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.

[Akio Otori]

Купил себе микрофон для развлечения... 103 китай...

Шумит что ты с ним не делай... Наверное придётся и в него FIN поставить.

[Lenivo]

Наверное придётся и в него FIN поставить.

Поищите, есть круглые готовые печатные платы - вроде даже в этой ветке печатка была выложена.

[Павлунчик]

возможные переходные процессы...

Как обеспечить, с режимом слежения, наиболее стабильное напряжение питания капсюля в широком разбросе "мирового" фантома?
Здесь одно из решений (концепт) позволяющее стабилизировать питание капсюля (вариант генератора с удвоителем) с учётом "блуда" на затворе входного полевика в диапазоне питания 37-52V. К примеру - при уменьшении напряжения на затворе входного полевика на, условно - 2V (переход с 48V на 44V) - напряжение питания генератора увеличится на 1V, что с удвоителем компенсирует напряжение на капсюле на те же 2V.
R5 здесь вместо генератора. Схема слева от R1 симулирует ток потребления предварительного усилителя.



Резистором R3 (даже из стандартного ряда) можно достаточно приемлемо установить требуемый "коэффициент компенсации", а резистором R2 выходное напряжение стабилизатора в немалых пределах.
В итоге получаем уже достаточно стабильное напряжение на капсюле с фантомом от 37V до 52V с сохранением следящего режима усилителя и обеспечиваем любителю возможность точно настраивать выходное напряжение преобразователя с помощью ширпотребного мультиметра с входным сопротивлением около 10МОм, что невозможно сделать при питании преобразователя через высокоомный резистор. P-полевик J175 несколько шумноват, вероятно потребуется навесить небольшую ёмкость кое-куда, а куда - практика подскажет.
Стабилизаторы напряжения, тока на полевых транзисторах издревле используются в легендарных микрофонах для питания генераторов и усилителей, эти схемы давно в открытом доступе. Подобного способа компенсации в этих схемах не почерпнуть но мы можем попробовать использовать их в ином включении + с этим дополнительным качеством.

[Akio Otori]

Взял вашу плату с отпиленным умножителем, обкарнал углы ножницами по металлу - прикрутилась к верхней крышке без проблем.

=))

[Павлунчик]

>> Купите эти копеечные 175
Копеечные, но их ждать месяц...

Нам доставляют всегда от 9 до 13 дней. Китай рядом.
Не думал что 50-ти вольтовые полевики столь доступны для стабилизации 3V на входном полевике. Взял на али десяток 2SK246BL, только у одного отсечка занижена да и то не особо критично. Поставил вчера первый попавшийся, сходу получил весьма стабильные 3.1V на СИ входного 3557(6) во всём разбросе фантома 48 и гораздо ниже. "J175" с али также оказались J175, а не чем-то иным. Все подряд отлично вписываются в режим. Понижение фантомного питания с 48V до 33V никак не нарушает малошумящий режим схемы.





-----------------
-----------------
Опробуйте на выходе BS170. КНИ и шум минимальные, выходное сопротивление со стабилизатором тока между ЗИ, в симуляторе - как с самой жгучей ОООС - 0.024 Ома (фантастика какая-то), при том что здесь местная ООС без всякой склонности к самовозбуждению на РЧ. Как говорится - это надо слышать. Речь о последней схеме на предыдущей странице.

-----------------
Предупреждение для новичков - BS170 - транзистор со страшной электростатической уязвимостью. Если Вы не знаете с чем её едят - лучше обойдите этот транзистор стороной.

