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.

[Павлунчик]

наружная экранировка не требуется.

Вот в своей теме это и пишите.
Здесь я не позволяю вводить в заблуждение моих читателей.

[Aikman]

Спаял сегодня DC-DC конвертер по рекомендованной схеме:

Потребление 250мкА, на выходе "0". После прозвонок транзисторов решил убрать емкость:

Включилось. 12В-> 22.5В. Правда потребление ~50мкА. Приемлемо.

Детали не подбирал. Брал, что под руку попалось.

[Павлунчик]

Потребление 250мкА, на выходе "0". После прозвонок транзисторов решил убрать емкость:
Нажмите на изображение для увеличения. Название: dcdcfin.png Просмотров: 2 Размер: 59,8 Кб ID: 421341

Известное дело. Генератор радиочастоты не всегда любит случайную плотную заливку медью по контуру проводников схемы.
Многовато паразитной ёмкости вдоль дорожек (особенно страдают выходные цепи и обратная связь). Ну и дроссель корпусом медь лишнюю под собой чует отменно.

---------- Сообщение добавлено 23:21 ---------- Предыдущее сообщение было 23:15 ----------

Включилось. 12В-> 22.5В. Правда потребление ~50мкА. Приемлемо.

Если генератор не запускается начиная с 1.1-1.5V - дела с конструкцией плохи...

---------- Сообщение добавлено 23:33 ---------- Предыдущее сообщение было 23:21 ----------

Детали

Дорожка между резистором R2 и базой Q2 не должна иметь длину и паразитную ёмкость на массу (близкую медную заливку).
Коллектор Q1 и база Q2 должны быть расположены рядом, можно вплотную с минимальным зазором. Так решаются сразу две проблемы - устойчивая работа генератора и возможное исключение конденсатора обратной связи (уже достаточно, тут ПОЛЕЗНОЙ, паразитной ёмкости между коллектором Q1 и базой Q2).

---------- Сообщение добавлено 23:48 ---------- Предыдущее сообщение было 23:33 ----------

по рекомендованной схеме:

Здесь на плате дроссель излучает мощную наводку на длинные (надо покороче, писал выше) дорожки цепи обратной связи. Что так же приводит к непредсказуемым нехорошим последствиям. Середину корпуса дросселя нельзя приближать к цепи обратной связи.

---------- Сообщение добавлено 14.06.2022 в 00:14 ---------- Предыдущее сообщение было 13.06.2022 в 23:48 ----------

DC-DC

Я много лет регулярно занимался разводкой печатных плат преселекторов укв радиостанций и т.п. В КБ.
Уж поверьте моему горькому опыту - принципиальная схема тут никак не гарантирует успех

[Lenivo]

паял сегодня DC-DC конвертер по рекомендованной схеме:

На фото диодов не разглядел - наверное с другой стороны. Интересно какие применили.

И не увидел одного конденсатора - автор этой печатной платы вроде писал, что забыл про один конденсатор- на картинке ниже этот конденсатор пририсован от руки.

[Aikman]

На фото диодов не разглядел - наверное с другой стороны. Интересно какие применили.

И не увидел одного конденсатора

На фото "промежуточный" этап. Диоды 1N914- пока 2 шт, напаяны с обратной стороны. Выбор диодов обосновывается их наличием в количестве сотен)) Купил пачку за копейки в Китае. Конденсатор тоже с обратной стороны, такого примерно типа:

У меня их много собралось с утилизированной импортной техники. Отслеживал на Авито лом по 100-200 руб за телевизор.

[Павлунчик]

"промежуточный" этап.

Разудалое рисование
То, что должно иметь минимальную длину и площадь на печатке (+ при отсутствии вокруг заливки) - напротив - имеет несуразные рекордные размеры. Ещё и дроссель близ и вдоль дорожек ОС впечатали.
Как-будто специально...



Поведайте - в какой программе рисуете, попробую освоить в короткий срок...

[Lenivo]

Поведайте - в какой программе рисуете, попробую освоить в короткий срок...

Это не я рисовал. А взял в этой ветке. Поэтому сказать в какой программе создана плата не могу.

Я использую программу Sprint-Layout 6.0 - в Русской версии.

[real64]

Поведайте - в какой программе рисуете, попробую освоить в короткий срок...

Я использую программу Sprint-Layout 6.0 - в Русской версии.

Долго пользовался Спринтом. Но сейчас мне больше нравится DipTrace

[Aikman]

Поведайте - в какой программе рисуете, попробую освоить в короткий срок...

