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?

[semimat]

Посмотри (промоделируй) пожалуйста, при каком сопротивлении в истоке неправильного ИП будет компенсация и будет ли она в широком диапазоне СПЛ?

Я уже ранее по твоему совету промоделировал компенсацию квадратичности неправильным ИП и она оказалась большой в широком диапазоне SPL (посты #2752 и #2821 ). Более того, требуемое (для соответствующего уровня нелинейности) сопротивление в истоке оказалось таким, что это уже даже и не неправильный ИП, а вполне нормальный. Поэтому я тогда и сказал, что твоими извилинами двигает ангел. И понял, что компенсацию можно сделать не на отдельном транзисторе, а на том же полевике. Поэтому у меня и взят резистор R3 равным 4,3 кОм, и его эквивалентное значение становится при регулировке лишь еще больше (до бесконечности). Такого номинала уже достаточно для компенсации искажений, превосходящих даже 1%.

Это при наличии охватывающей "распрямитель" ОООС. Если напрямую (без петлей ООС), то не должно...
И действительно, появление/увеличение К3, К4, ... - это-ж можно промоделировать!!!

Когда я задался вопросом, почему у меня не получается 100% компенсация второй гармоники в экспериментах из поста #2870 ,то мне помог совет carbon*a посмотреть, из чего складываются остаточные THD (в Мультисиме есть такая опция). Оказалось, что моя схема способна полностью обнулить вторую гармонику, а то, что в таблице составляет остаточный THD - это не вторая гармоника, а как раз возникающая в результате компенсации третья гармоника. После этого я взялся за бумагу, и оказалось, что это несложно показать расчетно на уровне формул. Поэтому приведенная в том посте таблица правильнее будет такой:

[Fenyx]

Право, не стоит делать компенсацию на тр-ре капсюля.
Там сигнала и так "кот наплакал". А мы тут собираемся его еще "гнуть" нелинейной ОС. Стоит ли? Что, жалко что-ли лишний тр-р поставить?

Я считаю что как раз лучше не лепить внешние компенсаторы, т.к.....

Устранить причину искажений лучше чем потом их исправлять.

Внешний "компенсатор" нельзя подобрать идеально, хотя бы в силу исходного разброса параметров (и дрейфа их во времени). Как ни настраивай - все равно будет небольшой "перелет" или "недолет". А вот если правильно воздействовать на элемент, вызвавший искажения, то по крайней мере теоретически можно сколь угодно приближать их к нулю.
Хотя в последних нескольких страницах уже причина искажений (оставшихся) не совсем понятна...
Я считаю схему с меньшим числом нелинейных элементов (транзисторов) более предпочтительной. И настраивать проще и источник искажений понятнее.
На счет К3 и т.д.. На графиках, которые выкладывал olvicgor они ничтожны и я не вижу смысла с ними бороться.

Вот мой микрофон:

Понравился монтаж! А как же питание подается? Многожильный экранированный провод?

может снять усадку,чтоб было все заподлицо?

Лучше не надо - разницы по АЧХ не будет, только испортишь красивую конструкцию.

при "погружении" капсюля даже наполовину ачх на 5-8кгц опукается на 2дб.

Этого быть не должно - влияние толщины трубки происходит на самых высоких частотах. Такой провал в диапазоне сч не возможен из-за просто наличия трубки. Причина в другом - или что-то сдавливается/перекашивается или резонансы где-то. Рекомендую заменить трубку на антенную и не запрессовывать капсуль туго.

[Bobby_ii]

И понял, что компенсацию можно сделать не на отдельном транзисторе, а на том же полевике.

Имеется в виду твоя модель кривого капсюля и распрямлятор с ОС(на капсюле)/отдельный (такого не было).
С распрямлятором на капсюле можно не городить огород с ОС (т.к. она полюбому даст рекурсию), а попробовать просто поставить соотв. резистор в исток. Т.е. 3 схемы для моделирования:
- неправильный ИП на капсюле + повторитель или компенсатор Сзс
- схема с ОС в Исток
- правильный ИП (с ГСТ определились - его в Исток нельзя) + повторитель + неправильный ИП-компенсатор
Вопрос в том, что лучше удавит 2ю гармонику и при этом не напрудит 3ю, 4ю, ... .
Критерием можно считать или Кг или К*г (нормированный)

Если нет ОС, гармоники не должны множиться (нет рекурсии).

