Доработка бюджетного студийного конденсаторного микрофона или нестандартное схемное решение для стандарта фантома 48V, 6.8 кОм/6.8 кОм.

[Павлунчик]

ВНИМАНИЕ! - Данная схема НЕ РАБОТАЕТ с трансформаторным входом. Таковой проектировалась изначально и сознательно.
Вопросы о "пристройке транса" с ТС не обсуждаются.

Хочу поделиться с интересующимися довольно своеобразным схемным решением преобразователя импеданса студийного конденсаторного микрофона. Схема с успехом прошла испытания в десятках студий (любительских и профессиональных). Интересно ваше мнение, пожелания, критика основанная на реальных измерениях или эмуляции.
Идея (кстати родилась в Ташкенте) простая - два повторителя с раздельным питанием от резисторов источника фантома 48V звуковой карты + ПОС "слежения" с выхода усилителя в цепь питания первого каскада посредством двух конденсаторов.
Более полугода шло активное обсуждение этой идеи на другой площадке - где тема называлась "В помощь Самоделкину. "Нерадивый" конденсаторный микрофон зазвучит лучше!", её нетрудно найти в инете. Немало повторивших эту схему, тестов-сравнений, восторженных отзывов, здоровой критики и, куда без них - группа "вечно критикующих но не практикующих". Недавно вышел ролик, где эту схему тестирует один из увлечённых микрофонной тематикой. Естественно не "доктор акустических наук" но треки для сравнения любезно представил за что ему огромная благодарность.
https://www.youtube.com/watch?v=o6fv...ature=youtu.be
Схема -
Полевой транзистор можно выбрать из широкого списка маломощных - K30, 5457,305, 202, 5485 и т.п. Простая настройка - подбор R8 для установки на выходе "3" (он же третий контакт XLR разъёма) постоянного напряжения в пределах 20-21V.
Дроссели - ферритовые бусинки. Хотя можно и без них. Возбуждение схемы на ВЧ не замечалось.



---------- Сообщение добавлено 17:00 ---------- Предыдущее сообщение было 16:54 ----------

Тест в эмуляторе -


---------- Сообщение добавлено 19:09 ---------- Предыдущее сообщение было 17:00 ----------

Тест - коэффициент передачи -



Тест - эффективность компенсации паразитной ёмкости входа (сигнал подаётся на вход через очень малую ёмкость - 0.1 пФ). Как это отражается на КНИ и коэффициенте передачи -



---------- Сообщение добавлено 22:43 ---------- Предыдущее сообщение было 19:09 ----------

Далеко не во всех бюджетных КМ встроен высоковольтный преобразователь (варианты ВП рассмотрим позже) но и без него схема может "оставить" для питания капсюля около 46 Вольт, а вкупе с малыми потерями по передаче, после доработки "нерадивого" мика, мы получим ощутимый прирост чувствительности.
Капсюль обозначен на схеме, как C1.



---------- Сообщение добавлено 23:36 ---------- Предыдущее сообщение было 22:43 ----------

Тест - питание 24V -
Схема, сама по себе, достаточно линейна даже при значительном снижении напряжения питания и превосходно линейна от 40V вплоть до 60V.



По совету уважаемого semimat, для предотвращения резкого броска напряжения на выходе схемы, около 10 Вольт, в момент включения фантомного питания, схема дополняется диодом (1N4148 или аналогом) -



Для обеспечения наиболее плавного и безопасного запуска включать фантомное питание только после подключения устройства. Эта рекомендация относится и к другим КМ с фант.пит. 48В.

[Гоша]

Частота 44100/ 16 бит.

44100 еще куда ни шло.
Но 16 бит при малых усиления маловато будет. Шумовой сигнал будет дергаться +- 1LSB и носить импульсный характер.
При больших усилениях может и сойдет.
По хорошему надо знать два параметра карты - Кус и величину интегрального (RMS) шума, приведенного ко входу карты при этом усилении.
ИМХО, работать всегда на максимальном усилении не обязательно. Главное при измерениях всегда работать с фиксированным, желательно калиброванным, Кус.
Графики Спектры шума dBFS относительно полной шкалы для расчетов не годятся. По ним невозможно определить RMS.

