В пятых. Объясни назначение резистора R35?
В шестых, если тебя интересуют шумы только схемы, то внутреннее сопротивление источника сигнала надо ставить 0.
Я сейчас откорректирую твою схему, но не буду трогать второй канал, просто подам ему на вход 0В. Посмотришь сам на результаты.

---------- Сообщение добавлено 15:28 ---------- Предыдущее сообщение было 11:49 ----------

И, в каких случаях используется Неинвертирующий Вход ? В нашем случае используем Инвертирующий ......!

Для забаненных в Гугле https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F...BB%D0%B5%D0%B9

[Schertler]

Гоша, добрый день!

Вы не представляете сколько времени я просидел перед этими схемами, спал всего несколько часов и снились мне микросхемы с резисторами и конденсаторами ....
А с утра выходил по делам + домашнее задание "продукты с рынка" .....

Я скоро детально про всю напишу.......
Не ожидал, что и ОУ и Виртуальная Земля могли иметь столько особенностейЮ до сих пор не могу понять правила таких симуляции ...... как-то даже обидно стало, не говоря про глаза и зрение перед компьютером .........

[Гоша]

как-то даже обидно стало,

Offтопик:
Да ладно, не печалься.
Это ж не твоя профессия.
Я же не печалюсь, что плохо знаю музыкальную теорию. Хотя сыграть что-то могу.
То, что для тебя ново и неизвестно, для меня, больше 50 лет занимающегося электроникой - само собой разумеющееся. Поэтому даже объяснить толком иногда сложно.

---------- Сообщение добавлено 16:09 ---------- Предыдущее сообщение было 16:05 ----------

Не ожидал, что и ОУ и Виртуальная Земля могли иметь столько особенностейЮ до сих пор не могу понять правила таких симуляции

Нет там никаких особенностей. Есть твоя невнимательность. Иногда невнимательность при проведении эксперимента - а симуляция электронной схемы и есть эксперимент - приводит к ложной сенсации.

[Schertler]

Сомневаюсь.
Во первых. ОУ не подключены к + питания. + питания ОУ обозначен +V, а сам плюс батареи не обозначен. Поэтому на выходе микровольты напряжения и нановольты шумов.
Т.е схема НЕ РАБОТАЕТ. После подключения источника питания к выводу +V ОУ схема на LT1115 самовозбуждается. Этот ОУ не для таких схем, он "специфический". Поставь LT 1057.
Во вторых. Корректировкой номиналов входного каскада ты уменьшил ее Ку до 60, т.е в 4 раза. Зачем? Соответственно уменьшились гармоники. Чем собираешься компенсировать потерянное усиление?
Поверь мне, номиналы в моем R1 и R23 мною были тщательно подобраны, исходя из компромисса максимальное усиление при минимальном шуме. И должны составлять R1=10k, R23=51k. Причем при настройке нужно будет подбирать R51 под параметры конкретного транзистора.
В третьих. Суммирование на инвертирующем входе ОУ производится без резистора R36. Убери его. Номинал конденсатора С5 должен быть не менее 10 мкФ.
В четвертых. Когда измеряешь один канал, убери входной сигнал с другого. А то они складываются на выходе, и ты получаешь усиление двух сигналов сразу. Установи в свойствах источника сигнала второго канала амплитуду 0.
В пятых. Объясни назначение резистора R35?
В шестых, если тебя интересуют шумы только схемы, то внутреннее сопротивление источника сигнала надо ставить 0.
Я сейчас откорректирую твою схему, но не буду трогать второй канал, просто подам ему на вход 0В. Посмотришь сам на результаты.

Про всё по порядку.....

Одной из причин тупикового положения с продвижением, это большое количество созданных файлов-симуляции, вместе с этим, большое количество и правильных и неправильных решений...... почти половину этих файлов удалил уже........
Вторая главная причина это проблема симулировать схемы на ОУ, на выходе только постоянное напряжение.......... !!!

