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

[alexjc]

а я свой закрепил на конце трубки с помощью термоусадки, не нагревая её, как-раз подошла, думаю надёжный вариант

[1234]

alexjc,
не повлияет ли это в итоге ? у меня сравнить результат не с чем и проверить негде(в смысле эталонный микрофон мне точно нигде не достать)

[mAxSpace]

1234, а может просто найти телескопическую антенну и использовать подходяжее колено ?

нашел только ту которая в наружном диаметре на 3-4мм больше капсуля.Но трубка с толстыми стенками и думаю напильником можно конец скруглить-такой вариант возможе ?

Я себе не стал бы так делать.
Кстати, внутрь этой трубки хорошо потом залить герметик - чтоб заглушить резонансы самой трубки, ну или обмотать слоем изоленты.

[alexjc]

не повлияет ли это в итоге ? у меня сравнить результат не с чем и проверить негде(в смысле эталонный микрофон мне точно нигде не достать)

я сравнивал результат с микрофоном просто висящем на конце антенного кабеля, кажется разница была лишь в пределах погрешности.

[1234]

попробую найти антенную в таком случае.

вообщем нашел 4 см трубки аккурат по диаметру микрофона. Этого достаточно чтоб вынести его от корпуса или стоит поискать на 10-15см(будет еще разъем на конце трубки, сам торец корпуса будет не более 3 на 2 см) ?

[Fenyx]

1234, Смысл выноса микрофона в том, чтобы отражения от коробки усилителя влияли как можно меньше, т.к. они сложатся с прямой волной и дадут непредсказуемый результат. Соответственно, чем длиннее тем лучше. Но тут проблема с наводками на проводки, да и неудобно с метровой палкой - того гляди сломаешь или глаз выколешь. Так что 15-20 см оптимально (как мне кажется).

[mAxSpace]

Заходим, товарищи, участвуем!

Позвольте.

Fenyx, схема очень хороша, но есть недостаток неудобство не позволяющее делать универсальный микрофон - нельзя воткнуть стандартным проводом в XLR разьём микрофонного входа звуковой карты или микшерного пульта как тот-же Беринджер и т.п.
Я давненько хотел заняться этим вопросом и вот наконец-то...
Используя оригинальную идею Феникса добавил инвертирующий буфер и сделал цепь развязки фантомного питания и симметричного выхода (кстати теперь выход симметричный)
Эта схема потенциально будет интересна владельцам имеющих ЗК с микрофонным входом проф. формата XLR, имеющие фантомное питание - теперь не нужен внешний БП, пред будет питаться от входного устройства, что придаёт некоторое удобство и унифицированность.
Печатная плата монтируется внутрь микрофонного корпуса типа Беринджера, корпуса сейчас доступны на заказ.
Есть правда пара особенностей, касающихся выбора ОУ - ток потребления микросхемы не должен быть более 3...4мА, т.е большинство популярных микросхем попросту идут мимо и следующее ограничение - устойчивость при единичном усилении(выходной буфер)
Разумеется уровень выходного сигнала теперь значительно ниже - он примерно вписывается в диапазон микрофонного выхода, XLR микрофонный вход по определению не должен быть плохим (хотя лучше проверить)
Я думаю по конструктиву вопросов быть не должно - всё видно на фотках, разьём, что припаивается на выход можно раздобыть из разьёма который изображён на фото 4063.
Печатка в формате .lay есть в архиве, там же и все остальные вложения этого поста.
ps: может схему и печатку разместить в первом посте этой темы ?
----------------
добавлено 6.07.12
Добавлены в схему R10 и R11, вложения скорректированы.

[victl]

