Пред для электретного микрофона

[Fenyx]

Заходим, товарищи, участвуем!
Литература для интересующихся:
П. Хорвиц У. Хилл "Искусство схемотехники" стр. 128-138.
"Параметрическая линеаризация полевого транзистора или как сделать твердотельный триод" Alex Nikitin.
Ветка здесь "Усилитель на 7 транзисторах" его же.
Обоснование: В микрофоне встроен полевой транзистор, но его включение в стандартной схеме далеко от идеального, о чем в частности сказано на LinkvitzLab, тут, по этому надо не тупо включать его по схеме из даташита, а задать наиболее благоприятный режим работы.
Одна только каскодная схема (без операционного усилителя) дает увеличение чувствительности около 26-30дБ !!! Это впечатляет!
**************************
Финальный вариант схемы (картинка внизу) - в том виде, что работает у меня: картинка и файл с печаткой для SprintLayout.
Разделительный конденсатор С1 и задающую смещение на входе операционника цепочку R6-R7 можно убрать, если напряжение питания будет постоянным и номинал резистора нагрузки каскода R1 будет подобран так, чтобы постоянное напряжение на нем было около 1/2 Uпит.
Конденсатор по питанию можно переместить непосредственно к входным пятачкам платы (как я и сделал, потому что плата вставлена в корпус от щупа вольтметра - теперь это корпус микрофона , и конденсатор мешался). Второй кондер рядом - неполярный электролит для развяски ОС по постоянному току можно отогнуть (если оставить длину его ножек над платой 2мм) и он не мешает.
Напоминаю, что опер можно взять любой, какой вам понравится, я взял AD8610 потому что он обладает просто превосходными характеристиками и при этом высылается фирмой Analog Devices безвозмездно (то есть даром ) всем желающим (на ссылке искать в таблице в столбце "Samples Cart" те строчки где есть "Add to Cart" - туда и жать). Вероятно вам будет полезен этот топик: Заказ деталей.

Последние новости: основные варианты схем с описанием и разведенными печатками собраны в одной статье, лежат тут:Усилитель для электретного микрофона на ОУ
*************************************************************************************
Так как в теме и в привате регулярно всплывают вопросы, то решил вынести сюда своеобразный микро-FAQ.
Первая по хронологии схема, она мной собрана и прекрасно работает до сих пор:

Печатка к ней.
Следующая схема - та которая лично мне нравится больше, на двух оу (в одном корпусе), без дополнительного транзистора. Кроме прочего отличается еще и меньшим минимальным напряжением, которое требуется для ее работы. Практически напряжение снизу ограничено только требованиями примененных ОУ - для использованных мной AD8620 это около 7В (однополярного):

Печатка.
Фото готовой печатки:
Дорожки спциально разведены пошире (и сами и пространство между ними) - чтобы можно было легко сделать "на коленке" - лазерно-утюжной технологией и т.п. - хоть от руки нарисовать. Внимание! В файле для спринта присутствуют некоторые элементы, которых в вышеприведенной схеме нет. Они выполняют вспомогательные функции и на принципиальной схеме отсутствуют чтобы не отвлекать от основной мысли.
То, что ниже в статье - это так, мысли вслух про возможные варианты. К тем могу еще добавить вариант с одним оу и Т-образной ОС, но на мой взгляд он преимуществ не имеет (кроме экономии одного оу, но это экономия пустая, т.к. по цене ничего не выигрываешь и по габаритам тоже - корпус точно такой же). И еще обсуждался вариант по снижению нелинейных искажений самого капсуля (вернее полевого транзистора в нем), путем перевода оного в "линейную" область. Для этого нужно снизить напряжение на капсуле с 2В до примерно 0,35В - см. графики ниже. Такой вариант требует специальной схемы для компенсации температурного дрейфа полевика. Те, кто сильно заморачиваются параметром THD в своем микрофоне (по данным симулятора искажения падают в 10 раз - с 0,45 до 0,05%, на самом деле может быть и по другому - в микрофоне есть еще другие источники искажаний), могут попробовать заменить источник опорного напряжения (у меня это светодиод) на схему, выдающую напряжение 0,35В при 20 градусах и имеющую температурный коэффициент 2,0-2,2мВ на градус (плюс, т.е. с ростом температуры напряжение должно повышаться).
И одно замечание - ссылки на картинки и файлы ведут на сайт многоуважаемого камрада GREY, так что если его сайт забарахлит или он в очередной раз поменяет его структуру, то я не виноват что вы не видите картинок!
*************************************************************************************
Ссылка на связанную тему по микрофонам:
Выбираем измерительный мткрофон
Топик по компьютерным измерениям программой LspLab:
Как пользоваться LspLab3
Еще про измерения:
Измерение АЧХ акустики. Вопросы чайника по JustMLS, RMAA и т.п.
Хороший обзор режимов работы полевика с предложенной (лучшей) схемной реализацией:
https://forum.vegalab.ru/showthread....56#post1898656
Кривые на картинках снизу - ВАХ полевика моего капсуля WM61

