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.

[Aikman]

Да, есть. На трех транзисторах маркировка "2L", на четвертом кажется "G1", но не уверен - очень плохо видно.

PNP транзистор. 2L. SOT-23. KMMBT5401
npn транзистор G1 SOT-23. MMBT5551

[Igor EV]

трансформатор со средней мощностью от 100 до 300 ватт который может даже иметь заметный на слух шум от тока, ничего не генерирует в звуковую часть - ни помехи ни собственный шум. Однако, правильное экранирование и заземление очень важны.

Вот тут не соглашусь.
Для усилителя мощности (у которого уровень входного сигнала определяется сотнями милливольт) экранирования обычным железом вполне достаточно. Но для предусилителей экранирование сделать намного сложнее.
Для того, чтоб эффективно экранировать трансформатор, работающий на частоте 50Гц, необходим толстый экран из пермаллоя. Я говорю, основываясь на свой опыт изготовления предусилителя для микрофона. Мне не удалось заэкранировать блок питания (мощностью всего 10Вт) так, чтоб магнитные наводки были небольшими. У меня получался фон 50Гц на уровне где-то -70дБ (при усилении 60дБ). Я пытался экранировать железом (пермаллоя у меня нет), делал двойной экран - без толку. Пришлось выносить блок питания. Сейчас блок питания (с трансформатором) находится в полуметре от усилителя, и наводок нет.

Что я собственно хочу сказать этим..... может частота в таких случаях не первый критерий от чего может зависеть не то чтобы успех, но как минимум нормальная работа того или иного устройства??

Чем выше частота, тем эффективнее экранирование.
Вот тут есть табличка, которая наглядно показывает эффективность экранирования: https://ostec-group.ru/group-ostec/p...ovom-kontrole/
Для высоких частот проблем нет, для низких - проблемы большие.
ИМХО для частот выше 100кГц эффективное экранирование сделать совсем несложно.

[Павлунчик]

Что я собственно хочу сказать этим..... может частота в таких случаях не первый критерий от чего может зависеть не то чтобы успех, но как минимум нормальная работа того или иного устройства?

Без внешних помех - не первый критерий.
"Занятый" диапазон 150кГц плюс-минус 50кГц лучше обходить стороной. Тем более есть прецедент.
------------------------
Когда-то вовсю шпарили местные ДВ-СВ радиостанции с несусветной мощностью (сотни тысяч Ватт). У музыкантов иногда были проблемы - музыка играла сама собой А подобные микрофоны спасали конденсаторы на выходе по 22000пФ
Некоторые производители до сих пор ставят такие ёмкости (вроде в Китае, Индии ДВ-СВ продолжает работу).

[Igor EV]

Когда-то вовсю шпарили местные ДВ-СВ радиостанции с несусветной мощностью (сотни тысяч Ватт).

Тут как раз частота большой роли не играет.
Я как-то работал в организации, которая размещалась на первом этаже 9-этажки. А на крыше была коллективная антенна радиолюбителей. Работали они на КВ (мощность, думаю не более 1кВт). Частота намного выше 150кГц. Так вот, у нас их разговоры были слышны даже по обычному проводному телефону. Т.е. если бы музыканты были в этом доме, их не спасли бы конденсаторы 22нФ. Думаю, что ничего не спасло бы
Но это редкий случай. Обычно такого не бывает.

[Schertler]

Спасибо за комментарии! Начинаю собирать свою версию для последующих тестов и завершения сборки полного микрофона, тем самым внести свои пару копеек в копилку общих экспериментов.

[Павлунчик]

Я сделаю в точности так, как Вы скажете

Можно не идеально в точности но постарайтесь сильно не убегать.
Конденсатор в обратной связи здесь пока 2пФ.
Диод 1N4148.
Дроссель - гантелька 6мм/300 витков провод 0.1/2.55мГн/7.4 Ом.
Транзистор 5551 взял сегодня в другом магазине, другого производителя (просто ради интереса). Оба (5551/5401) с усилением 180-200.
Конденсатор на базе генераторного транзистора имеет оперативный контакт для переключения на массу или на плюс.
У меня включен на плюс.
Попробуете и так-и сяк.
-------------
Схема (в данном включении) работает абсолютно стабильно.
При пит. 23V (ДО резистора 10кОм) - ток потр около 30мкА.
Генератор работает устойчиво от 1.2V до 60V. Без сторонних возбудов и всяких "вспышек".
Стрелочкой указано отверстие в которое впаян коллектор 2N5401. Диод, конденсатор обратной связи и вывод дросселя запаяны сверху на эту ножку транзистора.



