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.

[real64]

Только спектры, снятые "Спектрой" нам вряд-ли помогут - уж больно они лохматые.

Попробовал причесать . Может так будет нагляднее?

При прочих равных менял значение затворного резистора. Точки пересечения прямых в зависимости от величины этого резистора дают нам частоты (приблизительно) 1, 1.3 и 2.6 кГц...

[Павлунчик]

Попробовал причесать . Может так будет нагляднее?

При прочих равных менял значение затворного резистора. Точки пересечения прямых в зависимости от величины этого резистора дают нам частоты (приблизительно) 1, 1.3 и 2.6 кГц...

https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2903686

О, "внезапно" у Вас на ВЧ появился вменяемый уровень шума (проняло).
Так держать.

[real64]

Это вы о чем. Прошу расшифровать подробнее.
Приведенная вами ссылка на график, на котором вы привели и мои данные, сделанные по вашей просьбе на максимуме усиления на 16 бит, еще одна наглядная иллюстрация того как делать нельзя.

О, "внезапно" у Вас на ВЧ появился вменяемый уровень шума (проняло).
Так держать.

Так и должно быть при переходе с так вами любимых кривых измерениях на максимуме при 16 бит на правильные 24 бит при усилении +30 дБ, на которых карта обеспечивает вменяемые параметры, Аналогичные приведенным мной в последнем сообщении измерения при 30 дБ усиления и 24 битах вы по каким-то соображениям до сих пор боитесь показать.

[Павлунчик]

Это вы о чем? Прошу расшифровать подробнее.

По шуму на ВЧ картинка стала лучше.

[real64]

По шуму на ВЧ картинка стала лучше.

Спасибо, что именно вы это отметили, подтвердив правильность измерений при усилении +30 дБ и 24 бит

Offтопик:
“Самые лучшие шпингалеты выпускаются на фабрике номер 3 по адресу улица Цюрюпы 15, телефон 9-18, факс 4-12, добавочный 03. Самовывоз из Нижнего Тагила” (с) Петросян

[Павлунчик]

Спасибо, что именно вы это отметили, подтвердив правильность измерений при усилении +30 дБ и 24 бит

Offтопик:
“Самые лучшие шпингалеты выпускаются на фабрике номер 3 по адресу улица Цюрюпы 15, телефон 9-18, факс 4-12, добавочный 03. Самовывоз из Нижнего Тагила” (с) Петросян

"+30 и 24 бит"? Ну-ну...
Я же привёл пример между нашими шумами на ВЧ на 44100/16.
Так, что Всё нормально. Поздравляю с меньшим шумом на ВЧ.
-------------------------------------------------------------------------------------
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2909276

"""Только, объясните мне пожалуйста. что такого можно увидеть в этом кривом режиме особенного, чего не видно при +30 дБ...........""".
-------------------------------------------------------------------------------------
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2909399

[Гоша]

semimat,
Справедливое замечание.
Исследование шума ПТ производилось только для определения зависимости шума ПТ от тока стока при малом сопротивлении источника сигнала. Для определения шумовой "полки" и обоснования правильности выбора тока стока в конкретной схеме.
Выполнялись при шунтировании затворного резистора конденсатором 1 мкФ.
Естественно, что при повышении сопротивления источника сигнала ПТ шумит на НЧ по другому. Но величина шумовой "полки" остается неизменной.
Наверное, нужно было выложить семейство кривых спектральной плотности при токах стока 47...290 мкА и высоком сопротивлении источника сигнала при С=75 пФ.
Так это не поздно сделать.
Току стока 250 мкА соответствует седьмая сверху кривая, красная.

[real64]

Я же привёл пример между нашими шумами на ВЧ на 44100/16.

Лучше приведите график измерений как у меня в 662 сообщении.
Вот это будет действительно познавательно.

[Павлунчик]

Лучше приведите график измерений как у меня в 662 сообщении.
Вот это будет действительно познавательно.

А это значит "не действительно". Ок. Едем дальше. Рад, что у Вас по шуму теперь отлично. Просто отметил.

[real64]

Едем, отметив в очередной раз , что Павлунчик завилял, забоялся и ушел в тину. В чем я собственно и не сомневался.