1. История с LT1115: та же причина - старые файлы ! будучи уверенным, что везде заменил этот ОУ, взял за базовую схему эту неверную версию....
2. Номиналы: это просто результат большого количества экспериментов..... остались последние из опытов .....
3. Та же причина, что и пункт №2..... вернул исходные!
4. Та же причина и шпаргалка с Фендэра, там стоит Резистор на входе такого инверт-каскада ...... не знал, что это так жёстко рассматривается......
5. Установить второму каналу амплитуду 0 при симуляции ......
6. R35: это часть неправильной схемы, котороя осталась не стёртой ......
7. Шумы: внутреннее сопротивление источника сигнала надо ставить 0 - не знал об этом!

И, всё равно, схему на ОУ у меня не симулируются, на выходе 7 В........ вы говорите, что это правильно, а я не могу понять и увидеть где же выходноф уровень в мВ-ах...... может есть что-то, чего я не делаю или правильно, или не полностью ???

Новый вопрос про усиление первого каскада: я видел похожие минималистские схемы на 2-х и 3-х транзисторах, есть ди какое-нибудь преимущество у тех схем ? Может ли один КТ3102 обеспечивать усиление допустим 100-200 бех каких-либо потерь ???


Была схема "simple high-gain audio amplifier", которая не работает! Может есть ошибка и она заработает ?
Выглядит нестандартно но интересно......

[Гоша]

Для начала проверим, совместимы ли наш симуляторы. Вряд ли несовместимы, но почему у тебя не симулируются схемы с ОУ, которые симулируются у меня?
В примере инвертирующий усилитель с Кус=10 и однополярным питанием.
Сначала щелкни по Out2, потом по Out1.
Это поможет тебе многое понять, а именно:
- все напряжения в схемах находятся между общим и напряжением питания. Общий - это специальный узел схемы, обозначенный "перевернутым треугольником". В теории общим можно назначить произвольный узел схемы, однако чаще всего общим назначают один из полюсов источника питания. Относительно общего производятся все измерения напряжений в узлах схемы, и потом графики этих напряжений выводятся в окно диаграмм.
Если источник питания один (однополярное питание), а общим будет назначен минусовой вывод источника питания, то все напряжения в схеме будут между 0 и этим плюсом источника питания. Например, источник +15В, все напряжения в схеме будут от 0В до +15В.
Это значит, что все напряжения имеют некую постоянную составляющую.
Выход ОУ специально "смещен" относительно общего на половину напряжения питания. В моем примере это Out1.
Это смещение задается напряжением на инвертирующем входе. В примере это 15В разделенное делителем R2 R3 пополам, и составляет 7,5В.
Можешь изменить значение резистора R2 до 50 кОм и посмотреть, как изменится постоянная составляющая на Out1. И что переменная составляющая на Out 2 останется неизменной.
Выходной конденсатор устраняет постоянную составляющую, он вычитает постоянную составляющую из сигнала и оставляет только переменную составляющую. В моем примере это Out2.

[Schertler]

Всё заработало! И в чём же была проблема, не угадаете!
На выходах первых каскадов, после резисторов R7 и R7-1 и перед самым входом ОУ у меня стоял ещё один конденсатор, вот ОН и мешал всё .....
Убрал его, схема выглядит так, а симуляция с исходными номиналами в приложении для проверки. Ку=100, а мы хотели 250мВ........ если повысить R14 то шумы возрастают сильно .....

Схема-РАССЫПУХА имеет 200мВ и втрое меньше шумов !!





2 _ FENDER NPN - NPN Follower _ TL072.rar

[Гоша]

Конденсатор нужно вернуть. Без него нельзя. И его номинал должен быть не меньше 10 мкФ.
Дело было не в нем, а в том, что ОУ были без питания.
Резисторы R7 и R14 нужно ставить как можно большего номинала, чтобы не нагружать выходы входных усилителей.
И ты меня не слушаешь.

