Слуховой аппарат

[striz]

Уважаемые форумчане, предлагаю вам эту разработку с надеждой, что она кому- нибудь пригодится.
Буду рад в двойне если кто предложит более удачный вариант. С уважением, Игорь Кухлеев.

Причиной данной разработки послужило то, что по воле судьбы мне пришлось обратиться к сурдологам по вопросу снижения слуха в области высоких частот.
Те сообщили, что они смогут поправить мой слух. Однако после курса уколов заявили, что паталогии слуха неизлечимы и отправили на протезирование, предупредив что самый хилый слуховой аппарат для меня будет стоить минимум 40000р. на каждое ухо. Посмотрел в интернете рекомендованный кабинет, но кроме заверений, что я являюсь крутой и современной личностью ничего не обнаружил. Ни цен на услуги, ни технических характеристик аппаратов, ни их ассортимента.
От такого лечения осталось ощущение халтуры
40 лет тому назад я делал чувствительный микрофонный усилитель на германиевых транзисторах. Он работал прекрасно, звук казался прозрачным, хорошо прослушивались далекие голоса, что касается шумов, то я не помню чтобы они мне мешали. И вообразил, что на современных деталях создам нечто очень качественное. Как же я ошибся и был ошарашен.... На поиски этой схемотехники пришлось потратить около года времени, правда вместе со всеми другими житейскими делами.
Большое спасибо [https://forum.vegalab.ru/showthread....122447]Allckkk[/CODE] за практическую помощь в поиске схемотехники преда
Большое спасибо [https://forum.vegalab.ru/showthread....132195]Semimat[/CODE] за обстоятельный рассказ как работает микрофон
Первоисточником была эта разработка http://radioskot.ru/publ/unch/karman...arat/6-1-0-627
При всей ее привлекательности оказалось, что УМ 34119 излишне прожорлива для слухового и дает вполне заметные на слух искажения (видно по даташиту).
Пришлось сразу заменить ее на более экономичную и качественную ТРА301. Обвязка 34119 по ее даташиту мне понравилась, поэтому ТРА301 я включил по этой же схеме, потребовалось только изменить обвязку входов.
На слух сразу почувствовал улучшение качества звука.
Для УМ выбрана мостовая схема потому, что по завершению разработки планируется повесить аппарат на каждое ухо, то есть использоваться будет в монофоническом режиме (стерео наушники подключать к мостовому усилителю проблематично)
УМ оказался самым простым узлом, не требующим больших затрат времени. Нужно только создать комфортную для Вас АЧХ подбором компонентов обратных связей, не забыв при этом временно отключать все другие фильтры устройства. Я номиналы по податашиту не изменил никак (хотя пробовал перенастраивать фильтры УМ многократно).
А пред первоисточника на мой взгляд оказался не очень качественным .
Должен сказать,что в настоящей разработке пред с микрофоном оказался самым сложным и трудоемким узлом, несмотря на малое количество деталей.
Я не смог получить от преда первоисточника неискаженный сигнал. К тому же с моими деталями пред первоисточника имел явно избыточное усиление.
Попробовал пред отсюда http://dedclub.blogspot.ru/2014/10/ssm2167.html Гораздо лучше.
Новая схема неплохо работала в домашних условиях, но когда я потаскал ее по производственным цехам, ревущим автострадам, то она показала непригоднсть для слухового аппарата.
Рев пролетавших мимо машин превращался в какой-то скрежет непонятного происхождения. Закрой глаза- и не поймешь что это был автомобиль.
Громкая , да и не громкая речь прослушивалась с хриподцой. В очень тихой комнате явственно прослушивались небольшие шумы тракта. Причина была не понятна, пока не попробовал применить разработки участников форумов на тему снижения искажений микрофона.
Сначала попробовал заменить свои безымянные дешевки (микрофоны) на более качественные. Проездом в Москве нашел "сосну", но в ЧИП и ДИПе не смогли назвать дату изготовления микрофона. Брать кота в мешке за 2000р. не стал.
Воспользовался наводкой[https://forum.vegalab.ru/showthread....1#post2132195] Semimat[/CODE] а на хороший микрофон. его цена не запредельна- около 800 р.
Вложение 255961
однако стоимость пересылки в 3-5 раз дороже микрофона - до5000р.
Вложение 255965

Что называется приехали...Ну нету этого у нас в универмаге
Пришлось попытаться выжать из моего хлама (микрофонов) максимум.
Наслышан, что схема [https://forum.vegalab.ru/showthread....t72335]феникса[/CODE] имеет низкие искажения и даже способна снизить шумы микрофона.Попытался перевести схему Феникса на низковольтное и экономичное питание вот по такой схеме.
Вложение 256866