-----------------
-----------------

Менял в схеме все транзисторы на схожие, входные полевики 117 - 3557, PNP различные, выходной с NPN на мосфет, конденсатор шунта 1мкф с обычной керамики на палладий, стабилизатор тока в выходном каскоде 2sk596, 2sk1227, стаб. напр. j175bl - J103bl. И только тогда, когда заменил китайский гигаомник 5G на такой же, как в rode nt1a - 5G - шум сравнялся со схемой nt1a. Вся остальная замена не влияла на шум ощутимо, шум упрямо чуть выпирал посерёдке. Замечательно. Отборную пару подходящих полевиков 2sk246bl и j103bl можно купить за раз, стаб. тока в выходном каскоде выковырять из любого телефонного капсюля, а BS170 становится настоящим подарком для ценителей FIN - стремления к высочайшей верности передачи акустики микрофона. Судя по спетому - пожалуй лучшая передача из всего что было ранее. Боялся больших паразитных ёмкостей j103bl и bs170, напрасно боялся. Эта удивительная пара загасила подвозбуд почти под ноль без всяких доп шунтов, ферритов и негатива для передачи на ВЧ.
В реальной схеме Q5 j103bl, R6 6.8кОм, Q6 2sk596-В (заказал на пробу "С" ), Q3 2sk246bl, Q1 2sk3557(6), Q2 2sa1048 (можно иные маломощные с усилением 200-250 с макс. паспортным током 150мА), R3-R8 у меня многооборотный подстроечник 1МОм (можно купить на Али 2МОм).





-----------------
-----------------

Нелишне показать разницу (ничего более не меняя) между мосфетом и NPN на выходе усилителя с ООС. Как видим - с NPN возникает устойчивая аномалия на мегагерцах, гиперчувствительность к радиочастотным наводкам. Можно скрыть проблему теоретически - добавить в симуляторе индуктивность на выход - типа - опа - "нет проблемы". Как бы не так. Проблему может как-то решить конденсаторный шунт (ранее предлагал в схеме FIN) но разводка платы не всегда толковая.



Регулярно сталкиваюсь с проблемой "звона" в спектре НЧ. Повезло (моим читателям) с наличием у меня радиочастотных наводок в помещении от компа, сотовой вышки и т.п. Так вот - с заменой NPN на мосфет звон полностью исчезает. Такого эффекта я не получал с NPN даже с ферритом на выходе. Вчера повторил опыт подтвердив результат.

----
----
----

https://rmmedia.ru/threads/139684/post-2446675
Без ОУ, без вездесущих конденсаторов на выходе и межкаскадных (лишь шунты да и то 1мкФ можно удалить переведя Q5 на стабилизацию тока, а не напряжения), без доп. резисторов по питанию, с минимумом каскадов, малым шумом, очень низким выходным сопротивлением, 30 МГц на изгибе характеристики в показометре симулятора ну и 999.9 мВ +- 0.1мВ на ИСЗ входного транзистора.

[Igor-OK]

[QUOTE=Павлунчик;3139948]

Ниже схема -
Принудительный нагрев микротокового стабилитрона на 11V вызывает небольшое увеличение выходного напряжения (здесь его роль исполняет Q5 2SA1048 включенный наоборот, базу откусить под корень). Принудительный нагрев BS170 вызывает небольшое уменьшение выходного напряжения. Совместная работа двух бравых кристаллов неплохо стабилизирует пороговое устройство по температуре.
В итоге - ...
Если закоротить R5 - питание схемы стабилизируется на уровне 13.4V...

Вложение 438373

Схема стабилизатора понравилась, но есть практический интерес: на сколько уплывет напряжение питания схемы (13.4V) при изменении температуры окружающей среды от 24 градусов до 60 градусов. Это касаемо термо стабилизации.

[Павлунчик]

до 60 градусов. Это касаемо термо стабилизации.

Более плотно вопросом термостабилизации стабилизаторов займёмся позже. Обзавёлся пельтье с радиатором от старого мини-холодильника, уже несколько мес. смотрю на него и думаю изготовить простейший термобокс с внутренним прогоном воздуха и внутренней обшивкой "кофлекс" (кофлекс тоже приобрёл). Закупил различные термисторы, уже есть результаты с простейшим вариантом этой схемы (об этом расскажу подробнее на днях или даже сегодня попозже).
А пока можете опускать схемы в воду (холодную, горячую) и смотреть за изменением режима. Относительно окружающего воздуха. В каком-нибудь полиэтиленовом пакете.