Корректировкой номиналов входного каскада ты уменьшил его Ку до 60, т.е в 4 раза. Зачем? Соответственно уменьшились гармоники. Чем собираешься компенсировать потерянное усиление?
Поверь мне, номиналы в моем R1 и R23 мною были тщательно подобраны, исходя из компромисса максимальное усиление при минимальном шуме. И должны составлять R1=10k, R23=51k. Причем при настройке ( в железе) нужно будет подбирать R51 под параметры конкретного транзистора.

Сначала ты уменьшаешь усиление входного каскада а потом удивляешься, почему уменьшилось выходное напряжение. Да потому и уменьшилось.
Прошу пардону, ты все правильно сделал.
Увеличивай R7, R7-1, R14. А что ты хочешь, чтобы усиление росло, а шум нет?
Так не бывает.
---------- Сообщение добавлено 22:49 ---------- Предыдущее сообщение было 22:28 ----------

Была схема "simple high-gain audio amplifier", которая не работает!

Почему не работает? Все работает.
Просто Кус имеет несколько миллионов.
А шумов знаешь сколько? 150 милливольт. Это соответствует отношению сигнал/шум 3 дБ. Т.е шум схемы будет всего в два раза тише, чем максимальный звук инструмента.
Если ее привести к Кус 300, то шум на выходе 4,6 милливольта, отношение с/ш 33 дБ. Т.е эта схема по шумам в 100 с лишним раза хуже, чем та, которую предложил я (общий эмиттер + общий коллектор).

[Schertler]

Все номиналы уже исходные, на рисунке это видно R1=10k, R23=51k
Не понимаю насколько увеличить Резисторы R7 и R14, например ?

Вернул конденсатор на вход ОУ и опять схема показывает постоянное 7,6 Вольт

В приложении файл симуляции, проверьте на своём компьютере будет ли он работать ...... пожалуйста!




2 _ FENDER NPN - NPN Follower _ TL072.rar

[Гоша]

У меня все работает.
Про номиналы R7 и R14.
Их номиналы зависят от номинала потенциометра регулятора громкости, который будет стоять перед R7. R7 я бы не ставил меньше 22кОм при сопротивлении потенциометра от 50 до 100 кОм.
Нрминал R14 выбирается из расчета необходимого Кус микшера по формуле R14=R7 x Кус.
Видимо, LTspice IV имеет странную особенность иногда показывать постоянку на выходе. Но он показывает и переменку там же. Чтобы этого не было, включи между правым выводом конденсатора С22 и общим резистор на 100к.
У меня LTspice XII все показывает нормально.
И проверь директиву .tran, не стоят ли там какие дополнительные галочки. Мне ее на скриншоте не видно.
И еще о том, почему уменьшилось выходное напряжение. Дело в том, что внутреннее сопротивление микрофона и входное сопротивление усилителя представляет собой делитель. Входное сопротивление каскада с ОЭ невелико, порядка 200 Ом. Значит, входной сигнал поделится, грубо говоря, в два раза. Но это не страшно, наоборот, дает возможность получить минимальный уровень шума. А недостаток усиления можно компенсировать в последующих каскадах, например в микшере.

[Schertler]

У меня все работает.

У меня нет! Я так и не понял причину, проверил-перепроверил по каждой точке ...... нашёл только что у вас стоит ОУ 1058 а не 1057 ...... ???????????

Я просто выкинул свою построенную версию и взял целиком вашу, дублировал первый каскад и собрал........ всё работает теперь !

Второй канал выставил Амплитуду "0" !
Выход 300мВ, но когда указываю входное сопротивление 320 Ом, то выход падает до 120мВ !

В вашей схеме не стоят электролиты, которые вы сказали должны стоять на входе ОУ ........... что теперь делать ???