[Макеев Михаил]

Fenyx, у меня и к вам вопрос , подскажите как вы подавали тестовый сигнал ну ваши преды, что б характеристики снять, т.к. я собрал один ( на двух ОУ )

[Fenyx]

В отдельности от капсуля не тестировал -нечего тестировать. С тем же успехом можно было купить у производителя специальную тестовую плату и проверять параметры микросхем (которые уже даны в даташите). Схема самого усилителя "учебниковая", да и в тех же даташитах как одна из "типичных" приводится. Я только применил ее к капсулю, чего раньше почему-то никто не делал. По отдельности всё стандартно, но комбинация частей "не как у других" - в комбинации и измерялось, но только акустически. Постояные напряжения проверялись вольтметром, сигнал - осциллографом и в конечном итоге звуковухой.

[Макеев Михаил]

semimat, Для начала лучше соедини сток (Drain) не с землей, а с плюсом двуполярного питания, а вот резистор утечки 3Гом (три Гигома!) для начала соедини между затвором и землей





Этот момент сработал, но в оригинальной схеме полевик не так включен, сток транзистора включен на землю, когда его туда возвращаю, усиление пропадает )), да и ещё почему так фазу сдвигает в области НЧ ?, пробовал конденсатор увеличивать-помогает, но до определённых пределов

---------- Сообщение добавлено 20.56 ---------- Предыдущее сообщение было 20.35 ----------

---------- Сообщение добавлено 21.22 ---------- Предыдущее сообщение было 20.56 ----------

В отдельности от капсуля не тестировал -нечего тестировать. С тем же успехом можно было купить у производителя специальную тестовую плату и проверять параметры микросхем (которые уже даны в даташите). Схема самого усилителя "учебниковая", да и в тех же даташитах как одна из "типичных" приводится. Я только применил ее к капсулю, чего раньше почему-то никто не делал. По отдельности всё стандартно, но комбинация частей "не как у других" - в комбинации и измерялось, но только акустически. Постояные напряжения проверялись вольтметром, сигнал - осциллографом и в конечном итоге звуковухой.

Не мне вас учить, но любое новое изделие или изобретение)), я так и не понял до конца ваша схема или нет )), надо протестировать (именно живое изделие )
Я собрал ваш пред на 2-ух ОУ , умудрился долезть до затвора полевика в капсуле и подцепиться на него и подать сигнал - фазу сдвигает в области НЧ градусов на 30 , как думаете в чём причина ? (капсуль был не WM-61 - жалко бомбить его было )) , да и ещё , говорите измерялось акустически, но тогда нужны АС приближённые к идеальным и условия измерения тоже, ладно ещё АЧХ предположим можно проверить ( предусилителя ) таким способом, но ФЧХ - сомневаюсь , ведь динамических головок с близкими к идеальным ФЧХ на сколько я знаю врят ли бывает , следовательно , либо надо знать ФЧХ реально существующей АС по которой мы тестируем ( акустически ) наш предусилитель в данном случае , мне просто интересно как вы акустически его проверили ?), только не подумайте, что это наезд ))

[semimat]

semimat, Для начала лучше соедини сток (Drain) не с землей, а с плюсом двуполярного питания, а вот резистор утечки 3Гом (три Гигома!) для начала соедини между затвором и землей





Это момент сработал, но в оригинальной схеме полевик не так включен , сток транзистора включен на землю, когда его туда возвращаю, усиление пропадает )), да и ещё почему так фазу сдвигает в области НЧ ?, пробовал конденсатор увеличивать-помогает, но до определённых пределов

Раз в этой схеме всё заработало, то теперь можно и вернуть всё к оригинальной схеме Линквица. Только вот как она должна выглядеть с учетом наличия встроенного в полевик резистора утечки:

Если вот так не получится, то возможно начальный ток стока твоего полевика слишком велик и всё напряжение питания падает на резисторе R2, а на полевик ни чего не остается. Советую тогда для начала уменьшить его до 5 кОм. А R3 советую увеличить до 100 кОм.
Что касается ФЧХ, то так и должно быть. Завал АЧХ и фазовый сдвиг ФЧХ на низких частотах определяются емкостью источника сигнала - 6пФ и входным сопротивлением преда. Если ты переделаешь схему, как я нарисовал, то частота среза снизится, но завал все равно будет - это неизбежность для такой маленькой емкости источника.