Я называю её ИзиЕда

Вначале рисуешь принципиалку, потом расставляешь детали на плате. Есть автоматический, полуавтоматический, ручной режимы. Пользуюсь ручным. Остановился на этой программе так как из нее файлы без проблем отправляются на JLCPCB. Просто конвертируется в программу для фрезерного станка.

[Lenivo]

Включилось. 12В-> 22.5В. Правда потребление ~50мкА. Приемлемо.

Ранний по такому же расположению деталей . Основное это диоды в стеклянном корпусе - выводные или в СМД варианте.






А на последнем проекте было такое





Плата собрана компактнее - хотя детали те же и параметры те же. Схема -утроитель - выходное напряжение 100 вольт. Последние два конденсатора -0,1 мкф на 250 вольт, а остальные 0,1 мкф на 100 вольт. Такой вариант стабильно запускается. На СМД транзисторах не смог получить стабильные варианты работы, хотя и работало - но то работало, то не работало .... так понять и НЕ смог(!) причины, а на выводных транзисторах - получалась стабильная работа. После свей распайки - напряжение ниже на 1/5, а после того как выстоится хотя бы час после распайки напряжение становится близким к планируемому.

[Aikman]

Такой вариант стабильно запускается.

Возможно у босса будут замечания и к нему, но ваш вариант разводки удачнее моего. Первая (точно такая же) плата у меня заработала сразу, с 1пФ емкостью, правда проводные детали все были распаяны на стороне БЕЗ меди-> ТУТ. Потребление менее 20мкА. Детали не подбирались.

[Lenivo]

но ваш вариант разводки удачнее моего.

Если нужно для ФИН в корпусе BN-800

То у меня есть отработанный одноплатный вариант - комбинация разных плат. Удинственный момент при настройке надо подбирать сопротивление вместо 330к - в зависимости от конкретного экземпляра полевого транзистора - каждый раз разное получается - при том что не хватает регулировки 1м подстроечника. Чтобы выставить сток/исток 3 вольта.






FIN__с_умножителем1-2.zip

Есть желание перевести в гербер файл и заказать готовые платки.... Может ещё лучше по шумам будет.

[Павлунчик]

без проблем отправляются на JLCPCB.

Уже пробую рисовать. Вроде понятно.
И две другие попробую.

---------- Сообщение добавлено 21:46 ---------- Предыдущее сообщение было 04:10 ----------

Я называю её

Теперь и я называю её...

Общая картина такая -
В ромбе ёмкость которой нет в схеме(как элемента) её функции исполняет паразитная ёмкость на плате.







NPN транзистор можно заменить на какой-нибудь другой с бОльшим усилением (300-500), с меньшим паспортным током коллектора, меньшей паразитной ёмкостью переходов и соответствующим напряжением питания. Так генератор должен работать ещё устойчивей и эффективней без добавочной ёмкости в обратной связи. Попробую заказать платы...

[Aikman]

Попробую заказать платы...

Возможно было бы логично подогнать платы под размер(крепеж) "народного" корпуса для микрофона ВМ-700\800:

[Павлунчик]

подогнать платы под размер(крепеж) "народного" корпуса для микрофона ВМ-700\800

Не принципиально. В разводке пара ключевых моментов, а всё что "налево-направо" от узла ОС и дросселя окружённого "свободной зоной" можно громоздить чем угодно.
---------------
Всё же лучше добавить ёмкость в ОС за счёт паразитки сместив Q2 и R1 на плате правее.
Дорожку идущую от базы Q2 к R1 нужно приблизить к общей дорожке Q1-L1-C3



-----------------------------------------

Рамкой обозначена зона, где не должно быть никакой заливки от плюса или минуса, сверху или снизу.
Вне этого периметра можно заливать по желанию и добавлять различные элементы в зависимости от задачи.



---------- Сообщение добавлено 18.06.2022 в 15:37 ---------- Предыдущее сообщение было 17.06.2022 в 23:54 ----------

решил убрать емкость

Двухполярный выход...






Стрелкой обозначено пустое отверстие "зонда" ОС (вместо конденсатора C9 на схеме).

[Lenivo]

Двухполярный выход...

C7,C8, C4, C5 - поставили плёнку, а остальные конденсаторы керамические. Я сравнивал в этом месте керамику и плёнку - с керамикой напряжение было больше. Причем, чем меньше габаритный установочный размер, тем получалось лучше.