[Tuvalu]

Для начала определим, насколько шум полевого транзистора зависит от тока стока.

А чего там определять, всё уже определено. Шум ПТ пропорционален 1/корень из крутизны. Та, в свою очередь, 1/корень из тока. Итого, шум пропорционален 1/корень 4 степени из тока. ХиХ, т.II, стр 61.

Вот, шум бы тока этого 2SK170 определить. Но симулятор здесь вряд ли поможет, мерить надо.

[semimat]

semimat,
Наверное, нужно было выложить семейство кривых спектральной плотности при токах стока 47...290 мкА и высоком сопротивлении источника сигнала при С=75 пФ.
Так это не поздно сделать.
Току стока 250 мкА соответствует седьмая сверху кривая, красная.

Гоша, спасибо за разъяснение и картинку. Теперь всё стало понятно, наверное там только надо подписать не 1мкФ, а 75пФ. Похоже, что у тебя в модели полевика присутствует также шум тока утечки затвора. Значит ты можешь попробовать теоретически сравнить шумы полевика в типовом режиме (когда на затворе напряжение меньше или равно напряжению на истоке) и в режиме, когда ток затвора равен нулю (режим Павлунчика). Ведь сейчас вся эта долгая метрологическая подготовка направлена не только на корректное сравнение FIN c NT1-A, но и на практическое определение оптимального режима полевика по напряжению на затворе. Пожалуйста, попробуй, вдруг ты сможешь дать ответ чисто теоретически. Хорошо бы еще провести такое сравнение и для совсем малой емкости на затворе - 5...7 пФ.
Да, ЛT Спайс - сильная штука!

На уроке литературы учительница ученику:
-Ну что-ж, героя романа Вы подробно описали..., а что Вы можете рассказать о героине?
-Героин - сильная штука! А почему Вы меня о нём спрашиваете?!

[Гоша]

Попробовал причесать . Может так будет нагляднее?

Нет, не нагляднее.
В том случае, когда невозможно отделить мух от котлет - шум ПТ от шума RC, разумным будет определить характеристические частоты как частоты, шум на которых становится выше шума "полки" на 3 дБ.
Для этого надо провести горизонтальную линию на уровне "полки", и линию на 3 дБ выше.
Пересечения линии "полка" +3 дБ со спектральными линиями измерений и дадут частоты, на которых суммарный шум в 2 раза больше шума полки.
При работе со Спектрой в таком случае имеются трудноразрешимые мешающие обстоятельства.
1. Во всех измерениях помимо шума устройства имеются шумы карты. И их невозможно убрать из суммарного шума.
2. Масштаб в 140 дБ не позволяет с приемлемой точностью построить линию "полка" +3 дБ. Но с этим можно попробовать побороться.
3. FFT, которое производится в Спектре, не позволяет в достаточной степени сгладить спектральную характеристику.
Вот что получается по шумам, если симулировать FIN с резисторами 200 МОм, 2 ГОм и 3 ГОм.
Можно и линию полки провести, и +3 дБ от нее.
А можно изменить масштаб и просмотреть все под лупой.

---------- Сообщение добавлено 14:20 ---------- Предыдущее сообщение было 13:53 ----------

наверное там только надо подписать не 1мкФ, а 75пФ.

Да, конечно.
75 пФ.

Значит ты можешь попробовать теоретически сравнить шумы полевика в типовом режиме (когда на затворе напряжение меньше или равно напряжению на истоке) и в режиме, когда ток затвора равен нулю (режим Павлунчика).

Так и есть.
И в схеме истокового повторителя, и в схеме FIN напряжение на затворе меньше напряжения истока.
Т.е напряжение на затворе отрицательно относительно истока, затворный переход, в случае n-транзистора, заперт.
Через него течет только микроскопический ток утечки, который носит шумовой характер, но и его достаточно, чтобы повлиять на шумы всего транзистора в области НЧ при работе с высокоомными источниками сигнала.
Разумеется, все это в рамках имеющихся у меня моделей ПТ.
Но до сих пор у меня не было оснований не доверять им.
Схему прилагаю.