Светодиод из экономии батареек пришлось заменить на резистор. Применение стабилитронов- недопустимая роскошь для слухового. Надеюсь, что Феникс не будет возмущен, если я измененный мною кусочек от его разработки для краткости буду называть Фениксом.
Для сравнения (иначе бродя по городу трудно оценить качество девайса) собрал второй аналогичный пред, но по схеме с резистором в истоке микрофона.
Велико было желание сравнить схему Феникса и схему [https://forum.vegalab.ru/showthread....78149]Линквица[/CODE] в эдаком низковольтном варианте, но я не смог придумать что делать с высоким выходным сопротивлением Линквица. Ведь дополнительно навешивать [https://forum.vegalab.ru/showthread....21]повторители[/CODE] в пред нежелательно для слухового. Шумыссс...
Вместо Линквица собрал микрофон с резистором в истоке и нагрузкой в стоке.
Вложение 256867

Потом набрел на [https://forum.vegalab.ru/showthread....ost1850472]эту[/CODE] схему. Похожа, еще раз спастбо Allckkk
Ну, сразу был восторг от обоих предов. Искажения уменьшились кардинально. ИМХО в стандартном включении микрофона звук изменялся до неузнаваемости именно "благодаря" искажениям микрофона.
Однако, после выравнивыния усилений обоих предов с микрофонами (путем подбора резистора в истоке) оказалось, что шумы у схемы Феникса заметно выше. Возможно потому, что у Феникса два транзистора в усилении, а во второй схеме -только один.

Сразу оговорюсь, что усилительные свойства второй схемы в разы лучше чем у этого варианта схемы Феникса (при прослушивании каждого преда со своим отдельным микрофоном) по НЕИЗВЕСТНОЙ причине. Мои попытки выяснить причину такой разницы путем замены микрофонов между собой, ни к чему не привели т.к. оба преда после замены микрофонов оказались вдрызг расстроены по постоянному току.
Вот выявился еще оччень крупный недостаток обоих предов: они НЕРЕМОНТОПРИГОДНЫ. Замена, например микрофона при очень плотном монтаже слухового будет неприятным занятием с полной перенастройкой.
В этом конкретном случае усилительные качества и приведенные шумы схемы с резистором в истоке получились гораздо лучше, чем в измененной мною схеме Феникса.
Тем не менее очередной раз первая же прогулка по городу развеяла надежды...
У обоих предов оказалась слишком высокая чувствительность к инфранизким частотам. Вплоть до того что происходила низкочастотная модуляция полезного звука и невозможно было слушать разговор при таких помехах. Наблюдалось при поездках в автобусах"ПАЗ" и в помещениях с работающми венткамерами, при хлопании дверью дома.
Кроме того, термостабильность у обои схем- никакая. Хуже- термостабильность второй схемы. Она захрипела даже при прогреве до 40градусов, а при -8 усиление полностью упало у обоих предов.
Улучшить термостабильность этих предов я даже не пытался из-за их вредоносной чувствительности к НЧ помехам, все равно схему надо переделывать.
Необходимо разделить микрофон и пред конденсатором для подавления инфранизких частот и заодно для обеспечения термостабильности . В точности мне не известно, какая же схемотехника оказалась бы лучшей для слухового, слишком хлопотно было многократно все перепроверять и каждый раз все перенастраивать для проверок.
По факту вот победивший у меня вариант преда:
Вложение 256868

Что касается АРУ.
Поскольку пришлось уменьшить усиление преда по сравнению с первоисточником, сигнала для АРУ не хватило и потребовалось в АРУ добавить 1 каскад. Для того, чтобы в АРУ действовали только слышимые звуки вставил внутри АРУ фильтр НЧ и ВЧ. Это полезно также для общей крутизны фильтров тракта. Разделил пред и АРУ по постоянному току, заменив полуоткрытый диод VD3 в первоисточнике на конденсатор, что дало возможность тасовать узлы как угодно.
Получается, от прежней АРУ остался в основном только принцип действия, весьма удачный.

