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.

[Igor EV]

из всех транзисторов по совокупности которые попробовал ПОКА на этой плате 2sk30a - получился по совокупности наилучшим.

2N5457 пробовали?

при штатном 2мом на СИ=10,2 вольта.

Насколько я понимаю, чем ниже (без фанатизма) напряжение СИ, тем меньше шума вносит полевой транзистор. Не проверяли? Можно сделать 3...4В при желании. Только нужно еще будет корректировать R10, чтоб выставить нужное напряжение на 3 XLR.
Хотя... я все равно слабо понимаю, что от чего зависит. Например, мне непонятно из каких соображений выбирается сопротивление R3.

[IVX]

Присоединяюсь, Всех с Новым Годом! Творческих и технических успехов..... !!
Чтоб у Всех микрофоны звучали также красиво!

https://youtu.be/uF6NDpavENk?t=5 https://youtu.be/X0Fhl-SASMk?t=331

всегда замечаю некую дополнительную "телесность" в ленточниках, неужто дело всего лишь в завале АЧХ на вч?

[Aikman]

всегда замечаю некую дополнительную "телесность" в ленточниках, неужто дело всего лишь в завале АЧХ на вч?

Сейчас как раз экспериментирую с этим на схеме с конденсаторным капсюлем. Постепенно наращиваю "минус" дБ выше 6кГц.

[real64]

Насколько я понимаю, чем ниже (без фанатизма) напряжение СИ, тем меньше шума вносит полевой транзистор. Не проверяли? Можно сделать 3...4В при желании. Только нужно еще будет корректировать R10, чтоб выставить нужное напряжение на 3 XLR.
Хотя... я все равно слабо понимаю, что от чего зависит. Например, мне непонятно из каких соображений выбирается сопротивление R3.

Закон Ома нам в помощь. Делителем R8,R9 выставляем на выходе 3 XLR желаемые 20-21 В. При этом получаем ток полевого транзистора немного больше 300 мкА (определяется как выставленная делителем R8,R9 величина напряжения на истоке деленная на суммарное сопротивление R3+R12). Желаемое напряжение СИ выставляем подбором R10. Величина R3 не особо критична. Переменного тока звуковой частоты через этот резистор практически нет. Следовательно на выходной сигнал (эмиттер Q5) будет оказывать влияние только величина R12 которая на порядок больше входного сопротивления предварительного усилителя (1-4 кОм). Так что можно менять в широких пределах (разумных разумеется ), следя за тем, чтобы сумма этих резисторов была примерно 60 кОм (при выборе другого желаемого (рекомендованого) тока транзистора - меняем эту величину).

[Igor EV]

Величина R3 не особо критична.

Ну смотрите: в точку соединения R3 и R12 включен конденсатор C5. Очевидно, что соотношение этих двух резисторов будет на что-то влиять. На что? Если бы не было этого конденсатора (как в ранних схемах FIN), тогда у меня бы не возникало вопросов. Но конденсатор есть. И я специально перечитал всю ветку на rmmedia - там абсолютно ничего не сказано про величину R3 и конденсатор C5.
Далее. Моделирование по сути мало что дает (только приблизительную оценку). Я в этом уже убедился. В моделировании получаются одни величины резисторов, а на практике совсем другие. У меня нет нормальных моделей транзисторов, которые бы в точности совпадали с практикой. Я пытался моделировать с разными полевыми транзисторами и разными типами Q5, Q3 - к практике это имеет слабое отношение.
Вот мне и интересно, почему выбран R3 = 12кОм и какую роль выполняет конденсатор С5.
И еще: в модели очень легко достигнуть любого уровня искажений: хочешь 0.5% - пожалуйста, хочешь 0% - тоже пожалуйста. Специально смоделировал другую схему (не FIN) - то же самое. Но если делать в железе, то фигушки - нужно подстраивать под конкретные экземпляры транзисторов. И лично у меня нечем измерить искажения меньшие 0.005%.
Поэтому, чтобы собрать схему нормально (не только FIN - это касается любой схемы), нужно четко понимать, что на что влияет. Увы, никто об этом пока так и не сказал - есть только обрывочные сведения.
Схема FIN замечательная, но все-таки хочется понимать, как работают конденсаторы C5,C6 и как правильно выбирать номиналы резисторов, влияющих на компенсацию нелинейных искажений.

И еще, что касается шума: правильно ли я понимаю, что шум выходного каскада (Q5, Q3) зависит от R14 и сопротивления приоткрытого транзистора Q2? Правильно ли я понимаю, что шум выходного каскада не зависит (или слабо зависит) от сопротивлений R3, R12?