[mAxSpace]

Maxim_Sed, мало похоже на возбуд - уровень на уровне с шумовой полкой. Может какая нить энергосберегайка дома или БП от ноутбка помехи навели ?

[Макеев Михаил]

semimat,
Что сток с истоком перепутал- согласен, фазу сдвигает из-за конденсатора ( 6 пФ ) - согласен ( как раз его я вначале не трогал, а менял тот, который к входу ОУ идёт ), смоделировал, как вы показали, но с усилением пока ни каких сдвигов.

[Alickkk]

Что сток с истоком перепутал- согласен

дык это ж J-fet ... у него резик на выходе...

[Макеев Михаил]

Alickkk, в самом капсюле никаких резиков не видел (разбирал), если только в самом транзисторе , поясните, что за резистор и как конкретно он относится к моделируемой схеме ?

[Alickkk]

имелась ввиду симметричность канала (сопротивление сток-исток) относительно полярности питания...

[Макеев Михаил]

А вообще сейчас повнимательней посмотрел и за сомневался перепутал ли ?)) ( в модели ). Вопрос: на картинке выше выводы капсюля обозначены цифрами:
1 - сток; 2 - исток ( он же корпус, если не разрывать дорожку ) , я правильно понял ?

[Alickkk]

да.. исток на корпусе...

[Макеев Михаил]

Alickkk,
Спасибо.


"Что сток с истоком перепутал- согласен" - это моё высказывание вообще было лишнее (никто ничего не перепутал )

И всё же модель пока не даёт усиления больше 1 , а точнее сказать оно меньше

[semimat]

semimat,
Что сток с истоком перепутал- согласен, фазу сдвигает из-за конденсатора ( 6 пФ ) - согласен ( как раз его я вначале не трогал, а менял тот, который к входу ОУ идёт ), смоделировал, как вы показали, но с усилением пока ни каких сдвигов.

Нарисовано вроде все нормально, может немного неестественно. При правильной модели полевика все должно работать. Я не знаю, какая у тебя программа симулятора. Поэтому промоделировал эту схему в Мультисиме. Заменил только резистор R3 на 100 кОм. 10 кОм может быть полезен для очень древних ОУ с большими входными токами, чтобы уменьшить постоянное смещение на выходе. Получилось всё нормально. Полевик ослабляет сигнал за счет входной емкости (прим. 3..4 пФ) и наличия выходного сопротивления (прим. 700 Ом). А затем ОУ усиливает сигнал в 3 раза. В итоге получаем примерно 7.7 дБ сквозного усиления.

Всё-таки, повнимательней посмотри, что у тебя за полевик в модели. Он вообще как-то странно нарисован - нет разницы между стоком и истоком. В каком симуляторе так обозначается полевой транзистор?

[Макеев Михаил]

semimat, Micro-cap 9.
А то , что 500 mV ставишь это ничего ? , там с электрета наверное милливольт 5 , а то и того меньше , хотя на усиление это врят ли влияет, но всё же

[semimat]

semimat, Micro-cap 9.
А то , что 500 mV ставишь это ничего ? , там с электрета наверное милливольт 5 , а то и того меньше , хотя на усиление это врят ли влияет, но всё же

Нет, конечно. Мы на ветке предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными уровнями звуковой мощности вообще работаем с уровнями сигнала на мембране более 1.5 В амплитуды. Это примерно соответствует 130 дБ звукового давления. И при этом хотим получить искажения на уровне 0.01...0.02%.

[Макеев Михаил]

semimat,
А оно реально может на мембране 1,5 В быть ?

[Alickkk]

А оно реально может на мембране 1,5 В быть ?

Если мерить КНИ пищя с 1-го сантиметра, на средней мощи, еще как может... только не на мембране, а на стоке, в доработанном капсюле...

[Макеев Михаил]

Alickkk,
Вот это да !, так и никакой пред не нужен

[Alickkk]

преды разные бывают...
для записи голоса или музыки может понадобиться УН...
если мерить КНИ динамиков в ближнем поле, достаточно повторителя для усиления по току...

[Макеев Михаил]

Alickkk,
Чётко отвечаете , спасибо , пока что надо довести до ума измерительный микрофон.