Вот схема слухового аппарата на сегодня
Вложение 256869

Для согласования выхода АРУ с предом пришлось заменить транзистор в преде на NPN.
В этом почти окончательном варианте сравнил включение микрофона по схеме Линквица и по схеме с нагрузкой в стоке микрофона. Вопреки ожиданиям (высокое выходное сопротивление) схема Линквица имела большее усиление (закорачивание резистора в стоке микрофона никак не влияло на усиление). Осталось выбрать с помощью нарисованных в схеме переключателей наиболее чисто работающий в экстремальных условиях вариант (переключатель микрофона внизу = схема Линквица) и упростить схему для наушного варианта, если предпочитаете его.
О деталях и настройке.
Номинал резистора в истоке микрофона зависит от экземпляра микрофона. Увеличение сопротивления влечет уменьшение чувствительности. Если выберите схему Линквица, то резистор в стоке микрофона R2 может не понадобиться (прежде убедиться влияет ли он на шумы или искажения).
Настройка узлов по постоянному току сводится к установке напряжения половины питания на выходах. Еще лучше дать сигнал на вход и, наблюдая по осцилографу добиться одинакового ограничения сигнала сверху и снизу на выходах.
АРУ работает сразу, может иметь очень высокую чувствительность, которая регулируется общим усилением АРУ, в частности подбором резистора R21. Он сажает импульсы на базе транзистора Т3 и тем самым увеличивает уровень срабатывания АРУ. На мой вкус лучше загрублять АРУ. Пусть лучше немного бьет по ушам, но в целом аппарат не будет отключаться при оглушительном звуке. Транзисторы в АРУ- попались с маркировкой AJ- это примерно как КТ3102В
Диодный ограничитель пиковых помех зависит от того как настроена АРУ. При сигнале на регуляторе громкости менее 200мв подойдут диоды шоттки.
Настройку фильтров предпочитаю делать поотдельности, чтобы потом полосы всех фильтров совпадали в унисон. Срез НЧ делал около 400 гц по принципу неподавления разговорных частот снизу (приятное прослушивание разговора), и при этом чтобы не ощущалось бубнения. Полосу сверху ограничивал 6000гц. Это потому что акценированное звучание звонких звуков повышает разборчивость речи. Многие предпочитают полосу 3500гц, дело вкуса.
Ну вот, когда мы добились вполне приличного качества звучания встает вопрос: куда это девать?
Для опробования наушного варианта ношения побежал в магазин и купил 6-миллиметровые микрофоны какие были, потому что маленькие. Причем на ушах их ОБЯЗАТЕЛЬНО надо ставить по два для подавления акустического возбуждения(паяем параллельно и разворачиваем в противоположные направления). Так эти дешевки зашумели как примусы. Выкинул.
Другие аргументы.
Наблюдая за прохожими я оччень редко вижу людей со слуховыми аппаратами- это при том что врачи рекомендуют всегда носить аппараты, если даже нет необходимости .А с дибильниками в ушах многие ходят и в любом возрасте. Видимо так оценивает народ внешний вид наушного аппарата по сравнению с наушниками с проводами, которые придется носить при карманном варианте аппарата.
По питанию: не смог отыскать в природе литиевых аккумуляторов типоразмера 675. При карманном варианте можно пользоваться бесплатным питанием (уккум от сотового), которого хватит до месяца без зарядки.
По очень миниатюрным переключателям, регуляторе громкости- не достать, разве что случайно. А потенциометр от гарнитур весьма удобно крутить благодаря большому диаметру, и в продаже навалом.
Итак, по причине "шикарного" ассортимента запчастей в магазинах напрашивается более доступный вариант ношения аппарата под одеждой, например в воротнике сорочки, в бейсболке, на шее и т.д. При это сами микрофоны непременно крепить снаружи (под кончиками воротника, на лацконе и т.д.) иначе шуршание не даст вам покоя.

[Tuvalu]

Да, мне стыдно..., в то время подумал о такой линеаризации, как о чем-то, что уж точно не потребуется, и поэтому "пролетел глазами" твой важный пост. Извини.

А я пропустил тот пост, потому что вписался в тему намного позже. Не заметил. Кстати, ещё лучше линеаризация получается, если подложку МОСФЕТ-а подключить к делителю из двух равных R между стоком и истоком (только уже по постоянному току, без конденсатора). Для этого необходим мосфет с выводом этой подложки. Я пробовал с мосфет-ами из чипа CD4007, получилось как написано. А написано, кстати, в книге Щербакова и Грездова про ОУ (стр. 42). Кладезь схемных идей, рекомендую.

Есть еще популярные наши транзисторы кп307. Всё это приведет к изменению схемы из-за требования отрицательного напряжения на затворе относительно истока - нужно будет исток сажать не на землю, а на плюс питания.

Я делаю гитарные компрессоры на p-канальных J175 (точнее, на смд MMBFJ175). В нашем (вашем) случае от детектора требуется противоположная логика: пауза - уровень земли (ПТ окрыт), сигнал - на затворе "плюс". Т.е. достаточно собрать "зеркальный" детектор на p-n-p.

