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]

Специально для Вас.

Спасибо!

А давайте еще о том, как правильно подсоединить кабель.
Вот картинка:

Я специально расставил имена точек от A до E.
Я напишу, как я понимаю, поправьте меня, если я где-то не прав.
Кабель имеет три жилы (2 сигнальные и одна общая), заключенные в общий экран. Точка C подключается к минусовому выводу C4. Точка A соединяется с точкой B и корпусом микрофоном. Между точками A и C соединения нет.
Точка D соединяется с корпусом звуковой карты/усилителя, а также с общим выводом возле блока питания. Точка E соединяется с общим проводом в непосредственной близости от элементов входного каскада. Точки D и E напрямую между собой не соединяются.
Критерий правильности соединения: внутри микрофона соединяем выводы 2 и 3. Уровень шума должен быть таким же, как в случае соединения выводов 2 и 3 на стороне карты.
Пожалуйста поправьте, если я где-то неправ.

Позже посмотрим, что происходит в таком случае, к примеру - с rode nt1a. "Удивительное рядом"

Будет интересно

P.S. Мне пришли микросхемы INA163. К сожалению не рабочие. Так что заказал теперь уже INA217. Одну. Если будет нормальная, тогда закажу еще.

[Павлунчик]

Будет интересно

Ещё бы...
Вместо схемы FIN подключите внутри корпуса микрофона пару резисторов по 47 Ом. Увидите тот же уровень фона, что и на графике из
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2916209



Нетрудно представить, как себя поведёт в таком случае любой другой конд. микрофон

---------- Сообщение добавлено 19:12 ---------- Предыдущее сообщение было 19:07 ----------

P.S. Мне пришли микросхемы INA163. К сожалению не рабочие.

Соболезную. Пока международное "правосудие" не будет реагировать так же быстро, как отправка средств мошеннику - остаётся уповать на мысли о хорошем.

---------- Сообщение добавлено 20:03 ---------- Предыдущее сообщение было 19:12 ----------

А давайте еще о том, как правильно подсоединить кабель.

И пятипроводный пробовал во всех возможных комбинациях. Приближаешь кабель к работающему трансу и понимаешь, что зря стараешься. FIN то, rode или просто пара сопротивлений
Чёрным - пара сопротивлений по 46,8 и 46,7 Ом.
Красным - FIN.
Кабель придавил в трёх сантиметрах от транса тяжёлым предметом, чтобы позиция сохранилась идеально после перепайки схемы.

[Igor EV]

Приближаешь кабель к работающему трансу и понимаешь, что зря стараешься. FIN то, rode или просто пара сопротивлений

Да уж Видимо нужно применять кабель с оплеткой из пермалоя
Сейчас думаю, куда UPS поставить. Он у меня сейчас рядом с экраном - удобно включать-выключать. Видимо придется место для него искать подальше (в нем громадный транс). Радует хотя бы то, что на расстоянии в полметра наводок нет (проверял).

[Гоша]

Мне пришли микросхемы INA163. К сожалению не рабочие. Так что заказал теперь уже INA217. Одну.

Может, ну их?
А собрать бустер из поста #801? Самый последний, распространенный.
Чуть подправить номиналы, выбросить лишние конденсаторы - ничуть не хуже INA163 получится.
Или, если нужно усиление побольше - модифицировать первую схему бустера из поста #801 под двухполярное питание и добавить сумматор на обычном ОУ.
Кстати, полный аналог INA163 - AD8429.

[Павлунчик]

Да уж

Отредактировал последний график в 862-ом посте. Попутал с режимом полной разбалансировки. И очень кстати...
Полная разбалансировка по сопротивлениям показывает схожую максимальную амплитуду наводки, что и на одинаковых сопротивлениях.

[Гоша]

Полная разбалансировка по сопротивлениям показывает схожую максимальную амплитуду наводки, что и на одинаковых сопротивлениях.

Что значит полная разбалансировка?
О чем вообще эти картинки?
О том, что сердечник трансформатора дает помеху 50Гц + нечетные гармоники? Так это тривиальный факт. А какова величина этой помехи?
О том, что дифференциальный вход подавляет синфазную помеху в меру своих возможностей?
Так это тоже факт.
Интересно то, насколько данный конкретный дифференциальный вход подавляет синфазную помеху.
Но для того, чтобы это измерить, не нужно трансформаторов и грузиков для придавливания кабеля. И кабель не нужен.
Нужно просто подать на оба входа - Cold и Hot один и тот же сигнал известного уровня и измерить уровень выходного сигнала.
Если и

[Павлунчик]

Что значит полная разбалансировка?