[IVX]

Сейчас как раз экспериментирую с этим на схеме с конденсаторным капсюлем. Постепенно наращиваю "минус" дБ выше 6кГц.

эквалайзером не проще будет?

[real64]

почему выбран R3 = 12кОм

У меня в варианте со смещением с делителя в истоке при этом соотношении резисторов и примененном полевике получились требуемые 20-21 В на выходе

какую роль выполняет конденсатор С5

Подает переменное напряжение с эмиттера на нижний вывод резистора R3 той же величины и фазы, что и на истоке (почти). При этом переменный ток через этот резистор не течет (опять почти), что равносильно многократному (от сотен до тысяч раз) увеличению сопротивления этого резистора (Отсюда и неважно какое сопротивление мы умножаем 5 ,12 или 20 кОм).

правильно ли я понимаю, что шум выходного каскада (Q5, Q3) зависит от R14 и сопротивления приоткрытого транзистора Q2?

В моем понимании есть оптимальный ток при котором биполярный транзистор шумит минимально и этот ток вряд ли будет оптимален для получения минимальных искажений. Отсюда получаем обширное поле для ерзаний в выборе минимума искажений или шума.

Правильно ли я понимаю, что шум выходного каскада не зависит (или слабо зависит) от сопротивлений R3, R12?

Думаю, да.

[Aikman]

эквалайзером не проще будет?

Я не ищу легких путей

[Igor EV]

какую роль выполняет конденсатор С5

Подает переменное напряжение с эмиттера на нижний вывод резистора R3 той же величины и фазы, что и на истоке (почти).

Вот только что прогнал в LTSpice схему FIN. Результаты:

Uвх, В	f, Гц	Кг, %	С5
0.1	100	0.0053	есть
0.1	100	0.0053	нет
0.1	1000	0.000055	есть
0.1	1000	0.000427	нет

Итак, наличие С5 уменьшает Кг почти в 10 раз на частоте 1кГц. Внимание, вопрос: кто-нибудь сможет отличить Кг=0.000055% от Кг=0.000427? Тем более, что даже дорогая звуковая карта и микросхема АЦП имеют больший Кг.
Кстати, если увеличить R3 до 50кОм, Кг упадет до 0.000033%. Хоть убейте меня, но я не поверю, что в железе будет точно так же. И тем более не поверю, что это имеет хоть какое-то значение, особенно учитывая то, что уровень шума во много раз выше, чем уровень искажений.
Напоследок вот данные по карте Antelope Audio Discrete 4 Synergy Core (стоимостью $1520):
Микрофонные предусилители:
Уровень шума EIN: -128 dBu
Динамический диапазон: -121 dB
Уровень искажений THD: -106 dB (0.0005%)
A/D преобразователи
Динамический диапазон: 121 dB
Искажения THD + N: -112 dB

Именно поэтому я не понимаю, зачем нужны C5 и R3.

[Lenivo]

Насколько я понимаю, чем ниже (без фанатизма) напряжение СИ, тем меньше шума вносит полевой транзистор. Не проверяли? Можно сделать 3...4В при желании. Только нужно еще будет корректировать R10, чтоб выставить нужное напряжение на 3 XLR.
Хотя... я все равно слабо понимаю, что от чего зависит. Например, мне непонятно из каких соображений выбирается сопротивление R3.

Разрезал дорожку и к 1мом добавлял разные сопротивления и слушал. Пробовал на СИ от 0,7 вольта до 12 вольт. Выше 7 вольт такое ощущение что есть отсечка - подрезка сигнала, хотя на графиках не увидел, но звук как "пережженый"..... На 7 вольтах такое впечатление, что мой не совсем исправный капсюль - стал "шелестеть" на некоторых пиках сигнала... Паразитный шелест стал проявляться - на других режимах такого нет. Пока стоит 1,2мОм - и 3 вольта на СИ..... Пишет звук хорошо с минимальным шумом - но как писали ранее нет "глубины" в звуке как при 2SK170. Но при 2SK170 - высокие внутренние шумы при записи, которые убираются только "программно удалением шума".
Пока вялые мысли сделать "повышайку" для поляризационного напряжения, но нет SMD номиналов, а магазины на праздниках закрыты.... Да и как то не до пайки в новогодние праздники. ЛЕНИВО ВСЁ.....

[real64]

Итак, наличие С5 уменьшает Кг почти в 10 раз на частоте 1кГц. Внимание, вопрос: кто-нибудь сможет отличить Кг=0.000055% от Кг=0.000427?