А я собрал на OPA2134 с небольшой модификацией схемы Fenyx: добавил диод последовательно с светодиодом дабы приподнять до 2,7В на микрофоне, а то 2В это уж слишком близко с минусовому питанию опера (предел согласно даташиту); и добавил переключатель для снятия сигнала с 1-го или 2-го каскада (+30дБ), поскольку выход второго каскада даже при относительно небольших громкостях уходит в клиппинг.
Монтаж, как видите, навесной, ради того чтобы запихнуть все в длинную (60см) трубку с внутр. диам. 8мм, которая совмещает роль корпуса и штанги. Преимущество такой конструкции - отражения от корпуса думаю уж меньше некуда, и можно крепить прямо на журавль или штатив без дополнительной удлиняющей штанги. Недостаток - надо немало терпения чтобы умудриться так плотно это спаять без лишних закороток. А поменять потом какую-то деталь - так вообще проблема. Одним словом, нетерпеливым не рекомендую повторять, но результатом доволен. С SMD резисторами получилось бы поизящней, но читал, что они шумнее металлопленочных. Хотя здравый смысл подсказывает, что их шум наверняка пренебрежим по сравнению с шумом микрофона.
Для повседневного использования запитаю от 12В компа, а для измерений от 3-х литиевых аккумов формата 14500.

ЗЫ: Fenyx-у респект и уважуха за разработку
Буду признателен если кто-то порекомендует софт под это дело (или направит в соответствующую ветку), умеющий не только АЧХ с/без учета отражений измерять, но желательно и спектр гармоник во всем диапазоне (EasySound, например, умеет, но жаба давит ).

[Fenyx]

схема очень хороша, но есть недостаток не позволяющий делать унифицированный микрофон - нельзя воткнуть стандартным проводом в XLR разьём микрофонного входа звуковой карты или микшерного пульта как тот-же Беринджер и т.п.

Да, есть такое дело. В то время я решил отдать предпочтение простоте и надежности схемы за счет универсальности. Мне это подходило. Вообще, идея в основном касалась схемы включения первого ОУ, то что после него может сильно отличаться в зависимости от конкретных нужд.
Предложенная схема очень интересна, действительно, для тех у кого входы на xlr. Правда можно поспорить на счет нужности в данном случае симметричного выхода. Сам балансный вход прекрасно работает с несимметричным сигналом - достаточно замкнуть "холодный" контакт на землю. При шнурах длиной пару метров наводки на несимметричный (экранированный!) кабель приближаются к нулю, так что можно включить второй оу так же на усиление как было у меня.
И на счет потребления микросхемами. Как бы не соврать, у меня микруха, кажется, ест порядка 2 мА. Сейчас есть куча оперов на все вкусы и цвета, жаль только у нас они, как правило, не продаются вообще. Так что замечание что большинство популярных микросхем идут лесом нужно читать как "большинство старых популярных микросхем".
А как на счет практических испытаний?

[mAxSpace]

Испытания прошли нормально, правда выявил одну особеность - если на горячую воткнуть разьем в микрофон то выход оу примет на себя приличный ток из зарядившихся конденсаторов в источнике фантомного питания, именно поэтому на выходах оу стоят стабилитроны в качестве ограничителей, но и они не всегда спасают. В частности микросхемы TL072 горят как спички, а LМ358 держутся. Но и это не везде - при подключении к звуковой карте У-MU0404usb есть такая проблема, а вот микшер Alto L12 такого тока не дает.
А наличие балансного выхода желательно - в процессе изменения уровня звука питание будет модулироваться от нагрузки и инфра низ неприменно будет усилен микрофонным усилителем звуковой карты или микшера, при балансном выходе этот инфраниз будет воспринят как синфазная помеха и усилен не будет.

[Wooferman]

... схема очень хороша, но есть недостаток не позволяющий делать унифицированный микрофон - нельзя воткнуть стандартным проводом в XLR разьём микрофонного входа звуковой карты или микшерного пульта как тот-же Беринджер и т.п.

Как можно объявлять недостатком отсутствие возможности использовать предусилитель для измерительного микрофона не по назначению. Для акустических измерений необходимо и более чем достаточно, чтобы пред подключался к линейному входу звуковой карты, ибо она всегда присутствует и в зависимости от ПО и прочих условий, либо предпочтительно, либо обязательно подключаться именно к линейному, а не микрофонному входу. Чтобы петь караоке, втыкаться в микшерные пульты, тянуть через десятки метров провода микрофонный сигнал совершенно не обязательно использовать измерительный микрофон с предназначенным для него предом.

[Viktor S]

Сколько людей столько мнений.
Кому нужен симметричный выход так или иначе его реализует, кому-то поможет разработка mAxSpace и если его пост добавить в первое сообщение темы - имхо, будет польза.

ЗЫ Ещё в этом варианте следует обратить внимание на наличие 3,5мм джека.

