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]

Гоша, непонятно, какой уровень сигнала нужен, чтоб получить 0dB. Ну то есть, подключаем ко входу усилителя микрофон. При ваших Кус=10 и Кус свистка = 30 суммарное усиление получится 300. Т.е. 49.5dB. Этого будет достаточно для записи микрофона? Я ж не знаю чувствительности "свистка".
И еще: минимальный уровень шума получится, если входной малошумящий усилитель будет иметь максимальное усиление, а следующий усилитель - минимальное. Т.е. лучше должно получиться, если Кус усилителя будет 50, а у свистка - 6. В результате получается тоже 300, но шумов должно стать еще меньше.
А какой усилитель Вы применяете? Готовый или самодельный? Если самодельный, можно глянуть схему? Уж больно красивый график, и сетевых помех нет.

[real64]

Было бы интересно глянуть с усилением +60 dB.

Пожалуйста - розовый

Только, объясните мне пожалуйста. что такого можно увидеть в этом кривом режиме особенного, чего не видно при +30 дБ, когда карта работает ещё вполне прилично.

Мы же разные частотные участки и слышим по разному. Высокочастотные, в частности, как противное шипение.

[Igor EV]

Только, объясните мне пожалуйста. что такого можно увидеть в этом кривом режиме особенного, чего не видно при +30 дБ, когда карта работает ещё вполне прилично.

Спасибо. Да, действительно как-то на +60dB всё совсем плохо. Может имеет смысл сделать дополнительный усилитель? Вот и Гоша об этом говорит: https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2909268

Мы же разные частотные участки и слышим по разному. Высокочастотные, в частности, как противное шипение.

Я на самом деле не знаю, как влияет НЧ шум на то, что мы слышим в результате. Думаю, что все-таки влияет, поскольку появляются интермодуляционные искажения. А если так, тогда результат будет плохой даже если нет ВЧ шума. Может я не прав, тогда поправьте.

[real64]

1) Почему уровень помех (гармоники 50Гц) при закороченных входах выше, чем при незакороченном? (т.е. сравниваем коричневый и красный графики)
2) Почему имеются только нечетные гармоники 50 Гц? Куда делись четные? (У меня точно такая же картина, причем 150Гц выше, чем 50Гц)

Сейчас ещё раз протестировал с закороченным входом. Взял интерфейс в руку и эти гармоники пропали. Получается неудачная конструкция.

3) Ниже 200Гц какой-то ужас. "С подключенным устройством" - это с микрофоном FIN? Можно ли как-то убрать этот НЧ шум? Причем, это именно шум, а не наводки.

Можно отрезать RC фильтром.

---------- Сообщение добавлено 20:33 ---------- Предыдущее сообщение было 20:23 ----------

Может имеет смысл сделать дополнительный усилитель?

Ранее в теме это неоднократно предлагалось. Но это должен быть действительно хороший малошумящий усилитель. Лениво такой сделать вряд ли получится.

[Igor EV]

Но это должен быть действительно хороший малошумящий усилитель. Лениво такой сделать вряд ли получится.

Вот я и пошел этим путем На INA163 получается хорошо. Единственная проблема, которая у меня есть - помехи 50, 150, 250, 350Гц. Если условно убрать эти помехи, то при +60dB доп. усилителя выходит такой же уровень шума, как и у карты с закороченным линейным входом.
А вообще конечно нужна нормальная звуковая карта.

[Гоша]

При ваших Кус=10 и Кус свистка = 30 суммарное усиление получится 300. Т.е. 49.5dB. Этого будет достаточно для записи микрофона?

Ты не понял.
Свисток - это форм-фактор недорогого USB аудиоинтерфейса.
В свистке есть усилитель. Он регулируемый от 1 до 30. И шумный.
Коэффициенты усиления в обеих случаях одинаковы.
В случае только свистка он установлен 10 в самом свистке.
В случае свистка + усилитель Кус свистка установлен 1, Кус усилителя = 10.
Нам не нужно записывать сигнал микрофона.
Нам нужно уверенно записать шум усилителя, встроенного в микрофон - в данном случае FIN - и отличить его от шума ЗК.

[Igor EV]

Нам не нужно записывать сигнал микрофона.
Нам нужно уверенно записать шум усилителя, встроенного в микрофон - в данном случае FIN - и отличить его от шума ЗК.

Теперь дошло, спасибо

[Гоша]

И еще: минимальный уровень шума получится, если входной малошумящий усилитель будет иметь максимальное усиление, а следующий усилитель - минимальное.

