Выбираем измерительный микрофон...

[Stalin]

Напишите, пожалуйста, типы и по возможности характеристики используемых вами микрофонов для измерения параметров акустических систем.

Вот, что удалось найти:
Спасибо за кучу ссылок Ламеру со стажем,
Спасибо GREY за принесенный в жертву Behringer ECM8000,
Спасибо Ерофееву Ивану,
Спасибо Fenix-у за усилитель и Нингбо Йиньжоу зинглонг Электроникс ,
Новая схема микрофонного усилителя от Fenix-а,
Спасибо Ale за находку ,
Спасибо Randol,
EM9767 и вообще весь модельный ряд этой фирмы и подобной в ассортименте
Микрофоны DPA и их Reference microphone
Спасибо Yaroslaw за микрофоны фирмы "Брюль и Кьер"

Почему существуют вот такие микрофоны, если прктически фаворитами признаны капсули Panasonic WM60 и его "клоны", имеющие настолько ровную характеристику, стоящие около двух долларов?

[Gerazavrik]

Это не совсем так. Советую дополнительно обратиться к даташиту на встроенный полевик, например, с самым полным описанием - на 2SK3719 из поста #2542 (http://documentation.renesas.com/doc...7EJ2V0DS00.pdf). Там есть интересная цифра - коэффициент усиления при типовом включении. Он равен минус(!) 0,5 дБ!! Это означает, что входной сигнал с электрета, прежде чем усилиться полевиком примерно в три раза, ослабляется емкостным делителем почти в 4 раза. Поэтому ЭДС, создаваемая электретом, должна быть раза в 3...4 больше, чем сигнал на затворе. Это должно сказаться на существенном увеличении сигнала при переходе от схемы ОИ к схеме ИП, поскольку там уменьшается ослабление сигнала с мембраны емкостным делителем из-за нейтрализации Сзи и Сзс.

P.S. Но мы еще сами толком не разобрались с конкретными значениями, не особо утруждая себя калибровкой звуковых карт.
Да, еще... я чего-то сразу углубился в более "тонкие" вопросы, но сейчас прочитал повнимательнее твой пост и у меня не очень сходятся твои результаты. Я считаю так: -35дБ - это 10^(-35/20)=0,0178 В/Па или 17,8 мВ/Па - эффективных милливольт на эффективный Паскаль (94дБ). Это будет 17,8*2^0,5 =25 мВ/Па амплитудных милливольт при 94 дБ акустических. Но это на выходе капсюля, а не на затворе. Чтобы узнать напряжение на затворе, надо знать крутизну полевика.... Ну а дальше уже то, что я написал в начале. И получается, что электрет генерирует 25* 10^(0.5/20)= 26,6 мВ амплитудных при 94 дБ акустических эффективных. Это условная оценка, если бы параметры встроенного полевика были как у 2sk3719. Без даташита на конкретный встроенный полевик ЭДС электрета не определить.

Да, это точно - эффективный мВ при эффективном Паскале

[mr-marlen]

Говорить о демпфировании наушников наверное нет смысла, учитывая их высокое активное сопротивление.

А что насчет демпфирования закрытыми ящиками образованными за динамиками и между ними?

Колебания двух частот дают разностную гармонику на обоих диффузорах, которая наушниками (в отличие от твитеров) излучается практически без ослабления. Вторая гармоника не вычитается, поскольку оба диффузора работают в фазе.

ИМХО не все так однозначно, т.к. в конструкциях вроде WTW, симметричном расположении басовиков в ящике искажения падают не только из-за уменьшения уровня, но и из-за их взаимодействия внутри этого ЗЯ. При этом на импедансе отсутствуют характерные пики резонансов внутри корпуса. Ситуация близкая к наушникам, только работают наушники не на атмосферу как в WTW, а каждый на свой ЗЯ, который как мне кажется еще более линеаризует колебания.

