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]

Гоша, спасибо! У Вас голова намного светлее моей Я с трудом понимаю. Но мучить Вас больше не буду. Чтобы что-то возразить, у меня не хватает мозгов

Прошу прощения у всех за еще один оффтоп, но это важно на самом деле.
Гоша, Вы говорили, что Вам не нравятся предусилители вашей карты. А я обнаружил еще одну вещь, из-за которой мне сложно посчитать уровень шума моего FIN. Я обнаружил, что моя карта (скорее всего входные цепи АЦП) ограничивает сигнал на уровне примерно -6.8дБ. Объясню, поскольку Вы сразу спросите, про децибелы: "относительно чего?"
Я подаю с генератора (или любого источника) сигнал на линейный вход карты и делаю запись в wav-файл. Так вот, я могу делать запись только до отметки -6.8дБ (в wav-файле). Если я увеличиваю уровень, то внутри wav-файла уровень растет очень слабо, а искажения становятся огромными. Т.е. невозможно сделать запись с уровнем в wav-файле в 0дБ. Почему так? Могу ли я что-то исправить? И интересно, у Вашей карты нет таких артефактов? Вы можете записать wav-файл, в котором синусоида имела бы размах 0дБ без ограничения?

[semimat]

semimat, если вы сбросите гармоники описанным Гошей методом в практический ноль т.е. скажем в -160дб на ффт, то вам какая разница совпала фаза DUT 3й гармоники с такой же у АЦП, или нет? Любое отклонение гармоники от сброшенного уровня будет означать рост гармоники, это тот же случай что замер резисторов мостом. Рассмотрите случай DAC->DUT->ADC, пара ADC/DAC скомпенсирована, вставляете DUT и видите практически только его гармонику.
Конечно, состояние сброшенных АЦП/ЦАП стабильным не будет, именно это и станет практическим лимитом точности замера.

IVX, я по другому понял, что делал Гоша. Он, как я считаю, никакими настройками не обнуляет сквозные собственные искажения измерительного тракта, он просто запоминает амплитуды его собственных гармоник, чтобы уже потом вычесть их. Но так действовать нельзя. Если в такую цепь включить DUT, то произойдет описанное в моем предыдущем посте векторное сложение гармоник измерительного тракта и гармоник от DUT со всеми возможными исходами, и последующее вычитание запомненных амплитуд гармоник измерительного тракта не позволит оценить гармоники, порождаемые DUT. Если бы Гоша действительно обнулил выходные гармоники, тогда всё могло бы быть по-другому.
Вот математический пример, описывающий происходящее.
Пусть вторая гармоника без DUT имеет условную амплитуду |10|, где |_| означает взятие модуля от комплексной величины гармоники, что в нашем случае соответствует работе с модулем (амплитудой) FFT. После подключения DUT, к гармонике тракта 10 векторно добавится гармоника от DUT – х, и суммарная комплексная гармоника станет 10+х, а её модуль |10+х|. Пусть она оказалась в точности равной исходной гармонике тракта 10. Надо найти х.
Фактически, для этого надо решить уравнение:
|10+х|=|10|
Нетрудно понять, что ответом может быть как х=0, так и х=-20, то есть, гармоники DUT могли быть как равными нулю, так и равными 20.
А если уравнение имеет вид |10+х|=|11|, означающее, что после подключения DUT, искажения возросли на 10%, то ответами будут х=1 и х=-21. Значит, гармоники DUT могли быть как 1, так и 21.
Поэтому надо вычитать комплексные спектры FFT, чтобы избежать роковую роль модуля.

---------- Сообщение добавлено 17:28 ---------- Предыдущее сообщение было 17:19 ----------

При последовательном соединении каскадов их передаточные функции премножаются, и все выглядит совершенно иначе.

Так об этом случае мы и говорим! Я просто не стал удлинять свой пост выкладками, а сразу сказал, что получится в результате.