---------- Сообщение добавлено 09:53 ---------- Предыдущее сообщение было 09:39 ----------

Устранить причину искажений лучше чем потом их исправлять.

не получилось. Растет К3, ... .

Внешний "компенсатор" нельзя подобрать идеально, хотя бы в силу исходного разброса параметров (и дрейфа их во времени).

Не могли бы поподробнее - что куда уплывет (у меня знания поверхностные). Интересует стабильность по:
- температуре
- напряжению питания
- времени
Кроме температуры схема кажется стабильной, если стабилизировать напряжение неправильного ИП. Температурная зависимость наверное имеется. Крутизна ПТ плавает с температурой, это я знаю.
Изменение крутизны (подбираемый параметр) изменяется достаточно плавно - нет резкого пика, куда надо попасть. +-10% не фатально. Соотв есть некоторый запас по расстройке. Плюс изменение крутизны и крутизна от температуры могут меняться синхронно, т.е. разбаланса не будет.
Все факторы нестабильности точно так-же относятся и к ПТ в капсюле. Но термостабильность ПТ в капсюле будет обеспечить сложнее, чем отдельного.

Хотя в последних нескольких страницах уже причина искажений (оставшихся) не совсем понятна...

Что непонятного? Всякими примочками и припарками (компенсацией и перекомпенсацией емкостей) устранить нелинейность капсюля не удается. Удается придавить К2, зато вылезает К3 из-за того, что Сзс нелинейна. И диапазон компенсации по СПЛ получается малым.

[Nota Bene]

правильный ИП (с ГСТ определились - его в Исток нельзя)

А так? :

или так:

Offтопик:
Вы когда что-нибудь практическое родите?

Кстати, инвертор после ИП необходим, так как иначе в анализаторах приходится инвертировать фазу для лучшего понимания процессов в акустике...

[Bobby_ii]

А зачем такие сложности? Чем сложнее схема тем больше "косяков" вылезет.

Кстати, инвертор после ИП необходим, так как иначе в анализаторах приходится инвертировать фазу для лучшего понимания процессов в акустике...

Можно поподробнее?

[Nota Bene]

А зачем такие сложности?

ООС по постоянному току - это сложно?

Можно поподробнее?

Ну, неудобно импульс(степ)-респонс вверх ногами рассматривать
Да и в Спектралабе когда фаза сигнала прыгает с +180 до -180 градусов тоже не комильфо.

[azz74]

А как же питание подается? Многожильный экранированный провод?

Так точно онный.А в качестве питания две последовательно соединенные литиевые АКБ от сотовых телефонов:Вложение 209609

[Bobby_ii]

ООС по постоянному току - это сложно?

А зачем? (вопрос профессионала )

[Nota Bene]

А зачем?

https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post1910042

[Bobby_ii]

Не проще ли разделить ИП и ТЛку по постоянке?
Точность поддержания напряжения ИП - высокая (Rs~500 Ohm)
TLки - тоже.
Зачем огород городить?
А вот напряжение на резисторе ИП лучше стабилизировать - это стабилизирует заодно и рабочую точку.
Важно если делать на нем компенсацию (ток и крутизна не будут "плавать").
Хотя если есть зависимость крутизны от температуры (не только от тока), то будет. Зато поставив резистор с опр. ТКР можно компенсировать уход крутизны за счет температуры изменением тока (это так, в порядке бреда).

[olvicgor]

Но при 3В особо не размахнешься с сигналом. Чтобы аналогичный эффект был при нормальных Uси (10В например), надо сильно уменьшить резистор в истоке.

В общем-то больше 2В пик-пик и не надо это те самые 125дБ в ИП. А большие SPL это уже безумие полное. Просто, чтобы понимать уровень, когда я измеряю на 125дБ (микрофон в 10см от обеих головок), то затыкаю уши берушами и еще сверху одеваю наушники, иначе оглохнешь Честно говоря я не очень понимаю, зачем мы бьемся за качество измерения на таких давлениях.

понял, что компенсацию можно сделать не на отдельном транзисторе, а на том же полевике. Поэтому у меня и взят резистор R3 равным 4,3 кОм, и его эквивалентное значение становится при регулировке лишь еще больше (до бесконечности). Такого номинала уже достаточно для компенсации искажений, превосходящих даже 1%.

