Предусилитель для динамических капсюлей с чувствительностью менее 1мВ

[Schertler]

Здравствуйте!

В предыдущей теме я обратился к Вам за информацией про динамические капсюли от наушников, которые отлично могут служить во внутренней пикап-системе для акустической гитары.... нужно лишь усилить чувствительность, которая где-то в районе до 1 мВ !!

Пожалуйста, подскажите и/или прокоментируйте варианты схем, которые я сам тоже буду предлагать.
На этот момент, для подобной ситуации с мини-габаритным, низко-вольтажным предусилителем для динамических головок чаще всего раасматривается предусилитель с общим эмиттером, который по всем параметрам идеально подходит для этой задачи.

Вот базовые варианты схем:



Полезен будет каждый конкретный случай с подобной задачей.......

Всем спасибо за участие и поддержку!

[semimat]

А тепловой шум резистора 2Гом составляет 0,66 мкВ.

Как получается шум резистора 2 ГОм 0,66 мкВ? Это в какой полосе частот? У меня вышло, что в полосе до 20 кГц резистор 2 ГОм дает собственный (не зашунтированный нагрузкой) шум - 800 мкВ (Uш=Sqrt(4*k*T*R*df)).

При чувствительности 10 мВ/Па только за счет шума резистора ДД хуже 84 дБ.

Как из чувствительности 10 мВ/Па и шума входного резистора можно рассчитать динамический диапазон?

[straus]

Как из чувствительности 10 мВ/Па и шума входного резистора можно рассчитать динамический диапазон?

Он считал не ДД, а отношение уровня при 1 Па к шуму.

[semimat]

Он считал не ДД, а отношение уровня при 1 Па к шуму.

Похоже, ты прав... Но всё равно непонятно... Резистор создает шум на входе полевика, а 10 мВ/Па - это выходной параметр капсюля. То есть, надо учитывать усиление полевика, чтобы привести шум также к выходу капсюля... Я вообще веду к тому, что шум, создаваемый резистором на затворе полевика, считается с учетом шунтирующей входной емкости каскада (иначе он получается безумно большим). Может Гоша как-то уже рассчитал этот шум и также взял другую ширину полосы частот...

[straus]

10 мВ/Па - это выходной параметр капсюля

Нет, мы принимаем 10-15 мВ/Па чувствительность самого ёмкостного капсюля, без каскада на полевике. Оно где-то так и получается по измерениям.

[semimat]

Нет, мы принимаем 10-15 мВ/Па чувствительность самого ёмкостного капсюля, без каскада на полевике. Оно где-то так и получается по измерениям.

Если принять это допущение, то всё равно остается вопрос о 0.66 мкВ шумов. Формула теплового шума резистора дает более чем в 1000 раз большее значение. А иначе получается, что дешевый капсюль можно сделать лучше суперкапсюля типа Primo (s/n: -80 dB). А если учесть, что капсюль может работать с уровнями до 120 дБ (при КНИ 1%), то ДД капсюля можно сделать 84дБ+26дБ=110 дБ! В это верится с трудом...

[Гоша]

Стоит ли пробовать ?

А чем она отличается от стандартной?

---------- Сообщение добавлено 02:01 ---------- Предыдущее сообщение было 01:51 ----------

Как получается шум резистора 2 ГОм 0,66 мкВ?

Забыл корень утащить. 812 мкВ в полосе 20 кГц.

Как из чувствительности 10 мВ/Па и шума входного резистора можно рассчитать динамический диапазон?

Очень просто. При 1 Па звукового давления (94 дБ) напряжение на выходе микрофона будет 10 мВ. Дальше по формуле 20 логарифмов отношения.

[straus]

Гигаомный резистор шумит на ёмкость капсюля, частота среза фильтра получается очень низкая.

[Гоша]

вообще веду к тому, что шум, создаваемый резистором на затворе полевика, считается с учетом шунтирующей входной емкости каскада (иначе он получается безумно большим).

Ты прав, конечно.
Считать я его не считал, а эмулятор показывает для резистора 2 ГОм, нагруженного на входную емкость 3 пФ 28,5 мкВ шума в полосе 20-20к.
Но есть еще емкость капсюля. И если учесть ее (предположим, 15 пФ), то шум уже будет 5,64 мкВ.
Теперь можно корректно посчитать отношение с/ш при давлении 1 Па и чувствительности 10 мВ/Па. Получается 20 log (10мВ/5,64мкВ)= 65 дБ.
Не смертельно, но это только от резистора.
В общем, если поставить 2sk117 и резистор 2 ГОм, то шуму будет 13 мкВ. А от 2sk170 - 12 мкВ.
Это хорошо коррелирует с экспериментом 513ЕУ1 против 2sk596.
513ЕУ нашумел на 33 мкВ, 2sk596 на 15,6 мкВ.
При этом относительная чувствительность с 513ЕУ1 в 2,11 раза ниже, чем с 2sk596.
Электрет был один и тот же, общий сток, резистор в истоке 7,5 кОм, напряжение питания 4В.
Короче, обьективно - намного лучше.