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

[Павлунчик]

Едем, отметив в очередной раз , что Павлунчик завилял, забоялся и ушел в тину. В чем я собственно и не сомневался.

https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2903686

У Вас было заметно хуже на ВЧ, чем у меня. На тех же самых настройках. Усиления лишь несколько отличались но сие картины не меняет, как понимаете.
Теперь совсем другое дело.
Только это я и хотел сказать. А Вы про "тину" какую-то свою опять.
Нет тут "тины" - всё отлично видно.
Я же не зря просил Вас записать шумы своей схемы и шумы своей карты на максимальном усилении и сравнил со своим графиком.

[Гоша]

Да, ЛT Спайс - сильная штука!

Offтопик:
Не сильнее "Фауста" Гёте (С)
А главное - общедоступная.
Мой тбилисский друг Sheltler далек от физики и математики настолько, насколько можно себе представить. А освоил начала LTSpice влет.
Думается мне, что и другие симуляторы могут то же самое.
Но используют их куцо. Обычно ограничиваются транзиентным анализом, иногда амплитудно-частотным.
А до анализа шумов никто не доходит

провести такое сравнение и для совсем малой емкости на затворе - 5...7 пФ.

Нет проблем.
Задаем конкретные значения емкости и затворного резистора - и вперед.

[real64]

Я Вам про Фому - Вы мне про Ерёму

При прочих равных менял значение затворного резистора. Точки пересечения прямых в зависимости от величины этого резистора дают нам частоты (приблизительно) 1, 1.3 и 2.6 кГц...

Здесь меня интересовало влияние величины затворного резистора, явной в случае внешнего делителя (Ваш вариант) и, умноженной на некий коэффициент, в случае смещения с делителя в истоке (у меня) , на смещение характеристической частоты, т. е. смещение графика влево-вправо
При чем здесь шумы? Да, шумовая полка будет в зависимости от ПТ и его режима смещаться выше или ниже,

Я же не зря просил Вас записать шумы своей схемы и шумы своей карты на максимальном усилении и сравнил со своим графиком.

Это я еще не сказал из какого мусора собрана моя тестовая схема

[semimat]

Хорошо бы еще провести такое сравнение и для совсем малой емкости на затворе - 5...7 пФ.

Нет проблем. Задаем конкретные значения емкости и затворного резистора - и вперед.

Отлично! Тогда напомню, в чем смысл настройки режима полевика, используемого Павлунчиком. Сначала удаляется высокоомный резистор, чтобы затвор оказался "висящим в воздухе" (то есть, ток затвора равен нулю) и измеряется напряжение на истоке полевика. Затем высокоомный резистор возвращаеся в схему и с помощью подстречного делителя напряжения в затворной цепи (у тебя это R3/R4 поста #673) выставляется напряжение, при котором воссоздается режим полевика, который был в отсутствии высокоомного резистора. Это будет означать, что в таком режиме ток через высокоомный резистор не течет.
Можно привести аргументы, как в пользу того, что этот режим дает минимальные шумы, так и того, что этот режим не самый лучший. Какие факторы пересилят - непонятно. Мне кажется что минимум по шумам выражен очень слабо, и возможно, что типовое включение (когда транзистор чуть закрыт по затвору) не должно проиграть режиму нулевого тока затвора. Если сможешь, сравни по шумам два этих варанта (первый вариант - ток затвора равен нулю, и второй вариант - напряжение затвор-исток равно нулю) при резисторе 3 ГОм и емкостях 5 и 75 пФ. Фактически в твоей схеме из поста #673 нужно просто выставить два разных напряжения с помощью делителя R3/R4, соответствующие этим двум режимам, и сравнить шумы.

Да, забыл еще одну вещь. Real64 использует существено другое включение высокоомного резистора - а именно, он заводит его не на делитель, а на исток полевика (небольшое запирающее смещение - не в счет). В этом режиме эквивалентное входное сопротивление схемы возрастает многократно, и плюс образуется некая положительная обратная связь с истока на затвор, которая на сверхнизких частотах должна как-то проявиться. Но из экспериментов real64 этого не наблюдалось. Если сможешь, то сравни в моделировании по шумам и этот вариант включения резистора.