[real64]

Павел не обижайтесь, это шутка. Откалибрую карту и сделаю.

А по большому счету можно сказать, что обе схемы включения по шумам эквивалентны.
Если кому интересно, как я это вычисляю, откуда берутся микровольты RMS и 50 Гц - расскажу, хоть это здесь и оффтоп.

Конечно же интересно.

Графики Спектры шума dBFS относительно полной шкалы для расчетов не годятся. По ним невозможно определить RMS.

Калибровать буду в Вольтах RMS.

[Павлунчик]

Павел не обижайтесь, это шутка. Откалибрую карту и сделаю.

Я уже понял что на расстоянии тут крайне тяжело понимать, "что лучше, что хуже", без калибровок, нескольких сверок и т.п.
Но не прошу калибровать Вашу карту - напротив - будем считать результат недействительным для сравнительных экспертиз но этот результат мне нужен сейчас. "Кривой, без калибровки". Все присутствующие уже будут знать, что опираться на эти данные НЕЛЬЗЯ. Так и напишите дополнительно под графиком. Но мне он крайне нужен, как воздух и без всякой калибровки.

[semimat]

Пока намеренно подробно не комментировал (для большей объективности).
Я записал все семь измерений в Wav файлы. Пока выкладываю ссылку с конденсатором 75 пФ.
https://yadi.sk/d/g3CrtOWsdFi5_w. Каждый желающий может высказаться. Потом скажу где какое подключение.

Вот как я понимаю результаты этого эксперимента на основе представленной записи. Ниже приведены спектры.

Я думаю, что если резистор включен в истоковую цепь, то входное сопротивление становится намного больше и схема на низких частотах будет более чувствительна к наводкам. Значит график 2, где наводки сильнее, соответствует истоковому подключению резистора. А вот шумы в этом случае становятся немного меньше, и это может говорить о том, что по шумам типовое включение полевика (когда он по затвору слегка закрыт) оказывается предпочтительней.
Конечно, есть много других факторов, учет которых может изменить выбор. Но я про них не имею информации, поэтому озвучиваю такое первичное объяснение результатов.
Хочется вот что добавить...
Надеюсь (даже уверен, судя по шумовой кривой на верхних), что запись проведена с усилением +30, а не +65. И это правильно. Я пока не вижу никаких плюсов от режима +65, а только минус - сильно неровная АЧХ.
Но всё-таки мы имеем очень маленький запас над шумами звуковой карты на высоких частотах. Вот какие у неё шумы при разных усилениях (это фрагмент одного из прошлых постов).

Видно, что шумы карты на верхах при +30 находятся на уровне -132 дБ, а в последней записи на верхах шумы выходят на -129 дБ.
3 дБ - это, конечно, слишком маленький запас для точных измерений. Можно попробовать усиление +35...+40, вдруг ситуация станет чуть лучше, а АЧХ еще не сильно пострадает...

P.S.
И вот еще одно предложение (на будущее).
Поскольку звуковые карты могут быть выпущены в разное время и разными изготовителями, у них могут различаться некоторые параметры, особенно те, которые не являются первостепенными для музыкальных приложений. И эти отличия могут быть не отражены в описании. Я поэтому предлагаю методику калибровки уровня записи, которая позволит сравнивать записи даже для разных звуковых карт и разных режимов усиления. Для этого надо собрать на логических элементах простой генератор меандра частотой 1... 10 кГц, аналогичный тому, который использован совместно с умножителем для формирования поляризующего напряжения. Если подавать не него заранее известное питание, например 5 В, то размах меандра будет ровно 5 В. Остается только поставить резистивный делитель 30 Ом/15 кОм и мы получим эталонный сигнал размахом 10 мВ, одинаковый у всех. Его надо будет добавлять в конце каждой записи для последующего их объективного сравнения.

[real64]

Но мне он крайне нужен, как воздух и без всякой калибровки.