Вместо схемы подключены два резистора по 47 Ом. "Полная разбалансировка", здесь - один из резисторов отсутствует или на несколько порядков больше по сопротивлению. Пробовал с одинаковыми резисторами и с "разбаласировкой". В обоих случаях разница в максимальных амплитудах наводки на кабель - одинаковая. Я описал выше, что делал.

---------- Сообщение добавлено 01:57 ---------- Предыдущее сообщение было 00:40 ----------

Интересно то, насколько данный конкретный дифференциальный вход подавляет синфазную помеху.

Подал сигнал 820 мкВ RMS 1000 Гц на вход карты с усилением 61.5 дБ.
Сразу на ДВА полюса шунтированные резисторами по 33 Ом.
На анализаторе полка шума -102 дБ и никакого сигнала не видно.
-------------------
Затем подал сигнал 820 мкВ RMS 1000 Гц на один из полюсов.
На анализаторе уровень сигнала -7 дБ.
-------------------
Достаточное подавление?

[Igor EV]

А собрать бустер из поста #801? Самый последний, распространенный.

Да, меня тоже давно привлекает именно эта схема. Я нашел ее здесь: https://sound-au.com/project66.htm

Я собирал аналог INA166 на LM833 (схема из даташита). Вот что получилось (входы посажены на общий провод через резисторы 2К):

Верхний график - схема на LM833 с усилением 60дБ.
Нижний график - незамкнутый линейный вход звуковой карты с усилением 0дБ.
Как по мне, LM833 шумит очень сильно. Нужны доп. транзисторы.
В связи с этим вопросы: можно ли выбросить конденсаторы C1, C2, C3 (в схеме из поста #801)? Я собираюсь использовать переключатель а не потенциометр в цепи регулировки усиления. Макс. усиление в 40-50дБ я думаю будет достаточным.

У меня есть возможность купить по-видимому оригинальные SSM2019, THAT1510, THAT1512 за 5 евро/штука. Не знаю, насколько это адекватная цена. И я пока в раздумьях, что будет проще сделать в итоге: схему #801 или схему на настоящем инструментальном усилителе.

[Sonic-72]

можно ли выбросить конденсаторы C1, C2, C3 (в схеме из поста #801)? Я собираюсь использовать переключатель а не потенциометр в цепи регулировки усиления. Макс. усиление в 40-50дБ я думаю будет достаточным.

Это схема Шиклаи- неплохая линейная схема. C2, C3 можно зашунтировать безболезненно, а отказываться от C1 не рекомендовал бы: даже если вместо пота будет галетник, то щелчки при переключении обеспечены без этого кондёра. Посмотрите ещё схемы по Коэну (SSM2019, THAT1510, THAT1512- топология Коэна, кстати), ту же, распространённую в сети от Amek 2500 и др. консолей. THAT1510, THAT1512 иенее шумные, в сравнении с SSM2019, но характер звука схож. THAT1510 и THAT1512 отличаются между собой только мин. и макс. усилением.

[Igor EV]

C2, C3 можно зашунтировать безболезненно, а отказываться от C1 не рекомендовал бы: даже если вместо пота будет галетник, то щелчки при переключении обеспечены без этого кондёра.

Понятно, спасибо.
Кстати, в схеме на THAT тоже есть такой конденсатор, хотя я делал на INA163 (пока не сжег ее) без этого конденсатора, и никаких щелчков слышно не было.

Посмотрите ещё схемы по Коэну..., ту же, распространённую в сети от Amek 2500

Глянул, действительно интересная схема. Вызывает некоторые вопросы при первом взгляде, но я досконально не разбирался. Я подумаю. Пока что сделаю схему из сообщения #801, посмотрим, какие будут шумы.

[Sonic-72]

Пока что сделаю схему из сообщения #801, посмотрим, какие будут шумы.

Да, схема проще, но есть варианты Шиклаи и более наворочанные, например с ГСТ, как у Amek 2500, или у Midas, или у Mackie 8 buss.
Шумы будут зависеть от применённых БТ и ОУ.

[Гоша]

Я собирал аналог INA166 на LM833 (схема из даташита)