Так что сдается мне, подстройка преда происходит все-таки под искажения динамиков, а не под искажения мембраны капсюля.
С пищалками этот эффект выражен слабее, но по сути все то же самое.

Все возможно... Поэтому и планирую после текущей настройки сделать измерение реального динамика. Тогда много вопросов отпадет.

[mr-marlen]

Offтопик:

А можете пояснить, за счет чего и на каких частотах падают искажения басовиков в этом случае?

Судя по измеряемому выравниванию импеданса получается, что возникающие резонансы внутри корпуса компенсируются, т.е. подъемов искажений кратным длинам волн, умещающимся по вертикали, не наблюдается. Частоты получаются не выше 1500Гц. Исходя из того, что компенсируются резонансы можно предположить, что внутри ящика эти процессы имеют противофазные значения. Т.е. когда оба диффузора растягивают объем ящика или сжимают создаваемые распределения давлений внутри ящика компенсируют друг друга. Возможно поэтому наблюдается не только уменьшение искажений на резонансах, но и общее снижение искажений.
Еще когда проводил эксперименты с D7608 обнаружил очень интересные эффекты. D7608 имеет сзади серию отверстий, посередине - от пространства самого купола, по периметру от пространства подвеса. Так вот при совмещении этих объемов в ЗЯ, разделении этих объемов кольцом, изменении этих разделенных объемов всегда меняется картинка искажений. Импеданс тоже менялся.
Похожий эффект наблюдал когда курочил наушники. Дырочка между пространством разделяющим объемы динамика и уха существенно меняет как АЧХ, так и искажения. Т.е. АЧХ наушников можно подобрать хитрыми формами пространств, их соединением отверстиями, вариовентами на отверстиях.

[mr-marlen]

Offтопик:

Но ее цель иная - дополнительное увеличение жесткости корпуса, хотя она и так немаленькая.

Никто не мешает сделать её крестом.

А со стоячими волнами я борюсь обычным способом - форма корпуса, уменьшающая образование стояков, и плотное заполнение х/б ватой.

Заполнение не дает такого эффекта, а переизбыточное кол-во синтепона и х/б ваты может плохо сказываться на звучании.

[gross]

Offтопик:

Заполнение не дает такого эффекта, а переизбыточное кол-во синтепона и х/б ваты может плохо сказываться на звучании.

А зачем же делать переизбыточное или применять совешенно не подходящий для этого синтепон, ведь можно сделать оптимальное, применить подходящий материал, правильно разместить, ну и саму геометрию объема выполнить правильно. Это не ноу-хау, скажем так, но обычная инженерия. На счет эффекта - линейные и нелинейные искажения можно при этом снизить, стоячие волны убрать и соответственно, убрать переизлучение их диффузором наружу. Все это на звучании сказывается положительно.

[mr-marlen]

Offтопик:

ну и саму геометрию объема выполнить правильно.

Дорого, сложно, прилично увеличит занимаемое пространство и не факт, что выйдет лучше двух динамиков симметрично расположенных в общем объеме Это мое мнение и его не стоит воспринимать как истину. Если есть возможность конечно лучше наплодить "двухрогих завернутых барашков"

[olvicgor]

Поправьте, если не верно.

По моим измерениям в схеме повторителя по показаниям осциллографа чутье около 20мВ/Па (эфф). Но учитывая погрешность шумомера, которым измерялся SPL, и паспортный разброс капсюлей, у конкретного капсюля чутье может отличаться почти вдвое.

В случае наушников, работающих на малый объем, звуковое давление внутри объема можно считать одинаковым. Это значит, что оно прикладывается не только к микрофону, но и к диффузору соседнего наушника, заставляя этот диффузор колебаться с частотой, которая на него не подается. Говорить о демпфировании наушников наверное нет смысла, учитывая их высокое активное сопротивление.

Это точно.

Колебания двух частот дают разностную гармонику на обоих диффузорах, которая наушниками (в отличие от твитеров) излучается практически без ослабления.