[Schertler]

513ЕУ нашумел на 33 мкВ, 2sk596 на 15,6 мкВ.
При этом относительная чувствительность с 513ЕУ1 в 2,11 раза ниже, чем с 2sk596.
Электрет был один и тот же, общий сток, резистор в истоке 7,5 кОм, напряжение питания 4В.
Короче, обьективно - намного лучше.

Гоша, то есть капсюль МКЭ-3 (5) также работает от 2sk596 как и от К513УЕ1 ???
Поделитесь, с каким капсюлем вы пробовали 2sk596, я готов заменить в своём МКЭ-5 полевик К513 на 2sk596.......

[Гоша]

Да, конечно.
Для опытов был взят капсюль №10 из закупленных МКЭ-3. Аккуратно распилен экран, перепаяна немножко схема (экран электрета и его минус посажены на минус батарейки и выведены выводы стока и истока, чтобы можно было включиться как с ОС так и с ОИ). Схему нарисую.
Электрет был от МКЭ3 в обоих случаях, экраны и резистор тоже.
Схема:

[Schertler]

Да, конечно.
Для опытов был взят капсюль №10 из закупленных МКЭ-3. Аккуратно распилен экран, перепаяна немножко схема (экран электрета и его минус посажены на минус батарейки и выведены выводы стока и истока, чтобы можно было включиться как с ОС так и с ОИ). Схему нарисую.
Электрет был от МКЭ3 в обоих случаях, экраны и резистор тоже.
Схема:

И эта версия имеет шум меньший вдвое ??

[Гоша]

513ЕУ нашумел на 33 мкВ, 2sk596 на 15,6 мкВ.
При этом относительная чувствительность с 513ЕУ1 в 2,11 раза ниже, чем с 2sk596.
Электрет был один и тот же,

Да, с 2sk596 напряжение шума в два раза меньше.
А с учетом того, что и чувствительность выросла в 2 раза, то общий выигрыш по отношению сигнал-шум составил 4 раза.
Это уже существенное улучшение.
Эта схема ничем не отличается от заводской.

[Schertler]

Всё тоже самое от МКЭ-3, только питание уже стандартное - минусовой Общийй....

Разобрал один капсюль, в нём стоит J35 который по кодам должен быть 2sk1109..... крохотный, нелегко будет паять ....... он подойдёт к МКЭ-3 (5) ??
Свой родной К513УЕ1А вы знаете что из пепла восстал, жалко паяльник опять к нему подносить, вы думаете, что эти новые данные не могут вдруг измениться-ухудшиться ??? другими словами, можно уже смело переделывать или это пока ещё эксперимент ??

Завершил всё с трансформатором, оба трансформатора отправились на полку.......
не могу не задать вопрос общего характера про этот транмформатор......
Есть ли что-то ценное в звучании трансформатора (диапазон, приятные искажения ....), чего не может быть в нынешней конденсаторной версии выхода у МКЭ-5??? иначе говоря, понёс ли я какие-нибудь потери в звучании с конденсатором на выходе ???

Если буду переполюсовывать МКЭ-5, то батарейку нужно будет снимать..... у меня есть варианты фантомного напряжения от преда (Фендэр), только оно для XLR микрофона...... я думаю, мне нужно будет лишь поставить конденсатор 22-47 мкФ на входе, чтоб ток в схему не следовал и всё !!

[Гоша]

Конечно, подойдет. Он для этого специально разработан.
Ответить на вопрос, потерял ты или приобрел, выбросив трансформатор, можешь только ты сам. Объективно схема без трансформатора должна вносит меньше отсебятины, чем с трансформатором. А субъективно - на вкус и цвет все фломастеры разные.
Я бы погодил выбрасывать батарейку и попробовал бы включиться с общим стоком. И вообще, прислушайся к рекомендациям straus, он дело говорит.
Правда, с общим стоком тоже можно фантомно вкючиться, но это будет нестандартная схема включения.

[Maxim_Sed]

Offтопик:
скоро будет 10 месяцев существования темы
результат = нулю

[Гоша]

Offтопик:
Не вижу криминала.
Тем более что предусилитель ТС таки сделал.

[Schertler]

Mr. ACOUSTIC
2-х канальная пикап/преамп система для акустической гитары


Подводя итоги, хотелось бы все результаты и полную информацию поместить в одном посте чтоб упростить задачу музыканту-любителю и освободить его от чтения всех созданных постов с вопросами и ответами и, тем самым, больше его запутать нежели упростить задачу ......