[Павлунчик]

поставили плёнку

Там ничего не стоИт, голые отверстия. Да и керамику с выводами никто не отменял.
Это личные рекомендации примерного расположения элементов на печатной плате. Ставьте элементы какие Вам угодно. Результат иногда непредсказуем но по большей части приемлем.
Не забывайте что дроссель открытого типа (неэкранированный, как в данном случае) не желательно применять в тесных корпусах шумомерных трубок и т.п. Для этого существуют изумительные миниатюрные сверхэффективные чашечные ферриты от трактов ПЧ 455 кГц FM приёмников магнитол и т.п.
На них можно легко получить ток потребления 5-10 мкА при пит. 23V и 10-20 мкА при пит. 46V. Такая катушка абсолютно не боится близкого металла.

---------- Сообщение добавлено 19.06.2022 в 12:19 ---------- Предыдущее сообщение было 18.06.2022 в 20:03 ----------

После всей распайки - напряжение ниже на 1/5, а после того как выстоится хотя бы час после распайки напряжение становится близким к планируемому.

20%???
Снова байки рассказываете несуразные.
Разве что питать преобразователь через резистор сотни кОм - мегаомы. Так эта лажа в теме не рассматривается. Категорически не поддерживаю.

---------- Сообщение добавлено 12:29 ---------- Предыдущее сообщение было 12:19 ----------

Основное это диоды в стеклянном корпусе - выводные или в СМД варианте.

Вот здесь соглашусь, стекляшки хорошо работают. Хоть и шумят знатно но через выходной фильтр 4.7МОм/ 0.1 мкФ этот шум не мешает.

---------- Сообщение добавлено 12:46 ---------- Предыдущее сообщение было 12:29 ----------

Удинственный момент при настройке надо подбирать сопротивление вместо 330к - в зависимости от конкретного экземпляра полевого транзистора - каждый раз разное получается - при том что не хватает регулировки 1м подстроечника. Чтобы выставить сток/исток 3 вольта.

Не надо применять дешёвые звуковые карты с кривым фантомом 37V.
Тут действительно чёрт ногу сломит при настройке 3V СИ и выходного 22V.
НИКОГДА БОЛЕЕ не комментируйте режимы FIN с этой бракованной картой!
Ни здесь, ни на других ресурсах!

---------- Сообщение добавлено 21:32 ---------- Предыдущее сообщение было 12:46 ----------

Спаял сегодня

Спаял сейчас макетку подтвердить сто раз подтверждённое.
5551 статический 220
5401 статический 190 (по китайскому тестеру деталей).
Минимальное напряжение устойчивой работы генератора 1.43V.
Дроссель 4700 мкГн (желательно 6800 -10000) здесь плохенький по эффективности но вседоступный.
Напряжение питания ровно 23V.
Напряжение на выходе (нагрузка 10МОм мультиметр/100МОм делитель) минус 47.12V/47.2V (оба варианта без разницы).
Ток потребления 29.8 мкА (дроссель на позиции, фото 1).
Ток потребления 31 мкА (дроссель сдвинут в сторону диода, фото 2).
Не было случая чтобы генератор (эта последняя и принятая для FIN модификация) не заработал или работал нестабильно, или жрал непотребно.
Этот очередной случайный набросок в который раз не выявил никаких аномалий.
Ещё раз обратите внимание на ёмкостный зонд обратной связи и отсутствие всякой меди по обеим сторонам дросселя (с броневым ферритом это не обязательно, главное - цепь обратной связи и выходную цепь с ПЕРВЫМИ ёмкостями, включая их дорожки с обеих сторон, не заливать слишком близко, в любых случаях). А лучше вообще ничего не заливать.





По второму фото...
Удалил неиспользуемую (пока) ёмкость на выходе убрав всё сопутствующее олово, несколько уменьшив тем самым ёмкость обратной связи.
Знаете что изменилось? - Ничего.
Плата без сквозной металлизации, односторонняя.

[Lenivo]

Спаял сейчас макетку подтвердить сто раз подтверждённое.

Это очень интересно.

А не могли бы проверить вариант с СМД транзисторами ..... с Выводными транзисторами почти всегда работает (у меня работали все варианты, кроме учетверителя напряжения , а утроитель работал). А вот с СМД транзисторами - то работало , то не работало - генератор не запускался на полную амплитуду. Запускался на половину или две трети амплитуды, по сравнению стой же схемой и питанием , но с использованием выводных транзисторов ТОЙ ЖЕ марки - просто с другим типом корпуса, а все остальные детали были те же.

[Павлунчик]

А вот с СМД транзисторами

Сделайте фото своих smd транзисторов 5551, 5401. Посмотрим какие коды на корпусах.
Измерьте их статический.
Сегодня вечером отпишусь.