Разностную гармонику при суммировании своего и чужого сигнала дают нелинейности головки. Но далеко не все нелинейности, которые "работают" в головке в активном режиме будут давать искажения при таком суммировании:
- нелинейности, связанные с мотором головки исключаются, т.к.электрического демпфирования на этих частотах практически нет.
- нелинейность подвеса при работе на частотах выше резонанса головки тоже.
Остается в основном нелинейная деформация самого диффузора. Так что ИМХО не все так страшно с колебаниями.
Намного интереснее другой эффект - допплер. Кроме колебаний под действием чужого излучения головка в силу не нулевой массы подвижки будет еще и изрядно отражать излучение назад в объем. Причем естественно с допплеровским сдвигом. Т.е. отраженный сигнал будет иметь разностную и суммарную частоты, первая будет видна на спектре ровно в том же месте, где разностная частота искажений (К2). Эта проблема ИМХО куда более значима, чем нелинейность отражающей головки.

Вторая гармоника не вычитается, поскольку оба диффузора работают в фазе.

Это да, если оба "уха" работают на одной частоте, а если на разных, то тем более

С пищалками этот эффект выражен слабее, но по сути все то же самое.

С пищалками ИМХО в реальных инсталляциях можно пренебречь.

Очередные измерения, сделанные по просьбе Bobby_ii. Но все же с напряжениями Uси в районе 5-6В. Измерения делались методом Марлена в диапазоне от 1кГц до 20кГц при SPL=120дБ. Больше сделать побоялся - не так много головок осталось При всех измерениях подавались 2 частоты с разностью 625Гц. Схемы измерения следующие:


Схема 1 по сути схема Карбона. В ней в чистом виде измеряются искажения микрофона.
Схема 2 - истоковый повторитель, нагруженный на источник тока. Резистор в стоке оставил, чтобы сохранить режим по постоянному току и можно было в чистом виде сравнить, что привносит в результат компенсирующая обратная связь через емкость в сток.
Схема 3 - не идеальный истоковый повторитель, нагруженный на резистор. Резистор в стоке подстроен для оптимальной компенсации К2.
Результаты измерений:


Комментарии.
По графикам я бы сделал такой вывод: Мембрана микрофона имеет собственный резонанс в районе 7кГц. С этой частоты К2 микрофона (график К2 для схемы1) начинает снижаться, т.к. нелинейный подвес мембраны все меньше влияет на ее движение. О резонансе на частоте 7кГц косвенно говорит и пик К3.
Искажения, порождаемые в микрофоне емкостью Сзи, вычитаются из искажений подвеса. Подбором элементов в схеме 3 можно добиться существенного снижения К2 за счет компенсации одного вида искажений микрофона (нелинейности подвеса) другой (емкостной нагрузкой). Однако на частотах выше частоты резонанса мембраны по мере снижения влияния нелинейности подвеса на движение мембраны, компенсация постепенно разрушается. В схеме 3, где резистором R1 емкость Cзи "разогнана" втрое эффектом Миллера.Это очень хорошо видно. Там, где искажениями "рулит" подвес все хорошо, когда "подвеса" в искажениях становится меньше, искажения микрофона "разгоняются" емкостью. ИМХО вроде бы все логично.

[Bobby_ii]

Когда я пытался записывать на ВМ-61, мне показалось, что какие-то резонансные явления в области 5-6кГц (на слух). В общем, фигня получилась. (Косвенное подтверждение выводов).
Еще пик К3 на 7кГц может быть из-за попадания 7к*3=21к (теоретически). Может частота работы монитора/телевизора - мне приходилось отключать телек в соседней комнате из сети.
При каких частотах дискретизации на ЗК всё мерилось ? И промерялся ли тракт сам по себе?
И надо снять спектр шумов/наводок - т.е. что пишет без сигнала. Пока телек не выключил у меня был горб на 21к. А так не слышно.