[Espresso]

Я тут несколько из контура обратной связи выпал. Но, вроде, впал обратно.
Схема с МОП-полевиком заинтересовала. Обязательно попробую.

>> Предупреждение для новичков - BS170 - транзистор со страшной электростатической уязвимостью. Если Вы не знаете с чем её едят - лучше обойдите этот транзистор стороной.
Я, собственно, МОПы из-за этой электростатической уязвимости всегда стороной обходил.
А не поделитесь технологическими хитростями, желательно применимыми в бытовых условиях?
Если транзистор "с ногами", то всё относительно просто - выводы закорачиваются фольгой. А если SMD?

[real64]

А не поделитесь технологическими хитростями, желательно применимыми в бытовых условиях?

Заземленные антистатические коврик и браслет. Теперь это вполне бытовые устройства. Так же заземлить корпус паяльника. Заряд с остального металлического инструмента будет стекать через Вас посредством браслета. Монтируемая плата лежит на коврике. Все устройство заземлено (лежит на коврике). После того как транзистор запаян, вывести его из строя уже сложнее

[Павлунчик]

Если транзистор "с ногами", то всё относительно просто - выводы закорачиваются фольгой. А если SMD?

Отдельная, собранная/не подключенная плата лежащая на столе, берём пинцетом BS170 sot-23 за торцевые стороны, как обычно, позиционируем транзистор на месте, прижимаем сверху кончиком пинцета. Всё. Все три вывода транзистора "спасены". Затем любым удобным паяльником паяем ножки транзистора в любой последовательности.
У меня не было такого транзистора в sot-23. Макетный монтаж вынуждает применять цанговую колодку. Откусываю от микросхемной колодки 3 гнезда, впаиваю в собранную плату. Достаю голыми руками из пакетика BS170 to-92, укорачиваю выводы кусачками, подгибаю выводы под посадку. Держа транзистор пальцами за корпус (не касаясь выводов) - вставляю его в колодку (можно потрогать корпус микрофона рукой уравняв статический потенциал между двумя телами). Кабель подключаю после. Транзистор супернадёжен в работе но вот со статикой и наведённым электрополем не дружит в известной мере пока его не впаяешь в схему. В незапамятные времена напробивал десятки, как и КП313, КП305. Паяльник сетевой, никакого заземления, иногда в свитере искрящимся киловольтами, романтика. До сих пор в ряде глупых КБ можно видеть пластиковые кресла с синтетикой и ёрзающих на них шерстяных электрофоров с паяльниками от кутюр. Передают платы друг-другу в руки с огоньком.

[Павлунчик]

на сколько уплывет напряжение питания схемы (13.4V) при изменении температуры окружающей среды от 24 градусов до 60 градусов.

Вскипятил воду до кипения, залил схему (завёрнутую в полиэтилен) в кружке.
Транзисторы применил 246BL, 547С, 2222A (в режиме лавинно пробоя). В комнате 22 градуса.
До заливки кипятком 13.53V (входное 24V). После заливки 13.5V.
Также на 20V попробовал но с другим NPN (входное 30V), 847C, 20.6V до заливки, 20.4V после. 2N2222A отлично сотрудничает с 547С, если нагревать только один из транзисторов - дестабилизация дикая. Вероятно можно подобрать NPN для почти идеальной компенсации по температуре. Попробуйте поиграться номиналом R1 в сторону уменьшения и тд.
Разница между входным и выходным напряжением для безукоризненной стабилизации менее 1V. Стабилизатор микротоковый, для наших "спец задач", прошу учесть.





Сторонним читателям - не пытайтесь симулировать эту схему. В симуляторе по умолчанию нет режима для транзистора "лавинный пробой". Подставляйте в симуляторе вместо 2N2222A стабилитрон на 8-9V.