[Гоша]

Здесь меня интересовало влияние величины затворного резистора, явной в случае внешнего делителя (Ваш вариант) и, умноженной на некий коэффициент, в случае смещения с делителя в истоке (у меня) , на смещение характеристической частоты, т. е. смещение графика влево-вправо
При чем здесь шумы? Да, шумовая полка будет в зависимости от ПТ и его режима смещаться выше или ниже,

Если это мне, то я слабо понял, о чем.
Что такое "внешний делитель"?
Что такое "делитель с истока"?
Мои рассуждения простЫ.
Шумы RC - неважно, куда подключен R вторым концом, главное, чтобы по переменному току сопротивление точки подключения было значительно меньше R - монотонно спадают с частотой до 0В.
Шумы транзистора тоже монотонно спадают с частотой, но никогда не достигают 0. Напряжение шума, до которого спадают шумы ПТ мы и называем "полкой", ибо ниже шум всей схемы не будет никогда.
Кривые шума R пересекаются с кривой шума ПТ в некоторых точках, которые характеризуются определенными значениями шума и частоты, ибо в качестве координат у нас выбраны спектральная плотность шума и частота.
Эти точки пересечения интересны тем, что в них шум ПТ и шум R равны по величине. Это значит, что шум R добавит 3 дБ к шуму ПТ именно на частоте в точке пересечения.
На частотах выше (правее) частоты точки пересечения шум схемы определяется в основном ПТ, поскольку шумы R быстро спадают значительно ниже шума ПТ.
На частотах ниже (левее) частоты пересечения, шум схемы определяется совместно ПТ и R.
Естественно, что чем больше R (на самом деле чем больше произведение RC), тем на более низкой частоте произойдет пересечение кривых шума R и ПТ, что и наблюдается как на практике, так и в компьютерном эксперименте.

---------- Сообщение добавлено 15:53 ---------- Предыдущее сообщение было 15:40 ----------

Сначала удаляется высокоомный резистор, чтобы затвор оказался "висящим в воздухе" (то есть, ток затвора равен нулю)

Это невозможно.
Ток затвора при этом равен току утечки затвора и зависит от всего, в том числе и от фазы Луны.

Фактически в твоей схеме из поста #673 нужно просто выставить два разных напряжения с помощью делителя R3/R4, соответствующие этим двум режимам, и сравнить шумы.

Никак. Напряжение затвор-исток в схеме ИП выставляется автоматически в зависимости от тока стока (истока) ввиду наличия 100% ООС.
То же самое происходит и в схеме FIN.
Я могу установить ток затвора очень близко к 0 (к току утечки), задав значение Rзатвора, к примеру 10⁵⁰, но на практике такие сопротивления недостижимы даже в вакууме.

[real64]

Если это мне, то я слабо понял, о чем.
Что такое "внешний делитель"?
Что такое "делитель с истока"?

Гоша, это диалог с Павлунчиком.
А речь идет о сравнении вариантов смещения
1) то что на схеме в вашем сообщении 673
2) то как сделано у меня

чем больше R (на самом деле чем больше произведение RC), тем на более низкой частоте произойдет пересечение кривых шума R и ПТ, что и наблюдается как на практике, так и в компьютерном эксперименте.

Вот это меня и интересовало, - на какой частоте при конкретных значениях, в разных схемах смещения.

[semimat]

Это невозможно.
Ток затвора при этом равен току утечки затвора и зависит от всего, в том числе и от фазы Луны.

В этом вся и "фишка" методики Павлунчика. Если мы разрываем цепь затвора, то току утечки некуда идти, он начинает открывать транзистор до тех пор, пока ток учечки не начнет возвращаться назад в затвор и уходить в исток через переход затвор-исток. То есть, ток утечки затвора не вытекает из него, а транзитом "пролетает" в исток. Очевидно, что такой режим полевика существует, и его можно создать. Конечно, этот режим характерен тем, что на затворе получается напряжение, фактически приоткрывающее переход затвор-исток. И вот из-за этого я пока не считаю, что "это есть хорошо".