По графикам и "моим вопросам":
Не хватает неправильного Ип с 10-15 В С-И и 4-10к под Истоком (подобранному по минимумому К2)

Offтопик:
Попытался поумничать и стёр - как-то башка не работает.

А!!! Вот!!! Что является причиной роста К3 - ОС Миллера З-С или уменьшение резистора в Истоке?

[olvicgor]

Еще пик К3 на 7кГц может быть из-за попадания 7к*3=21к (теоретически). Может частота работы монитора/телевизора - мне приходилось отключать телек в соседней комнате из сети.
При каких частотах дискретизации на ЗК всё мерилось ? И промерялся ли тракт сам по себе?
И надо снять спектр шумов/наводок - т.е. что пишет без сигнала. Пока телек не выключил у меня был горб на 21к. А так не слышно.

Вот ответы на твои вопросы: схема1, снято при SPL=115дБ и 120 дБ соответственно. Полагаю, что из них очевидно, что это не наводка. Параметры частоты дискретизации, окна и т.д. см. в уставках


Что касается особенностей на 7кГц, то достаточно посмотреть дейташит на капсюль. Там аккурат на 7кГц пик на АЧХ. Таких совпадений не бывает.

Не хватает неправильного Ип с 10-15 В С-И и 4-10к под Истоком (подобранному по минимумому К2)

С этим можно экспериментировать до бесконечности.

А!!! Вот!!! Что является причиной роста К3 - ОС Миллера З-С или уменьшение резистора в Истоке?

И эффект Миллера, и резистор в истоке при увеличении снижают К3. Только вот чем больше резистор в истоке, тем меньше эффект Миллера

[Bobby_ii]

Таких совпадений не бывает.

"У Шпака - магнитофон, у посла - медальон ..."

И эффект Миллера, и резистор в истоке при увеличении снижают К3. Только вот чем больше резистор в истоке, тем меньше эффект Миллера

Схемы 1 и 2 показали почти идентичное поведение К3. Они как раз отличаются "Миллером" 1х.
И я не думаю, что 3х фатально увеличит К3. А в схеме 3 она увеличена в 10 раз в среднем.

С этим можно экспериментировать до бесконечности.

До бесконечности не надо.

[mr-marlen]

А в схеме 3 она увеличена в 10 раз в среднем.

Ну и фиг с ней. Капсюли по 100р. Купи два, да собери одну схему для К2, вторую для К3. У меня вообще в итоге может 3 "измерительных" микрофона оказаться. ОИ уже влом переделывать, проще собрать новый микрофон .

[anatol0]

Ну и фиг с ней. Капсюли по 100р. Купи два, да собери одну схему для К2, вторую для К3. У меня вообще в итоге может 3 "измерительных" микрофона оказаться. ОИ уже влом переделывать, проще собрать новый микрофон .

Я, собственно, это тоже хотел предложить, или, эконом-вариант: переключать режимы.

[olvicgor]

И я не думаю, что 3х фатально увеличит К3. А в схеме 3 она увеличена в 10 раз в среднем.

И я не думаю, что фатально увеличит, тем более, что Миллер УМЕНЬШАЕТ К3 Фатально увеличивает К3 снижение резистора в истоке. А фатальность увеличения следствие того, что диодный ограничитель в затворе ПТ, который собственно и генерирует на 90% К3 при больших SPL, имеет, как известно, экспоненциальную зависимость генерируемых гармоник от напряжения.

До бесконечности не надо.

И я того же мнения

[Bobby_ii]

А фатальность увеличения следствие того, что диодный ограничитель в затворе ПТ, который собственно и генерирует на 90% К3 при больших SPL, имеет, как известно, экспоненциальную зависимость генерируемых гармоник от напряжения.