Про 2-х п/п детектирование. В гитарных, а тем более, в студийных компрессорах их применение желательно, а в нашем случае сомнительно, т.к. искажения проявляются на НЧ, которых в речи не наблюдается. Кроме того, ТС настаивает на очень большом временем отпускания, а тут закономерность очень простая - чем больше время отпускания (Release time), тем меньше пульсации. Это при тау 50...100 мс может и было бы что-то слышно, а при 10 мкФ*100 кОм (1 с!) - никогда. Но, всё же, если есть желание попробовать, то могу посоветовать несколько вариантов 2-х п/п детектора, опробованных мною в компрессорах.

Поэтому могу пока показать преходной процесс изменения сигнала на выходе при изменении напряжения на затворе полевика с 1.51В до 1.52В (то есть, всего на 10 милливольт!). Это не то, что ты просишь,

Я не прошу, я просто посоветовал. Сам-то я уже всё попробовал и выяснил для себя.

---------- Сообщение добавлено 16.31 ---------- Предыдущее сообщение было 16.07 ----------

Кстати, ваши результаты сравнения искажений обоих усилителей подтвердились (ну, плюс/минус, симуляторы-то разные, модели тоже). Это при большом Кус. Зато, при небольших, когда ПТ закрываются, в "моей" схеме искажения падают быстрее. Не знаю, что на слух лучше.
Правда, у вашей схеме есть несомненное преимущество - последовательное вкл. транзисторов по пост. току, что позволяет сделать меньший раб. ток при тех же шумах. Но есть и недостатки, о которых мы уже всё написали.

[shura1959]

Кстати, ещё лучше линеаризация получается, если подложку МОСФЕТ-а подключить к делителю из двух равных R между стоком и истоком (только уже по постоянному току, без конденсатора). Для этого необходим мосфет с выводом этой подложки. Я пробовал с мосфет-ами из чипа CD4007, получилось как написано.

Ага, аналог 176(164,...)ЛП1, по формуле ВАХ управление возможно и по подложке, возможная проблема (по работе частенько сталкивался) - защёлкивание, т.к. структура КМОП.
А шумы были приемлемые, микросхема ведь цифровая? (Это конечно вопрос уже так, между делом, т.к. в аппарат м/сх ставить не стОит, хотя, возможно, нынче есть и отдельные транзисторы со свободной подложкой).

[Tuvalu]

Ага, аналог 176(164,...)ЛП1, по формуле ВАХ управление возможно и по подложке,

Там управление по затвору, а подложка "просто" подключена к R-делителю. А в затворе был свой делитель, как обычно. И то, и другое уменьшало КНИ.

А шумы были приемлемые, микросхема ведь цифровая?

Именно эту схему я пробовал в аттенюаторе нойз-гейта, шум не прослушивался, т.к. там уровни были побольше, чем в сабже.

[striz]

Что касается детектора, то оригинальный вариант я считаю "порочным" и никогда такой не стал бы использовать

Seminat, какой вариант детектора ты считаешь порочным? Тот который в первоисточнике или тот который у меня сейчас работает т.е. пост1? Они ведь разные. У них общее в основном только то что они оба у меня физически работали. Может быть тебе понравится схеме первоисточника, можно обратить внимание не нее. http://radioskot.ru/publ/unch/karman...-1-0-627Только тогда придется мириться с гальванической связью пред- детектор, что для незавершенной конструкции очень не удобно.

---------- Сообщение добавлено 19.33 ---------- Предыдущее сообщение было 19.19 ----------

Я собираюсь предложить другую схему, двухполупериодную.

Simemat, позволь порассуждать вслух, возможно бесполезно. Заранее извиняюсь, если попусту засоряю бебе голову. Я только хотел высказать мысль в связи с тем, что ты хочешь удвоить рабочую частоту детектора АРУ чтобы на нее поменьше влиял голосовой сигнал(я тебя так понял). Но может оказаться что основная рабочая частота детектора не частота "собеседника", а возможная частота заряда-разряда времязадающего конденсатора.

---------- Сообщение добавлено 19.48 ---------- Предыдущее сообщение было 19.33 ----------

Я, например, с вашей схемой усилителя выбросил всё, что стоит между выходом и детектором - получилось вполне нормально.

Tuvalu, выбросил в симуляторе?

[Tuvalu]

Tuvalu, выбросил в симуляторе?

Да, т.к. паять эту схему - для меня явный перебор.