---------- Сообщение добавлено 17:35 ---------- Предыдущее сообщение было 17:28 ----------

Я подаю с генератора (или любого источника) сигнал на линейный вход карты и делаю запись в wav-файл. Так вот, я могу делать запись только до отметки -6.8дБ (в wav-файле). Если я увеличиваю уровень, то внутри wav-файла уровень растет очень слабо, а искажения становятся огромными. Т.е. невозможно сделать запись с уровнем в wav-файле в 0дБ. Почему так? Могу ли я что-то исправить? И интересно, у Вашей карты нет таких артефактов? Вы можете записать wav-файл, в котором синусоида имела бы размах 0дБ без ограничения?

У меня такое бывает, когда я выставляю очень малый уровень усиления входа звуковой карты. Тогда в звуковой карте при подаче большого сигнала происходит перегруз и его ограничение уже во входной аналоговой части (микшере), то есть, до входа самого модуля АЦП. Чтобы это избежать, надо увеличить входное усиление. У меня, по крайней мере, так.

[Igor EV]

У меня такое бывает, когда я выставляю очень малый уровень усиления входа звуковой карты. Тогда в звуковой карте при подаче большого сигнала происходит перегруз и его ограничение уже во входной аналоговой части (микшере), то есть, до входа самого модуля АЦП. Чтобы это избежать, надо увеличить входное усиление. У меня, по крайней мере, так.

У меня ограничение наступает при любых настройках. Невозможно в принципе записать сиглал так, чтоб в wav-файле уровень был выше -6.8дБ. У меня есть два подозрения:
1) Разработчики драйверов почему-то специально ограничили уровень (уж не знаю, почему)
2) Ограничение наступает где-то на аппаратном уровне. Я даже хочу поковыряться и подать сигнал прямо на АЦП, минуя входной усилитель. Не знаю только, решусь или нет.

[semimat]

2) Ограничение наступает где-то на аппаратном уровне. Я даже хочу поковыряться и подать сигнал прямо на АЦП, минуя входной усилитель. Не знаю только, решусь или нет.

Можно не подавать сигнал на вход АЦП, чтобы не сжечь чего-нибудь, а осциллографом найти, где наступает ограничение. Возможны два варианта, которые наверное можно попробовать исправить самому. Если ограничение происходит до АЦП то посмотреть, не просело ли питание аналоговых входных микросхем. Если питание нормальное, и выходной сигнал может иметь размах почти до величины питания, то тогда возможно, что по какой-то причине увеличился опорный уровень на АЦП, и чтобы достигнуть нуля децибел в этом случае потребуется гораздо больший входной сигнал, который не смогут обеспечить входные аналоговые цепи. В этом случае надо посмотреть опорное напряжение АЦП и сравнить с требуемым. Это я бы сделал как дилетант в данном вопросе. Ну, и наверное сначала попробовал бы переустановить драйвера из разных источников. Конечно, нужно еще видеть, каков характер ограничения. Но повторюсь, это советы дилетанта.

[Igor EV]

semimat, понятно, в принципе я тоже думаю в этом направлении.

---------- Сообщение добавлено 16:48 ---------- Предыдущее сообщение было 15:29 ----------

Последовал Вашему совету и переустановил драйверы. И всё стало чудесно! Ограничения нет даже при -0.1дБ на входе.
Теперь всё в комплексе - самодельный микр.усилитель+звуковая карта при общем усилении в +54дБ дают искажения второй и третьей гармоник порядка 0.006%. Думаю с такими результатами уже можно заниматься измерениями.
Огромное Вам спасибо. Никогда не думал, что драйвер влияет так сильно.

[Павлунчик]

как запитывается преобразователь со схемой фин?

Факторов влияющих на конечный результат настолько много, что в каждом конкретном случае требуется отдельное обсуждение.
Я показал одно из возможных решений (естественно собрал и подтвердил результат со своими транзисторами).
К примеру - R14 получается не 5.6кОм, а 4.7кОм (так КНИ у меня всегда на треть меньше - при большой амплитуде, 977 мВ RMS, менее 0.002%), как у других - не знаю.
Для устойчивой работы "сходу" можете применить полевик 170BL, 3557(6) или K30 (все с отсечкой около 0.5V).
Напряжение поляризации в данной схеме получается 62V но можно удалить 2N2222 и получить на капсюле около 72V + множество других вариантов с применением удвоителя, "вычитающих" стабилитронов на 2N2222 (+ другие подобные маломощные транзисторы), АРУ, и т.д.

[Igor EV]

Павлунчик, позвольте мне добавить, потому что похоже человек слабо разбирается в электронике.

tejinaji
C1 - это капсюль. В схеме из сообщения #2266 нижний вывод С1 - это корпус капсюля, а верхний вывод С1 - это центральный вывод капсюля.
Левая часть схемы (включая С12) - преобразователь напряжения. Он обсуждался, начиная отсюда: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2953716
Обратите внимание на конденсатор С10. Для того, чтобы понять детали, читайте обсуждение - там все написано. И еще, качество работы преобразователя очень сильно зависит от качества дросселя. Это касается любой схемы преобразователя на транзисторах. Рекомендую сделать один в один, как рекомендовал Павлунчик в обсуждении. В противном случае результаты скорее всего будут плохие.

[Schertler]

Павел, позвольте вопрос по электролитическим конденсаторам 47мкФ в схеме FIN.
Дело в том, что во время поиска схем предусилителя с высокоомным входом я обнаружил версию от Texas Instruments с очень хорошими показателями..... естественно, я уже установил её в мой предусилитель и рад этой находке.
Присмотревшись внимательно, я заметил сходство этой схемы с вашей схемой FIN, но есть и разница - пара конденсаторов вокруг ПТ.
Попробовал эту версию в симуляторе, Я заменил в схеме FIN электролиты 47мкФ на обычные конденсаторы 100нФ и всё работает также, смешно что-то ещё улучшать по искажениям и шуму,
однако с неэлектролитическими конденсаторами 100нФ и искажения ещё чуть ниже, и шум на 20нВ - 680нВ против 704нВ.



Ниже схема и ссылка на файл от Texas Instruments (TL/H/6791 –4, Ultra-High ZIN AC Unity Gain Amplifier):



https://www.ti.com/lit/an/snoa620/sn...=1639796710306


Вопрос ко всем участникам темы: пробовал ли кто-нибудь использовать в схеме FIN неэлектролитические конденсаторы ? Если да, то была ли заметна разница ??

[semimat]

Вопрос ко всем участникам темы: пробовал ли кто-нибудь использовать в схеме FIN неэлектролитические конденсаторы ? Если да, то была ли заметна разница ??

Schertler, попробуй измерить искажения в схеме FIN с конденсаторами малой емкости (100n) не на килогерце, а на частоте 20 Гц. Думаю, искажения окажутся существенно выше, чем при больших емкостях. А шумы, я думаю, оказались меньше потому, что при малых емкостях завал АЧХ снизу начинается раньше, чем при больших емкостях. Соответственно, уменьшается вклад низких частот в итоговые шумы.

[Schertler]

Schertler, попробуй измерить искажения в схеме FIN с конденсаторами малой емкости (100n) не на килогерце, а на частоте 20 Гц. Думаю, искажения окажутся существенно выше, чем при больших емкостях. А шумы, я думаю, оказались меньше потому, что при малых емкостях завал АЧХ снизу начинается раньше, чем при больших емкостях. Соответственно, уменьшается вклад низких частот в итоговые шумы.

Проделал этот тест со всеми схемами которые у меня имеются в симуляторе - в источнике сигнала установил 22 Гц вместо 1000 Гц.......
Абсолютно во всех версиях усилителей искажения увеличиваются в миллионы раз и они превышают 73% и в схеме с электролитами 47 мкФ, хотя стандартно при 1000 Гц сигнале все имеют искажения ниже 0,00005%.

[Павлунчик]

в источнике сигнала установил 22 Гц вместо 1000 Гц.......

А в измерителе искажений Вы установили ту же частоту, что и в источнике сигнала?
Нужно ещё время прежде чем программа посчитает искажения на такой низкой частоте.