Т.е. вы уверены, что это не квадратичная ВАХ "делает" К3?
Если искажения появляются на диоде, то это "искажения сопротивления".
Диод там какой-то специальный, или который образует "изоляцию" с каналом?
В капсюле мы ничего не сделаем с диодом. На отдельном ПТ можно дополнительно сместить. Или "раскачивать" источником с низким сопротивлением.
Попытаюсь оценить, что там в капсюле ...
ПТ нагружен на 6.8к
Напряжение при 120дБ 0,844В (все время забываю - вроде, пик-пик)
Исходя из 1.75В на выходе АД822, ток 0,26мА
на 18к падает 4,6В
на полевике 12-4,6-1,75=5,6В. Скажем так: это несколько не соответствует паспортной ВАХ (по пачпорту должно быть прим. 0,4мА)
Даже если крутизна ПТ 0,66мА/В, выхсопр порядка 1,5кОм, на З-И падает прим. 0.2В
Даже интересно, сколько тока идет через диод при таком смещении. В принципе, десятков фА будет достаточно.

[olvicgor]

Т.е. вы уверены, что это не квадратичная ВАХ "делает" К3?

На сто процентов не уверен Специальных измерений я не делал, но по ощущениям уменьшение резистора в истоке ведет к резкому росту К3, характерному именно для экспоненциальной характеристики, но с другой стороны я пока не понимаю, почему К3 в этом случае не зависит от частоты. По идее, К3 должна падать с ростом частоты, но по измерениям К3 практически не зависит от частоты. Если этой непонятностью пренебречь, то с практической точки зрения все выглядит именно так, как будто К3 генерируется именно диодным ограничителем в затворе.

Диод там какой-то специальный, или который образует "изоляцию" с каналом?

Естественно специальные, причем они должны быть более "сильноточные", чем диод управляющего перехода ПТ. Прямых указаний на наличие ограничителя в убогом дейташите 2SK3372 нет, но есть у аналога от NEC - 2SK3719. И этот вопрос уже обсуждался и, если помнишь, я включал капсюль в обратной полярности, чтобы убедиться, что переход затвор-исток зашунтирован диодом, включенным в обратном направлении по отношению к управляющему переходу транзистора.

В принципе, десятков фА будет достаточно.

Да, но вопрос с частотой остается открытым.

[Bobby_ii]

Прямых указаний на наличие ограничителя в убогом дейташите 2SK3372 нет

В К596 есть косвенная - проговорились в схеме измерения шумов. Диод там получается встречно-направленный к "переходному", т.е. открывается когда напр. на затворе ниже напруги на истоке.

я пока не понимаю, почему К3 в этом случае не зависит от частоты. По идее, К3 должна падать с ростом частоты,

Почему должно от частоты зависеть?

Ты ошибся почти на порядок.

Да я худший вариант смотрел.

в т. ч. К3, т.к. крутизна не совсем линейно зависит от Uзи.

да вроде палка-палкой. Только что-то выше 0В не продолжено.


Для К596 дана зависимость от тока

[olvicgor]

В К596 есть косвенная - проговорились в схеме измерения шумов. Диод там получается встречно-направленный к "переходному", т.е. открывается когда напр. на затворе ниже напруги на истоке.

Зачем пользоваться косвенной информацией. У Санио есть прямая:



и у NEC-а для 3719 так:


Одним словом, фик его знает, но как минимум один диод у 3372 в затворе стоит, т.к. он измеряется при инверсном включении. А вот есть ли второй диод тайна великая Но так или иначе все равно получается двусторонний диодный ограничитель.

Почему должно от частоты зависеть?

Потому что выходное сопротивление источника сигнала частотнозависимое, т.к. это емкость. Поэтому в делителе с частотнонезависимым нелинейным резистором должно давать частотнозависимые гармоники.

Ты ошибся почти на порядок.

Да я худший вариант смотрел.

Да не берите в голову, вы оба невнимательны, да и в принципе считали неверно Во-первых, при 20мВ эфф на 1Па на 120дБ будет не 0,844В пик-пик, а 0,56В ампл. Во-вторых, вы оба забыли, что емкостной делитель снизит на затворе напряжение за счет эфф. Миллера. Все же каскад получился с усилением. И к тому же Carbon почему-то посчитал в истоке не 6,8к, а 18к.