Но может оказаться что основная рабочая частота детектора не частота "собеседника", а возможная частота заряда-разряда времязадающего конденсатора.

2-х п/п детектор позволяет уменьшить искажения на НЧ, т.к. уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения - точно так же, как и при сравнении 1 и 2-х п/п схем сетевых выпрямителей. Это раз. Второе - это более корректная работа с сильно асимметричными сигналам. Больше ничего такого нет, никаких "частот заряда-разряда" и прочего.
Сверхзадача в "компрессоро-строительстве" - получить минимальные пульсации на самой низкой частоте при мин. возможном времени отпускания - малых НИ, в конечном итоге. Путей решения этой задачи много, но это уже не для этой темы. Могу порекомендовать отличную книжку на эту и другие смежные темы: Есаков и др. "Автоматическая регулировка в УНЧ". В частности, главу "Взаимосвязь между временными параметрами и нелинейными искажениями при регулировке" стр. 43. Книга старая, многое устарело, но проблематика остаётся актуальной.

[shura1959]

Offтопик:

в книге Щербакова и Грездова про ОУ (стр. 42). Кладезь схемных идей, рекомендую.

Скачал книгу, спасибо, полезная книга, 1983г. Как то я пропустил, и тираж, вроде приличный, 37тыс.

Offтопик:

Там управление по затвору, а подложка "просто" подключена к R-делителю. А в затворе был свой делитель, как обычно. И то, и другое уменьшало КНИ.

поглядел стр.42, не спора ради, а точности для: формально сопротивление транзистора управляется в 3-х точках - затвор, сток, и подложка, на подложку подаётся СИГНАЛ со стока, надеюсь, без обид.

[Tuvalu]

поглядел стр.42, не спора ради, а точности для: формально сопротивление транзистора управляется в 3-х точках - затвор, сток, и подложка, на подложку подаётся СИГНАЛ со стока, надеюсь, без обид

Да ну, какие обиды. Естественно, со стока сигнал попадает на подложку, но управлением я бы это не назвал, т.к. сток почти "не знает", какое управляющее напряжение подано с детектора.
Конечно, сигнал с детектора попадает по цепи компенсации (R-затвор-R) в сток, но оно сильно ослаблено, т.к. делитель подложки выбирают раз в 10 низкоомней. А если поставить конденсатор в цепи компенсации затвора последовательно с "верхним" резистором, как это часто делают, то и вообще "не знает".
С точки зрения влияния на R_канала - да, сток влияет, но управление...

[striz]

Есаков и др. "Автоматическая регулировка в УНЧ"

Спасибо, полистаю если скачается. Спасибо за пояснения к работе двухполупериодного детектора.

[semimat]

Striz, то, почему я в данной задаче отдаю предпочтение двухполупериодному детектору, очень хорошо объяснил Tuvalu, прямо в точку, и дал очень хорошую ссылку на "Есаков и др. "Автоматическая регулировка в УНЧ", глава "Взаимосвязь между временными параметрами и нелинейными искажениями при регулировке", стр. 43". В данном случае это мне кажется особенно важным, поскольку у управляющего полевого транзистора практически ключевая характеристика по управляющему напряжению, а его рабочий режим как раз находится в точке перелома - то есть, все пульсации будут проявляться максимально. Поэтому для меня и первоисточник, и твой вариант кажутся неоптимальными - слишком большие времена срабатывания и отпускания требуются, чтобы пульсации выпрямленного сигнала низкочастотного диапазона не проявлялись не только в искажении НЧ, но и в модулировании амплитуд других частот звукового диапазона. Возможно я "дую на холодную воду", и на практике ни чего страшного не будет, поскольку искажения и в 3% фактически незаметны. Тем более, что практика использования однополупериодного детектора уже показала нормальные параметры. Но когда ты увидишь мою схему, почти уверен, решишь перейти на неё, по крайней мере опробовать. Я надеюсь за сегодняшние вечер и ночь всё закончить и выложить.

[shura1959]

Offтопик:
Tuvalu, в общем мы понимаем о чём речь, и - хорошо. Думаю, для темы данной ветки это не принципиально. Уважаемый striz и так, наверно, с трудом находит время, чтобы вести с участниками ветки вменяемый и тактичный диалог.

