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]

Специально смоделировал другую схему (не FIN) - то же самое. Но если делать в железе, то фигушки - нужно подстраивать под конкретные экземпляры транзисторов.

В моделировании получаются одни величины резисторов, а на практике совсем другие. У меня нет нормальных моделей транзисторов, которые бы в точности совпадали с практикой.

А какие проблемы смоделировать с конкретными параметрами транзисторов?
Измеряется конкретное напряжение отсечки (этого для этой схемы достаточно) и модифицируется соответствующий параметр Vto в библиотечном файле standard.jft - это обычный текстовый файл.
Удивишься совпадению с железной реализацией.

---------- Сообщение добавлено 12:19 ---------- Предыдущее сообщение было 11:55 ----------

В идеале - коробочка, в которой линейный вход, линейный выход, USB и питание.

Если поискать, то есть такие.
Навскидку ASUS Xonar U7 или младшая модель U5.
АЦП в нем на CS5361, что весьма недурно.

[Igor EV]

А какие проблемы смоделировать с конкретными параметрами транзисторов?

Для этого нужно правильно измерить начальный ток стока, крутизну, напряжение отсечки. Я конечно не пробовал, поскольку времени уйдет масса.
Под "правильно" измерить я подразумеваю то, что я должен измерить так же, как предполагают инженеры, создавшие LTSpice. Вот например, при каком токе стока я должен мерять напряжение отсечки?
И еще мне непонятны их обозначения, например:
.model 2N5434 NJF(Beta=18m Betatce=-.5 Rd=1 Rs=1 Lambda=25m Vto=-1.9 Vtotc=-2.5m Is=.5p Isr=5p Alpha=150u Vk=110 Cgd=35p M=.4283 Cgs=35p mfg=Vishay)
Что такое "Beta", "Betatce", "Rd", "Rs", "Lambda" и т.д.? Вероятно это можно где-то найти, но на это вместе с измерениями параметров транзистора уйдет точно намного больше времени, чем на настройку спаянного девайса

Offтопик:

Если поискать, то есть такие.
Навскидку ASUS Xonar U7 или младшая модель U5.
АЦП в нем на CS5361, что весьма недурно.

Спасибо, я гляну.

[Гоша]

Под "правильно" измерить я подразумеваю то, что я должен измерить так же, как предполагают инженеры, создавшие LTSpice.

Отнюдь.
В модели JFET транзистора в LTSpice пожалуй только один из параметров, а именно напряжение отсечки Vto, совпадает с общеприменимыми и подверженными разбросу от образца к образцу. Остальные - технологические, которые выдерживаются при изготовлении более-менее строго.
Про все эти параметры модели JFET можно прочитать во встроенном в LTC хелпе в разделе Circuit Elements.
Наибольшее влияние на работу ПТ оказывает именно Vto.

[Igor EV]

Гоша, спасибо, буду изучать дальше. Видимо нужно сначала потренироваться на примитивной схеме истокового повторителя.

[shura1959]

Гоша говорит правильно, я бы всё же ещё добавил крутизну, от неё будет зависеть усиление. Напряжение отсечки для маломощных jfet, если память не изменяет, задаётся при токе стока 10мкА, для мощных при 100мкА.

[Igor EV]

Offтопик:

Напряжение отсечки для маломощных jfet, если память не изменяет, задаётся при токе стока 10мкА

Если бы еще инженеры LTSpice думали точно так же, было бы идеально Надо бы проэкспериментировать, только кучу времени нужно. Пока что смоделировал повторитель на двух полевых транзисторах с THD=0.000063% - это не трудно в симуляторе. Но вот как проверить в реале? Единственное, что можно проверить - напряжения в разных точках.

---------- Сообщение добавлено 22:17 ---------- Предыдущее сообщение было 22:09 ----------

Offтопик:
Еще проверил зависимость режимов от крутизны - очень сильно зависит. Если режим меняется, то THD увеличивается в сотню раз. Так что крутизна тоже важна.

[shura1959]

Если бы еще инженеры LTSpice думали точно так же, было бы идеально

Посмотрел поподробнее, производители в ДШ указывают напряжение отсечки кто 1нА, кто 1мкА. По спайс параметрам мнения разные: ток может быть от 0 до 10 мкА, чаще 0 А. Я думаю, что в реальности можно принять 1 мкА, это будет небольшая погрешность.

[Igor EV]

shura1959, на выходных попробую измерить напр. отсечки с разными токами. Мне интересно, будет ли большая разница.
А крутизну тоже надо бы измерять так, как это делают инженеры, создавшие LTSpice, поскольку она зависит от тока стока.
Т.е., как я понимаю, нужно взять полевой транзистор, измерить параметры, затем внести эти параметры в модель LTSpice, затем смоделировать простую схему (скажем повторитель), посмотреть, какие напряжения получились в LTSpice и какие в действительности. Если они не совпадают - измерять по-другому (напр. крутизну измерять при другом токе стока). И так до опупения, пока параметры модели в симуляторе не совпадут полностью с живой схемой. Развлечение еще то

[shura1959]

Igor EV, Я на работе лет 20 занимался моделированием, в основном цифра, но и библиотеки из МОП транзисторов тоже. Не думаю, что будут большие трудности. Самый простой путь взять в библиотеке нужный или близкий транзистор, и подправить в нём два параметра - напряжение отсечки и крутизну, бывает, конечно что исходная спайс модель кривоватая, тогда да, может быть затратно, но, думаю, LTspice не подкачает.

[Гоша]

Т.е., как я понимаю, нужно взять полевой транзистор, измерить параметры, затем внести эти параметры в модель LTSpice, затем смоделировать простую схему (скажем повторитель), посмотреть, какие напряжения получились в LTSpice и какие в действительности.

Смысл этого действия?
Понятно же, что в простых схемах, от параметров активных элементов будут зависеть параметры пассивных, например резисторов.
Это ж не ОУ, где можно ограничиться утверждением, что поведение устройства на нем определяется только элементами ОС.
А такую схему, как FIN и иже с ними обязательно нужно настраивать. Введение в схему одного маленького подстроечного резистора на 1МОм решает все вопросы.
Я вот поставил такой (снизу FIN, сверху преобразователь), форм-фактор задан корпусом - трубой внутренним диаметром 17мм.

[shura1959]

Гоша, Симпатичный макет.

[Гоша]

shura1959,
Да это, собственно, не макет, а вполне себе рабочий экземпляр.
С единичными экземплярами я не заморачиваюсь печатными платами - нет смысла.
Был у меня микрофон Behringer B5 со сменными капсюлями, круговым и кардиоидным.
Теперь есть два микрофона. Круговой и кардиоидный.
На подходе FIN с электретным 16 мм капсюлем.
Кстати, FIN зарекомендовал себя очень хорошо. Я бы сказал, прогнозируемо хорошо.

[Igor EV]

Offтопик:

Смысл этого действия?
Понятно же, что в простых схемах, от параметров активных элементов будут зависеть параметры пассивных, например резисторов.
Это ж не ОУ, где можно ограничиться утверждением, что поведение устройства на нем определяется только элементами ОС.
А такую схему, как FIN и иже с ними обязательно нужно настраивать. Введение в схему одного маленького подстроечного резистора на 1МОм решает все вопросы.

Я конечно жутко наоффтопил, но вынужден объяснить, зачем мне это надо. Дело не в FIN. Дело в том, что до FIN я никгода моделированием не занимался. А теперь стало просто интересно. И я заметил, что самая простая схема, смоделированная в LTSpice, имеет другие значения сопротивлений резисторов, в сравнении с реально спаянной. Я начал разбираться, и оказалось, что модели LTSpice не совпадают с моими реальными транзисторами. Хотя бы потому, что разброс параметров никто не отменял. Вот мне и стало интересно, а можно ли подогнать эти модели к действительности? В противном случае нужно относиться к моделированию просто как к очень приблизительной оценке схемы. Если у меня хватит терпения, я попытаюсь добиться более-менее близкого соответствия модели и реальной спаянной схемы для начала на примере простого повторителя. Потом сделаю вывод о том, надо ли оно вообще.

[Гоша]

Offтопик:

И я заметил, что самая простая схема, смоделированная в LTSpice, имеет другие значения сопротивлений резисторов, в сравнении с реально спаянной.

Ну это вряд-ли.
Если взять схему, работающую не на пределе возможностей, хоть с какой-то стабилизацией режимов местными ОС, то разбег получается не такой уж большой.
А так да, библиотечные модели усредненные.
Можно заставить симулятор работать с параметрами моделей элементов как с переменными, но это уже перебор.

Вообще-то задача разработчика сделать такую схему, чтобы она работала при любых учтенных допусках параметров элементов и при этом не выходила из допустимых значений параметров самой схемы.
И регулировалась одним подстроечным элементом.

[shura1959]

С единичными экземплярами я не заморачиваюсь печатными платами - нет смысла.

Конечно, я тоже; просто привык всё без КД, ТД, и ПП называть макетом.

FIN зарекомендовал себя очень хорошо. Я бы сказал, прогнозируемо хорошо.

Я тоже запланировал собрать, есть объект для модернизации (только сначала - для ремонта).

[Lenivo]

Обзорная статья с примерами записей на Советских/Российских студийных микрофонах... статья для гуманитариев......

https://www.ferra.ru/review/multimed...zen.yandex.com

[sia_2]

Обзорная статья с примерами записей на Советских/Российских студийных микрофонах... статья для гуманитариев......

https://www.ferra.ru/review/multimed...zen.yandex.com

Во-первых, человек просто не в теме - в "микрофоностроении" кроме добротных Neumann и AKG (а также Beyerdynamic), в "высшей лиге" есть еще Sony, Shoeps, Sennheiser и DPA.
Среди российских - опять таки, перечислена "попса". Хотя единственные, кто еще делает капсюли и микрофоны реально мирового уровня - Elation.

[Aikman]

единственные, кто еще делает капсюли и микрофоны реально мирового уровня - Elation.

Где можно приобрести капсюль?

[Igor EV]

Если вдруг кому-то нужно перетянуть капсюль, смотрите видео: https://www.youtube.com/watch?v=ACF9oWRI5IE
Похоже это не так сложно сделать, как кажется на первый взгляд.

[Гоша]

Фигня это все.
"Я натянул пленку на пластиковое ведерко" особенно доставляет.
Какая частота резонанса при этом получилась с учетом того, что пленка очень толстая?
Ну и тест типа "рас-рас- кислый квас" это сильно.
А так да, работать как-то будет и с солнцезащитной пленкой.
Заниматься таким без соответствующей измерительной базы - занятие общедоступное, как толкание маятника. И столь же бесполезное.
ИМХО.