[Fenyx]

если на горячую воткнуть разьем в микрофон то выход оу примет на себя приличный ток из зарядившихся конденсаторов в источнике фантомного питания, именно поэтому на выходах оу стоят стабилитроны в качестве ограничителей, но и они не всегда спасают. В частности микросхемы TL072 горят как спички

Вот об этом я и хотел узнать!
Чтобы защитить микрухи достаточно на выход им поставить резистор 50-100 ом в зависимости от допустимого тока по даташиту конкретной модели.
На счет инфранизких не согласен. Они фильтруются достаточно сильно, а те микровольты и единицы герц (если не десятые), отрежутся уже выходным кондером, который с входным сопротивлением последующего устройства образует уже фвч. Так что за не надобностью... Но хозяин - барин..

[mAxSpace]

Как можно объявлять недостатком отсутствие возможности использовать предусилитель для измерительного микрофона не по назначению. Для акустических измерений необходимо и более чем достаточно, чтобы пред подключался к линейному входу звуковой карты

Это частный случай и я уже упомянул что эта схема полезна только тем у кого в звуковых картах установлен хороший микрофонный пред и есть фантомное питание.

Чтобы петь караоке, втыкаться в микшерные пульты, тянуть через десятки метров провода микрофонный сигнал совершенно не обязательно использовать измерительный микрофон с предназначенным для него предом.

Вы видимо не допоняли всей сути, во первых - все измерительные микрофоны имеют балансный выход и питаются от фантомного питания, если сделать себе такой-же стандарт, то очень удобно свою самоделку отправить в другой город на калибровку например или сравнить его с тем-же Беринджером или подобным, просто отсоединив один микрофон и подсоединив другой. Да и вообще, когда в звуковухе встроен источник фантомного питания зачем лепить к микрофону лишнюю приблуду в виде сетевого адаптера - лично мне надоело каждый раз подключать к внешнему источнику провода питания.
На фото можно увидеть на сколько упростилась "измерялка" - ничего не потеряв я избавился от лишего соединения вилка-розетка.

[mAxSpace]

На счет инфранизких не согласен. Они фильтруются достаточно сильно, а те микровольты и единицы герц (если не десятые), отрежутся уже выходным кондером, который с входным сопротивлением последующего устройства образует уже фвч. Так что за не надобностью... Но хозяин - барин..

Возможно, признатся, я не проверял, но у меня несколько герц усиливаются похоже без спада, поэтому мне актуально. Сейчас замерю АЧХ петли, минутку...

---------- Добавлено в 19:03 ---------- Предыдущее сообщение в 19:03 ----------

Чтобы защитить микрухи достаточно на выход им поставить резистор 50-100 ом

Да, не помешает.

[mAxSpace]

Вот, АЧХ Петли вход-выход --- -3дб - 5гц

[mAxSpace]

Провёл следующий эксперимент :
Программа SPECTRALAB,
1) в ней генератор 1кгц(sin)
2) в ней анализатор спектра в режиме реального времени, в окошечке пик холд поставил галочку, т.е. на графике отображаются все макимальные пики до момента подачи сигнала, во время и после.
3) тон 1кгц снимаем микрофоном с динамика, весь спектр смотрим в анализаторе.
Вот скриншоты, один с симметричным выходом, другой с выпаяным C4 и закороченым третим контактом разьема. Чувствительность входа немного прибавлена т.к. уровень меньше на 6дб
Я думаю не нужно пояснять какой график к какому случаю относиться. Степень значимости небольшая, но есть и фиксируется измерениями.
Конечно можно отрезать всё ниже 10гц обрезным фильром, но он ведь и 20 гц "притушит" и на 40 будет немного заметно и фазу вверх завернёт, а это всё таки измерительный микрофон

[Wooferman]

Это частный случай и я уже упомянул что эта схема полезна только тем у кого в звуковых картах установлен хороший микрофонный пред и есть фантомное питание...

пардон, не вижу логики. Помимо "хорошего микрофонного преда", там обязательно должен быть и "ничуть не хуже" линейный вход. Какой смысл удваивать количество предов, если пред Феникса мы в микрофон уже впаяли и имеем великолепный линейный сигнал? И потом его прямо на вход звуковой карты (как она любит).