---------- Сообщение добавлено 22.34 ---------- Предыдущее сообщение было 22.24 ----------

Offтопик:

Сверхзадача в "компрессоро-строительстве" - получить минимальные пульсации на самой низкой частоте при мин. возможном времени отпускания - малых НИ,

С давних пор лежит ВПР №103, 1989г. Там есть хорошая статья про симметричный компрессор, http://publ.lib.ru/ARCHIVES/V/''V_po...'.html#103 может, для расширения кругозора будет интересно. Для аппарата, конечно не подойдёт, но вопрос помех и искажений, там рассмотрен довольно подробно. Все как то думал, может соберу на досуге, да нынче уже VST-шные плагины есть хорошие.

[Tuvalu]

Offтопик:
shura1959, я знаю эту схему, там много недоработок. Хотя, концепция регулирования в симметричных ветвях годная. Могу как-нибудь прокомментировать, если случай представится.

Tuvalu, в общем мы понимаем о чём речь, и - хорошо.

Стопудово!

[striz]

Тем более, что практика использования однополупериодного детектора уже показала нормальные параметры. Но когда ты увидишь мою схему, почти уверен, решишь перейти на неё, по крайней мере опробовать

Simemat, я обязательно перейду на лучшую схему детектора, думаю это опять будет твоя схема.
Сейчас, когда темнота освободила меня от сельхоз работ на фазенде я как обещал и также по совету Tuvalu отключил каскад усиления в АРУ и одновременно закоротил резистор в эмиттере детектора. Возбуждения АРУ не возникло, АРУ вполне работоспособна, но чувствительность АРУ сильно упало. Однако такой чувствительности с головой хватает под мой вкус восприятия, надеюсь она вообще достаточна.

---------- Сообщение добавлено 22.01 ---------- Предыдущее сообщение было 21.59 ----------

Да, обязательно! Я хотел бы чтобы ты не перетруждался по ночам. Прошу тебя отдохнуть, если это не стиль твоей повседневной жизни.

[Tuvalu]

Возбуждения АРУ не возникло, АРУ вполне работоспособна, но чувствительность АРУ сильно упало. Однако такой чувствительности с головой хватает под мой вкус восприятия, надеюсь она вообще достаточна.

striz, попробуйте временно поставить между основным усилителем и детекторным каскадом регулируемый усилитель на ОУ. Например, с Кус 1...10. Вы быстро выясните, мало или много, когда возбуждается, а когда нет. Просто, на ОУ всё будет более прогнозируемо и точнее.

[shura1959]

Offтопик:

...концепция регулирования в симметричных ветвях годная.Могу как-нибудь прокомментировать, если случай представится.

С удовольствием, тема для меня весьма интересна.

[striz]

striz, попробуйте временно поставить между основным усилителем и детекторным каскадом регулируемый усилитель на ОУ

Tuvalu, это я думаю мне не трудно будет это сделать т.к. операционник уже смонтирован(остался от старой схемы). Только я хочу его подключить чуть позже когда прояснится с новым детектором, чтобы лучше сориентироваться. А сейчас пока есть маленький перерывчик попробую привести в норму амплитуды сигнала, проверить действие развязок по питанию и добиться работы всего тракта без искажений от перегрузок.

[semimat]

Коллеги, анализируя свой финальный материал, я пришел к выводу, что мои решения это в некотором роде последовательное изменение исходного каскада однополупериодного детектора, и последующее использование его же в роли ограничителя. Поэтому именно в такой последовательности и изложу главные идеи.
Вот так выглядит исходная схема детектора.

Первое и очень важное. В отсутствии сигнала напряжение на выходе фильтра (DC out) равно напряжению питания. При подаче на вход приличного сигнала, начинается снижение потенциала на выходе. Но работа схемы АРУ реально начнется только тогда, когда выходное напряжение опустится до порога закрывания регулирующего полевого транзистора. Время, которое для этого требуется схеме - совершенно бесполезное - в течение него мы в наушниках будем слышать оглушающий звук (спасёт только ограничитель). Значит надо исключить это время, заранее подведя выходное напряжение к порогу срабатывания затвора. Это будет главная и самая актуальная настройка схемы, поскольку у транзисторов есть очень большой разброс порога срабатывания. Итак, первая доработка схемы имеет следующий вид.