2 _ FENDER NPN - NPN Follower _ TL072.rar


Я только что попробовал вставить Электролит в вашу схему и случилось тоже самое - 7.6В постоянное .......
Получается не надо его туда ставить ........ !!

[Гоша]

Перечитай мой предыдущий пост.
Я тебе сегодня посылал схему в посте 462. Она работает?
LT 1058 это сдвоенный 1057. Сами ОУ абсолютно идентичны. См. даташит на LT1057.
https://pdf1.alldatasheet.com/datash.../datasheet.pdf
Если не ставить этот конденсатор, то придется ставить 2 конденсатора после регулятора громкости.
А контрольный пример из поста 466 работает?

[Schertler]

Перечитай мой предыдущий пост.
Я тебе сегодня посылал схему в посте 462. Она работает?
LT 1058 это сдвоенный 1057. Сами ОУ абсолютно идентичны.
Если не ставить этот конденсатор, то придется ставить 2 конденсатора после регулятора громкости.
А контрольный пример из поста 466 работает?

Я несколько раз его читал и симулировал......
Там не стоит перед входом электролит и схема работает......
А я поставил его как вы предлагаете, и смотрите ....... схема перестала работать !!!

Вот!

[mellowman]

Интересно, сколько страниц потребуется чтобы подключить 10kΩ к земле от out2?

[Гоша]

Это очень странно.
У меня жена отобрала компъютер, а на iPad LTspice не работает.
Вернет - перепроверю, возможно это особенность твоей программы.
Этот конденсатор никак не может повлиять на выходное нарряжение через каскад РТ. Там ведь еще ДВА разделительных конденсатора.

---------- Сообщение добавлено 00:29 ---------- Предыдущее сообщение было 00:24 ----------

mellowman,
Так ведь интересно, почему LTspice XVII кажет одно, а IV другое.

[Schertler]

Это очень странно.
У меня жена отобрала компъютер, а на iPad LTspice не работает.
Вернет - перепроверю, возможно это особенность твоей программы.
Этот конденсатор никак не может повлиять на выходное нарряжение через каскад РТ. Там ведь еще ДВА разделительных конденсатора.

---------- Сообщение добавлено 00:29 ---------- Предыдущее сообщение было 00:24 ----------

mellowman,
Так ведь интересно, почему LTspice XVII кажет одно, а IV другое.

В том посту была эта схема (ниже), но её не поймёшь работает или нет......... что не поменяешь всё один и тот же выход......

Если эта программа так показывает данные, то надо жаловаться авторам, я завтра спрошу их в чём может быть дело .......

Конденсаторы: и я так думаю, что может конденсатор испортить если его естественно ставить в сигнал ??

Я наверно соберу первый каскад, а дальше подключу к Фендэровской схеме, в каком месте "подключится" правильнее, туда его и установлю .....

[Гоша]

---------- Сообщение добавлено 01:52 ---------- Предыдущее сообщение было 01:36 ----------

Если эта программа так показывает данные, то надо жаловаться авторам, я завтра спрошу их в чём может быть дело .......

Нормально она все показывает. Это ты не понимаешь, почему она так показывает.
Жаловаться бесполезно, поддержка твоей версии программы прекращена.
Новая версия, скорее всего, по другому считает operation point и допускает вольности типа конденсатора, одним концом висящего в воздухе. Это удобно, но не по правилам.
А старая не допускает. Поэтому воспользуйся советом mellowman и моим, соедини точку Out с землей резистором. И будет тебе счастье.

Я наверно соберу первый каскад, а дальше подключу к Фендэровской схеме, в каком месте "подключится" правильнее, туда его и установлю .....

Это глупость.

В том посту была эта схема (ниже), но её не поймёшь работает или нет......... что не поменяешь всё один и тот же выход......

