Источник фантомного питания 48В.

[real64]

Для работы конденсаторных микрофонов требуется источник фантомного питания, как правило 48 В. В моем стареньком, но хорошем звуковом интерфейсе E-mu 0204 такового нет. Соответственно либо покупать (неспортивно) - либо делать самому. Начинал со сборки типовых схем, коих в интернете вагон и маленькая тележка. Но как то ни одна не прижилась. Либо не нравилась в плане надежности, либо качественные показатели, либо собрана на экзотических микросхемах. Поэтому пришлось что-то прикидывать самому. От импульсных отказался сразу, так как не хотелось бороться со специфическими помехами.
Одним из вариантов была вот такая схема с умножителем на три на входе, последовательно-параллельным, стабилизатором на LM317 c доп. транзисторами, защищающими микросхему от высокого напряжения и стабилизирущими выходной ток , на вход которой подавалось переменное напряжение с какого-то
18 В трансформаторного адаптера в формфакторе сетевой вилки

Все было хорошо (почти) . Только трансформатор немного гудел. Так как таких у меня больше не было. Утроитель заменил на умножитель на 4. Стало возможным использовать 12 В трансформаторные адаптеры, коих сейчас от старых роутеров осталось немерянно.
Упомянутое почти это образование земляных петель (или может быть чего-то еще, подверженного помехам от ЭМИ) на участке трансформатор-сетевой провод-выпрямитель. Пусть уровень этих помех и не очень большой, но хотелось от них избавится. Так же хотелось выкинуть этот 12 В адаптер и запитаться от 12 В постоянного тока.

Что опять импульсный преобразователь? Не совсем. Требуемая мощность небольшая - соответственно можно применить модифицированного Ройера с синусом на выходе.

Собрал по этой схеме. В трансформаторе применил чашечный сердечник Ч26 из феррита 2000 НМ. Соответственно умножитель со входа слился.
Устраивает полностью. Подключаю два конденсаторных микрофона.
Резисторы 6,8 кОм и разделительные конденсаторы не показаны. Думаю, если кому понадобится - прикрутит сам. А может быть это уже никому не нужно?
Теперь прикинул еще вариант параллельного стабилизатора на выход Роййера, попроще, с использованием TL431. Пока сам не собирал.

[IVX]

симуляция LM117(возможно это чуть лучший, чем 317 грэйд), для варианта "простой" с картинки Igor EV, даёт 700мкв с чем-то в полосе 20-20к и 1.2мкв после 300/470мкф, С/Ш 152дб, это ещё 40дб CMRR не прибавили )) Чего там хотеть ещё? 1000мкф чтоб хайенд, как он есть и заматывать изолентой. Кстати, пререгулятор до 317 неплохая идея, поскольку её PSRR неблестящий.

---------- Сообщение добавлено 01:09 ---------- Предыдущее сообщение было 00:57 ----------

Послушайте, отцы, а что реален входной импеданс усилителя 150ом? Я думал там ну хоть килоомы чтоль, есть стандартное значение для этого дела?

[Igor EV]

real64, теперь у Вас получается картина намного лучше. Результаты сравнимы с моими (у меня усиление 60дБ), но картинки разные (спектр чуть другой). Видимо это уже особенности усилителей.

То, что разбалансировка у Вас влияет намного меньше, чем у меня, возможно объясняется меньшим уровнем шумов в Вашей схеме фантома. Больше у меня вариантов никаких нет. Ведь мик. усилитель не может быть причиной, правильно?
Я пока оставлю ту схему, что у меня есть, доделаю наконец FIN и уже в комплексе проверю.

И да, совершенно согласен с тем, что

Черт, на таких низких уровнях слишком много влияющих факторов. Сейчас подвигал по столу карту, соединительные провода и блок фантомного питания.

Я тоже это замечаю. Особенно заметно изменение расстояния от блока питания (он у меня обычный трансформаторный) до мик. усилителя.