Попытка с негодными средствами.
LM833 впятеро шумнее INA.
Касательно бустера из #801 и ему подобным.
Все это модификации схемы Коэна в том или ином виде. С генераторами тока и без них.
Конденсатор C1 замыкать не надо и выбрасывать тоже.
Теоретически его можно замкнуть, поскольку постоянное напряжение на нем (между эмиттерами Q1 и Q3) близко к нулю. Вследствие этого никаких щелчков быть не должно, конденсатор при переключениях не перезаряжается. Но при разбалансировке плечей из-за разности h21 транзисторов и разброса номиналов элементов, замыкание конденсатора может повредить искажениям.
С2 и С3 можно замкнуть, но при этом резисторы R4, R8 надо увеличить до 4,7к.
Это незначительно увеличит шумы (проценты), но уменьшит синфазный сигнал на входах дифусилителя с -8В до миливольт.
Оно, конечно, будет работать и с синфазным -8В, но это не есть очень хорошо.
И резисторы R1, R5 можно безболезненно увеличить раз в 10.
Результат симуляции схемы с не самыми малошумящими транзисторами дает следующие результаты при усилении 50 дБ:
На выходной шкале 1В КНИ на 1 кГц 0,002%.
На выходной шкале 3В 0,005%.
Приведенный ко входу уровень шума 0,25 мкВ, что с капсюлем чувствительностью 10 мВ/Па позволит получить отношение С/Ш 92 дБ.
Шумы ОУ добавляют к общим шумам очень мало, так что его выбором можно особо не заморачиваться.
Забавно, что львиную долю общего шума создают резисторы установки усиления R9 последовательно с VR1||R14. Исключение из общих шумов шума этой цепочки уменьшает приведенное ко входу напряжение шума в 2 раза.
То есть уменьшение сопротивления этой цепочки приводит к увеличению усиления и одновременно к уменьшению приведенного ко входу шума.

[Tuvalu]

Пока что сделаю схему из сообщения #801, посмотрим, какие будут шумы.

Сама схема оптимальна в смысле шумов. Всё зависит от транзисторов - какие примените, такой результат и будет. Схему можно сделать даже в несколько раз менее шумной, чем лучшие чипы THAT и SSM. На схеме указаны 2N4403 - это хороший вариант. Можете поставить их по 4 шт. в плечо - будет вообще супер. Только схема упрощена донельзя. Посмотрите как организованы входы в про-преампах, вот так и делайте.

У меня есть возможность купить по-видимому оригинальные SSM2019, THAT1510, THAT1512 за 5 евро/штука. Не знаю, насколько это адекватная цена.

Зайдите на сайт THAT, там указаны рекомендуемые цены. 5 евро - вполне нормально за единичные экземпляры.

Вот что получилось (входы посажены на общий провод через резисторы 2К):

Так шум не меряется. Это режим открытого входа, поэтому имем 2 "лишних" источника шума:
1) шум 2 кОм * 1,41
2) токовый шум ОУ, протекая по этим 2 кОм-ам, создаёт добавочное напряж. шума.
В рабочем режиме эти 2 кОм зашунтированы низким импедансом микрофона, поэтому эти составляющие шума будут меньше примерно в корень из отношения сопротивлений.
Правильные измерения шума получатся, если зашунтировать вход примерно 50 Ом-ами (эквивалент конденсаторного п/п мик.) или 200 Ом - динамический.
Именно поэтому, мик.преампы всегда шумят больше при вынутом микрофоне. Притом, чем лучше преамп, тем разница значительней.

---------- Сообщение добавлено 00:30 ---------- Предыдущее сообщение было 00:14 ----------

Касательно бустера из #801 и ему подобным.
Все это модификации схемы Коэна в том или ином виде.

Вообще нет! Коэн - это совершенно другая топология. А именно, схема с общей токовой ООС в эмиттеры. А #801 - это просто Шиклаи-дифкаскад + дифусилитель. Такая топология называется Complementary Feedback Pair.
Если вести речь о модификациях, то Коэн - это усовершенствованный INA103, 163, 217 и т.п. с полноценным диф выходом на паре ОУ (т.е. всего 4 ОУ). При диф. съёме сигнала схема Коэна, в отличие от INA-подобных, давит синфазную помеху в максимально возможной степени. Всё это - топологии Current Feedback Instrumentation Amp.

[Igor EV]

Попытка с негодными средствами.
LM833 впятеро шумнее INA.

Да это понятно. Просто я хотел прикинуть, какой уровень шума получится. Менее шумных ОУ у меня сейчас нет.
Спасибо за подробные разъяснения по схеме. Про конденсаторы C2, C3 я и сам догадался - кстати, у меня на эмитерах Q2, Q4 напряжение -6.4В (при питании +/-11.9В). Поэтому убирать конденсаторы не буду.
Про конденсатор C1 для меня было не так очевидно, спасибо.

Так шум не меряется. Это режим открытого входа

Спасибо, значит буду в дальнейшем шунтировать вход 50 омами.

Обнаружился недостаток схемы #801 - сильный уровень фона 50Гц. На 10дБ выше, чем в схеме на трех половинках LM833 (инструментальный усилитель - схема из даташита INA163). Источник питания я применял один и тот же для обоих схем.
Видимо нужно точно подбирать резисторы R10-R13 (они у меня с 5% разбросом). Остальные резисторы у меня с разбросом в 2% (старался подобрать). Думаю, здесь нужно подбирать резисторы даже не с 1% точностью, а выше.

