Пред для электретного микрофона

[Fenyx]

Заходим, товарищи, участвуем!
Литература для интересующихся:
П. Хорвиц У. Хилл "Искусство схемотехники" стр. 128-138.
"Параметрическая линеаризация полевого транзистора или как сделать твердотельный триод" Alex Nikitin.
Ветка здесь "Усилитель на 7 транзисторах" его же.
Обоснование: В микрофоне встроен полевой транзистор, но его включение в стандартной схеме далеко от идеального, о чем в частности сказано на LinkvitzLab, тут, по этому надо не тупо включать его по схеме из даташита, а задать наиболее благоприятный режим работы.
Одна только каскодная схема (без операционного усилителя) дает увеличение чувствительности около 26-30дБ !!! Это впечатляет!
**************************
Финальный вариант схемы (картинка внизу) - в том виде, что работает у меня: картинка и файл с печаткой для SprintLayout.
Разделительный конденсатор С1 и задающую смещение на входе операционника цепочку R6-R7 можно убрать, если напряжение питания будет постоянным и номинал резистора нагрузки каскода R1 будет подобран так, чтобы постоянное напряжение на нем было около 1/2 Uпит.
Конденсатор по питанию можно переместить непосредственно к входным пятачкам платы (как я и сделал, потому что плата вставлена в корпус от щупа вольтметра - теперь это корпус микрофона , и конденсатор мешался). Второй кондер рядом - неполярный электролит для развяски ОС по постоянному току можно отогнуть (если оставить длину его ножек над платой 2мм) и он не мешает.
Напоминаю, что опер можно взять любой, какой вам понравится, я взял AD8610 потому что он обладает просто превосходными характеристиками и при этом высылается фирмой Analog Devices безвозмездно (то есть даром ) всем желающим (на ссылке искать в таблице в столбце "Samples Cart" те строчки где есть "Add to Cart" - туда и жать). Вероятно вам будет полезен этот топик: Заказ деталей.

Последние новости: основные варианты схем с описанием и разведенными печатками собраны в одной статье, лежат тут:Усилитель для электретного микрофона на ОУ
*************************************************************************************
Так как в теме и в привате регулярно всплывают вопросы, то решил вынести сюда своеобразный микро-FAQ.
Первая по хронологии схема, она мной собрана и прекрасно работает до сих пор:

Печатка к ней.
Следующая схема - та которая лично мне нравится больше, на двух оу (в одном корпусе), без дополнительного транзистора. Кроме прочего отличается еще и меньшим минимальным напряжением, которое требуется для ее работы. Практически напряжение снизу ограничено только требованиями примененных ОУ - для использованных мной AD8620 это около 7В (однополярного):

Печатка.
Фото готовой печатки:
Дорожки спциально разведены пошире (и сами и пространство между ними) - чтобы можно было легко сделать "на коленке" - лазерно-утюжной технологией и т.п. - хоть от руки нарисовать. Внимание! В файле для спринта присутствуют некоторые элементы, которых в вышеприведенной схеме нет. Они выполняют вспомогательные функции и на принципиальной схеме отсутствуют чтобы не отвлекать от основной мысли.
То, что ниже в статье - это так, мысли вслух про возможные варианты. К тем могу еще добавить вариант с одним оу и Т-образной ОС, но на мой взгляд он преимуществ не имеет (кроме экономии одного оу, но это экономия пустая, т.к. по цене ничего не выигрываешь и по габаритам тоже - корпус точно такой же). И еще обсуждался вариант по снижению нелинейных искажений самого капсуля (вернее полевого транзистора в нем), путем перевода оного в "линейную" область. Для этого нужно снизить напряжение на капсуле с 2В до примерно 0,35В - см. графики ниже. Такой вариант требует специальной схемы для компенсации температурного дрейфа полевика. Те, кто сильно заморачиваются параметром THD в своем микрофоне (по данным симулятора искажения падают в 10 раз - с 0,45 до 0,05%, на самом деле может быть и по другому - в микрофоне есть еще другие источники искажаний), могут попробовать заменить источник опорного напряжения (у меня это светодиод) на схему, выдающую напряжение 0,35В при 20 градусах и имеющую температурный коэффициент 2,0-2,2мВ на градус (плюс, т.е. с ростом температуры напряжение должно повышаться).
И одно замечание - ссылки на картинки и файлы ведут на сайт многоуважаемого камрада GREY, так что если его сайт забарахлит или он в очередной раз поменяет его структуру, то я не виноват что вы не видите картинок!
*************************************************************************************
Ссылка на связанную тему по микрофонам:
Выбираем измерительный мткрофон
Топик по компьютерным измерениям программой LspLab:
Как пользоваться LspLab3
Еще про измерения:
Измерение АЧХ акустики. Вопросы чайника по JustMLS, RMAA и т.п.
Хороший обзор режимов работы полевика с предложенной (лучшей) схемной реализацией:
https://forum.vegalab.ru/showthread....56#post1898656
Кривые на картинках снизу - ВАХ полевика моего капсуля WM61