симуляция LM117(возможно это чуть лучший, чем 317 грэйд), для варианта "простой" с картинки Igor EV, даёт 700мкв с чем-то в полосе 20-20к и 1.2мкв после 300/470мкф, С/Ш 152дб, это ещё 40дб CMRR не прибавили )) Чего там хотеть ещё? 1000мкф чтоб хайенд, как он есть и заматывать изолентой. Кстати, пререгулятор до 317 неплохая идея, поскольку её PSRR неблестящий.

Совершенно согласен.

Послушайте, отцы, а что реален входной импеданс усилителя 150ом? Я думал там ну хоть килоомы чтоль, есть стандартное значение для этого дела?

У схемы FIN выходное сопротивление даже меньше 150 Ом, если я ничего не путаю.
Насчет стандартного значения - я лично об этом не знаю.

[real64]

реален входной импеданс усилителя 150ом? Я думал там ну хоть килоомы чтоль, есть стандартное значение для этого дела?

У меня в интерфейсе входное микрофонного усилителя примерно 1.5 кОм. Сейчас делают до 4.5 кОм. Встречается до 10.

То, что разбалансировка у Вас влияет намного меньше, чем у меня, возможно объясняется меньшим уровнем шумов в Вашей схеме фантома. Больше у меня вариантов никаких нет. Ведь мик. усилитель не может быть причиной, правильно?

Я тоже других вариантов не могу придумать.

[IVX]

Глянул Lewitt 440, он на предельных SPL 5.5В даст на выходе, это много для 150+150ом и рекомендация для Lewitt 440 1кОм нагрузки. Neumann 103 вроде тоже популярный, 3.5-4В на мах СПЛ и 1к рекомендованная нагрузка. Так что 150 это странно.

[Igor EV]

Глянул Lewitt 440, он на предельных SPL 5.5В даст на выходе, это много для 150+150ом и рекомендация для Lewitt 440 1кОм нагрузки. Neumann 103 вроде тоже популярный, 3.5-4В на мах СПЛ и 1к рекомендованная нагрузка. Так что 150 это странно.

Дело не в этом. А в выходном сопротивлении микрофона. Оно должно быть низким. Напр. у схемы FIN оно кажется 47 Ом. Т.е. по сути вход усилителя будет закорочен на выходное сопротивление микрофона.
А сам усилитель намного более высокоомный, чем 150 Ом. Как минимум в 10 раз.

У меня в интерфейсе входное микрофонного усилителя примерно 1.5 кОм.

В моем на входе стоят резисторы 3.3кОм.

[IVX]

как это больше чем 150 намного? У вас на картинке 150ом со входя на ГНД, всё, дифф. входной импеданс 300ом и менее.

[Igor EV]

как это больше чем 150 намного? У вас на картинке 150ом со входя на ГНД, всё, дифф. входной импеданс 300ом и менее.

У меня на картинке дополнительные резисторы, сопротивлением 150 Ом, подключенные ко входу XLR. Это резисторы R6 и R7. Они не являются частью усилителя, а моделируют подключенный к усилителю микрофон. На этой картинке я предполагал, что выходное сопротивление микрофона равно 150 Ом. Реальные микрофоны могут иметь как большее, так и меньшее выходное сопротивление.

[IVX]

вот оно чо, значит это выходной, а не входной импеданс, тогда ок. А как с напряжением с микрофона, сколько там ожидать? 5.5В это при 140дб СПЛ, то есть с барабанов разве только, впритык к нойману, что никто не делает в реале. 50-100мВ видимо практический выбор?

[Гоша]

будем звать Гошу

А че меня звать? Я здесь, наблюдаю .
Пока не могу понять, что нужно измерить/оценить.

У меня не получается рассчетами получить тот же результат.