Посвящается тем, кому не только нравится стальное звучание струн акустической гитары, но также любит играть на ней полноценным большим звуком через АС и имеет неразрешимую проблему с нужной, добротной и естественно-звучащей пикап-системой!
Этот проект не рассматривает и не касается пьезо и эл-магнитных систем, наш выбор это микрофонное звучание и микрофоны динамического и конденсаторного типов!

Если бы существовала подобная тема в интернете, то я давно уже имел всё это в завершённом виде и был бы счастливым обладателем пикап-системы естественно звучащей как сам инструмент!

Проект рассматривает и предлагает не только пикап-элементы, но также предусилитель с более чем высококлассной спецификацией. Система просто бомбическая, все его показатели приведены в данных симулятора...... Ку=100, КНИ=0.002%, Шум=36.745µV.
Предусилитель был собран на паре транзисторов КТ3102Е (позже заменён на польский ВС149!) и КТ3107Е, суммирование и эквалайзер заимствованы у Фендэр Акустасоник (Fender Acoustasonic). В интернете встречаются темы, которые рассматривают возможность использования транзистора ВС337, я попробовал, но результат был плачевный - собственный шум понизился приблизительно вдвое, но и исказился сигнал; моё мнение - не тратьте время на ВС337!





Итак, вкратце и в форме перечня......

Исходной точкой была необходимость озвучания моего нового инструмента, который не имел встроенную пикап/преамп систему. Вначале, я хотел покупать такое устроиство (B-Band T65) от компании B-Band (Финляндия) и делать все сопутствующие вырезы в гитаре, дальше я должен был менять все пьезо-элементы B-Band на электретные микрофоны (в моём случае Октава МКЭ-5Б) ......
Дороговизна и малодоступность добротных электретных микрофонов с одной стороны, и наличие высокоомного (160 Ом) динамического капсюля от стандартного наушника мобильного телефона с другой стороны, оказались генератором этой затеи – пикап система для акустической гитары на базе динамического капсюля (подобные пикапы делает швейцарская компания Schertler).



Огромная благодарность Форуму и персонально Гоше, который не только помог целиком построить этот 2-х канальный пред, но и понять тематику и достоинства подобных устроиств на биполярных транзисторах для низкоомных источников каковыми являются динамические микрофоны, такое решение вопроса помогло также сохранить инструмент от вырезов в корпусе.
Отдельное спасибо Mellowman, кто предложил эту конкретную схему на биполярных транзисторах, которая оказалась самая удачная как по простоте, так и по её техническим характеристикам.

Этот выносной 2-х канальный предусилитель расчитан на два встроенных в гитару низкоимпедансных микрофона – динамический капсюль и электретный МКЭ-5Б, динамический устанавливается непосредственно на деку интсрумента и позволяет «собирать» звучание как от звуковых волн так и от вибрации деки – уникальное своиство для микрофона (читай ниже обязательное правило построики и встроики капсюля!). МКЭ-5Б же находится около бриджа под верхними струнами на расстоянии 2-4 см, таким образом получаем множество разных музыкальных звуков и оттенков.........



Построика-встроика капсюля:

Прикреплённый прямо на деку капсюль имеет очень много «дерева» в звучании, идеально балансированное звучание достигается своеобразным буфером, проводником из кости, в случае отсутствия природного материала (кость) можно использовать материал Бакелит или Карболит, например твёрдые камни домино. Капсюль плотно встраивается в костяной каркас под минимальным напряжением для лучшей передачи вибрации и дальше очень аккуратно клеется супер-клеем (крохотная капелька клея может полностью повредить капюсль!)
Размеры и формы каркаса капсюля таковы, что его поверхность должна быть расположена на расстоянии не более 1-2мм от деки. Костяной каркас клеется (капля клея на угловых ступеньках!) к деке обычным резиновым клеем и весь процесс занимает всего несколько минут, нужно удерживать капсюль надавливая на него слегка в течение 5-10 минут, резиновый клей при высыхании натягивается и обеспечивает плотное прилегание капсюля к деке.
Обратите внимание, что лицевая круговая поверхность костяного каркаса имеет вырезы, которые обеспечивают «ход» мембраны капсюля, без них мембрана прижатого плотно к деке капсюля становится неподвижной и, следовательно, нет сигнала........





По пунктам.....