[Vlad Bo]

Может я как всегда не в кассу, но у меня лежит неподключённый микрофон (MCE2000) и поэтому интересно использовать его возможности по полной.
И очень жалко, что

…выясняется, что полевик внутри таких микрофонов используется без резистора утечки, то есть потенциал на затворе устанавливается током самого затвора.

Хорошо, что это лечится. Посмотрите, в статье: http://sound.westhost.com/project93.htm кроме стандартных способов включения, в самом конце, показан способ доработки: как поставить истоковый резистор.

[Alex Nikitin]

в самом конце, показан способ доработки: как поставить стоковый резистор.

Во-первых, не стоковый, а истоковый . Таким образом получается повторитель, искажения резко уменьшаются и перегрузочная способность возрастает до вольт (при достаточном напряжении питания) . Но самое интересное здесь то, что поскольку затвор смещён током утечки, а JFET-ы симметричны относительно стока-истока, то можно ничего не резать, а просто поменять полярность подключения микрофона (подключить бывший "минус" (корпус) на плюс питания, а "плюс" (выход) через резистор на землю) (!) . Получится тот же самый повторитель. Единственный недостаток при этом тот, что экран (и, соответственно, сигнальная "земля" микрофона) будут подключены к плюсу питания, которое должно быть хорошо отфильтровано.

Алексей

[Vlad Bo]

Во-первых, не стоковый, а истоковый

ОЙ, и правда. Ошибся,.. ;) Они ж симметричны… ;) но всё равно исправил.

[Fenyx]

Не, мне не понравилось то, что там предлагается. Ну почему никто не хочет понять, что все типовые усилители, которые предлагаются для этих микрофонов (от 3-х до 5-ти оперов, кстати об огородах) - просто клоны, повторяющие один и тот же недостаток - включение самого микрофона по той же схеме - ОИ нагруженный на резистор и что бы там ни было наворочено после, тот вред, который приносит сигналу эта схема все равно останется! Какой типичный коэффициент усиления в этих схемах? Примерно 20-23, а у меня установлен 11 и при расстоянии до микрофона ~40 см на среднем уровне громкости речи (даже на низком, если за средний брать уровень при разговоре 2х человек на улице) линейный вход звуковухи перегружается на звонких звуках! Я уж думаю, а не ставить ли мне переменный резистор на выходе, чтобы давить чувствительность и это при том, что никакой активной нагрузки нет, а стоит обычный резистор - это что-то, да значит!
В ссылке есть интересная инфа - про микрофоны зоны давления. Я уже читал о них и как раз раздумывал о том, что надо бы сделать подобную вещь, но знания принципа мало, надо бы поглубже изучить вопрос, прежде чем начать делать, а там что-то есть про это - почитаю.
[B]Алексей[B], хотел вам сказать что у вас в схеме для симулятора подобран неудачный транзистор - у него очень маленький начальный ток (по моему симулятору) в результате резистор получается нужен больший чем на самом деле. По моим рассчетам начальный ток полевика в микрофоне примерно равен 0,45мА.
Еще одно: где же обещанное продолжение?