Естественно.
По канонам все усиление должно быть сосредоточено в первом каскаде.
Но у меня под рукой было то, что было.
Усилитель самодельный, от моего измерительного микрофона. Схема выложена. Неполная, в реальном усилителе есть еще преобразователь питания +5 > +9, но это несущественно.
Убрать наводки 50 Гц удается только переходом на питание от батарейки и применением тщательного экранирования.
Шумы этой схемы при работе с низкоомными источниками сигнала близки к теоретически возможным. Меньше шумит только однокаскадный усилитель, но у него проблемы с входным/выходным сопротивлениями и НИ.

---------- Сообщение добавлено 22:14 ---------- Предыдущее сообщение было 20:59 ----------

Я на самом деле не знаю, как влияет НЧ шум на то, что мы слышим в результате. Думаю, что все-таки влияет, поскольку появляются интермодуляционные искажения.

На шум в НЧ диапазоне можно вообще забить.
Во-первых, если говорить о белом шуме и принять величину шума в диапазоне 20-20К за единицу, то в диапазоне 20-200 будет всего 1/10 этого шума.
Во вторых, поскольку шум как правило, достаточно тихий, то ухо слышит его НЧ составляющие с ослаблением -50...-60 дБ, то есть не слышит совсем.
О каких интермодуляционных искажениях вообще идет речь? Это ж шум, случайный процесс. Очень малой амплитуды по сравнению с полезным сигналом.

[real64]

Нам нужно уверенно записать шум усилителя, встроенного в микрофон - в данном случае FIN - и отличить его от шума ЗК.

Гоша, спасибо.
Проверил ещё как ведет себя устройство с 1000 пФ на входе.

По данным спектраплюс:
Peak Amplitude -111.42 Total Power -92.84
Peak Amplitude -123.43 Total Power -95.48
Peak Amplitude -97.92 Total Power -88.41
Уверенно различаем ?
Тогда можно пока успокоится - встроенного преампа достаточно для текущей задачи ( но INA163 буду все равно заказывать )
И как обычно ссылка на файлы.
https://yadi.sk/d/4sR2wzWmVHg33g

[Павлунчик]

Спасибо. Да, действительно как-то на +60dB всё совсем плохо.

Где?
Ниже на графиках шум карты на +30 дБ и +61.5 дБ (синим цветом). Заглушка 2x33 Ом.
Соответственно шум схемы относительно "шумовых полок" карты (красным цветом).
Соответственно прибавка шума от замены транзистора PNP в схеме на более шумящий (чёрным цветом).
Разница на +30 и +61.5 одинаковая.
Никаких +30дБ не надо.
Иначе заходящие в эту тему сторонние интересующиеся не смогут на слух определять разницу без "танцев с бубном".
Выкрутите на максимум громкость наушников на треке "сравнительный тест шума схем на + 30дБ" и ушки ничего не услышат.
Не менее +60.



Позже буду выкладывать треки с шумами некоторых популярных микрофонов в сравнении с нашей схемой на одной и той же карте. Естественно интересующиеся сравнивают на слух. Тут без вариантов.

[maxim87]

Ты не понял.
В свистке есть усилитель. Он регулируемый от 1 до 30. И шумный.

В "свистках", да и любых картах без ручки гейна, усилитель программный. И у него есть только один оптимальный уровень. Чтобы его выставить не нужно гадать. Правой кнопкой по ползунку, выбираем "децибелы" и ставим на ноль. Другие значения как большие, так и меньшие только ухудшит динамический диапазон и битность. По умолчанию "процентное соотношение" ни о чем не говорит, и на разных картах может быть любым числом.

[real64]

Не менее +60

Но только с хорошим преампом. В EMU на +60 Дб жуткий завал АЧХ. (покажите свою картинку до 40 кГц как у меня ) Конские НИ Что вы собрались при этом слушать?

Правильнее в этом случае будет записанный при 30 дБ сигнал потом нормализовать на необходимый уровень в звуковом редакторе.

[Гоша]

В "свистках", да и любых картах без ручки гейна, усилитель программный.

Я это знаю.
Вопрос был поставлен иначе - достаточно ли для измерения низких уровней шума только свистка, или нужен внешний усилитель?
Ответ получен однозначный - без усилителя использовать свисток в таких целях нельзя.
А с усилителям - вполне. Даже с очень простым схемотехнически.

real64,
Результат достойный.
Смущает только частокол гармоник наводки 50 Гц.
Им там при питании от USB неоткуда взяться, кроме как из эфира.
Я наблюдал такое, когда недалеко от усилителя был паяльник с терморегулированием тиристором и индуктивный балласт ЛДС.
Выключил - все выровнялось.
Еще влияет сетевой адаптер ноутбука, поэтому при измерениях я перехожу на питание от батареи.
В схеме E-MU теоретически есть еще один путь проникновения сетевой наводки - через незаглушенный линейный вход.
Эти наводки очень сильно влияют на результаты измерения RMS.
Кстати, о RMS.
В твоем файле RMS шума FIN с 75 пФ 2,4 мкВ. Очень близко к расчетным величинам.