А все просто.
Дело в том, что шум источника фантомного питания жестко коррелирован по отношению к входам дифусилителя.
То есть, это один и тот же случайный процесс, который прикладывается ко входам и, в результате, вычитается с той или иной степенью точности в дифусилителе.
Для такого процесса арифметика изменяется с геометрической на алгебраическую. Суммарный шум будет уже не корень из суммы квадратов действующих значений шумов источников шума, а просто алгебраической суммой (разностью).
В случае полной идентичности (сбалансированности) каналов дифусилителя, шум источника фантомного напряжения благополучно вычтется сам из себя. Ну, с какой-то погрешностью.
А в случае полного разбаланса каналов будет присутствовать на выходе дифусилителя в полный рост. Что, собственно, и наблюдается на картинке из поста #35.
Что касается допустимого уровня шума источника фантомного напряжения - всё это зависит от...
Пренебрежем шумами карты (ну, не пренебрежем, а вынесем за скобки как то, что мы изменить не можем).
Положим максимальное напряжение на выходе микрофона как такое, которое встречается чаще всего. 140 дБ звукового давления чересчур, а вот 100 дБ - в самый раз.
При чувствительности капсюля 20 мВ/Па (20мв/94 дБ) при 100 дБ давления на выходе микрофона будет 40 мВ.
В предположении, что помеха от источника фантомного напряжения не подавляется микрофоном вообще (это, конечно супержесткое предположение, но, в отсутствии данных о реальном подавлении помехи, это единственное, что можно предположить), можно вычислить максимальное значение шума источника фантомного питания.
Предположим, что нас устроит отношение сигнал/(помеха от фантома) 100 дБ. Это значит, что действующее значение шума источника фантомного напряжение не должно превышать 40 мВ/100000 = 0,4 мкВ.
Ну а если подавление помехи от источника питания микрофоном имеет какое-то значение, смело умножаем полученную величину на коэффициент подавления.
Сейчас попробую оценить подавление помехи по фантомному питанию схемы Fin.
Ожидаемо, коэффициент подавления пульсаций питания у Fin близок к отношению 6,8 кОм и 47 Ом.
Он равен 143 по результатам моделирования.
Значит, допустимый RMS напряжения шума фантома для получения отношения сигнал/помеха составит 0,4*143=57 мкВ.

[Igor EV]

вот оно чо, значит это выходной, а не входной импеданс, тогда ок. А как с напряжением с микрофона, сколько там ожидать? 5.5В это при 140дб СПЛ, то есть с барабанов разве только, впритык к нойману, что никто не делает в реале. 50-100мВ видимо практический выбор?

Я могу ошибаться, но для тихого голоса, думаю, будет милливольт 20 на выходе микрофона. Может 30. Для громкого голоса может быть и 100-200. Для оперного - еще больше. И от микрофона зависит. Тут я не знаток - это лучше в теме про FIN спросить.

---------- Сообщение добавлено 11:19 ---------- Предыдущее сообщение было 11:06 ----------

А че меня звать? Я здесь, наблюдаю .
Пока не могу понять, что нужно измерить/оценить.

Спасибо, что откликнулись
Гляньте еще раз сюда:
https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2956817
Там я попытался сделать рассчеты.

Пока будем считать, что никакого микрофона нет вообще. Есть просто резисторы в 150 Ом, как на рисунке в сообщении по ссылке.
Если один из резисторов (R6 или R7) закоротить, схема будет полностью разбалансирована. В этом случае (как я полагаю) мы можем измерить уровень шумов/фона фантомного питания, зная коэф.усиления усилителя.
И вот, в сообщении #11 я попытался рассчитать этот уровень, и он у меня оказался фантастически низким. Где у меня ошибка?
Да, еще дополнение: та схема в сообщении 11 показана без конденсаторов на входах операционного усилителя. По переменному току это не имеет значения. А постоянный ток мы не учитываем в рассчетах. Так что, хотя схема строго говоря неправильная, это в нашем случае не имеет значения.

Вопрос 2: у real64 судя по его выложенным файлам выходит, что разбалансировка его мик.усилителя не приводит к росту шумов/фона. Это выглядит странно, как если бы его источник фантомного питания являлся идеальным. Но так не бывает.