Сейчас по питанию у меня недостаточная емкость после диодного моста. Надо бы увеличить. Стабилизатор на LM317/LM337.

В общем, я поиграюсь еще с обеими схемами, но подумываю о покупке THAT.

[Sonic-72]

здесь нужно подбирать резисторы даже не с 1% точностью, а выше.

Да, в таких схемах надо элементы с разбросом, не хуже 1%. Но, внутри партии 1% резисторов разброс ещё меньше, как правило. Т.е., можно подобрать резисторы с практически нулевым разбросом между экземплярами.
Вот более правильная схема Шиклаи:

При хорошо стабилизированном питании эта схема не генерит 50Гц.
Если резисторы (по этой схеме) R6 и R22 поставить номиналом 4.7к, то электролиты С6 и С8 можно заменить на плёнку 4.7мкФ*63в. При этом завал НЧ по -3дБ будет на 7-ми Гц.

[Igor EV]

При хорошо стабилизированном питании эта схема не генерит 50Гц.

Спасибо за схему.
Я вижу, что с выходов транзисторов на входы ОУ нет конденсаторов. Но не будет ли мешать большое синфазное напряжение на эмитерах Q4, Q6 работе ОУ? Какое там напряжение? У меня оно получилось -6.4В, что многовато для подключения напрямую, без конденсаторов. Возможно я неправ.

P.S.
Я протестировал схему #801 с разными транзисторами: BC857B, КТ3107Л и 2SA970. В качестве транзисторов n-p-n использовал 2SC2240. Надо сказать, что результаты удивили. 2SA970 оказался наилучшим - шум на пару децибел меньше, чем у BC857B. От КТ3107Л я подвигов не ждал, просто было интересно. Его шум был аж на 10дБ больше. 2N4403 у меня нет. Возможно стоит попробовать параллелить несколько транзисторов.

Да, кстати, как рассчитать коэффициент усиления схемы #801 и #875?

[Tuvalu]

Вот более правильная схема Шиклаи:

Да, это то, что доктор прописал.

Я вижу, что с выходов транзисторов на входы ОУ нет конденсаторов. Но не будет ли мешать большое синфазное напряжение на эмитерах Q4, Q6 работе ОУ? Какое там напряжение? У меня оно получилось -6.4В, что многовато для подключения напрямую, без конденсаторов. Возможно я неправ.

Нормально, обычная ситуация. Например, в топовом преде Millennia STT-1 -6,8 В - и ничего страшного не происходит. Если так тревожит, то можете увеличить R15, 21 - установите ими на входах ОУ вольта 3.

Надо сказать, что результаты удивили. 2SA970 оказался наилучшим - шум на пару децибел меньше, чем у BC857B.

Ничего удивительного, вполне закономерные результаты. BC857 вообще не подходит в качестве первого транзистора в паре Шиклаи, т.к. у него очень большое сопротивление базы - намного больше импеданса микрофона. 2SA970 будет гарантировано лучше. Идеально - 2SB737, можно 2SA1316.

Да, кстати, как рассчитать коэффициент усиления схемы #801 и #875?

AES129 Designing Mic Preamps в помощь.

[Гоша]

Да, кстати, как рассчитать коэффициент усиления схемы #801 и #875?

http://www.thatcorp.com/datashts/AES...ic_Preamps.pdf
Начиная со стр. 35 по стр. 43 все о таком усилителе.

Обнаружился недостаток схемы #801 - сильный уровень фона 50Гц.

Способность этой схемы подавлять пульсации питания очень зависят от симметричности схемы. В тексте по ссылке выше
на стр. 42 указано, какие элементы надо попарно подбирать для улучшения подавления пульсаций питания и улучшения подавления ослабления синфазных сигналов.
Можно ввести регулировку симметричности по максимуму подавления пульсаций питания, но при этом может ухудшиться подавление синфазных сигналов.
Регулировка делается так:

[Igor EV]

Tuvalu,
Гоша,
Супер, спасибо!

У меня уже получилось вот так:

На верхнем графике - услилитель с Ку = 1000 и резистором на входе 51 Ом, на нижнем - закороченный линейный вход звуковой карты.

Наверное не супер достижение, но лучше уже сделать сложно - лезут помехи по питанию. Собрано на соплях - картонка с проводками. Нужно экранировать.

[Tuvalu]

Лучше питать дифкаскад через пару стандартных фильтров - транзистор (К-вход питания, Э-выход на дифкаскад), 10 кОм Б-К, 100 мкФ Б-общий. Подавление пульсаций ок. 55 дБ.