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.

[real64]

Покажите графики шумовых полок -
(усиление 30дБ или около, во всех случаях одинаковое) -
2X33 Ом...
1) 44100/16
2) 96000/16
3) 44100/24
4) 96000/24

Файлы:
https://yadi.sk/d/D_LRW76S7EB_oA

[Павлунчик]

Файлы:
https://yadi.sk/d/D_LRW76S7EB_oA

Что можно сказать?
Что выбираем?

[Tuvalu]

Я про то, как в Спектре из графика относительных к полной шкале шумов получить их среднеквадратичное значение. Какие кнопки в интерфейсе Спектры надо нажать, чтобы проинтегрировать эту неземную красоту?

Кликнуть по пиктограмме Pwr (Total Power), появится плавающее окошко [xxx dBV rms]

Какие кнопки надо нажать, чтобы подключить взвешивающий фильтр?

<<F5 --> Spectrum --> A>> это отображение взвешивания на картинке. Окошко будет прежним [xxx dBV rms]
<<F5 --> Total Power --> A>> это взвешивание при расчётах - окошко примет вид [xxx dBV rms A]. Т.е. одно может работать и без другого. Например, можно взвешивать результат, но саму картинку наблюдать без взвешивания и наоборот. Можно задействовать обе опции одновременно - как на моих картинках. Вот такое у них необычное сочетание опций "на все случаи жизни".

[real64]

Если АЧХ наверху останется ровной с точностью 0,5 дБ, то это здорово, и надо только посмотреть, насколко грамотно при таком усилении можно мерить шумы карты с закороченным входом при 16 битах оцифровки.

40 дБ 16 бит 44 кГц.

Только пожалуйста объясните мне кто-нибудь толково почему нужно измерения проводить при 16 битах. (Прихоть Павлунчика, за аргумент не катит )
И зачем поднимать уровень до 40 дБ, если логичнее измерения проводить на том уровне на котором будет происходить основная эксплуатация а не измерения? Например, для моих

тихой речи или негромком вокале

усиление 30 дБ - это то, что доктор прописал. Для профессиональных певцов уровень придется снижать.

---------- Сообщение добавлено 18:49 ---------- Предыдущее сообщение было 18:46 ----------

Что выбираем?

24/44

[Tuvalu]

Только пожалуйста объясните мне кто-нибудь толково почему нужно измерения проводить при 16 битах.

Привычка свыше нам дана (А.С.Пушкин). Версий больше нет.

[Павлунчик]

24/44

Что и требовалось доказать.
44100/16 всего 1 дБ разница. У меня на 24 не переключается (последняя прошивка 0404).
Так, что будем с Вами равняться на меня.

[real64]

(Прихоть Павлунчика, за аргумент не катит )

Раз так:

44100/16 всего 1 дБ разница. У меня на 24 не переключается (последняя прошивка 0404).
Так, что будем с Вами равняться на меня.

Вынужден согласиться , но выбор уровня за мной 30 дБ.

---------- Сообщение добавлено 18:59 ---------- Предыдущее сообщение было 18:57 ----------

У меня на 24 не переключается (последняя прошивка 0404)

А вы используете режим ASIO ?

[Павлунчик]

Тогда вот ссылка на файлы оверлея параметров входа при мин, +30, макс 44/16 и 96/24. (Нажать Options... Load)
В очередной раз получается - нельзя проводить измерения на максимуме усиления и 16 бит.
https://yadi.sk/d/diM3qf55XUdLQQ

На 44/16 оказалось даже лучше, чем 96/24.

---------- Сообщение добавлено 21:07 ---------- Предыдущее сообщение было 21:04 ----------

Вынужден согласиться , но выбор уровня за мной 30 дБ.

Теперь переходим к уровню

[real64]

На 44/16 оказалось даже лучше, чем 96/24.

Так и должно быть - при 96 полоса частот больше.

[Павлунчик]

Так и должно быть - полоса частот больше.

Рад слышать это от Вас лично.

[semimat]

40 дБ 16 бит 44 кГц.
Вложение 395846
Только пожалуйста объясните мне кто-нибудь толково почему нужно измерения проводить при 16 битах. (Прихоть Павлунчика, за аргумент не катит ) ....

У меня чего-то не открылось вложение...
В настоящее время, действительно, это уже можно считать прихотью. Но если ориентироваться на бОльшую универсальность измерений, то 44 кГц/16 бит с этой точки зрения лучше. Вот когда была ранее выложена запись шумов карты 96кГц/24бит при усилении "0" и закороченном входе, моя любимая программа Adobe Audition показала сплошную нулевую линию, и я даже тогда написал, что вероятно звуковая карта отключила вход. Но оказалось, что нужна более свежая версия Audition, чтобы работать с 24-разрядными файлами такого малого уровня. Да и встроенные звуковые карты в компьютерах "не первой свежести" могут не поддерживать полноценную работу с 24 битами. А с точки зрения качества измерений, конечно, 24 бита лучше.

[Павлунчик]

В настоящее время, действительно, это уже можно считать прихотью.

Нет у меня в карте режима 24. А тут ещё 96 с какого-то перепугу требовали. У меня есть 96 но естественно я никогда не буду проводить измерения шумов на 96, как некоторые.

[real64]

У меня чего-то не открылось вложение...

Отредактировал сообщение.

когда была ранее выложена запись шумов карты 96кГц/24бит при усилении "0" и закороченом входе, моя любимая программа Adobe Audition показала сплошную нулевую линию, и я даже тогда написал, что вероятно звуковая карта отключила вход. Но оказалось, что нужна более свежая версия Audition, чтобы работать с 24-разрядными файлами такого малого уровня.

Это ещё что - иногда так корежит сигнал на малых уровнях ( я имею ввиду 16 бит - за это и не люблю), что даже начинаешь думать, что карте пришел кирдык.

---------- Сообщение добавлено 19:24 ---------- Предыдущее сообщение было 19:22 ----------

Нет у меня в карте режима 24.

И в ASIO режиме ?

[Павлунчик]

И в ASIO режиме ?

В последней прошивке оставили почему-то только 16 бит.

[real64]

У меня есть 96 но естественно я никогда не буду проводить измерения шумов на 96, как некоторые.

Вы работаете в продажах и вам нужно повыгоднее представить продукт? И совсем не интересно что творится выше 20 кГц? Я там видел такое . А 96 это

Привычка свыше нам дана (А.С.Пушкин).

---------- Сообщение добавлено 19:31 ---------- Предыдущее сообщение было 19:30 ----------

В последней прошивке оставили почему-то только 16 бит.

Наверное по просьбе маркетологов, чтобы легче было толкать новодельное фуфло.
У меня спектра в ASIO не работала, пока не обновил на 5.2 что-то там.

[Павлунчик]

Наверное по просьбе маркетологов, чтобы легче было толкать новодельное фуфло.

Видимо. А я попался.

---------- Сообщение добавлено 22:15 ---------- Предыдущее сообщение было 21:36 ----------

пришел кирдык.

Я тут с нулём баловался...
Режим стерео (два окошка в спектраплюс), 44100/16.
Повышал уровень входного сигнала (регулятор чувствительности на минимуме) до тех пор пока красным не засветилось.
Один полюс XLR шунтировал 3.3 кОм, а на другой подавал синус тоже через 3.3 кОм. Измерял прямо на контакте.
Ровно 1900 мВ RMS. На 50 Гц, на 1000 Гц. Что это?
А у Вас сколько?

[Гоша]

Только пожалуйста объясните мне кто-нибудь толково почему нужно измерения проводить при 16 битах.

А давайте попробуем разобраться.
Сначала определим, насколько микровольт шумит в пике хороший микрофон.
ИМХО, достаточно хороший микрофон это такой, который имеет взвешенное отношение с/ш 87 дБ (цифра навскидку, почему 87 станет ясно позже).
Проведем компьютерный эксперимент, схема которого состоит из источника wav файла и взвешивающего фильтра по схеме Сенхайзер.
Определим, во сколько раз отличается сигнал невзвешенного шума от сигнала взвешенного.
Для этого воспроизведем сигнал от Real64 с резистором 3 Гом и конденсатором 75 пФ и вычислим RMS невзвешенного и взвешенного шума.
V(noweighht)=2,062 мВ.
V(weight)=0,28 мВ.
Вычислим отношение V(weight)/V(noweighht)=0,28/2,062=0,136~=-17 дБ.
Значит, микрофон с взвешенным отношением с/ш 87 дБ будет иметь невзвешенное отношение с/ш 87-17=70 дБ, т.е 10000.
Положим чувствительность капсюля 10 мВ/Па RMS. Это значит, что при воздействии синусоидального давления 1Па RMS напряжения на выходе будет 10 мВ.
При отношении с/ш 70 дБ RMS шума составит 1 мкВ.
Нам надо с достаточной точностью записывать пики шумового сигнала.
Вычислим пик-фактор невзвешенного сигнала, для этого вычислим величину пика (как половину значения p2p), и разделим на величину RMS невзвешенного шума.
Peak=6,65 мВ;
V(noweight)=2,062 мВ.
Пик-фактор составит 6,65/2,062=3,23
Значит, при RMS шума 1 мкВ его пики будут достигать 3,23 мкВ.
Положим, что для уверенной записи пиков шума нам нужно 5 отсчетов дискретизации по амплитуде.
Значит, величина отсчета должна быть не более 0,65 мкВ.
Определим величину отсчета при 16 бит и шкале 1В.
1/32768=30,5 мкВ.
А нам надо 0,65 мкВ.
Значит, чтобы надежно фиксировать такой шум, его надо предварительно усилить в 30,5/0,65=47 раз.
А вот для 24 битного преобразования величина отсчета составляет 1/8388608=0,12 мкВ, и шум можно вообще не усиливать.
Скриншот результатов эксперимента (откуда взялись все эти RMS и пик-факторы):

[maxssau]

Offтопик:

А вот для 24 битного преобразования величина отсчета составляет 1/8388608=0,12 мкВ, и шум можно вообще не усиливать.

это идеальный случай, в реальности сложно (и дорого) преодолеть барьер в -120 дБ (20 бит) шумов, хотя сейчас есть АЦП влотную приближающиеся к -130 дБ, а это не 24 бита (-144 дБ).

Это шумовая полка -119дБ при FFT=1M



ИМХО если нужно измерить уровень шума, то всё таки лучше его усилить, что бы не измерять шум АЦП

[Гоша]

maxssau,
Мой эксперимент чисто вычислительный, компьютерный.
То есть абстрагированный от трудностей технической реализации.
Он дает нижнюю планку как некоторый ориентир.
На практике все будет несколько сложнее уже хотя-бы потому, что любой усилитель тоже шумит, и по хорошему этот шум тоже надо учитывать.
Вот из моих прикидок следует, что не надо шумы усиливать ни в 1000, ни, тем более, в 1800 (65 дБ) раз. А вот в 50 раз будет самое оно, и 16 бит будет вполне достаточно для точного измерения шума 1 мкВ RMS.
Что еще меня смущает при использовании Спектры, так это то, что предварительно сигнал преобразуется FFT. Какие при этом возникают потери и искажения - предположить сложно.
В общем, видится мне это дело так.
44,1К, 16 бит.
Подаем на вход карты сигнал 14 мВ RMS 100 (50) Гц.
Усиление карты устанавливаем таким, чтобы выходной сигнал был растянут на всю шкалу 1В, т.е сквозной Кус карты составит 50.
Записываем шум в файл.
Воспроизводим файл в Спектре или в симуляторе.
Измеренный RMS шума просто делим на Кус, без учета шумов карты.

[Павлунчик]

Вы работаете в продажах и вам нужно повыгоднее представить продукт? И совсем не интересно что творится выше 20 кГц? Я там видел такое . А 96 это

Да и на 96 вроде бы можно неплохо наблюдать разницу, хотя "полка выше".
Здесь на "живом" графике - чёрным цветом - 44100/16, усиление +30дБ и + 61дБ. Красным цветом - 96/16 +61дБ.
Как видно - при усилении 30 дБ что-то там уходит в шум тракта
------------
Здесь тест схемы обладающей меньшим шумом нежели тестированная ранее (т.е. перспективы имеются и о них позже расскажу).