Ага. Не подключить + питания к ОУ и ждать, чтобы схема заработала. Я тебе уже об этом писал.
А с подключенным питанием она самовозбуждается и симулируется долго. Впрочем, об этом я тоже писал.
Новая версия симулятора все делает нормально.
Перепроверил в LTspice IV. Действительно, дает постоянку на выходе.
Резистор с выхода на общий спасает ситуацию.

[Schertler]

Я просмотрел все подобные схемы, нигде не стоят электролиты......... у меня он остался с транзисторной схемы, я посчитал что ОУ имеют одинаковую периферию, оказалось нет.......
Просматривая всякие схемы я нашёл такой вариант от Yorkville 100KB Acoustic на МС33078 (этот ОУ стоит во встроенных пикапах)....... Вход для 3мВ
Но 33078 у нас нет нигде и не было никогда, имеет близких родственников 33078 ??
ТБ у этой схемы тоже простой но 2-х полосный.......



---------- Сообщение добавлено 16:16 ---------- Предыдущее сообщение было 13:59 ----------

Гоша,

В принципе уже всё ясно со схемой, 1-й каскад и ОУ оба работают и правильно и с отличными результатами. Думаю. модно будет чуть понизить усиление до 200мВ и показатели ещё улучшатся!!

Среди множества набранных в LTspice схем, большинство оказались нерабочими частично или совсем ...... но, эта одна схема оченб похожа на вашу и работает тоже хорошо......
Как вы сказали, наш однотранзисторник работает на максимуме, вот я и подумал попробовать двухтранзисторный вариант, и кажется повезло.... я ещё поставил ваш Потенциометр, с Т{.a} параметром не получилось симулировать пока ........

Однако...

1) В этой схеме похоже нет ООС, или она другого типа .....
2) Откуда правильнее устанавливать усиление .....

Имеет ли смысль доработать-донастроить эту схеиу ??



2 Transistor dynamic microphone preamplifier.rar

[Гоша]

Я просмотрел все подобные схемы, нигде не стоят электролиты

В схемах с двухполярным питанием они и не нужны.
С однополярным питанием его тоже можно не ставить, но придется ставить еще 2 между движками потенциометров регулировки громкости и входными резисторами микшера. Если этого не сделать, то будет шуршать при регулировке.
MC30078 ОУ качества чуть выше среднего. Неполный аналог NE552, ближайшие аналоги у LT 1037 и 1124.
Какая разница, какой ОУ? В твоем случае неважно, лишь бы достать можно было.
Поставь в панельку, потом играйся с заменой сколько хочешь.

---------- Сообщение добавлено 15:01 ---------- Предыдущее сообщение было 14:21 ----------

Среди множества набранных в LTspice схем, большинство оказались нерабочими частично или совсем

Это значит, что ты их просто не умеешь готовить.

эта одна схема оченб похожа на вашу и работает тоже хорошо......

И чем же она похожа? Эта схема для дифференциального входа.

вот я и подумал попробовать двухтранзисторный вариант, и кажется повезло...

И с чем повезло? С тем, что она по шумам в ТРИ раза хуже двухтранзисторной? При меньшем в три раза Кус.
И вообще, она странная какая то.

1) В этой схеме похоже нет ООС, или она другого типа .....
2) Откуда правильнее устанавливать усиление .....

1. Есть. R10, R12+Rpot, C9.
2. Изменением Rpot и его параметра Т.

Имеет ли смысль доработать-донастроить эту схеиу ??

Нет, она слишком шумная.

[Schertler]

Все замечания приняты, новые темы все закрыты!!

Итак, две схемы на ОУ и Рассыпуха, самые последние штрихи .......
Схема на ОУ у нас имееь Ку=300, я сейчас задал входное сопротивление 320 Ом и выход стал 120 мВ. Затем задал второму каналу Амплитуду 1мВ и выход удвоился до 250мВ ............ это всё естественно ? то есть, реальное усиление под мои конкретные динамические микрофоны = 250мВ ??
При этом Шумы: 57.191µV
Искажения: 0.1%

кажется отлично!!