Настройка производится с помощью генератора (или звукового источника). На вход схемы подается сигнал с уровнем, при котором желательно должна начать включаться в работу схема АРУ (например, 5 мВ р-р, что соответствует громкому разговору). После этого настройкой потенциометра легко устанавливается нужное напряжение, при котором почти скачком начнется снижение Ку схемы. Вот и вся настройка.
Возможно этого уже вполне хватит, но пойдем дальше.
Предположим, что резистор R1 между базой и эмиттером достаточно велик (десятки килоом). Тогда при подаче на вход гармонического сигнала (или другого длительного периодического сигнала), вызывающего отпирание Т1, произойдет заряд разделительного конденсатора С1 базовым током транзистора. Если R1 большой, то при обратном полупериоде разряд конденсатора не будет успевать осуществляться в должной степени, и произойдет запирание транзистора напряжением заряженного С1. Детектирование в значительной степени ослабится, несмотря на продолжение подачи сигнала, и напряжение на выходе начнет расти, приводя к росту Ку, то есть, к отказу работы АРУ через некоторое время после подачи сильного сигнала. Чтобы такого не было параллельно эмиттерному переходу транзистора обычно ставится встречный диод для быстрого разряде разделительного конденсатора в обратный полупериод сигнала.

Получается не только защита от возникновения постоянного смещения на конденсаторе, но и удвоение действующего сигнала (если сопротивление Rg существенно меньше импеданса С1 на детектируемой частоте). Мне этот путь не годится, так как сохраняется однополупериодный режим выпрямления.
Я подумал, а нельзя ли утилизировать этот ток разряда конденсатора по-другому, перенаправив его также в Rф, но с помощью замены диода на транзистор Т2, включенным вот таким образом.

Получается нечто похожее на двухполупериодный детектор. Только бесполезный, поскольку один транзистор работает в режиме ОЭ и имеет огромное усиление по току, а второй в режиме ОБ и имеет единичное усиление. И тут я решил пожертвовать усилением ради одинаковости работы в оба полупериода - загубил усиление Т1 до единицы ,организовав токовое зеркало с помощью еще одного транзистора Т3.

Тут желательно, чтобы Т1 и Т3 были одинаковыми по параметрам (чтобы не ставить выравнивающие резисторы в их эмиттеры). Собственно, если разница в полупериодах будет в пределах 2-х раз, думаю, это уже нормально.
Вот, собственно, и весь двухполупериодный детектор. Его усиление определяется отношением Rф/Rg, а порог начала детектирования - обычный для кремниевого диода - в районе 0.5В.
На рисунках ниже показано, как он детектирует сигнал, когда отсутствует Сф (слева слабый, справа сильный). Паузы между импульсами как раз определяются "мертвыми зонами" до порогов открывания переходов.

Теперь, если посмотреть внимательно, то можно заметить, что вход этого детектора - два встречно включенных р-n перехода. Значит он (вход) может попутно выполнить функцию двухполупериодного ограничителя. Но чтобы ограничение наступало чуть позднее, чем начинает действовать АРУ, надо, как и в первой схеме из #140, добавить еще пару встречно включенных диодов. В итоге, самая лучшая схема, где одни и те же детали используются и для двухполупериодного детектора АРУ, и для ограничителя, выглядит так.

Я все-таки уменьшил резисторы R3 и R5 до 5.6 кОм, чтобы поднять усиление каскада, которое просаживается нагрузкой Rn и детектором. При этом полный ток всей схемы "усилитель-детектор-АРУ-ограничитель" всё равно не превосходит 160 мкА.
То, что удалось получить в схеме:
Максимальный Ку (на слабых сигналах) - примерно 230...250 на нагрузке 20 кОм (при входном 1мВ р-р, на выходе 230...250 мВ).
Начало работы АРУ - с 3 мВ р-р на входе (регулируется потенциометром)
Выходной сигнал (при входном в 100 мВ р-р) - 1.3 В р-р (зависит ор регулировки порога начала работы АРУ)
Изменением резисторов R1, R2, R3, R5, R7, Rф можно получить другие значения этих параметров.
Благодаря двухполупериодному детектору удалось существенно снизить емкость Сф, а с ней постоянную времени как срабатывания, так и отпускания схемы АРУ. Резистор Rф взят большим, чтобы уменьшить потребление цепи настройки порогового напряжения (до 9.3 мкА) и одновременно увеличить собственное усиление детектора.
Вот так выглядит схема с эквивалентом микрофонного капсюля и данными в контрольных точках для максимального Ку и малом входном сигнале. Искажения THD -0.05%.

Вот так выглядит переходной процесс, когда сигнал на входе с 1 мВ подскакивает до 115 мВ. Видно, что изменение входного сигнала более чем на 40 дБ приводит к изменению выходного не более, чем на 15 дБ. При этом через 50 мс после скачка, искажения сигнала опускаются до уровня 6% при выходном сигнале 1.37 В р-р.

А здесь схема с данными в контрольных точках при входном сигнале 115 мВ, вид самого сигнала и его измеренные искажения.