Достоинства:
- 100%-ое микрофонное звучание
- тотальная бесшумность как у пьезо-элементов
- снимает звучание как волн так и вибрации деки
- можно последовательно прямо пассивно подключать несколько капсюлей (пробовал пару)
- минимальная завязка ООС
- возможность использования как пассивных пикапов, нет паразитных влиянии на низкоимпедансный сигнал
- не нужно вырезать инструмент, достаточно поставить Эндпин-джек
- можно использовать выносной предусилитель
- возможность экономии на встроенной электронике и покупки более дорогого и качественного инструмента но без встроенной пикап-системы


Недостатки:
Единственный минус – доступность подобных качественных капсюлей, не все капсюли построены годными для микрофонного использования. Я пробовал искать в локальных магазинах и мастерских, но всё пусто! Должен сказать, что мой капсюль это счастливая случайность...... я пробовал поиск в интернете и, оказалось можно подобные купить, пара может стоить от 3-4 аж до 200 долларов, но наперёд не скажешь какая может быть пригодной для такой цели.....


Используя эти два микрофона динамического и конденсаторного типов я имею интересное звучание разное по текстуре и окраске, изменяя его смешиванием между каналами предусилителя ....






Всем удачи и чистого и аккуратного воспроизведения звучания вашего инструмента.

[semimat]

И если учесть ее (предположим, 15 пФ), то шум уже будет 5,64 мкВ.
Теперь можно корректно посчитать отношение с/ш при давлении 1 Па и чувствительности 10 мВ/Па. Получается 20 log (10мВ/5,64мкВ)= 78,3 дБ.
Не смертельно, но это только от резистора.
Короче, обьективно - намного лучше.

20 log (10мВ/5,64мкВ)= 65 дБ (а не 78,3)! Это как раз соответствует реальным возможностям дешевого капсюля. Я почему заостряю внимание на точности расчетов... Мне пока совершенно непонятно, как удается в "элитных" капсюлях получить s/n больше 80 дБ. Хочется узнать, что за чудо-полевик (или еще что-то), и какая электретная суперплёнка стоят в таких дорогих, но качественных микрофонах от Primo и PUI AUDIO.

[Гоша]

semimat,
Да, надо проверить калькулятор.
Действительно 65 дБ, исправил.
Откуда 80 дБ? А везде указывают с/ш взвешенный. Вот А-фильтр и дает прибавку с/ш. Для разного вида шума "прибавка" составляет от 10 до 14 дБ.
Если посмотреть в даташит 2sk1109, то шум указан единицы, ЕМНИП 1,8 мкВ ( правда, тоже взвешенный).
Может, тщательным входным отбором получается получить что-то экстраординарное.

[Schertler]

Конечно, подойдет. Он для этого специально разработан.
Ответить на вопрос, потерял ты или приобрел, выбросив трансформатор, можешь только ты сам. Объективно схема без трансформатора должна вносит меньше отсебятины, чем с трансформатором. А субъективно - на вкус и цвет все фломастеры разные.
Я бы погодил выбрасывать батарейку и попробовал бы включиться с общим стоком. И вообще, прислушайся к рекомендациям straus, он дело говорит.
Правда, с общим стоком тоже можно фантомно вкючиться, но это будет нестандартная схема включения.

Трансформатор - Конденсатор: я спрашивал существуют ли известные математически обоснованные различия в звучании с трансформатором и без....... есть же "ламповый" звук, в котором и трансформаторы принимают участие ...... по моему слуху, например, ламповое звучание имеет своего рода насыщенный частотный диапазон и при всём этом насыщении звук (дБ) не втыкается в слух, то есть, звучание как бы через компрессор ....... а с конденсатором, этой компрессии точно нет........ жалко, не могу (точнее подустал столько собирать-паять!) собрать и сравнить .......

Имею ещё один "тормоз" перед встроикой всего в инструмент ...... как показывает ситуация, использование питания (фантом) с преда абсолютно реально и практично и, также, отпадает необходимость в батарейке - одним элементом меньше....... очень не хочется через короткое время опять всё сначала разбирать и переделывать, а разбирать придётся абсолютно всё !! Ещё, этот простой капсюль настолько удивил своей пригодностью, что я решил сам строить-собирать свой микрофон со всеми правилами...... короче говоря, скоро получу новые тайваньские капсюли с хорошими параметрами, если всё получится, то быстро всё переделаю (пред-фантом и понижение Ку вдвое в электретном канале!), куплю уже капсюль Примо или Пуй Аудио (дешевле) и поменяю Октава МКЭ-5......

---------- Сообщение добавлено 16:47 ---------- Предыдущее сообщение было 16:38 ----------

Offтопик:
скоро будет 10 месяцев существования темы
результат = нулю

Спасибо что следите за проектом!
Дело в том, что результат не только ни ноль, но и даже ни 100, а все 100+...... установка всего в интсрумент занимает не много времени - несколько часов, но как вы могли заметить есть новые обстоятельства с электретными капсюлями, отсюда и возможные обновления-переделки уже собранного в сторону улучшения показателей, практичности и габаритов.......
Однако, полный отчёт и все детали проекта я уже изложил в отдельном посте, можно смело следовать этому опыту!