Мне пришла в голову мысль - не городить огород с подводом питания от компа (я хотел сделать на доп. планке на его задней стенке разъем MiniDIN и через него подавать питание и снимать сигнал), а поставить в корпус вместе с усилителем аккумулятор от автосигнализации (те же 12 вольт, расход - миллиамперы, должно хватать).
Что-то мало активности проявляете, совсем мало! Давайте поактивнее! Предлагайте, думайте - будем обсуждать!

[Ale]

Fenyx, цель теперь понятна: малые искажения микрофона с преампом.
Жду теперь результата.
Только не представляю, как Вам удастся измерить искажения. У Вас есть хорошие наушники? Другого варианта не вижу, у доступных динамиков наверняка искажения выше 0,1%.
С питанием: тоже не понимаю, зачем мудрить? "Крона" - вот выход! Аккумулятор дорого и опять - огород с его зарядкой. Даже батарейка на 12В стоит как пять..десять "Крон", про аккумулятор и говорить нечего: я такой покупать не буду Ток - да, миллиамперы...наверно 5... Как вариант - три..четыре литиевые батарейки 2035.
По конструкции. Плата - это хорошо... Какое напряжение на коллекторе транзистора? Должно быть вольта три, наверно этого хватит для питания входа ОУ. Еще, обычно вход ОУ не прямо на делитель подключают, а через резистор, делитель дополняют фильтрующим конденсатором, особенно, ежели боретесь с искажениями.

[PSV]

Fenyx, Если микрофон имеет чисто ёмкостное выходное сопротивление,как говорит Алексей,то имеет смысл остановится на включении полевика истоковым повторителем.Усиление по напряжению сделать на ОУ.

[Fenyx]

Ale, да я думал о том, что подзарядка - это неудобно, но можно вывести разъем на корпус и подзаряжать когда не работаешь. Литиевые - только типа таких, которве в часы ставят, пальчиковые слишком большие и их надо много. Все равно дороговато выходит, так что я сделаю так: в микрофонном кабеле две сигнальных линии и экран. Одну линию буду использовать как сигнальную, а другую на питание, на конце будет разъем или минидин или XLR, который будет подключаться к коробочке - коммутатору, в ней же будет крона. Входа у коммутатора будет два: под микрофон и кабель для измерения импеданса, переключатель будет подключать один из них к выходу, с которого кабель пойдет на линейный вход звуковухи.
напряжения померял, но неточно, т.к. аккумулятор у меня оказывается совсем дохлый и вместо 7В выдает около 5,5 под нагрузкой усилителя (8мА). При этом на коллекторе 3.5В, а если мерять на его нагрузочном резисторе, то 1.9В (относительно плюса). При 12В на коллекторе будет намного больше, а при такой напруге до Uкнас остается очень маленький запас- порядка 0,5В.
Резистор на светодиод заменил на 2кОм (на плате 5.6 нарисовано), а то ток через него слишком маленький и напряжение на базе биполяра было 2.6В (теперь около 2.65, но при нормальном питании будет около 2.7-2.75)
Я не на вход ОУ хотел подключить, а на выход - один конец к выходу, другой к земле, движок на нагрузку, но пока не буду - в микшере подстрою, а если ограничение попрет, тогда подумаю.
Еще там бы надо добавить предохранительный диод на входе питания - от переполюсовки. Что-то никто не поругает ни похвалит печатку - видать никому не интересно, жаль - я старался .
Читаите пожалуйста внимательней, а то приходится повторять! Я о предпологаемом методе измерений. Я буду подавать на микрофон не звуковой, а электрический сигнал, а его конденсатор будет играть роль разделительного. От помех от акустики я его заэкранирую прилепивк пластилину входным отверстием. При этом будет тестироваться только электрическая часть системы, что и требуется.
По ссылке про PZM микрофон ничего путевого небыло (да и вообще говорилось только что он у автора есть (и всякие ля-ля-ля, 3 рубля...), зато сильно расхвалены электреты и сказано что с нормальным предом записи у него вышли круче чем студийные (опустив планку вдвое, можно сказать, что электрет, если он с линейной ачх и хорошим усилителем (как у меня ), может дать результаты, близкие к студийному.
Сергей, я ваше мнение уважаю, но все же каскод мне засел в мозгах - считайте это блажью, тем более что я уже все собрал. Почему я все это продолжаю? Во первых я альтруист (отчасти, когда не злой на весь свет) и хочу помочь другим, чтобы не искали долго и нудно как я. А во вторых - перфекционист (мне не достаточно чтобы "орет и ладно" :twisted: , мне надо чтобы было идеально или настолько хорошо, чтобы я не мог придраться, поэтому хочу к полученному мной отличному эффекту найти более или менее грамотное объяснение и с помощью него найти наиболее удачный режим. Сам я недостаточно компетентен, вот думал кто-нибудь из более продвинутых тоже заинтересуется и поможет. Алексей, вроде говорил не о чисто емкостном выходном сопротивлении, а о взаимодействии емкостного источника напряжения с емкостями полевика, но я думаю он преувеличивает (не потому, что считаю себя умней его, а по результатам экспериментов).
Тестировать все это дело пока некогда - у меня тут срочные дела навалились (правда все такие, которые делать надо, а денег - только убыль ).