Проблема снижения истокового резистора в существенном росте К3. Получается вытащим нос, хвост увязнет. Но я, как обещал, посмотрю, что можно получить от этой схемы.

Внешний "компенсатор" нельзя подобрать идеально, хотя бы в силу исходного разброса параметров (и дрейфа их во времени). Как ни настраивай - все равно будет небольшой "перелет" или "недолет". А вот если правильно воздействовать на элемент, вызвавший искажения, то по крайней мере теоретически можно сколь угодно приближать их к нулю.
Хотя в последних нескольких страницах уже причина искажений (оставшихся) не совсем понятна...

После постов Агеева я уже не берусь определить основной источник искажений микрофона. Скорее всего, доминирует нелинейность гибкости воздуха в подмембранном объеме, хотя нельзя исключить и влияние электростатического смещения мембраны от положения механического равновесия. Но точно можно сказать, что влияние емкости, с которой борются все как один изобретатели вышеприведенных схем не является существенной. Поэтому воздействовать на элемент вызвавший искажения в микрофоне схемотехническими методами никак не получается.

ООС по постоянному току - это сложно?

При всем моем уважении, не понимаю, зачем использовать элемент не по назначению, TL-ка не усилитель. Есть масса других более удобных, специально заточенных для этого. Хотя ветка уже давно превратилась в полигон схемотехнических экзерсисов Может, это и хорошо

[Nota Bene]

При всем моем уважении, не понимаю, зачем использовать элемент не по назначению, TL-ка не усилитель. Есть масса других более удобных, специально заточенных для этого. Хотя ветка уже давно превратилась в полигон схемотехнических экзерсисов Может, это и хорошо

Игры разума. Пока не спаяю - не успокоюсь
А насчет остального - посмотрите в конце моей статейки про ТЛ-ку: http://reanimator-h.narod.ru/aamp.htm

[Fenyx]

не получилось. Растет К3

Ну по тем графикам что выкладывались (и теор и практическим, если я опять не пропустил что-то) не смотря на то что она растет, ее величина остается ниже чем К2 до компенсации, значит профит есть.

Не могли бы поподробнее

К сожалению нет, куда и на сколько не знаю, знаю что параметры плывут. Знаю (в т.ч. и на практическом опыте) что если схема очень чувствительная и счет на микровольты, то настроив вроде бы точно один раз, в следующее включение опять получаешь что-то другое.

Что непонятного?

Обсуждение велось по вопросам: - толи воздух, толи не воздух. Ёмкость- не емкость... Компенсировать-не компенсировать. В целом все ясно, а доходит до вопроса почему же тогда остаются искажения - сразу уже не ясно. Полностью, ясно я так понимаю, это когда известны величины, знак и показатель степени каждого компонента искажений (от несимметричности мембраны, нелинейности воздуха, емкости и т.д.). Подобной ясности я не наблюдаю, хотя может это только мне так показалось..

А так?

Дополнительная схема поднимет уровень шума. Конкретно на эту микросхему в даташите имеется график шума - на 10 герцах 220 нВ/sqrt(Гц). На килогерце падает до 120. По моему для микрофона это ни в какие ворота - вечный шум прибоя слушать. Хотя, если единственная цель схемы - мерить гармоники на 120 дБ...

[semimat]

А так? :

или так:

Еще раз спасибо за оригинальную идею использования TL-ки в необычной роли, особенно в качестве замены усилителя (ссылка из поста #2918 ). Надо будет принять это на вооружение.
Но в данном случае я всё-таки соглашусь с теми, кто высказал критические замечания. Во-первых, прав Fenyx, указав на большие шумы микросхемы (120 нВ/Гц^0.5 ). По моим оценкам выходные шумы на истоке полевика составляют 4....10 нВ/Гц^0.5 (хотя есть и другие мнения). При использовании ОУ с шумами 8 нВ/Гц^0.5 ухудшение будет ощутимым, но приемлемым. А при 120 нВ/Гц^0.5 это уже недопустимо.
Другое замечание про опасность последовательного соединения источников тока устранено в приведенных схемах введением ОС по низким частотам с помощью R10. Но это в каком-то смысле и портит все дело. Для пояснения привожу вторую схему с пометками:

Смысл следящей ОС по истоку состоит в том, что напряжение сигнала в точке b точно повторяет сигнал в точке a. В этом случае эквивалентное сопротивление в истоке R3 из 10 кОм превращается в несколько МОм, делая истоковый повторитель "идеальным". Но после введения ОС с помощью резистора R10 (величиной в те же 10 кОм), который по переменке одним концом соединен с истоком, а другим - сидит на земле (точка c), мы возвращаем реальные 10 кОм в исток, полностью разрушая "идеальность". В этом случае пропадает смысл подключения нижнего вывода TL-ки к точке b . Его можно посадить через резистор на землю, поскольку у TL-ки всё равно в данной схеме остается лишь одна функция - ОС по стоку.
Проблему при измерении больших уровней сигнала может также создать каскад на ОУ, имеющий усиление 10. Мы уже замахнулись на малые искажения для уровней SPL в 125 дБ, что соответствует сигналу с капсюля 750 мВ амплитуды. Это создаст на выходе ОУ амплитуду 7,5 В, что совсем не плохо, но требует большего напряжения питания усилителя и заботы о том, чтобы на выходе ОУ была половина напряжения питания. А в данном варианте, особенно из-за Ку=10, напряжение на выходе будет далеко от середины - ведь его изменение используется для обратной связи по постоянке.
Надо сказать, что в силу последних результатов "неидеальность истокового повторителя" - и есть одна из последних надежд на компенсацию мембранных искажений. Только её надо сделать регулируемой и очень точно настраиваемой. Собственно, это и предложено в моём варианте усилителя #2870 . Моделирование показало, что он хорошо компенсирует К2, правда, при больших уровнях, ценой увеличения К3. Я с трепетом жду экспериментов olvicgor*a , он остался единственный, кто ставит эксперименты и выступает в роли "последней инстанции".

[Bobby_ii]

Проблема снижения истокового резистора в существенном росте К3. Получается вытащим нос, хвост увязнет. Но я, как обещал, посмотрю, что можно получить от этой схемы.

Наверное стоит разделить чистый ИП и ИП с ОС. Все-таки в ИП с ОС есть рекурсия и больше поводов роста старших гармоник.
ИП без ОС не должен повышать К3 итд.
Если подумать, какие еще механизмы нелинейности в ИП? Квадратичная ВАХ должна влиять только на К2. Сзс? Тогда стоит поднять Uси .

Собственно, это и предложено в моём варианте усилителя #2870 . Моделирование показало, что он хорошо компенсирует К2, правда, при больших уровнях, ценой увеличения К3. Я с трепетом жду экспериментов olvicgor*a , он остался единственный, кто ставит эксперименты и выступает в роли "последней инстанции".

А отдельный неправильный ИП промоделировать? Он будет давать рост К3?
У нас уже почти всё известно. Не обязательно всё в железе делать.

[semimat]

А отдельный неправильный ИП промоделировать? Он будет давать рост К3?
У нас уже почти всё известно. Не обязательно всё в железе делать.

Я уже все просчитал на бумаге, и моделирование лишь подтвердило опасения: независимо от наличия ОС, отдельный каскад, компенсирующий лишь вторую гармонику, неизбежно порождает третью и совсем немного четвертую. И это порождение очень быстро растет с ростом компенсируемой второй гармоники. Все в соответствии с той таблицей ( #2910 ), где до 120 дБ третья гармоника после компенсации не превосходит 0,005%, а на 125 уже составляет 0,013%. О том, что будет на 130 дБ и выше, страшно думать... Я поэтому и склоняюсь к мысли, что оптимальным будет переключатель - для минимума К2 или К3.

[Nota Bene]

мы возвращаем реальные 10 кОм в исток, полностью разрушая "идеальность"

В принципе, это решается подключением "холодного" вывода конденсатора С3 в точку "b", но АЧХ на ИНЧ при этом значительно ухудшается (+6...8dB выброс на частоте ~1Гц)...
По шумам: мне попадалась оценка шумов ПТ в микрофоне в районе 70 nV на корень из герц.
По усилению: у Линквитца компромисс - усиление в 10 дБ

[Bobby_ii]

Я уже все просчитал на бумаге, и моделирование лишь подтвердило опасения: независимо от наличия ОС, отдельный каскад, компенсирующий лишь вторую гармонику, неизбежно порождает третью и совсем немного четвертую. И это порождение очень быстро растет с ростом компенсируемой второй гармоники.