Буду вечером дома - сделаю.

[Гоша]

Конечно же интересно.

Рассказываю.
Не знаю, возможно ли это сделать в Микрокапе. Наверняка возможно.
Я работаю с LTSpice.
В ней можно источником сигнала назначить .wav файл.
И развернуть во времени.
Потом можно при помощи директивы .meas измерить все что хочешь - хоть среднее, хоть RMS, хоть максимальное/минимальное, хоть P-to-P.
Можно растянуть (увеличить), и увидеть подробности.
Можно выполнить FFT - ничего не напоминает? Это такой-же график dBFS, что и в Спектре, относительно 0 dB полной шкалы.
Особенно страшно сетевые помехи выглядят в линейном масштабе. Их там можно измерить в Вольтах.
Картинки ниже все поясняют.

---------- Сообщение добавлено 15:36 ---------- Предыдущее сообщение было 15:29 ----------

Видно, что шумы карты на верхах при +30 находятся на уровне -132 дБ

Это не значение шума карты, это напряжение шума на каждой частоте относительно полной шкалы.
Величина шума - это величина интегральная, получается интегрированием спектральной плотности шума в определенном диапазоне частот.

[semimat]

...Видно, что шумы карты на верхах при +30 находятся на уровне -132 дБ, ....

...Это не значение шума карты, это напряжение шума на каждой частоте относительно полной шкалы.
Величина шума - это величина интегральная, получается интегрированием спектральной плотности шума в определенном диапазоне частот.

Конечно же, я имел в виду не интегральные шумы и даже не "напряжение шума на каждой частоте относительно полной шкалы", а весьма условные "попугаи" вычисленные на основе того же FFT с некоторой доп. обработкой, с помощью которых можно сравнивать результаты измерений. Они ("попугаи") также позволяют при соответствующей калибровке оценивать и абсолютные уровни спектральных шумов.

[Павлунчик]

Буду вечером дома - сделаю.

Спасибо. И настройки увидеть. Я Вам всецело доверяю но чтобы сразу их видеть перебирая графики.

[real64]

Сделал. Только стерео зачем? Резисторы у меня по левому входу. В правый ничего не вставлено. И с масштабом немного изменил. Если что можете скачать файл и посмотреть сами.

https://yadi.sk/d/Mdk0dJ8K0ogkyg
Забыл ручку вправо до упора сейчас сделаю
https://yadi.sk/d/-z6IN6ty1_i5_g

[Павлунчик]

.... Забыл ручку вправо до упора сейчас сделаю...

Благодарю. Я близко к E-MU не подхожу. Только гармошки проверить с внешней регулировкой фантомного напряжения. А калибровать под Ваши капризы - нужно время. Постараюсь разобраться с этим чудо-юдом, не в первый раз
Теперь мучающий вопрос к semimat...

---------- Сообщение добавлено 21:10 ---------- Предыдущее сообщение было 20:55 ----------

Вот как я понимаю результаты

Прошу прокомментировать этот небольшой тест.
На одном графике С/Ш на 96000/16.
На другом С/Ш на 44100/16.
-----------------------------
Вопрос - на какой из этих двух настроек лучше проводить "шумовые тесты"?
На графиках так же заметен небольшой фон, ниже по частоте.

[gribov]

Вы сможете проделать эту простую(но необходимую в данном случае) работу ПЕРЕД тестом на звучание?

Сначала я хочу привести схемы к общему знаменателю, насколько это будет возможно, по напряжениям и токам. Спректроплюс, это я так понимаю, программа специализированная? Будет ли она на ХР работать? У меня ноут 2009 года 7,8,10 на нем не тянут. Проделать можно, надо только время, опять же.

[semimat]

Теперь мучающий вопрос к semimat...
Прошу прокомментировать этот небольшой тест.
На одном графике С/Ш на 96000/16.
На другом С/Ш на 44100/16.
-----------------------------
Вопрос - на какой из этих двух настроек лучше проводить "шумовые тесты"?
На графиках так же заметен небольшой фон, ниже по частоте.