[Igor-OK]

[QUOTE=Павлунчик;3269683]Вскипятил воду до кипения, залил схему (завёрнутую в полиэтилен) в кружке...
Транзисторы применил 246BL, 547С, 2222A (в режиме лавинно пробоя). ...



Отличный результат. Я так понимаю, что с MMBT2222A (sot-23) проблем не будет? А что еще порекомендуете из Вашей практики вместо 2N2222A? Желательно в SOT-23.
Симулировал схему в MICROCAP 12. Вместо пары транзисторов - один 2N7002. При перегреве 60 градусов (87 градусов окружающей среды) выходное напряжение снижается где-то на 0,4В. Со стабилитроном - значительно лучше получается.

[Павлунчик]

Со стабилитроном - значительно лучше получается.

Различные транзисторы в режиме лавинного пробоя шумят по разному. Попробую подобрать иные более-менее малошумящие для данного режима с учётом напряжения стабилизации, термокомпенсации и совместной работы с различной обвеской в различных сочетаниях, на ряд задач, жутко муторно правда, вариантов сотни. Когда-нибудь отпишу C3198 попробуйте, с малым усилением, интересный кристалл в работе на микротоке, стаб. около 7.8V. Подайте на колодку через RC фильтр и 1 МОм напряжение 20-30V, да вставляйте в неё различные маломощные транзисторы. Осциллограф неплохо показывает существенную грязь, а мультиметр напряжение стабилизации (можно регулировать БП наблюдая за отношением микротока и напряжения стабилизации). Мультиметр не держать постоянно подключенным, его входное сопротивление должно быть не менее 9-10 МОм. Здесь корпусное исполнение транзистора не имеет значения.

----------------

Сверху шум 1048 на десятке мкА. На единицах шум значительно меньше но не меньше 2222.
Ниже 2222.
Самый нижний 3198, начинает генерить на микротоках "от любой навешанной ёмкости". С повышением тока до десятка мкА шумит ещё меньше.
Попробуй найди закономерность. Всё сугубо индивидуально, со своим совершенно противоречивым характером но подобным в своей "семье".



На фон 50 Гц и "палки" от радиопомех не обращайте внимания. К шуму самих транзисторов они никаким боком.
Шум снимался с транзистора через истоковый повторитель и микрофонный трансформатор подключенный к звуковой карте.

-----------------

Добавлен график для 2N5551. На токе 2.5-3 мкА. Напр. стаб. 8.8V.
Самый нижний. При увеличении тока до десятка мкА шум растёт но не хуже 2222.



-----------------
-----------------

Лавинник 5551 в паре с 547С - дистаб в кипятке всего 20 мВ в минус от 22V вых.
5551 в паре с BS170 до 300 мВ в минус.
5551 в паре с 2SK246BL до 180 мВ в плюс.
Последняя пара предпочтительнее учитывая высокое входное сопротивление K246. Делитель можно раскочегарить до десятков МОм. Тем более 2SK246BL используется на выходе стабилизатора и в схеме усилителя. Доступен в отборных парах. Плюс намного более стоек к случайному пробою нежели бедолага BS170.

[Igor-OK]

Спасибо! Вы - лучший!

[Павлунчик]

Вы - лучший!

Я знаю. Правда не всегда Не за что.
Схема не простая для любителя. По этому пока развиваю простейший надёжный вариант с термистором.

[Igor-OK]

Схема не простая для любителя. По этому пока развиваю простейший надёжный вариант с термистором.

Уже попробовали? Интересна термостабильность в сравнении с предыдущими вариантами. Красиво ваяете...

[Павлунчик]

Уже попробовали? Интересна термостабильность в сравнении с предыдущими вариантами.

Да, испытывал. С 500к перебор, со 100к недобор. 200к не идеал но 5мВ на градус получил. Если бы были в наличии термисторы 180 - 220 - 240 - 270 кОм - подобрал бы точнее. Пробовал с J112, с отсечкой ближе к 3V. У K246BL такая же, вероятно сойдётся. Позже попробую с ним, более высоковольтный как-никак.
-----------
Не хочется параллелить с 500к ещё один резистор для точной настройки компенсации но Вы можете попробовать для себя.
Без того уже нормально.