---------- Сообщение добавлено 17:55 ---------- Предыдущее сообщение было 11:20 ----------

Основное это диоды в стеклянном корпусе - выводные или в СМД варианте.

Стекляшки в smd исполнении. Двухполярный выход.





Плата примерно 27x23.5мм
Выход придётся паять прямо на контакты выходных конденсаторов

---------- Сообщение добавлено 19:58 ---------- Предыдущее сообщение было 17:55 ----------

проверить вариант с СМД транзисторами

Откусил под корень выводы припаянных транзисторов (пробный макет сверху, второе фото) и прямо на торчащие выводы припаял smd транзисторы.
Идеальный тест "при всех прочих равных".
PNP 5401 (код 2L) статический 168, NPN 5551 (код К4N) статический 146. Усиление этих экземпляров smd транзисторов оказалось существенно меньше.
Ток потребления подскочил на 1.2 мкА, напряжение на выходе упало на 0.5V.
Что и следовало ожидать от транзисторов с меньшим усилением.
Никаких проблем.
---------------------
Напряжение здесь измерял с нагрузкой 10МОм (нереально большая для этих наших задач).
На нагрузке 100МОм потеря на выходе всего 0.1V.
Минимальное напряжение устойчивой работы генератора 2.17V. Желательно применять транзисторы с несколько бОльшим усилением.
---------------------
Заменил smd 5551 на smd 847c. Ток потребления стал незначительно меньше чем в первом тесте (где крупные корпусы) а вот выходное напряжение увеличилось до минус 47.75V (нагр. 10МОм) и чуть более 48V (нагр. 100МОм). Минимальное напряжение устойчивой работы стало 1.54V. Отсюда можно сделать вывод - PNP 5401 желательно брать со статическим не менее 200-220, а NPN менее мощный, с меньшими паспортными паразитными ёмкостями переходов и запасом усиления (250-500) желательно с запасом по напряжению от 60V (при питании генератора 46V).

[Lenivo]

Идеальный тест "при всех прочих равных".
PNP 5401 (код 2L) статический 168, NPN 5551 (код К4N) статический 146. Усиление этих экземпляров smd транзисторов оказалось существенно меньше.
Ток потребления подскочил на 1.2 мкА, напряжение на выходе упало на 0.5V.
Что и следовало ожидать от транзисторов с меньшим усилением.

Спасибо. Буду снова значит пытаться сделать на СМД. Если у вас макетка собрана на СМД - Можете померить амплитуду синуса на выходе транзисторов - и её сравнить с напряжением питания..... Где то у меня был "косяк" и связан он с параметрами транзисторов, похоже.......

У меня есть несколько теоретических вопросов связанных с умножителем, а именно с его подключением к капсюлю. Есть два основных способа подключения поляризационного напряжения на капсюль - на "+" - с межкаскадным конденсатором перед полевым транзистором (этот способ наиболее надёжный и рабочий) - это ваша базовая схема FIN и второй способ - подача отрицательного напряжения поляризации на корпус микрофонного капсюля. В этом случае можно обходиться без межкаскадного конденсатора перед полевым транзистором - это схема FIN с умножителем.
Также вторая схема применялась на разных микрофонах GEFELL









А на AKG - капсюль подключён наоборот.



Без межкаскадного конденсатора на однодюймовых капсюлях с никелевой мембраной возможно короткое замыкание капсюля при залипании мембраны и выбивает полевой транзистор. Как защиту - ставим межкаскадный конденсатор - и звук теряет часть "воздуха".
На мембранах 34 мм - там КЗ не происходит, так проводящий слой на мембране отделён от другого электрода (корпуса-основания) пластиком мембраны..... Но вот многим никелевые мембраны нравятся больше.... И капсюлей для микрофонов с никелевой мембраной достаточно много - выбор большой, с одной стороны. А с другой стороны, их можно купить дешевле причём фирменные. Есть запрос от музыкантов на такие решения...... Хотят никелевый капсюль с прямым подключением к полевому транзистору без межкаскадного конденсатора и с поялризацией - 100 - 200 вольт. Без межкаскадного конденсатора перед полевым транзистором - выбивает полевой транзистор в течении первого часа двух работы микрофона..... То есть успевают записать что то и почувствовать , что звук лучше, чем тот же микрофон но с межкаскадным конденсатором.
Возможно это связано с тем что на корпус подаётся напряжение поляризации через 4,7М - 10М резистор. Если поставить больше номинал , например, 47М - уже не работает......