В чем причина как думаете? Если в том, что грубо говоря мы пытаемся апроксимировать квадратичным полиномом, а надо из функции извлечь корень квадратный, то можно квадратичность засунуть в ОС (перевернув сигнал).
Но лучше это всё "обкатать" сначала на модели и то при том, что искажения модели отличаются не более чам на 10% от экспериментально полученных.
И моделировали ли вы отдельный каскад?

[semimat]

В чем причина как думаете? Если в том, что грубо говоря мы пытаемся апроксимировать квадратичным полиномом, а надо из функции извлечь корень квадратный, то можно квадратичность засунуть в ОС (перевернув сигнал).
Но лучше это всё "обкатать" сначала на модели и то при том, что искажения модели отличаются не более чам на 10% от экспериментально полученных.

Модель искажений сложнее, чем просто квадратичность. И причина этого в том, что искажения накапливаются на разных этапах преобразования и прохождения сигнала. В результате, даже если каждый этап обладает лишь квадратичной нелинейностью, в итоге общая нелинейность будет уже далеко не квадратичной. Её сложно описать (и тем более построить обратную функцию). Но в ней обязательно будут и кубическая и другие нелинейности более высоких порядков. Причем, при повышении уровня сигнала, искажения более высоких порядков будут расти гораздо быстрее квадратичых. Если вклад К2 в THD растет пропорционально амплитуде сигнала, то для К3 рост уже пропорционален квадрату сигнала, поэтому К3, будет всегда быстро обгонять К2 при росте SPL, хотя изначально она намного меньше. И это математический факт, от которого не уйти. Я нарисовал примерную схему этапов преобразования сигнала в микрофоне и возникающих при этом искажений. Всё в итоге очень сложно, и я не надеюсь, что есть легкий путь решения проблемы. Поэтому и верю, что предлагаемый вариант, содержащий минимум каскадов, дополнительно усложняющих нелинейность, будучи конечно же неидеальным (поскольку нацелен лишь на К2), все-таки может в обозначенных ограничениях частично решить проблему. По крайней мере, с добавлением переключателя настройки на минимум К2 или К3.
Этапы возникновения нелинейностей:

И моделировали ли вы отдельный каскад?

Я уже моделировал компенсирующий каскад с квадратичной нелинейностью. Но ещё раз повторю, при его использовании для компенсации квадратичной нелинейности, в точном соответствии с математикой, неизбежно вылезает третья гармоника, которая очень быстро растет. Для меня это уже математический факт. Обойти его можно либо построив точную обратную функцию, восстанавливающую исходный сигнал, что практически невозможно. Либо, используя глубокую ООС, способную подавлять все гармоники сразу. Но она в соответствии с рисунком, не может подавить акусто-механическую нелинейность. Ведь она подавляет лишь те искажения, которые возникают ПОСЛЕ точки, в которую заводится ООС. В данном случае ООС может устранить искажения лишь начиная с электро-механических, да и то с трудом, поскольку на вход полевика можно завести ООС только через нелинейные емкости Сзи и Сзс, способные и навредить. Акусто-механические искажения ей вообще не по зубам.

[semimat]

По шумам: мне попадалась оценка шумов ПТ в микрофоне в районе 70 nV на корень из герц.

Да, мои оценки шумов (пост #2771 ) расходятся с Линквицем и мнением других участников. Но я все-таки считаю, что если бы шумы на истоке полевика были 70 нВ на корень из Гц, или даже 20, то производители капсюлей не стали бы закорачивать исток с корпусом, а предлагали использовать схему истокового повторителя (по Линквицу) - у потребителей сразу не стало бы ни проблемы искажений полевика, ни проблемы проникновения пульсаций и шумов питания. Ведь в подавляющем числе применений нет необходимости подключать капсюль двухпроводным кабелем - он всегда располагается внутри гаджета рядом с усилителем. А биполярный усилитель с шумами существенно менее 20 нВ на корень из Гц - сейчас вообще не проблема.
Вопрос шумов в наших обсуждениях пока остается "за кадром". Конечно, было бы здорово сравнить шумовые свойства различных вариантов. Провести измерения шумов в полной звуковой полосе, не имея безэховой камеры, почти невозможно. А вот если закутать микрофон шубу, предварительно закрепив на кабеле грузик (для исключения попадания в микрофон вибраций по кабелю), то наверное можно сравнить шумы в области частот выше 1 кГц с помощью спектральных измерений. На низах избавиться от внешних шумов почти не удастся.
Исследования этого вопроса были бы крайне полезными!