------------
Добавлю -
Ножки транзисторов не касаются металлизированных отверстий, кроме как в точках пайки.

[Igor EV]

Можно не идеально в точности но постарайтесь сильно не убегать.

Спасибо. Сделаю.
У Вас на картинке транзистор 2N5401 имеет базу посередине. А у меня оба транзистора с коллектором посередине. Пробовал найти pdf, где бы была такая цоколевка - не нашел. Но транзисторы точно нормальные, выпаянные из дисплея минимум десятилетней давности, а то и давнее.
В любом случае буду делать максимально близко к Вашей картинке.

[Павлунчик]

А у меня оба транзистора с коллектором посередине.

Стоп, отставить. Купите обычных китайцев. Магазин "Радиодетали" в городе есть?

[Igor EV]

Стоп, отставить. Купите обычных китайцев. Магазин "Радиодетали" в городе есть?

В городе коронавирус, красная зона Очень проблематично что-то купить. Все непродуктовые магазины закрыты.

---------- Сообщение добавлено 19:08 ---------- Предыдущее сообщение было 19:06 ----------

У меня есть 2SA970, 2SC2240 - у них напр. К-Э 120В. Если можно, могу их поставить.

[Павлунчик]

В городе коронавирус, красная зона Очень проблематично что-то купить. Все непродуктовые магазины закрыты.

Тогда попросим уважаемых коллег (кто согласится на эту бесполезную авантюру) состряпать подобное и поведать результат.
Будем ждать пока у Вас красную зону отменят.
Но можете попробовать собрать на 2SA970, 2SC2240 (у меня таких нет) - результат рассмотрим не делая выводов, каким бы он ни был.

[Igor EV]

Но можете попробовать собрать на 2SA970, 2SC2240

OK

[Aikman]

Я помню предупреждение, что с такой "гирей" ничего хорошего не добиться)) Но малоразмерные дроссели еще не приехали.

Вх=25В, Вых=-39В , ток=~350uA

Я лучше другие дроссели подожду

[Павлунчик]

У Вас на картинке транзистор 2N5401 имеет базу посередине. А у меня оба транзистора с коллектором посередине. Пробовал найти pdf, где бы была такая цоколевка - не нашел.

2N5401.pdf

---------- Сообщение добавлено 00:48 ---------- Предыдущее сообщение было 00:43 ----------

Я лучше другие дроссели подожду

+ паразитная ёмкость монтажа большая. Контактные площадки тут хотят иногда маленькой площади.
Лучше на такой макетке, как у меня или гетинаксовой односторонней.
Приблизите хороший дросселёк к меди - ток тоже подпрыгнет но не до такой степени конечно. Колечко оденете на дроссель - реагировать на металл не будет заметно.

[Aikman]

Вы остановились на сегодняшний день на ЭТОЙ схеме?

[Павлунчик]

Вы остановились на сегодняшний день на ЭТОЙ схеме?

Так точно. Только на выходе нужно подключить дополнительный RC фильтр 4.7МОм/0.1мкФ.
И - если дроссель слишком "жрущий" то резистор 10кОм надо уменьшать иначе при прямом подключении 46V просадка небольшая случится и на выходе будет чуть меньше напряжения, чем могло бы быть. Хотя не рекомендую жрущие дроссели, зачем?

[Igor EV]

Докладываю. Сделал всё в точности как на картинке в сообщении #1746. Собрал на транзисторах 2SC2240 (h21э=167) и SA970 (h21э=260). Дроссель - гантелька 6мм, 300 витков провода 0.1, индуктивность 2330мкГ.
При питании +23В выходное напряжение -26В, потребляемый ток 30мкА, частота 974кГц. Синусоида как обычно с небольшим ограничением сверху.
Теперь о глюках. Сразу скажу, что похоже я выяснил причину. Виноват цифровой осциллограф. Он показывает не то, что есть на самом деле.

Хочу сначала сказать, что "вспышки" и "паразитная генерация" - это РАЗНЫЕ вещи, не связанные друг с другом. Про вспышки говорить вообще не буду, поскольку много уже говорилось, и я со всем согласен. На этом дросселе вспышек нет. На других (не всех) были.

