Выбираем измерительный микрофон...

[Stalin]

Напишите, пожалуйста, типы и по возможности характеристики используемых вами микрофонов для измерения параметров акустических систем.

Вот, что удалось найти:
Спасибо за кучу ссылок Ламеру со стажем,
Спасибо GREY за принесенный в жертву Behringer ECM8000,
Спасибо Ерофееву Ивану,
Спасибо Fenix-у за усилитель и Нингбо Йиньжоу зинглонг Электроникс ,
Новая схема микрофонного усилителя от Fenix-а,
Спасибо Ale за находку ,
Спасибо Randol,
EM9767 и вообще весь модельный ряд этой фирмы и подобной в ассортименте
Микрофоны DPA и их Reference microphone
Спасибо Yaroslaw за микрофоны фирмы "Брюль и Кьер"

Почему существуют вот такие микрофоны, если прктически фаворитами признаны капсули Panasonic WM60 и его "клоны", имеющие настолько ровную характеристику, стоящие около двух долларов?

[gross]

Пока измерять нечем - доработанный софт не появится за ненадобностью. Только когда КНИ сможет измерить каждый, начнется совершенствование методик, знаний и навыков.

Offтопик:
Как-то Игорь Гапонов сказал: "У исследователей вообще нет никакой связи качества результатов с качеством оборудования". И я с ним полностью согласен. Совершенный микрофон - это всего лишь хороший инструмент и он помогает решить задачу, но без понимания, что и зачем мы делаем, задачу не решить. Несовершенство инструмента можно обойти различными способами, а отсутствие понимания - не знаю, как. Вон, задача на порядок проще - выяснить, почему гудит транс. Сейчас ответ практически однозначен - постоянка в сети, и ее намеривают аж до 20 В...

Я был бы только ЗА, если каждый сможет корректно замерить свои динамики и выложить в общую базу сравнимые результаты, которыми другие смогут воспользоваться. Поживем - увидим.

Мне, к примеру, интереснее знать, какие искажения АС будут в моей КДП, в моем корпусе, с моим кроссовером и т.д. Потенциал динамика с малыми КНИ нужно еще суметь реализовать грамотной конструкцией АС.

Я предпочитаю эти вещи рядополагать и пользоваться ими совместно. Параметры динамика - это исходник, а что я получу в готовой конструкции - это результат уже моей работы с данным исходным материалом. Мне для понимания, куда я движусь, нужно и то и то.

[mr-marlen]

И самая большая из них, как мне кажется, это получение малых шумов. Я до сих пор не могу понять, как в схеме с 2...5 ГГОмами входного сопротивления утечки Rgs, с учетом суммарной входной емкости (включая емкость мембраны) 10 пФ, удается получить столь малые шумы. Боюсь, что в схеме, где вместо оптимизированного полевика с интегрированным Rgs, используется что-то другое, приведенные ко входу шумы вырастут на порядок даже по сравнению с теми вариантами переделки, где полевик используется как истоковый повторитель.

Зря боитесь. Я проделывал такое с МКЭ-3. Читать отсюда, сравнение МКЭ-3+ОУ без транзистора vs WM61A по Linkwitz лежат в 2008 посту. Искажения в таком варианте получились чуть выше, чем у WM61A. ИМХО с WM61A можно проделать тоже самое, только руки никак не дойдут. Обязательно нужен экран для капсюля+ОУ, затем можно тащить обычный провод. Дополнительно можно пробовать увеличить расстояние между мембраной и кольцом, чувствительность упадет, но перегрузочная способность должна вырасти, чувствительность можно увеличить используя второй ОУ после повторителя. Единственное надо будет после операций аккуратно собрать все в корпус с эрканом. Может корпус какого-нибудь 6-7 мм электролита подойдет для обратной сборки .

[semimat]

Зря боитесь. Я проделывал такое с МКЭ-3. Читать отсюда, сравнение МКЭ-3+ОУ без транзистора vs WM61A по Linkwitz лежат в 2008 посту. Искажения в таком варианте получились чуть выше, чем у WM61A.

Я посмотрел посты. Там про сравнение электронных шумов (не наводок) данных нет. Я пока остаюсь при своем сомнении: ведь входы операционника нельзя подвешивать в воздухе по постоянке. Значит в схеме должен быть резистор, идущий и к тому входу, который соединен с пуговицей, то есть с источником сигнала. Вот этот-то резистор и добавляет шум. У тебя чему был равен этот резистор? В схеме Alikkkа (#2011) этот резистор равен 300К - вот он должен дать немыслимые шумы! Я боюсь вообще, что Alikkk реально не собирал тех схем, которые он моделирует. Схема из #2011 по моему мнению в реальности просто не должна работать. Там этот резистор закорачивает оба входа по постоянке. Но у операционников ведь есть входное смещение (input offset voltage), которое для данного типа ОУ может превосходить 1мВ. Значит, если входы закорочены, то на выходе появится постоянное смещение, равное милливольту, умноженному на коэффициент усиления, то есть более чем на 100000, что составит 100В. Следовательно в реальности выход операцонника просто уйдет в ограничение либо к плюсу питания, либо к минусу. И только в модели (не в реальности) эта схема сможет работать, если в ней задать смещение равным нулю.

Искажения в таком варианте получились чуть выше, чем у WM61A. ИМХО с WM61A можно проделать тоже самое, только руки никак не дойдут.

Мне кажется, что искажения при использовании операционника взамен полевика оказываются иногда удивительно малыми только в симулировании. Думаю, вот почему... В операционнике, ведь, тоже стоят полевики на входе, и они должны, в принципе, создать те же проблемы за счет своих паразитных емкостей и прочего, что и штатный полевик. Просто, когда мы берем модель полевика - там это всё учитывается до тонкостей, и получаются реальные значения искажений. А вот когда мы берем модель операциноника, то она просто игнорирует тонкие эффекты входных полевиков. В схемах, где используются ОУ, такая детализация модели не оправдана. В результате, в данной ситуации, использование модели операционника даёт существенно заниженные результаты. И чем грубее модель ОУ, тем меньше окажутся искажения. И тем дальше это от реальности.
У меня в моделях искажения сильно зависят от паразитных емкостей полевика. Стоит их убрать, и искажения стремительно падают. Я так понял из поста #2611, Alickkk тоже столкнулся с этим.

[Alickkk]

Offтопик:

Схема из #2011 по моему мнению в реальности просто не должна работать.

собери - узнаешь... ))

---------- Сообщение добавлено 09:05 ---------- Предыдущее сообщение было 09:03 ----------

У меня в моделях искажения сильно зависят от паразитных емкостей полевика. Стоит их убрать, и искажения стремительно падают. Я так понял из поста #2611, Alickkk тоже столкнулся с этим.

semimat, ты между строк видимо читаешь...

[Bobby_ii]

Вот этот-то резистор и добавляет шум.

Шумовую модель хочется обсудить. И прикинуть ... в цифрах.
Шума резистор может добавлять. Только он весь "фильтруется" на емкости микрофона. Частота фильтра низкая. А инфра-шум - да, остается. Но с ним как-то проще (это если "на пальцах").

оказываются иногда удивительно малыми только в симулировании.

Вроде как выяснили, что у мембраны есть кривизна, которую надо компенсировать кривизной, которую ОУ не дает, а полевик в ОИ/трансимп. - дает.

[mr-marlen]

У тебя чему был равен этот резистор?

У меня его не было . А если бы и был как у Алика не на что не повлиял бы, т.к. он между диф. входами.

Но у операционников ведь есть входное смещение (input offset voltage), которое для данного типа ОУ может превосходить 1мВ.

Чем оно мешает? Шумы ОУ измеряются в нВ.

[Alickkk]

Вроде как выяснили, что у мембраны есть кривизна, которую надо компенсировать кривизной, которую ОУ не дает, а полевик в ОИ/трансимп. - дает.

интересно в какой полосе частот и температур?

[olvicgor]

Схема из #2011 по моему мнению в реальности просто не должна работать.

собери - узнаешь... ))

А зачем собирать заведомо нерабочую схему? И вряд ли он ее сам собирал
Кстати, о симуляторах. Не все симуляторы одинаково полезны, особенно бесплатные.
Вот, например, что дает Мультисим по схеме Алика.


Вообще, симуляторы создают у многих пользователей иллюзию простоты. Думать не надо, просто собрал из кубиков и получил результат.
А вот оценить его достоверность...

Offтопик:
На днях в метро увидел длинноногую девушку-блондинку, одетую так, как одеваются "бабочки", стоящие на обочинах.
Она увлеченно просматривала нечто, совершенно не похожее ни на Космополитен, ни на Эль, ни на другой глянец.
Мне стало любопытно, и я заглянул через плечо. Это была тетрадь-методичка с лабораторкой по электротехнике, выполненной в Мультисиме!

---------- Сообщение добавлено 11:53 ---------- Предыдущее сообщение было 11:38 ----------

Вроде как выяснили, что у мембраны есть кривизна, которую надо компенсировать кривизной, которую ОУ не дает, а полевик в ОИ/трансимп. - дает.

Как раз именно эта схема единственная и не дает никакой компенсации, а обычный ОИ и ИТ при правильно выбранных режимах работы транзистора дают. Компенсация одинаково работает во всей полосе звуковых частот.

[semimat]

Шумовую модель хочется обсудить. И прикинуть ... в цифрах.
Шума резистор может добавлять. Только он весь "фильтруется" на емкости микрофона. Частота фильтра низкая. А инфра-шум - да, остается. Но с ним как-то проще (это если "на пальцах").

При столь малом значении сопротивления утечки (300К), не происходит фильтрации входной емкостью его шумов - слишком высокая частота среза.

[mr-marlen]

При столь малом значении сопротивления утечки (300К), не происходит фильтрации входно

Да не ставьте вы этот резистор и все дела. ОУ расположить максимально близко к капсюлю. У меня был простой повторитель на ОУ c Jfet входом. Никаких наводок или чего-то подобного после экранировки капсюля+близко расположенного ОУ не было.

[semimat]

Шумовую модель хочется обсудить. И прикинуть ... в цифрах.
Шума резистор может добавлять. Только он весь "фильтруется" на емкости микрофона. Частота фильтра низкая. А инфра-шум - да, остается. Но с ним как-то проще (это если "на пальцах").

Шум резистора фильтруется на емкости микрофона только если его сопротивление очень большое. У конденсаторных микрофонов B&K оно составляет 15...25 ГОм, у встроенного в микрофонные полевики - 2...5 ГОм, и действительно, в этом случае шумы остаются только на низах. Но при сопротивлении 300К частота среза на емкости 10пФ будет 53 кГц, то есть, все шумы резистора в звуковой полосе без фильтрации приложатся ко входу. Для 300К в полосе частот 20 Гц..20000 Гц они составят почти 10мкВ. То, что резистор подключен между входами ОУ, и тем самым эквивалентное входное сопротивление за счет ООС становится на порядки больше, увы, не приводит к снижению шумов - при их оценке играет роль реальная постоянная R*C, а не эквивалентная.
Mr-marlen написал, что у него в схеме этого резистора вообще нет. Но тогда я не могу понять, как работает в этом случае его ОУ. Ведь тогда вход по постоянке просто болтается "в воздухе", чего операционники не допускают. Если бы без него можно было обойтись, то B&K давно бы это сделала, а в полевики для микрофонов его бы не встраивали. Вероятоно в качестве резистора у Mr-marlena выступают сопротивления утечки печатной платы - вот уж они действительно очень большие. Но они зависят от влажности и температуры. B&K подогревет свои микрофоны в том числе для того, чтобы они были абсолютно сухими во время работы и утечек за счет влажности не было.

[mr-marlen]

Вероятоно в качестве резистора у Mr-marlena выступают сопротивления утечки печатной платы - вот уж они действительно очень большие. Но они зависят от влажности и температуры.

Сопротивления утечки между + и - ножками ОУ. Сам ОУ на плате лежал перевернутым с зацепленными на макетку ножками питания. Это был opa2132. С ним МКЭ-3 вполне позволял регистрировать вторую до -60дБ при 110дБ на мембране, при меньших уровнях 2ая гармоника уменьшалась. Отсюда и получается, что запас все равно остается. Иначе вторая должна была оставаться на том-же уровне -60дБ из-за напряжения смещения, но этого не происходило. В конце концов если так беспокоит напряжение смещения можно найти специальный ОУ с высоким входным сопротивлением и маленьким напряжением смещения.

[semimat]

И почему-же почти везде ставят ОУ, а не транзистор с нужным режимом работы. Может у ОУ есть секрет?
И почему же производители предлагают специальные усилители для микрофонов на ОУ INA103, INA217? Может капсюль WM61A с его стоимостью в 100р не подразумевает установки инструментального усилителя ценой в пару раз дороже, да и питание ему нужно будет другое, а все WM61A рассчитаны на использование в мобилах.

Marlen, я не совсем удачно выразил свою мысль. Я не против того, что ОУ могут дать меньшие искажения. Но по моему мнению это достигается схемотехнически за счет глубокой ООС по инвертирующему входу, а не за счет того, что там какая-то хитрость у входных полевиков. Я просто хотел предупредить, что моделирование схемы на ОУ не дает объективной оценки искажений. Их надо проверять на реально собранной схеме. Главное преимущество ОУ по сравнению со встроенным полевиком по схеме ОИ (который просто закрывается при сигнале больше 300мВ из-за напряжения отсечки), это то, что усилитель на ОУ допускает намного большие уровни входных сигналов - единицы Вольт. Это первейшее условие расширения динамического диапазона. Но переделка внутренностей капсюля существенно усложняет и удорожает конструкцию. А мы все здесь пытаемся создать дешевую и простую "народную" измерительную технику. Собственно, когда Линквиц изменил схему включения встроенного полевика на ИП несложным перерезанием дорожки, это позволило увеличить уровни допустимых входных сигналов и для электретного капсюля без удорожания и усложнения конструкции.

---------- Сообщение добавлено 15:29 ---------- Предыдущее сообщение было 15:16 ----------

С ним МКЭ-3 вполне позволял регистрировать вторую до -60дБ при 110дБ на мембране, при меньших уровнях 2ая гармоника уменьшалась. Отсюда и получается, что запас все равно остается.

Marlen, для меня это важная экспериментальная информация в том смысле, что ради возможности измерений на больших акустических мощностях можно и немного пожертвовать в шумах, они все равно уложатся в допустимые. И очень интересная информация, что в реальности таки можно отказаться от резистора. Спасибо. А ты можешь как-то проверить температурную стабильность такой схемы, или, например, подержать её полчаса в морозилке, а затем вынуть и посмотреть, плывёт ли режим работы ОУ.

[mr-marlen]

А ты можешь как-то проверить температурную стабильность такой схемы, или, например, подержать её полчаса в морозилке, а затем вынуть и посмотреть, плывёт ли режим работы ОУ.

Не могу, т.к. схема сейчас разобрана, ОУ покалечен после насильственной замены на третий МКЭ-3. С другим МКЭ-3 результаты не менялись.
В ближайшем месяце (может дольше ) планирую собрать схему olvicgor*а с обычным включением WM61A. Почему вы не допускаете, что её будет достаточно?
Вот если уже с ней хороших результатов не будет, то буду разбирать WM61A и цеплять к ОУ.

[Alickkk]

Offтопик:

Думать не надо, просто собрал из кубиков и получил результат.

действительно, продолжайте баловаться...

---------- Сообщение добавлено 19:56 ---------- Предыдущее сообщение было 19:54 ----------

Offтопик:

Вот, например, что дает Мультисим по схеме Алика.

olvicgor, найди три отличия моей схемы от твоей... ))

[Bobby_ii]

интересно в какой полосе частот и температур?

От частоты в звуковом диапазне думаю, не зависит.
От температуры ... думаю, комнатной (20+-пяток градусов) мало повлияет.
Ну а если надо -40+60 - делай термостат .

Но при сопротивлении 300К частота среза на емкости 10пФ будет 53 кГц, то есть, все шумы резистора в звуковой полосе без фильтрации приложатся ко входу.

Дак там и от сигнала ничего не останется ...

Но тогда я не могу понять, как работает в этом случае его ОУ. Ведь тогда вход по постоянке просто болтается "в воздухе"

Скорее всего "аппаратно" реализованы похожие сопротивления утечки, что и в ПТ типа 3372 в неск. ГОм. За счет этого входы не совсем болтаются в воздухе.
Так что с формулой шумов сопротивления? Логически - чем выше сопротивление - тем ниже д.б. шум (при КЗ его быть не должно и при отсутствии резистора сопр - бесконечность - тоже). Подозреваю, что в Ж-ФЕТ надо как-то источники шумов "приводить". Что-то там на что-то делится ... . . Извините за безграмотность.

[semimat]

В ближайшем месяце (может дольше ) планирую собрать схему olvicgor*а с обычным включением WM61A. Почему вы не допускаете, что её будет достаточно?