-----------
-----------



Минимум шума от этой лавинной кочегарки получается с подобным C-шунтом. Иные шунты внутри схемы не эффективны. Плюсы такого стабилизатора - ничтожный ток потребления, замечательная термостабильность и способность точно удерживать выходное напряжение с разницей вход/выход всего 0.2V. Полевики 2SK246BL. Установка выходного напряжения (22V), после включения, с данной ёмкостью - 1V/сек. Возможно будет достаточно существенно меньшей ёмкости, надо испытывать. МКС однако - микротоковый компенсационный стабилизатор.

[Igor-OK]

Сделал несколько опытов с дросселем на гантельке. Результаты порадовали. В своем сообщении #3215 я пытался сделать "правильный" дроссель. На фото из сообщения показан дроссель без экрана. По факту, в качестве экрана я использовал корпус вскрытого электролитического конденсатора. В этот алюминиевый корпус была помещена модифицированная ферритовыми кольцами гантелька-дроссель и залита эпоксидной смолой.
Но ... ток потребления генератора с этим дросселем меня не устроил.
Сегодня поэкспериментировал с разными вариантами доработки дросселя в виде гантельки 10мГ с габаритными размерами D=4,5mm, H=7mm, p=2mm. Покупал в «БелЧип», Минск, Тургенева, 7. Код товара 01313
Дроссель выводной радиальный PK0406-103K 10000uH (10mH). Размеры дросселя D=4,5mm, H=7mm, p=2mm; со снятой термоусадкой D=4,0mm, H=6mm, p=2mm.

На фото показаны слева-направо покупной дроссель, покупной дроссель без термоусадки, "правильный" дроссель из сообщения #3215 , покупной дроссель с ферритовыми кольцами К10х6х4, экран из корпуса электролитического конденсатора D=12,5mm H=17mm. Магнитная проницаемость колец может быть практически любой.
Опыты проводились на макетке при напряжении питания 24В. Токоизмерительном резистор 10к. В качестве детектора измеряемой частоты использовался дроссель на гантельке, подключенный к щупу осциллографа. На некотором удалении
от контура генератора генерируемая частота видна без проблем.

В сухом остатке получилось следующее:
- "правильный" дроссель 357 кГц, ток 30 мкА;
- гантелька без экрана 523 кГц, ток 14 мкА;
- гантелька c экраном 597 кГц, ток 18,5 мкА;
- гантелька с 1 ферритовым кольцом без экрана 465 кГц, ток 13 мкА;
- гантелька с 1 ферритовым кольцом с экраном 476 кГц, ток 13,5 мкА;
- гантелька с 2 ферритовыми кольцами без экрана 434 кГц, ток 12,2 мкА;
- гантелька с 2 ферритовыми кольцами с экраном 438 кГц, ток 12,2 мкА.
Явно просматривается перспектива упрятать генератор, возможно с умножителем в экранированный корпус.
=======================================================================
Кстати, для пайки алюминия есть нейтральный флюс ФНА !

[Espresso]

Кстати, поделюсь маленьким технологическим моментом.
Ломал голову как припаять затвор входного полевика в SMD-исполнении к монтажной стойке и пришёл к выводу, что можно обойтись без стойки.

Проблема - при пайке под транзистором остаются остатки флюса, которые могут быть причиной утечек и вымыть их оттуда проблематично.

Решил проблему пропилом в плате.

То есть, после монтажа всех компонентов кроме входного полевика плата отмывается от флюса.
Потом между выводом затвора и остальными выводами делается пропил и с минимумом флюса пяется входной полевик.
Затем плата отмывается вокруг входного полевика (тоже без фанатизма, чтобы промывная жидкость не попала в пропил).

Вот как это выглядит.

Со стороны печатных проводников:


Со стороны компонентов: