Доработка бюджетного студийного конденсаторного микрофона или нестандартное схемное решение для стандарта фантома 48V, 6.8 кОм/6.8 кОм.

[Павлунчик]

ВНИМАНИЕ! - Данная схема НЕ РАБОТАЕТ с трансформаторным входом. Таковой проектировалась изначально и сознательно.
Вопросы о "пристройке транса" с ТС не обсуждаются.

Хочу поделиться с интересующимися довольно своеобразным схемным решением преобразователя импеданса студийного конденсаторного микрофона. Схема с успехом прошла испытания в десятках студий (любительских и профессиональных). Интересно ваше мнение, пожелания, критика основанная на реальных измерениях или эмуляции.
Идея (кстати родилась в Ташкенте) простая - два повторителя с раздельным питанием от резисторов источника фантома 48V звуковой карты + ПОС "слежения" с выхода усилителя в цепь питания первого каскада посредством двух конденсаторов.
Более полугода шло активное обсуждение этой идеи на другой площадке - где тема называлась "В помощь Самоделкину. "Нерадивый" конденсаторный микрофон зазвучит лучше!", её нетрудно найти в инете. Немало повторивших эту схему, тестов-сравнений, восторженных отзывов, здоровой критики и, куда без них - группа "вечно критикующих но не практикующих". Недавно вышел ролик, где эту схему тестирует один из увлечённых микрофонной тематикой. Естественно не "доктор акустических наук" но треки для сравнения любезно представил за что ему огромная благодарность.
https://www.youtube.com/watch?v=o6fv...ature=youtu.be
Схема -
Полевой транзистор можно выбрать из широкого списка маломощных - K30, 5457,305, 202, 5485 и т.п. Простая настройка - подбор R8 для установки на выходе "3" (он же третий контакт XLR разъёма) постоянного напряжения в пределах 20-21V.
Дроссели - ферритовые бусинки. Хотя можно и без них. Возбуждение схемы на ВЧ не замечалось.



---------- Сообщение добавлено 17:00 ---------- Предыдущее сообщение было 16:54 ----------

Тест в эмуляторе -


---------- Сообщение добавлено 19:09 ---------- Предыдущее сообщение было 17:00 ----------

Тест - коэффициент передачи -



Тест - эффективность компенсации паразитной ёмкости входа (сигнал подаётся на вход через очень малую ёмкость - 0.1 пФ). Как это отражается на КНИ и коэффициенте передачи -



---------- Сообщение добавлено 22:43 ---------- Предыдущее сообщение было 19:09 ----------

Далеко не во всех бюджетных КМ встроен высоковольтный преобразователь (варианты ВП рассмотрим позже) но и без него схема может "оставить" для питания капсюля около 46 Вольт, а вкупе с малыми потерями по передаче, после доработки "нерадивого" мика, мы получим ощутимый прирост чувствительности.
Капсюль обозначен на схеме, как C1.



---------- Сообщение добавлено 23:36 ---------- Предыдущее сообщение было 22:43 ----------

Тест - питание 24V -
Схема, сама по себе, достаточно линейна даже при значительном снижении напряжения питания и превосходно линейна от 40V вплоть до 60V.



По совету уважаемого semimat, для предотвращения резкого броска напряжения на выходе схемы, около 10 Вольт, в момент включения фантомного питания, схема дополняется диодом (1N4148 или аналогом) -



Для обеспечения наиболее плавного и безопасного запуска включать фантомное питание только после подключения устройства. Эта рекомендация относится и к другим КМ с фант.пит. 48В.

[Павлунчик]

-вопрос очень спорный особенно когда серьезное эми в наличии , что сейчас везде сплошь и рядом

Когда будут "в наличии" - тогда и обсудим.
Мало того - если эту схему "пробьёт" помеха - дела с эми в данном месте весьма плохи и надо принимать меры иначе могут быть проблемы с другими трактами.
Дилемма - Сделать схему предельно помехоустойчивой или достаточно помехоустойчивой но с более высокими основными ТХ?
На музыкальный слух победила схема с более высокими основными ТХ ибо чрезмерная помехозащищённость линии не требуется в подавляющем большинстве случаев, а реализовать её, здесь - означает потерять в качестве . Хороший, не очень длинный, кабель с малой ёмкостью и в твоих руках пожалуй один из лучших "посредников" между капсюлем и звуковой картой в плане точной передачи звучания капсюля. В этой схеме можно легко и заметно улучшить баланс импеданса (давно указано как это сделать + не требует доп элементов + не влияет на остальные ТХ).
Если человек решит - лучше поступиться качеством но всё же иметь чрезмерную помехозащищённость - мы не собираемся его переубеждать. Ему же хуже.

---------- Сообщение добавлено 17.01.2021 в 15:24 ---------- Предыдущее сообщение было 16.01.2021 в 21:56 ----------

-ну электролит на входе среднестатистического преампа все равно в наличии , а как показала практика что он один
что их два роли уже не играет

---------- Сообщение добавлено 20:54 ---------- Предыдущее сообщение было 20:30 ----------

...........

Прямое подключение не лучше, чем через дополнительный переходной конденсатор?
Ну-ну...

[shura1959]

Интересная и продуктивная, на мой взгляд, идея - разделение цепей фантомного питания. Промоделировал схему в симуляторе "Тина", при входном напряжении 1В, 1кГц получилось примерно так:
- ток потребления по цепи полевого транзистора - 470 мкА, по цепи составного - 5мА, искажения - 0,00034%, отношение сигнал/шум выше 10 Гц - 105дБ, на частоте 20Гц искажения около 1%, подавление синфазного сигнала (подаётся в цепь 48В) на выходе 75дБ, а с частоты 100Гц и до 10 Гц уменьшается до 40 дБ (а при увеличении ёмкости конденсатора С4 с 470мкФ до 4700мкФ, КОСС увеличивается до 65дБ) .
Из замеченных особенностей:
- при испытании на КОСС обнаружился режекторный фильтр в районе 17 Гц (видимо входные цепи с конденсатором С4), что теоретически может привести возбуду на НЧ. Убирается также увеличением С4.

С оказией, возможно, попробую схему к.л. капсюлем.

[Павлунчик]

на частоте 20Гц искажения около 1%

Что ж Вы так народ пугаете?

[shura1959]

Наш народ не испугаешь))), это ведь режим проверки КООСС (генератор в цепи 48В), и я написал , "теоретически", возможно при большой (очень) НЧ наводке на кабель, к тому же, убирается просто...
ну, а также

Интересно ваше мнение, пожелания, критика основанная на реальных измерениях или эмуляции.

[real64]

С апреля прошлого года, когда Павлунчик предложил в теме "В помощь Самоделкину. "Нерадивый" конденсаторный микрофон зазвучит лучше!" использовать структуру с двумя повторителями, я собрал три микрофона. Никаких проблем с возбудом замечено не было. На практике сталкивался с шумящим полевиком и шумом в НЧ области, виновником которого оказался высоковольтный преобразователь поляризующего напряжения (ВП) . Привожу схему с ВП.

[shura1959]

Никаких проблем с возбудом замечено не было.

Практика - критерий истины(С)...)))

---------- Сообщение добавлено 21:04 ---------- Предыдущее сообщение было 20:45 ----------

real64, если не трудно, звук бы послушать. На видео и на ВАВ- файлах послушал, ещё бы на другом микрофоне интересно.

[semimat]

..., на частоте 20Гц искажения около 1%, ...

- при испытании на КОСС обнаружился режекторный фильтр в районе 17 Гц (видимо входные цепи с конденсатором С4), что теоретически может привести возбуду на НЧ. Убирается также увеличением С4...

shura1959, хорошо, что ты подключился с обсуждению. По своему опыту моделирования в Мультисиме скажу, что измерение искажений, особенно на низких частотах, требует некоторого ожидания, тем большего, чем дольше схема выходит на режим после включения. Иногда приходилось ждать, пока симулятор не отсимулирует две...три секунды реального времени. Только тогда искажения выходят на минимум. Здесь в схеме очень большие емкости. Значит и ждать придется долго.
Что касается теоретической неусточивости при ПРОВАЛЕ на частотной характеристике (ЧХ), то это не связанные вещи. Если бы был подъём - то да (значит, есть полюс у ЧХ). А резкий провал может быть и в абсолютно устойчивой пассивной схеме (даже без индуктивностей), например, у двойного Т-моста (в этом случае у ЧХ не полюс, а ноль). Здесь, я думаю, как раз что-то похожее.

[Павлунчик]

Наш народ не испугаешь))), это ведь режим проверки КООСС (генератор в цепи 48В), и я написал , "теоретически", возможно при большой (очень) НЧ наводке на кабель, к тому же, убирается просто...
ну, а также

Большое спасибо за подробное разъяснение. Сторонние читатели (а среди них немало Самоделкиных без глубоких знаний) могут быть введены в заблуждение читая эту фразу.

[shura1959]

измерение искажений, особенно на низких частотах, требует некоторого ожидания,

Да, поставил 5 сек, искажения на 20Гц стали 0,0002%, спасибо.

Что касается теоретической неусточивости при ПРОВАЛЕ на частотной характеристике (ЧХ), то это не связанные вещи. Если бы был подъём - то да (значит, есть полюс у ЧХ). А резкий провал может быть и в абсолютно устойчивой пассивной схеме (даже без индуктивностей), например, у двойного Т-моста (в этом случае у ЧХ не полюс, а ноль). Здесь, я думаю, как раз что-то похожее.

Скорее всего, так, но фаза ушла на -167грд, как то когда "ровненько" больше нравится)))), тем более, что если ёмкость добавить, - КОСС будет выше, и эта особенность уйдёт.

подробное

не хотел перегружать тему схемами))), но раз уж прецедент возник...,

P.S.: Из моей (небольшой) практики я вынес, что такие всякие изломы АЧХ лучше убирать, а они бывают, особенно с трансами, с фильтрами..

[Павлунчик]

если не трудно, звук бы послушать. На видео и на ВАВ- файлах послушал, ещё бы на другом микрофоне интересно.

Нам немного повезло - на другой площадке, где тема ("В помощь Самоделкину. "Нерадивый" конденсаторный микрофон зазвучит лучше!") обсуждается с весны прошлого года - только что были выложены некоторые примеры с других переделанных микрофонов (встроена схема FIN) в том числе запись хора без музыки. Сейчас там это последнее сообщение (№1324). Послушайте, оцените.

---------- Сообщение добавлено 13:52 ---------- Предыдущее сообщение было 13:49 ----------

Скорее всего, так, но фаза ушла на -167грд, как то когда "ровненько" больше нравится)))), тем более, что если ёмкость добавить, - КОСС будет выше, и эта особенность уйдёт.

В Вашей эмуляции С3 - эквивалент капсюля. С5 - фильтр питания первого повторителя. Подключите "капсюль" не на массу, а на плюс конденсатора C5 и снова проведите тест. Какие изменения? Резистор R8 соответственно на массу.

[shura1959]

выложены некоторые примеры с других переделанных микрофонов (встроена схема FIN) в том числе запись хора без музыки. Сейчас там это последнее сообщение (№1324). Послушайте, оцените.

Послушал, мне вообще всё понравилось)))

В Вашей эмуляции С3 - эквивалент капсюля. С5 - фильтр питания первого повторителя. Подключите "капсюль" не на массу, а на плюс конденсатора C5 и снова проведите тест. Какие изменения? Резистор R8 соответственно на массу.

Да, конечно попробовал, мы изменили конфигурацию фильтра, естественно АЧХ будет другая (R8 можно оставить на месте), звук, возможно, тоже изменится. В принципе, считаю, что этим вопросом можно не заботиться, ну, и если, хочется всё же увеличить ёмкость С4 (обозначение в Вашем варианте).

[Павлунчик]

Да, конечно попробовал, мы изменили конфигурацию фильтра, естественно АЧХ будет другая

Без учёта выходного сопротивления усилителя -



Ниже - с учётом выходного сопротивления усилителя - (в схеме, в первом посте, оно учтено, R7 больше R6) -



Генератор - 1000 Гц, 1 Вольт ампл.

------------------------------
При использовании NPN транзистора с индексом "А" (недостаточный в данном случае коэффициент передачи) - выходное сопротивление усилителя заметно увеличивается со всеми вытекающими...

[shura1959]

Павлунчик, Для полноты картины хорошо бы знать напряжение и частоту генератора, а ещё нагляднее - АЧХ.

[Павлунчик]

Павлунчик, Для полноты картины хорошо бы знать напряжение и частоту генератора, а ещё нагляднее - АЧХ.

Речь о необходимости учитывать выходное сопротивление усилителя (перед демонстрацией графиков).
Напряжение и частота чётко указаны в сообщении.
Проведите свой тест в эмуляторе но уже с "компенсацией" разбаланса и учётом выходного сопротивления усилителя (как я сделал в сообщ. 32, вторая картинка) + Транзистор NPN обязан иметь больший коэффициент передачи нежели в Ваших примерах. Было бы хорошо увидеть Ваши результаты.

---------- Сообщение добавлено 18:21 ---------- Предыдущее сообщение было 17:40 ----------

Павлунчик, Для полноты картины хорошо бы знать напряжение и частоту генератора, а ещё нагляднее - АЧХ.

[shura1959]

Напряжение и частота

действительно указаны, извините, просто привычнее видеть в начале текста, или на графиках.

Транзистор NPN обязан иметь больший коэффициент передачи

Поменял.

Проведите свой тест

Было бы хорошо увидеть Ваши результаты.

Потестил немного, с изменением компенсационного сопротивления, результаты меняются, оптимальное подбирать не стал, доверяю Вашим результатам)))

[Павлунчик]

Потестил немного, с изменением компенсационного сопротивления, результаты меняются

Да.
А без компенсации (рис ниже), на первый взгляд, "всё очень плохо" (я тоже сначала боялся) но практика сказала - "ну и чёрт с ней". Здесь другим советую поступать по желанию.
Питая мик от отдельного линейного блока питания (с очень значительными пульсациями) - я "переворачиваю композицию" Капсюль-Резистор3G и меняю подключение контактов 2-3. Слабый рокот (слышимый лишь при полном гейне входа и наушников) исчезает. В реальности таких диких пульсаций от фантома не ждать, а НЧ наводки снаружи пока никого не беспокоили.

[shura1959]

практика сказала

Вот это самое важное. В Вашей идее масса плюсов с точки зрения минимизации искажений, что для студийной работы весьма актуально. А если на практике наводок нет, то и славно.
Я, кстати, пробовал отцеплять отдельно ПОС и ООС в схеме , искажения возрастают на порядок -два, а с обеиими цепями очень хорошо.

[Павлунчик]

Вот это самое важное. В Вашей идее масса плюсов с точки зрения минимизации искажений, что для студийной работы весьма актуально. А если на практике наводок нет, то и славно.
......

Тем более, что шумовые графики подавляющего числа конденсаторных миков выглядят примерно так -



Получается - чрезмерно "ужесточать" баланс на НЧ вовсе ни к чему.

---------- Сообщение добавлено 25.01.2021 в 19:24 ---------- Предыдущее сообщение было 24.01.2021 в 22:17 ----------

Жаль, что мы так и не услышали начальника транспортного цеха...

Как Вы считаете - возможно ли (в нашем случае) применить иную схему экранирования?
К примеру отключить оплётку от корпуса микрофона и провести "землю" отдельным проводом внутри кабеля и т.п..
Цифры заманчивые...

[semimat]

...

Как Вы считаете - возможно ли (в нашем случае) применить иную схему экранирования?
К примеру отключить оплётку от корпуса микрофона и провести "землю" отдельным проводом внутри кабеля и т.п..
Цифры заманчивые...

Да, я считаю этот способ (тот, который первым отмечен красным), самым лучшим, если нет дифференциального входа. Я об этом написал в самом первом посте своей темы "Предусилители электретных микрофонов c низковольтным фантомным питанием...". Вот цитата:
В тяжелых случаях придется отказываться от двухпроводной линии и использовать провод «две жилы в экране». При этом возможны два варианта его применения. Лучший из них – это использование дифференциальной линии связи. Он используется в высококачественной акустике, но требует дифференциального входа в гаджете, что в нашей задаче - уже перебор. Другой – это использование двух внутренних жил экранированной пары в качестве сигнального и общего проводов. А экран при этом должен соединяться с землей (и общим проводом) только с одного конца (в штекере), выполняя функцию одновременной защиты от наведения токов сразу и на общий провод, и на сигнальный (забирая весь наведенный ток на себя и замыкая на землю). Микрофон в этом случае желательно также обложить фольгой, соединенной только с экраном.
Я хочу подчеркнуть, что нужно обмотать и сам капсюль фольгой (или сеткой), иначе наводка на его корпус даст о себе знать. Наверное поэтому в твоем рисунке первый вариант дает меньшую экранировку, чем второй, поскольку там не показано, что экран окружает и источник Rи.

[fakel]

А зачем тут балансный вход?

для схемы из топа