Напомню: это с транзистором 2N7002. С КП501 при больших сигналах могут быть неожиданности.
Дальше можно добавлять фильтры и усилитель мощности, не думая об их шумах. В схеме все транзисторы BC850C, но думаю, что в реальности их можно взять и другие, а малошумящим должен быть только Q2.
Если это все заработает в железе, надо думать о малопотребляющем усилителе мощности класса D, чтобы уложиться в 0.7...1 мА полного потребления слухового аппарата.

[striz]

Striz, то, почему я в данной задаче отдаю предпочтение двухполупериодному детектору, очень хорошо объяснил Tuvalu, прямо в точку, и дал очень хорошую ссылку на "Есаков и др. "Автоматическая регулировка в УНЧ", глава "Взаимосвязь между временными параметрами и нелинейными искажениями при регулировке", стр. 43

прочитал, интересно написано у Есакова.

---------- Сообщение добавлено 09.00 ---------- Предыдущее сообщение было 08.41 ----------
Semimat, это очень интересно попробовать сделать. Сегодня приступаю. Спасибо за подробный комментарий.

---------- Сообщение добавлено 09.27 ---------- Предыдущее сообщение было 09.00 ----------

Если это все заработает в железе, надо думать о малопотребляющем усилителе мощности класса D, чтобы уложиться в 0.7...1 мА полного потребления слухового аппарата.

В моем случае применение УМ класса D может затянуться на неопределенное время т.к. в наших магазинах наврятли он когда-нибудь был. Однако ток покоя примененной микросхемы TPA301 700мка по даташиту. После опробования двухполупериодной схемы придется изучить варианты потребления тока УМ в покое, с разными нагрузками и с разной настройкой АРУ чтобы оценить насколько актуально уменьшение тока покоя УМ. Попробую выяснить будет ли заметен выигрыш от применения класса D при токах, когда аппарата работает в реальной среде.

[shura1959]

Вот так выглядит схема с эквивалентом микрофонного капсюля и данными в контрольных точках для максимального Ку и малом входном сигнале. Искажения THD -0.05%.

А здесь схема с данными в контрольных точках при входном сигнале 115 мВ, вид самого сигнала и его измеренные искажения.

Хороший результат, компактно всё совместили, и всё регулируется, т.е. не должно зависеть от разброса. А термостабильность не смотрели?

[semimat]

... А термостабильность не смотрели?

Нет, я этого пока не умею делать. Но если говорить о самом, наверное, опасном - зависимости порога открывания полевика от температуры, то в реальности я близко не подвожу рабочую точку к этому порогу. Просто начальное напряжение (в отсутствии входного сигнала) в первичной схеме на выходе детектора равно питанию, то есть 3.7 В, а реальное начало закрывания транзистора - где-то 2.2 В. То есть, этот "люфт" около полутора Вольт нужно снизить до 0.2 В, и этого будет достаточно. Ведь у детектора есть тоже определенный порог - напряжение открывания диодов, после которого выходной сигнал с детектора начинает резкое изменение, "запуская" схему АРУ. Таким образом, в этой схеме порог уровня выходного сигнала, при котором начинает работу АРУ, хочется верить, будет приемлемо термостабильным. Но надо конечно проверять.
Да, и еще, в приведенных схемах не стоят типы транзисторов и диодов у детектора. Просто я нарисовал детектор так компактно, что подписи портили зрительное восприятие, и я их отключил для этих деталей. Это диоды 1N4007 и транзисторы BC850C. Здесь, я думаю, можно использовать очень широкий спектр деталей на замену. Я немного перепутал нумерацию транзисторов в детекторе при переходе от рисунков, объясняющих принцип его работы, к схеме, которую моделировал. По ней, естественно, желательно подобрать идентичную пару транзисторов Т1 и Т2, например, использовать сборку из двух транзисторов.

[striz]

Просто я нарисовал детектор так компактно

Схема не только нарисована компактно, но она в общем и не сложнее обсуждаемой. Не терпится ее попробовать. Сейчас пришел, рисую схему с экрана надеюсь сегодня спаять плату, но только для первого подключения для ускорения работы использую уже работающую плату с несколько иными (старыми) значениями номиналов как в посте 213. И подключу к ней новый детектор. Потом когда магазины откроются доукомплектую новую схему и все переделаю на постоянку.

---------- Сообщение добавлено 08.03.2016 в 01.07 ---------- Предыдущее сообщение было 07.03.2016 в 17.41 ----------

Semimat, нельзя ли уточнить какие транзисторы ты рекомендуешь ставить с одинаковыми параметрами? У тебя на разных схемах они обозначены разными номерами.