Я считаю схему olvicgor*a перспективной (точнее, в целом идею "выпрямления" нелинейности), поскольку таким образом можно в принципе "выпрямить" не только нелинейность полевика, но и всей связки мембрана-полевик. И это очень важно. Я уже ссылался на B&K (#2636) - по их данным даже у ихних металлических супермембран при 140 дБ искажения доходят до 0.5% и выше (именно мембранные). Поэтому на таких уровнях уже не так важно, какие искажения у преда - 0.05% или 0.005% - надо "бороться с мембраной". Но я вижу у схемы ОИ один большой недостаток: для применяемых в капсюлях полевиков типичное напряжение отсечки составляет 0.3 ... 0.4 В. Это значит, что при таком входном сигнале на отрицательной полуволне полевик начнет закрываться (по крайней мере, его ток будет изменяться в разы), а на положительной - будет приоткрываться его p-n переход. В обоих случаях возникнут такие радикальные изменения в работе полевика, которые невозможно скомпенсировать ни какой разумной кривизной. А уровню входного сигнала в 0.3 В по моей оценке соответствует примерно 120 дБ звуковой мощности. Я считаю это верхним пределом, который будет даже у самой продвинутой схемы с ОИ. До него искажения можно сделать малыми, а затем они обязательно стремительно пойдут вверх.
Ну, и еще один недостаток, общий для схем, основанных на компенсации одной функции нелинейности (неизвестной и сложной) с помощью другой. Схема будет очень капризной: любые незначительные изменения номиналов, или питания, или температуры будут приводить к раскомпенсации. Схема будет требовать эксклюзивной подгонки под конкретный капсюль, и эту подгонку надо как-то стабилизировать.
Словом, идея будет трудно осуществима в виде надежно работающей, легко повторяемой схемы, но поскольку она может дать важное преимущество, упомянутое в начале поста, она требует дальнейших исследований, причем, именно экспериментальных, поскольку моделировать мембранные искажения мы не умеем.

[olvicgor]

olvicgor, найди три отличия моей схемы от твоей... ))

Удивительное упорство в отрицании абсолютно тривиальных и очевидных вещей


Ну, хорошо. Так больше похоже?
Только результат-то такой же плачевный - схема неработоспособна.
ОУ сидит в насыщении по плюсу, и только входным сигналом (амплитуда 100мВ) выводится из этого режима. Искажения процентов 20.
А все потому, что в Мультисиме в отличие от использованного тобой линеаровского Спайса в модель LT1122 заложено не нулевое напряжение смещения нуля.
Нельзя слепо верить симуляторам.

[Bobby_ii]

Но я вижу у схемы ОИ один большой недостаток: для применяемых в капсюлях полевиков типичное напряжение отсечки составляет 0.3 ... 0.4 В...... До него искажения можно сделать малыми, а затем они обязательно стремительно пойдут вверх.

Я вижу развитие схемы как каскод ПТ+БПТ(супер-бэта) с резистором под истоком.
Если правильно понимаю, кривизна ПТ в ОИ несколько избыточна. Есть несколько путей ее снижения.
Вроде как ток от напряжения затвор-исток зависит квадратично (как раз 2я гармоника) и передаточная мембраны более-менее квадратична (остальные гармоники малы, чисто обобщение информации, да и иного нигде не сказано).
Если опять-таки правильно понимаю, изменение напряжения на стоке играет роль своеобразной местной ОС (уменьшение напряжения уменьшает крутизну ... ), т.е. линеаризует транзистор. Сейчас мы (olvicgor в основном ) подбирает величину этой ОС и т.о. кривизну тр-ра. Если изменение напряжения на стоке убрать (как в каскоде и у Феникса), кривизна тр-ра окажется избыточной. Линеаризовать тр-р предлагаю не глубиной ОС со стороны стока, а со стороны истока - "подсовыванием" под исток резистора*. Плюсов масса:
1. Решается вопрос с насыщением/закрыванием/открыванием диода
2. В несколько раз уменьшается вх. емкость (соотв. вырастает уровень сигнала, в т.ч. относительно шумов схемы).
НО Возникает законный вопрос: а чем эта схема отличается от ИП?
Ничем кроме того, что с ИП снимается напряжение с резистора, в каскоде - ток с тр-ра. Резистор напаивается на капсюль, схема получается более устойчива к наводкам.

Это к тому, что суйте резистор под Исток и делайте напряжение-ток-напряжение (гибрид под названием Фиквиц) .

[Alickkk]

Ну, хорошо. Так больше похоже?

действительно больше похоже... осталось добавить паразитное сопротивление C1 - 1-10ТОм