А "паразитная генерация" - это глюки цифрового осциллографа. Этот эффект у меня присутствует почти всегда на дросселях с индуктивностью менее 3000мкГ. Проявляется так: устанавливаем развертку от 0.1мкс/дел до 100мкс/дел и видим чудесную картинку - синусоида почти чистая, слегка обрезанная сверху. Устанавливаем развертку 100мкс/дел и видим синусоиду частотой 27кГц. Переключаем развертку на 50мкс/дел. Казалось бы, эта синусоила 27кГц должна растянуться по горизонтали. Но нет, она исчезает, и вместо нее просто зеленая полоса. Т.е. осциллограф уже считает, что частота 974кГц, а не 27. При такой развертке один период занимает меньше одного пикселя, потому увидеть синусоиду невозможно. Это как раз нормально. Ненормально то, что я вижу синусоиду при развертке 100мкс/дел - ее там в принципе не может быть. Более того, если изменять положение щупа (он лежит около дросселя), то подобные артефакты видны и при развертке 1мс/дел. И частота при этом порядка нескольких кГц.

Далее я взял резисторы 15МОм и 330кОм и сделал делитель. Делитель подключил к параллельно дросселю. Осциллограф параллельно резистору 330кОм. И, о чудо! На любых развертках нет артефактов. Только сильно лезет помеха 50Гц (из-за высокого сопротивления 330кОм).
Так что это точно проблемы осциллографа. И я не знаю, как их бороть.
У щупа есть делитель 10:1, но с этим делителем входное сопротивление недостаточно высокое, да и входная емкость большая, поэтому я не могу подключить осциллограф напрямую. Вот пожалуй и всё.

Если у кого-то есть теоретическое обоснование того, что я намерял, буду рад.

Павлунчик, спасибо и извините за беспокойство.

[Павлунчик]

Собрал на транзисторах 2SC2240 (h21э=167) и SA970 (h21э=260). Дроссель - гантелька 6мм, 300 витков провода 0.1, индуктивность 2330мкГ.
При питании +23В выходное напряжение -26В, потребляемый ток 30мкА, частота 974кГц. Синусоида как обычно с небольшим ограничением сверху.

Да - у меня те же результаты по току, частоте и выходному напряжению.
Теперь можете подключать к этой схеме различные неподходящие силовые дроссели и наблюдать - на какую "глубину дури человеческой" простираются возможности схемы.
Больше всего понравилась работа схемы с контуром детектора/ПЧ 455кГц от приёмников магнитол, муз-центров и т.п. 10-20 мкА 23-46V питания, 650кГц, более 27V на выходе без удвоителя и отличная экранировка по всем пунктам. Мотать правда надо 500 витков и провод 0.05 но оно того действительно стоит.

[Igor EV]

Да - у меня те же результаты по току, частоте и выходному напряжению.
Теперь можете подключать к этой схеме различные неподходящие силовые дроссели и наблюдать - на какую "глубину дури человеческой" простираются возможности схемы.

Так это я давным-давно попробовал и даже писал об этом И дроссель с броневым сердечником попробовал раньше Вас И результаты у меня примерно такие же, как у Вас.
Проблема только с просмотром картинки на осциллографе. Если бы это можно было победить...

[Павлунчик]

И дроссель с броневым сердечником попробовал раньше Вас

Я броневой не пробовал. Только дроссель с подстроечной чашкой от ПЧ 455кГц. И вряд-ли у Вас получился ток 10мкА/23V (шутка).
Ладно. Будем дальше думать...

[Igor EV]

Я броневой не пробовал. Только дроссель с подстроечной чашкой от ПЧ 455кГц.

Если Вы покажете фото этого дросселя, я сравню со своим. Возможно мы говорим про похожие дросселя. Только у меня из советской аппаратуры.

И вряд-ли у Вас получился ток 10мкА/23V (шутка).

На этом маленьком броневом точно не получится - я уже пробовал. У меня пока что получается порядка 30мкА, но я еще не делал индуктивность выше 5000мкГ. Уже намотал, но к чашкам приклеил контактные площадки - сохнут пока.
Я убедился, что результат (особенно по току потребления) сильно зависит от качества сердечника. И заранее предсказать, что получится, невозможно.