[Vlad Bo]

Offтопик:

Не, мне не понравилось то, что там предлагается. ... все типовые усилители, ... просто клоны, повторяющие один и тот же недостаток - включение самого микрофона по той же схеме - ОИ нагруженный на резистор и что бы там ни было наворочено после, тот вред, который приносит сигналу эта схема все равно останется!

По ссылке про PZM микрофон ничего путевого небыло

Я ж не про типовые усилители. Там в самом конце статьи о превращении ОИ в повторитель. И вложение кстати тоже.

При этом, (для ИП) появляется возможность баллансного включения микрофона, хотя, возможно это и не актуально...

[Fenyx]

Повторитель - это не ново, хотя и лучше чем стандартное, но все же не наилучшее решение - я так уже делал:
http://www.linkwitzlab.com/sys_test.htm и http://www.linkwitzlab.com/images/graphics/microph1.gif
Балансное включение - пусть юзают те, кому это очень надо (читай у кого аппаратура вся с баланснуми входами/выходами + тянуть кабель на 20 метров).

[Серый Мыш]

Fenyx,
а что если "каскодом" поставить сразу ОУ?
то есть стоком сразу на (-) вход, а резистор OOC сразу и нагрузка.
я думаю по постоянке можно удачно вывести, вот термостабильность проверить...

[Nota Bene]

а что если "каскодом" поставить сразу ОУ?

Упрощать так упрощать , все правильно Серый Мыш -

[Fenyx]

ОУ "каскодом" включить нельзя, т.к. каскод - это такая схема, в которой один транзистор включен по схеме с ОЭ, а другой - ОБ. ОУ - это совсем не транзистор и по схеме с общей базой его включить нельзя, соответственно это бред. Если смысл в дальнейшем упрощении, то теряется весь принцип работы:
в схеме Nota Bene микрофон включен, по сути, по обычной схеме (R1 - что такое? Та же самая нагрузка как в стандартной схеме!) и как это подключать к оперу разницы уже нет! Далее, зачем нагрузка подключена через кондер? И вообще, откуда такая схема (левая какая-то) включения? Вообще, вы не по теме! Я хотел разобраться с режимами работы полевика микрофона и найти оптимальный с точки зрения искажений и усиления сигнала, как усиливать дальше - каждый пусть решает сам: хоть транзисторный, хоть опер, хоть ламповый! У меня применен ОУ потому что у него отличные характеристики и он у меня есть! В начале описывался вариант с динамической нагрузкой (для усиления сигнала) и буфером на ОУ или в виде повторителя на транзисторах, но это опять же не столь важно - главное задать режим полевику микрофона, а с этим у отвечающих что-то не густо.