К сожалению, я еще не работал с этой программой и не все тонкости могу понять по картинкам. Но пока мне кажется, что эти две настройки практически одинаковые. С/Ш (тот, что указан в окошечках) при 96 кГц и при 44.1 кГц разные потому, что в первом случае шум измерен в полосе 48 кГц, а во второй - в полосе 22.05 кГц. В первом случае С/Ш должен быть хуже, что мы и имеем в окошечках. Но в интересующей нас полосе до 22.05 кГц они должны остаться одинаковыми. Шумовая "полка" на графиках при более высокой частоте оцифровки, но при том же количестве точек FFT (65536) должна располагаться выше, поскольку разрешение по частоте получается хуже, что мы тоже видим, сравнивая графики шумов. Правда, я не понимаю, почему эта разница, которая теоретически должна составлять примерно 3,4 дБ, на графиках составляет всего 2...3 дБ. Но это скорее всего, как и в Adobe Auduition - следствие обработки спектра при отображении на экране. Я даже не знаю, что выбрать. Наверное 44100 нам вполне хватит для анализа шумов в звуковой полосе, да и объем записи будет меньше. А исследования импульсных переходных процессов мы пока не проводим, но там и 96 кГц может не хватить.

[Павлунчик]

Я даже не знаю, что выбрать.

Вы считаете что ультразвуковой шум чуть мешающий "разглядеть разницу" - не мешает в таком случае?

[semimat]

Вы считаете что ультразвуковой шум чуть мешающий "разглядеть разницу" - не мешает в таком случае?

Я не совсем понял про ультразвуковой шум. Как он мешает измерениям в звуковом диапазоне? Да, бывают случаи, когда на вход звуковой карты попадаает ультразвуковой сигнал очень большой амплитуды. Тогда входной аналоговый фильтр его не в состоянии полностью подавить, и его остатки попадают на АЦП, а затем после оцифровки они уже "переходят" в звуковой диапазон. Но у нас такого случая нет, поскольку на вход подаются слабые сигналы.

Я, конечно не знаком с этой звуковой картой. Но если у неё при частоте оцифровки 96 кГц достигаются лучшие спектральные шумы в звуковом диапазоне, то тогда надо мерить на 96 кГц. Чтобы это понять, надо подробнее исследовать карту. В то же время, измерения real64 показали, что на высоких звуковых частотах превышение измеряемого шума предусилителя над собственными шумами карты очень мало. Поэтому надо бы поискать оптималную частоту оцифровки (и усиление), при которой на высоких частотах запас будет наибольшим (современные звуковые карты имеют очень сложную структуру, и там всё возможно....)

[Павлунчик]

Я не совсем понял про ультразвуковой шум. Как он мешает измерениям в звуковом диапазоне?

"""при 96 кГц и при 44.1 кГц разные потому, что в первом случае шум измерен в полосе 48 кГц, а во второй - в полосе 22.05 кГц. В первом случае С/Ш должен быть хуже""",
Ну как бы под ультразвуком понимают звуковые частоты выше 20 кГц. Здесь "шум выше звукового диапазона" - "ультразвуковой шум".
Так вот этот шум в полосе от 20 кГц до 48 кГц получается (по Вашим словам, я так понял) чуть ухудшает С/Ш при измерении C/Ш в звуковом диапазоне?

[semimat]

"""при 96 кГц и при 44.1 кГц разные потому, что в первом случае шум измерен в полосе 48 кГц, а во второй - в полосе 22.05 кГц. В первом случае С/Ш должен быть хуже""",
Ну как бы под ультразвуком понимают звуковые частоты выше 20 кГц. Здесь "шум выше звукового диапазона" - "ультразвуковой шум".
Так вот этот шум в полосе от 20 кГц до 48 кГц получается (по Вашим словам, я так понял) чуть ухудшает С/Ш при измерении C/Ш в звуковом диапазоне?