Так основная задача С5 не в уменьшении Кг, а в небольшом увеличении уровня выходного сигнала (в симуляторе можете посмотреть насколько оно небольшое и нужен ли вам в связи с этим этот конденсатор?) за счет того, что в качестве нагрузки истокового повторителя остается только входное сопротивление выходного повторителя (статический коэф. передачи транзистора Q5 помноженный на сопротивление R14). Кг, кстати уменьшается тоже из-за этого.

---------- Сообщение добавлено 17:02 ---------- Предыдущее сообщение было 17:00 ----------

Пока стоит 1,2мОм - и 3 вольта на СИ..... Пишет звук хорошо с минимальным шумом - но как писали ранее нет "глубины" в звуке как при 2SK170.

Надеюсь, выходное напряжение в пределах 20-21 В?

[Igor EV]

Так основная задача С5 не в уменьшении Кг, а в небольшом увеличении уровня выходного сигнала (в симуляторе можете посмотреть насколько оно небольшое

Ага, проверил, спасибо. Визуально я замечаю только когда подаю на вход 0.1В. А при низких входных напряжениях ничего не заметно
Спасибо, стало немного понятнее.
Теперь бы еще понять, как в железе настроить по минимуму Кг с учетом того, что я не могу измерить Кг меньше, чем 0.005% - в этом диапазоне погрешность уже больше, чем искажения схемы FIN.

[real64]

В самом начале я настраивал по минимуму второй гармоники изменяя ток полевика. Ссылку на картинку подобную этой
но только из cамых ранних с THD 0,000387 % ( высокое входное преобразователя позволило с внутреннего генератора, работающего на высокоомную нагрузку, получить такие результаты) https://rmmedia.ru/threads/140756/post-2484280 уже приводил в сообщении https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2995082

[Igor EV]

В самом начале я настраивал по минимуму второй гармоники изменяя ток полевика.

Вот хоть убейте, я не понимаю Вашей картинки. Поскольку Вы намеряли искажений меньше, чем у звуковой карты стоимостью $1500. ИМХО, так не бывает Гляньте на сообщение #2329 - там я привел параметры дорогой звуковой карты. А у Вас карта ценой во много раз дешевле.

[real64]

Вот хоть убейте, я не понимаю Вашей картинки. Поскольку Вы намеряли искажений меньше, чем у звуковой карты стоимостью $1500. ИМХО, так не бывает

высокое входное преобразователя позволило с внутреннего генератора, работающего на высокоомную нагрузку, получить такие результаты

Выходной ОУ на высокоомную нагрузку смог работать с меньшими искажениями. В петле эта цифра даже в мануале указана на уровне 0.0008%. Первый раз с этим улучшением параметров я столкнулся когда делал телефонный усилитель, тоже удивился. Потом много раз перепроверял с разными усилителями и неизменно наблюдал с увеличением сопротивления нагрузки уменьшение этих искажений. Конечно ни о какой метрологической точности здесь речи не идет, но на уровне лучше-хуже, что в общем то при настройке и нужно, работает.

[Igor EV]

Offтопик:
real64, супер! Я даже не поленился, скачал pdf на Ваш АЦП AK5385 - действительно там выходит S/(N+D) от 98 до 103дБ (в зависимости от частоты дискретизации). Завидую
Это что ж получается, давным-давно такой уровень был достижим, а сейчас подобных недорогих карт нет

[Tuvalu]

Offтопик:

Это что ж получается, давным-давно такой уровень был достижим,

Да, давным-давно. В моей E-MU 1212m стоит AK5394A (даташит датирован 2002 г.) S/(N+D) - 110dB

[Igor EV]

Tuvalu, а может подскажете, в какой современной доступной карте нормальный АЦП и честный линейный вход (без делителя на микрофонном)?

[Tuvalu]

Offтопик:
Igor EV, я не знаю. Я даже свою E-MU не выбирал, она мне досталась в виде бартера за проделанную работу. Советую спросить на рммедиа, там это их родная тема.

[Igor EV]

Offтопик:
Tuvalu, понятно, спасибо. На rmmedia что-то спрашивать - себе дороже. Начнется срач, а по теме почти ничего. Мне нужна карта с линейным входом. Мик. вход не нужен, навороты не нужны. В идеале - коробочка, в которой линейный вход, линейный выход, USB и питание. Даже крутилок никаких не нужно. Насколько я знаю, сейчас таких карт не делают - все норовят добавить побольше бесполезных "рюшечек".
Я бы и сам смог сделать собственный АЦП. Ума бы хватило, но это займет такую громадную кучу времени, что не хочется и начинать.