[anli]

ОУ - это совсем не транзистор и по схеме с общей базой его включить нельзя, соответственно это бред

Fenyx,

Думаю, Вы несколько погорячились. Посмотрите на схему Nota Bene: ООС будет поодерживать на стоке потенциал, равный потенциалу в общей точке R2/R3. То есть получили эффект каскодной схемы.

[Fenyx]

Верно, для микрофона будет все одно - он не знает что к нему подключено, если напруга будет постоянной! (проморгал я что-то этот момент) Но это не превращает схему в каскод. Надо нормально описывать суть предлагаемого варианта, а не в 6 слов! Но зачем тогда R1 нужен? И тогда ужь вместо R3 тот же светодиод или стабилитрон надо ставить, чтобы это напряжение не зависело от напряжения питания!

[ADDED=Fenyx]1122772747[/ADDED]
Просимулировал схему - с указанными номиналами выходит очень маленькое усиление (~8.5), а надо порядка 20! Чтобы сделать его таким надо сильно увеличить номиналы резисторов - примерно до 100кОм (R4), при этом постоянка на выходе уползает черте -куда, подруливая остальными, ее можно привести к нормальному уровню, но если напряжение питания изменяется, то опять все портится! Как можно задать в этой схеме стабильное смещение на выходе? То же самое с напругой на полевике - она должна быть 2В (пока никто этого не опроверг, я придерживаюсь номинала из даташита). Короче геморроя от этой схемы выходит больше чем пользы (по крайней мере мне так видится).

[Ivanuch]

Тоже давно думал в обратную связь операционника микрофон включить.
В схеме Nota Bene тоже бы R1 убрал, а R4 примерно поставил соответствующий сопротивлению микрофона (~2кОм), чтоб коэф.усиления около единицы был. И с постоянкой по неинвертирующему входу возни меньше. А на следующем каскаде ОУ усиление бы сделал.

[Nota Bene]

Да замените R1 на источник тока, а c помощью R4 выставляйте усиление, и все дела. Один черт, искажения электретника сильно не уменьшатся по этой схеме включения. Проверено. Надо дальше двигать идею А. Никитина.

[Fenyx]

А на следующем каскаде ОУ усиление бы сделал

Вот и начинается: опер на опере...
Ближе к телу: снял параметры схемы. Какой-то странный пик RMAA рисует в районе 15кГц, хотя при записи в редакторе этого нет! Артефакт? На картинке в левом канале -результат через микрофон, в правом напрямую - с выхода на вход звуковухи, для сравнения.
Не понимаю до сих пор как эта прога рассчитывает численные показатели. Усредняет между двумя каналами чтоли? Короче по цифрам судить не стоит - только визуально, по графикам. АЧХ вышла ровненькая (не привожу), только срез снизу очень высоко (герц 70), наверное результат воздействия резистивного делителя на входе микрофона (2кОм+91кОм).

[Ale]

Читаите пожалуйста внимательней, а то приходится повторять! Я о предпологаемом методе измерений.

Хм... Тогда в таких измерениях я вообще смысла не вижу. Ибо тк и не станет понятно, кто вносит искажения.

Что-то никто не поругает ни похвалит печатку - видать никому не интересно, жаль - я старался

Ка это? Я же сказал, что печатка - это хорошо. Тоже читайте внимательнее Саму ее критиковать смысла тоже не вижу: "земляных петель" на ней не предолагается, а так - всё правлино, раз работает Чего ее критиковать? Я с печатки схему нарисовал

[Fenyx]

Ahtung! Натурные испытания микрофона проведены! Измерил опять свою АС - чтобы сразу увидеть разницу. И она есть! Оказывается микрофонный усилитель, встроенный в звуковухо начисто обрезает частоты с 15кГц, и ослабляет в районе 5-15! Вот две кривые (верхняя - через микрофонный вход, нижняя - через линейный). Разница по вч не просто заметна, она огромная! Теперь я еще больше убедился, что связался с этим делом не зря!

[Fenyx]

Нет, кажись дело не в звуковухе. Просто это разные АС - верхняя на рисунке - правая, нижняя - левая. Видать вч попались разные!