[Павлунчик]

Но только с хорошим преампом. В EMU на +60 Дб жуткий завал АЧХ. (покажите свою картинку до 40 кГц как у меня ) Конские НИ Что вы собрались при этом слушать?
https://forum.vegalab.ru/attachment/...b?d=1619974513
Правильнее в этом случае будет записанный при 30 дБ сигнал потом нормализовать на необходимый уровень в звуковом редакторе.

"жуткий завал" тут не отражается на отношениях НИКАК.
А вот сравнивать шумы схем на слух при +30дБ с ровной АЧХ - БЕСПОЛЕЗНО без доп. условий.
Увы.
Я не против Вашего подхода но сравнительные треки конечно буду писать на +61.5 дБ. Чтобы интересующиеся могли напрямую слышать разницу. Карта то одна и та же.

[Гоша]

Иначе заходящие в эту тему сторонние интересующиеся не смогут на слух определять разницу без "танцев с бубном".

Определять уровень шума на слух?

Пока переткнешь кабель - забудешь как оно шумело до того.
Зачем мы тогда здесь бьемся над объективизацией измерений?
Зачем выкладываем спектрограммы?
Я так думаю, именно для того, чтобы оптимизировать и стандартизировать эти самые "танцы с бубном".
Я, например, готов сделать универсальную схему в симуляторе и прописать алгоритм выполнения измерения RMS шума любого устройства с любой ЗК. Для этого достаточно будет установить бесплатную версию LTSpice. И не надо даже понимать, как оно работает.
60 дБ больше чем 30, но появляется неучтенный завал на ВЧ. А в этом диапазоне изменение спектральной плотности шума из-за неравномерности АЧХ измерителя существенно влияет на общую RMS шума.
При 24 бит квантовании не нужно даже Кус 30 дБ, достаточно 20 дБ.

---------- Сообщение добавлено 11:06 ---------- Предыдущее сообщение было 11:00 ----------

Чтобы интересующиеся могли напрямую слышать разницу. Карта то одна и та же.

Ага, ага...
Чтобы интересующиеся объединили файлы для сравнения в звуковом редакторе, нормализовали для пущей слышимости, потом забыли при сохранении снять галку "добавить дизеринг", и прослушивали эти файлы на ЦАП неизвестного качества и происхождения.
Объективно, ничего не скажешь...

[real64]

"жуткий завал" тут не отражается на отношениях НИКАК.
А вот сравнивать шумы схем на слух при +30дБ с ровной АЧХ - БЕСПОЛЕЗНО без доп. условий.
Увы.
Я не против Вашего подхода но сравнительные треки конечно буду писать на +61.5 дБ. Чтобы интересующиеся могли напрямую слышать разницу. Карта то одна и та же.

Не могу запретить, но хочу спросить, как вы будете компенсировать недостаток заваленных ВЧ ? Без этого вы будете вводить слушающих в заблуждение.

В схеме E-MU теоретически есть еще один путь проникновения сетевой наводки - через незаглушенный линейный вход.

И не только. Отсутствие металлического экранирующего корпуса - ещё один путь проникновения помех.

Еще влияет сетевой адаптер ноутбука, поэтому при измерениях я перехожу на питание от батареи.

У меня ПК стационарный.

По данным спектраплюс:
Peak Amplitude -111.42 Total Power -92.84
Peak Amplitude -123.43 Total Power -95.48
Peak Amplitude -97.92 Total Power -88.41

Гоша, А эти данные с расчетными как то коррелируют?

[Павлунчик]

Пока переткнешь кабель - забудешь как оно шумело до того.

Мы предоставляем слушателям "подряд два шума на одном треке". К примеру на одном треке первые пять секунд шум одной схемы - следующие 5 сек шум другой схемы. Мгновенное сравнение на слух (при всех прочих равных) - лучшее, что можно вообразить. Можно вручную уменьшать уровень громкости постепенно уходя за порог слышимости прекрасно отмечая лучший вариант. Тем более графики прилагаются. На слух разница отмечается не хуже, чем визуально на графиках.
У меня нередки случаи когда от замены транзисторов меняется характер шума (более или менее приемлемый), а на графиках практически не различается. Мелочь конечно но слуху доверяю не менее.

---------- Сообщение добавлено 13:25 ---------- Предыдущее сообщение было 13:21 ----------

Не могу запретить, но хочу спросить, как вы будете компенсировать недостаток заваленных ВЧ ? Без этого вы будете вводить слушающих в заблуждение.

В сравнении "при всех прочих равных" никаких "заблуждений" не может быть в принципе.