[Гоша]

Пока будем считать, что никакого микрофона нет вообще. Есть просто резисторы в 150 Ом, как на рисунке в сообщении по ссылке.
Если один из резисторов (R6 или R7) закоротить, схема будет полностью разбалансирована. В этом случае (как я полагаю) мы можем измерить уровень шумов/фона фантомного питания, зная коэф.усиления усилителя.

Почти так.
Единственное - на выходе карты имеется сумма (геометрическая) шумов фантома и самой карты.
Разделить их можно только измерив шум карты с выключенным фантомом и с включенным.
Ну то есть нужно сделать два измерения (обозначения по схеме рис. из #11).
1. R6=0 (или подключить емкость >20 мкФ), R7=обрыв, фантом отключен физически (выпаяно R5, закорочен С1). Это будет шум карты Ncard при установленном Кус.
2. Не изменяя Кус включить фантом. Это будет шум карты + шум фантома Ncard + Uphantom = Ntotal. Причем значек + это не алгебраический плюс, а геометрический, Ntotal=SQRT(Ncard²+Nphantom²)
3. Переходим к напряжениям шума, приведенным ко входу карты. Ucard=Ncard/Кус, Utotal=Ntotal/Кус.
4. Вынимаем из общего Utotal шумы карты Ucard. Utotal=SQRT(Ucard²+Uphantom²);
Uphantom=SQRT(Utotal²-Ucard²)
Остается умножить полученный результат на величину, обратную коэффициенту деления R1R3, и получим собственно шум источника фантомного напряжения.
Все это касается действующих значений напряжения шумов. С децибелами такое не работает.
И еще.
Поскольку резисторы R1, R2 и R7, R6 делят шум фантома, то для вычисления шума источника фантомного напряжения нужно не делить на R7/R1, а умножать.
Так что даже при непонятно откуда взявшихся 0,32 мкВ шума на входе, шум фантома будет 14,5 мкВ.

[Igor EV]

Гоша, Вы волшебник Давайте по шагам.
Запускаю SpectraPlus.
1. R6=0, R7 обрыв. Шум - почти ровная полка на уровне -90дБ. Ку=1000, шкала АЦП 2.88В, т.е. имеем на выходе 91мкВ шумов.
2. Включаю фантом. Шум - почти ровная полка на уровне -50дБ, т.е. имеем на выходе 9.1мВ шумов.
(я чуть изменил схему, стало хуже, возвращать назад не стал. Раньше было -70дБ)
4. Uphantom = SQRT(9.1^2 - 0.091^2) = SQRT(83 - 0.0082) = 9.1мВ
Умножаем на (R1+R3)/R3
у меня R3=3K
9.1*(6.8+3)/3 = 29.73мВ
Во как Теперь кажется, что это слишком много, и нужно фантомный источник усовершенствовать. Я ничего не напутал? Понятно, что числа неточные, но хотя бы порядок правильный?

[Гоша]

Igor EV,
Где-то что-то сильно не так.
Если горизонтальная полка без фантома ожидаема, то с фантомом - нет.
Это если фильтр R5C1 на месте.
Должен быть четкий наклон -3дБ/октава.
И я совсем не уверен, что по графикам Спектры вот так запросто можно перейти к действующим значениям. RMS - штука интегральная во всей полосе частот.
Если допустить, что LM шумит белым, то по даташиту при 48В шума должно быть 1,44 мВ RMS шума.
А после фильтра 300 Ом 100 мкФ RMS шума будет уже 12 мкВ.
Так что восстанавливай фильтр, делай секундные записи и выкладывай.
Посчитаем.

[Igor EV]

Igor EV,
Где-то что-то сильно не так.
Если горизонтальная полка без фантома ожидаема, то с фантомом - нет.
Это если фильтр R5C1 на месте.