[Bobby_ii]

Потому что выходное сопротивление источника сигнала частотнозависимое, т.к. это емкость. Поэтому в делителе с частотнонезависимым нелинейным резистором должно давать частотнозависимые гармоники.

Почему это мне сомнительно ... потому что ИН+конденсатор - только модель. Модель частотнозависима.
А микрофон скорее источник заряда, "высаживающий" напряжение на емкости ... а точнее - переменная емкость при пост. заряде. Только непонятно как это в модель засунуть. Т.е. микрофон как источник сигнала не частотнозависим.
Если в тр-ре есть обратный диод, то микрофон нельзя включать "кверх ногами" - напряжение на затворе будет примерно стоковое, канал открыт. Или просто будет как 2 последовательных открытых диода: Исток-затвор, затвор-канал(сток)

[Carbon]

да вроде палка-палкой. Только что-то выше 0В не продолжено.

Палка-палкой при постоянном Uси.

Для К596 дана зависимость от тока

Эта зависимость тоже "кривая".
Там действительно такой "наваристый супчик", что из чего он сварен уже не разберешь.
И какой смысл пытаться ловить какой-то минимум, если все "уплывает" при разных SPL, частотах, температурах?

---------- Сообщение добавлено 21:44 ---------- Предыдущее сообщение было 21:06 ----------

Одним словом, фик его знает, но как минимум один диод у 3372 в затворе стоит, т.к. он измеряется при инверсном включении.

Интересно, как можно прозвонить диод между затвором и истоком, если к затвору доступа нет?
То, что звонится между выводами оригинального капсюля при инверсном включении это еще один диод между стоком и истоком. Все-таки канал полевика не в воздухе висит. Он формируется на подложке, которая образует с ним p-n переход и подключена к истоку. Иногда этот "диод" рисуют в даташитах, чаще для МОП транзисторов.

А вот есть ли второй диод тайна великая

Может быть, а может и не быть. Если его нет, при перегрузках полевик выпрямляет входной сигнал и закрывается, а затем очень медленно восстанавливается. Диод добавляют, чтобы этого избежать. У 3372 похоже его нет. Проверить наличие диода косвенно можно по времени восстановления. Или выковырять полевик из капсюля и прозвонить между затвором и истоком.

Во-первых, при 20мВ эфф на 1Па на 120дБ будет не 0,844В пик-пик, а 0,56В ампл.

Все эти выкладки верны (или нет), +/-10дб

[Bobby_ii]

Палка-палкой при постоянном Uси.

Стало быть, "палка" прямая в схеме с компенсацией Сзс и Сзи. Только К3 почему-то больше ....

И какой смысл пытаться ловить какой-то минимум, если все "уплывает" при разных SPL, частотах, температурах?

За температуру не скажу (но ее можно стабилизировать), а цель - сделать компенсацию в широком диапазоне СПЛ и частот.
С частотами понятно - там с капсюля идет зависимость. Делать частотно-зависимые цепи компенсации? Ну может быть. Я пока даже рисовать такое не готов.
ОИ имеет узкий диапазон по СПЛ. Т.к. его собственные гармоники быстро растут. А с каким-нибудь видом ИП может чего и получится.

Интересно, как можно прозвонить диод между затвором и истоком, если к затвору доступа нет?

"перевернуть" капсюль. Если диод есть, то Uси будет максимум 1.5В (2 последовательно включенных диода). Если диода нет, то будет постоянно открытый канал (из-за резистора утечки). Померить ВАХ. Если "диодная" - значит есть диод, если как у ПТ с затвором на стоке - то нет.

Или выковырять полевик из капсюля и прозвонить между затвором и истоком.

Если нейду жертву экзекуций - прозвоню.