---------- Сообщение добавлено 13:27 ---------- Предыдущее сообщение было 13:25 ----------

Ага, ага...
Чтобы интересующиеся объединили файлы для сравнения в звуковом редакторе, нормализовали для пущей слышимости, потом забыли при сохранении снять галку "добавить дизеринг", и прослушивали эти файлы на ЦАП неизвестного качества и происхождения.
Объективно, ничего не скажешь...

Сравнение получается "при всех прочих равных". Здесь разница не пострадает.

[Igor EV]

Да, действительно как-то на +60dB всё совсем плохо.

Где?
Ниже на графиках шум карты на +30 дБ и +61.5 дБ (синим цветом). Заглушка 2x33 Ом.

Спешу объясниться. Мы подразумевали разные вещи. Я имел в виду практическое применение, а не измерения (до меня просто не дошло, что вы тут про измерения говорите). И потому согласен с

В EMU на +60 Дб жуткий завал АЧХ

При таком завале записать что-то нормально (для микса, а не для измерений) не представляется возможным.
А вот если говорить об измерениях, тогда да, приемлемы оба подхода (+30dB или +60dB). Так что в данном вопросе я не спорщик

real64,
Результат достойный.
Смущает только частокол гармоник наводки 50 Гц.
Им там при питании от USB неоткуда взяться, кроме как из эфира.

Давайте подробнее об этом. Смотрите, в USB есть питание +5В. Откуда оно берется? Очевидно из блока питания компьютера. Почему там не может быть 50Гц (и гармоник)? Очень даже может. Несмотря на то, что блок питания импульсный.
В настоящее время я именно это пытаюсь решить. Пока не выходит. Пытаюсь сделать DC-DC преобразователь с низкими пульсациями. Но меньше 5мВ (ампл) не получается никак. Я потому и задавал пвопрос о том, как организовано питание внутри карты E-MU и какой уровень пульсаций там по питанию.

но INA163 буду все равно заказывать

Любителей INA163 прибавилось Мне в конце мая посылка должна дойти. Проверю, и могу сообщить, нормальная микросхема или подделка.
Но без организации правильного питания ничего толкового не выйдет. Питать от аккумуляторов - не решение проблемы (нужно хотя бы +/-10В при токе потребления 10мА)

[real64]

В сравнении "при всех прочих равных" никаких "заблуждений" не может быть в принципе.

Блажен, кто верует...

При 24 бит квантовании не нужно даже Кус 30 дБ, достаточно 20 дБ.

Я этот уровень выбрал не совсем случайно . Запись с микрофонов у меня чаще всего производится именно с ним. Для меня логично изучить более подробно именно этот режим.

[Гоша]

А эти данные с расчетными как то коррелируют?

А я от них и плясал.
Ориентировался на полную шкалу 2,93В.
Пересчет на Вольты RMS дает шум карты 36,7 мкВ.
Карта плюс FIN 75 пФ шумит 79 мкВ RMS.
Вычитаем первое из второго геометрически и делим на Кус=30, получаем RMS шума FIN 2,33 мкВ.
Интересно, что симуляция FIN дает прогноз шума 2,17 мкВ в полосе 10-20К. Это 7% расхождения, причем расхождение еще уменьшится, если убрать помеху 50 Гц.

---------- Сообщение добавлено 11:44 ---------- Предыдущее сообщение было 11:36 ----------

Откуда оно берется? Очевидно из блока питания компьютера. Почему там не может быть 50Гц (и гармоник)?

Я откуда знаю, какие компьютеры и источники питания используются у каждого из вас?
Я пользуюсь ноутбуком, поскольку все эксперименты предпочитаю производить в свободное от работы время не вставая с дивана. Выдернуть разъем питания из ноубука и перейти на питание от батарей - 3 секунды.

Пытаюсь сделать DC-DC преобразователь с низкими пульсациями. Но меньше 5мВ (ампл) не получается никак.

В чем проблема?
Обычная LM317 обеспечит пульсации на порядок ниже.
Если, конечно, не держать ее на голодном пайке.
Можно взять старый (или купить новый ) аккумулятор 12В от ИБП и уже к нему приделать LM317. И от нее питать ЗК.
Я, собственно, так и делаю. Для измерений, не для записи.
Для записи с конденсаторного микрофона меня вполне устраивает интерфейс Behringer UMC404HD.

---------- Сообщение добавлено 11:52 ---------- Предыдущее сообщение было 11:44 ----------

Запись с микрофонов у меня чаще всего производится именно с ним.

Запись да.
Измерения - зачем добавлять в измерительную систему избыточное усиление, увеличивая при этом шумность измерителя?
Да, на отношениях это не скажется.
Но отношения хороши только для сравнения чего-то с чем то.
А прямое измерение предполагает переход к абсолютным значениям.
Вот здесь то и важно оптимально и разумно выбрать Кус.