Мы затронули сложный вопрос, и поэтому, возможно, немного друг друга не понимаем. Я хотел сказать другое.
Для хорошей звуковой карты шумы на высоких частотах не должны "мешать" низким частотам. Они "живут" отдельно. Но при записи в полосе 96 кГц, мы имеем шум в полосе 48 кГц, который, естественно, больше шума в полосе 20 кГц. Точно так же при записи на 44.1 кГц мы имеем шум в полосе 22.05 кГц, который тоже больше шума в полосе 20 кГц, только уже на меньшую величину. Но если мы в обоих случах произведем цифровую фильтрацию оцифрованых сигналов до полосы 20 кГц, удалив все прочие частоты выше 20 кГц, то в результате интегральные шумы окажутся одинаковыми. Это в хороших звуковых картах. В плохих может быть не так. Это нужно проверять, и если будет обнаружена зависимость шумов от частоты оцифровки то надо найти ту оптимальную частоту, при которой шумы в полосе 20 кГц минимальны.
Про данную карту я ничего сказать не могу, и по приведенным рисункам выводы сделать трудно. Поэтому надо бы просто подробнее происследовать вопрос об оптимальной частоте оцифровки, при которой шумы в полосе именно до 20 кГц будут минимальны. Это может оказаться и частота 96 кГц. Но пока мне кажется, что разницы не будет. Лучше оставить 44,1, а разрядность оцифровки повысить до 24 бит или поднять усиление с +30 до +35...+40, но не до того уровня, когда начинает валиться АЧХ. Мне кажется, что real64 всё уже правильно сделал, и единственое, ради чего еще можно немного поэкмпериментировать - это добиться большего превышения измеряемого сигнала над шумами карты на высоких частотах. Пока достигнутые 3 дБ - это маловато. Но, впрочем, это не мешает уверенно сравнивать предусилители между собой на средних и низкиих частотах.

[Павлунчик]

Это нужно проверять, и если будет обнаружена зависимость шумов от частоты оцифровки то надо найти ту оптимальную частоту, при которой шумы в полосе 20 кГц минимальны.

Мне кажется, что real64 всё уже правильно сделал,

Вас понял
Я не хочу чтобы он измерял шумы в менее выгодных режимах. Только и всего. Но он без предъявления теста легко может сказать - "У меня с этим всё нормально" и мы так и не узнаем правды.
-----------------
Я сейчас выложу интересные графики. Провёл тест с 1G и 3G. А затем 3G шунтировал разными ёмкостями.

[semimat]

Я сейчас выложу интересные графики. Провёл тест с 1G и 3G. А затем 3G шунтировал разными ёмкостями.

Это могут быть очень важные результаты. Первые графики, которые были проанализированы в #314, были недостаточно точны из-за малого усреднения. Тем не менее, на затененном участке преимущество 3ГОм всё-таки слегка проявилось. То есть, имеет смысл сделать более точные замеры.

[Павлунчик]

Это могут быть очень важные результаты. Первые графики, которые были проанализированы в #314, были недостаточно точны из-за малого усреднения. Тем не менее, на затененном участке преимущество 3ГОм всё-таки слегка проявилось. То есть, имеет смысл сделать более точные замеры.

Та самая моя FIN с 3557-6/1048/3199bl, смещение с внешнего делителя. Плато настроено. На переходе полевика ровно 3V. На выходе 22.5V.
Сверху вниз (смотреть в области НЧ) -
1) 1G/74,7 пФ (сопротивление взято из китайского ST51).
2) 3G/74.7 пФ (3G взято из rode NTK).
3) 3G/230 пФ
4) 3G/647 пФ
5) 3G/10 000 пФ
6) Закороченный вход карты 33 Ом+33 Ом.
Усиление ровно +61дБ (но пока без калибровки "нуля").

[semimat]

Ну, что сказать... результаты серъёзно отличаются от выложенных в #313 и обработанных в #314. Даже трудно сравнивать. Тогда я пытался сделать некие выводы по тем результатам, но они этими последними графиками фактически опровергаются... Здесь результаты более ожидаемые и логичные. Конечно, интересно понять, почему в тот раз получились столь странные измерения...