Нет, этого фильтра сейчас нет. С ним была странная штука - напряжение на выходе усилителя плавает, как ему вздумается. Я пока не проверял конденсатор, возможно он виноват.

Если допустить, что LM шумит белым, то по даташиту при 48В шума должно быть 1,44 мВ RMS шума.

LM317L китайская. Схему Вы видели в 11-м сообщении. К сожалению измерить шум напрямую я не могу - у меня нет подходящих приборов. У осциллографа есть предел измерений 10мВ/дел, но там уже собственные шумы...

А после фильтра 300 Ом 100 мкФ RMS шума будет уже 12 мкВ.
Так что восстанавливай фильтр, делай секундные записи и выкладывай.
Посчитаем.

Да, всё понятно. Сделаю и выложу, но попозже вечером, сейчас я работаю. Спасибо!

[Гоша]

LM317L китайская.

Не может она шуметь в 20 раз больше оригинальной.

У осциллографа есть предел измерений 10мВ/дел, но там уже собственные шумы...

30 мВ шума уже будут отчетливо видны на таком осциллографе.
Вот так приблизительно должен выглядеть шум до и после фильтра.

[Tuvalu]

К сожалению измерить шум напрямую я не могу - у меня нет подходящих приборов. У осциллографа есть предел измерений 10мВ/дел, но там уже собственные шумы...

Соберите простейший предусилитель на каком-нибудь NE5532/34, LM833, NJM/uPC4558/59/62/65/70/80 и т.п. c Кус 20/40 дБ (10/100 раз). У них шум в сотни раз меньше, чем у 317-го. Если надо большое Rвх, то на JFET-ОУ.

[Igor EV]

Соберите простейший предусилитель на каком-нибудь NE5532/34, LM833, NJM/uPC4558/59/62/65/70/80 и т.п. c Кус 20/40 дБ (10/100 раз). У них шум в сотни раз меньше, чем у 317-го. Если надо большое Rвх, то на JFET-ОУ.

Да, я тоже об этом подумал. Спасибо. Я попробую. Но что-то мне подсказывает, что шума я не увижу. Ну то есть он будет, но на уровне 1мВ, а не 30мВ. Мне кажется, что тут причина в чем-то другом. Просто на уровне ощущений


Провел я измерения. Оказывается мой осциллограф показывает сигналы в пару милливольт. (У него просто крыша едет, если рядом импульсная помеха от импульсного источника).
Результаты такие:
- без конденсатора C1 амплитуда пульсаций (в основном 100Гц, ВЧ-шум слабый) аж 250мВ! Судя по всему для LM317 мало емкости конденсатора на выходе (там у меня 2.2мкФ)
- с конденсатором C1 (100мкФ) амплитуда пульсаций на левом выводе R5 - 2-2.4мВ, а на правом выводе - 6мВ.
Так что всех прошу простить за беспокойство. Видимо буду делать схему от real64.

real64, к Вам вероятно последняя просьба: у Вас есть чем измерить уровень пульсаций фантома? Напр. милливольтметр или осциллограф с высокой чувствительностью? Хочется понять, насколько действительность соответствует моделированию.

[IVX]

Igor EV, да успокойтесь уже, задача наитривиальейшая, дать 20мА(было бы 20А, другое дело) питание без шума )) Любая чепуха типа 317 + LPF(сколько там 300ом на 1000мкф) всё решит кардинально, я вам даже результирующий шум отсимулировал, а вы всё в ещё в первой позиции.

[Igor EV]

Igor EV, да успокойтесь уже, задача наитривиальейшая, дать 20мА(было бы 20А, другое дело) питание без шума )) Любая чепуха типа 317 + LPF(сколько там 300ом на 1000мкф) всё решит кардинально, я вам даже результирующий шум отсимулировал, а вы всё в ещё в первой позиции.

Это вы успокойтесь и перестаньте строить из себя знатока. По существу вы ничего не сказали. Извините.
А я причину нашел, так что проблем нет.

[IVX]

понял вас, опять уели волкА ))