---------- Сообщение добавлено 07:34 ---------- Предыдущее сообщение было 07:27 ----------

Я заменил в схеме FIN электролиты 47мкФ на обычные конденсаторы 100нФ и всё работает также, смешно что-то ещё улучшать по искажениям и шуму,
однако с неэлектролитическими конденсаторами 100нФ и искажения ещё чуть ниже, и шум на 20нВ - 680нВ против 704нВ.

Я применяю в ПОС слежения по 100 мкФ и уменьшать не думаю.
Поверх всего этого добавил бы ещё один полевик до каскода но для простых любителей это уже слишком.

[IVX]

100uF есть 10в в 0805 танталы, если места под электролиты не хватает.

[Aikman]

100uF есть 10в в 0805 танталы

Там вроде на 25В минимум надо.

[Гоша]

Проделал этот тест со всеми схемами которые у меня имеются в симуляторе - в источнике сигнала установил 22 Гц вместо 1000 Гц.......

А в директиве .four изменить частоту не забыл?
А время симуляции увеличил так, чтобы хоть 1 период 22 Гц анализировался?
При уменьшении емкостей до 1 мкФ искажения на частоте 20Гц возрастают в 5 раз, при уменьшении до 0,1 мкФ - в 36 раз.
На частоте 1 кГц существенных изменений искажений при уменьшении емкостей не происходит.
Какие миллионы раз???
Вот так и рождаются нездоровые сенсации (С) А. и Б. Стругацкие
Уменьшать емкости этих конденсаторов можно, но не бездумно. Край - 3,3 мкФ.

[Igor EV]

100uF есть 10в в 0805 танталы, если места под электролиты не хватает.

А как танталы будут в плане влияния на звук? Надо бы сделать измерения искажений, жаль времени нет, просто катастрофически...

Там вроде на 25В минимум надо.

Достаточно 16В, просто нужно измерить и убедиться на всякий случай.

[Гоша]

Достаточно 16В, просто нужно измерить и убедиться на всякий случай.

Там при правильно настроенном режиме Uds=4В на конденсаторах напряжение около 5В.
Так что конденсаторов на 10В вполне достаточно.

[IVX]

как на звук не знаю, но искажений нет, по крайней мере в таком месте, так же как и алюминиевые. Однако, в моём роуд нт1 море места, влезет всё что угодно, никакие требования по компактности.

[Aikman]

Однако, в моём роуд нт1 море места, влезет всё что угодно

Оно какбэ и в ВМ-800 влезает с запасом. Можно еще пару батареек для пущей поляризации запихнуть.

[Schertler]

А в директиве .four изменить частоту не забыл?
А время симуляции увеличил так, чтобы хоть 1 период 22 Гц анализировался?
При уменьшении емкостей до 1 мкФ искажения на частоте 20Гц возрастают в 5 раз, при уменьшении до 0,1 мкФ - в 36 раз.
На частоте 1 кГц существенных изменений искажений при уменьшении емкостей не происходит.
Какие миллионы раз???
Вот так и рождаются нездоровые сенсации (С) А. и Б. Стругацкие
Уменьшать емкости этих конденсаторов можно, но не бездумно. Край - 3,3 мкФ.

Никоим образом не хотелось бы плодить нездоровые сенсации, интерес сугубо технический и личный, так как сам имею микрофон со схемой FIN.......
В миллионы раз я имел в виду разницу между искажениями 0,00001 и 73, что равняется 7,300,000 !!
В Техасской схеме установил источник сигнала частотой 22 Гц, также в директиве .four........ Время симуляции .tran 0 100m 90m 1u
По искажениям получил 0,003% против 0,005%, то есть искажения даже понизились на 0,002%.....
Файл схемы в симуляторе в приложении.

Вот скрин-изображение:



---------- Сообщение добавлено 18:12 ---------- Предыдущее сообщение было 18:10 ----------

Оно какбэ и в ВМ-800 влезает с запасом. Можно еще пару батареек для пущей поляризации запихнуть.

У меня такие же большие банки-электролиты в микрофоне!!



Извиняюсь, но система не принимает файл Спайс, пишет "некорректный тип файла"........

[Igor EV]

Друзья, а можно у кого-нибудь попросить готовый файл симуляции для FIN? Выложить можно на какой-нибудь файлообменник.