Вы видимо не допоняли всей сути, во первых - все измерительные микрофоны имеют балансный выход и питаются от фантомного питания, если сделать себе такой-же стандарт, то очень удобно свою самоделку отправить в другой город на калибровку например или сравнить его с тем-же Беринджером или подобным, посто отсоединив один микрофон и подсоединив другой...

Ох уж это моё недопонимание! Очень печально что приходится объяснять образованному человеку такие простые вещи как значение слова «измерительный». Да, на Беринжере написано измерительный. И что дальше? Сложно понять о каких измерениях идёт речь? Омниполярный микрофон дешёвого уровня предназначенный для акустических измерений при озвучке помещений. Это его прямое назначение. О предназначении его для измерений в при конструировании АС – снова извините, только домыслы от бедности, скупости, недоступности более подходящих, уж не знаю ещё чем объяснить …пусть каждый сам объясняет - поверю на слово.

Offтопик:
И меня судьба не миновала. Валяется сия какашка без дела второй год, а до сих пор пользуюсь самопальным лет пять назад сделанным и откалиброванным, т.к. всё руки не доходят выпотрошить из Беринжера всю ерунду и впаять пред дающий сигнал до линейного уровня.

Да и вообще, когда в звуковухе встроен источник фантомного питания зачем лепить к микрофону лишнюю приблуду в виде сетевого адаптера - лично мне надоело каждый раз подключать к внешнему источнику провода питания...

Offтопик:
Я тоже собирался купить такую карту, но одолжив у её у коллеги по форуму вместе с его ровным Беринжером обнаружил практически полную идентичность АЧХ в сравнении с моим микрофоном+предом при отключенной калибровке. Зато купленный мной несколько позже Беринжер оказался уже с капсюлем иного происхождения нежели Panasonic. Не могу сказать, это временно заткнули дыру в поставках, либо перешли на китайские какашки, только это именно то, что там стояло вместо капсюля. Оно имело более низкую отдачу и гораздо более сильно выраженный горб в верхнем диапазоне. Горб (при производстве) был вылечен элементарно (увеличена ёмкость шунтирующая вход) В итоге, горб был сглажен, а после него резкий завал (ещё во вполне звуковом диапазоне). Хотя, это лишь мой частный случай, кому повезло с Беринжером, мне, очевидно, в другом…

В любом случае, вас смущает мысль:

… зачем лепить к микрофону лишнюю приблуду в виде сетевого адаптера ….

А меня смущает мысль: Нафига пропускать сигнал сперва через один пред внутри микрофона, а потом через второй пред внутри звуковой карты? Ответ может быть только один: если между микрофоном и звуковухой десятки метров провода. Тогда объективно нужно, иначе – это блажь.

.... лично мне надоело каждый раз подключать к внешнему источнику провода питания.
На фото можно увидеть на сколько упростилась "измерялка" - ничего не потеряв я избавился от лишего соединения вилка-розетка.

"вилка-розетка" - ваша частная проблема. У меня звуковуха питается от USB, микрофонный пред от батарейки. Какие вилки? Бог с вами!

Несмотря на то, что сам пользуюсь другим предом, имею скромное мнение, что у Феникса состоялось грамотное изделие великолепно решающее поставленную задачу, а Вы пытаетесь изобретать «трусы с капюшоном» в угоду сомнительной универсальности и объявляете «недостатком» отсутствие капюшона на трусах. Как то так.. имхо…

[mAxSpace]

ардон, не вижу логики. Помимо "хорошего микрофонного преда", там обязательно должен быть и "ничуть не хуже" линейный вход. Какой смысл удваивать количество предов, если пред Феникса мы в микрофон уже впаяли и имеем великолепный линейный сигнал? И потом его прямо на вход звуковой карты (как она любит).

Там нет отдельного преда для микрофона - посмотрите на схемотехнику входной части микшеров и т.п.
Чем тут микрофонный вход хуже линейного ?


---------- Добавлено в 19:34 ---------- Предыдущее сообщение в 19:19 ----------

А меня смущает мысль: Нафига пропускать сигнал сперва через один пред внутри микрофона, а потом через второй пред внутри звуковой карты?

Как вы наверно поняли уже, этого не происходит.

микрофонный пред от батарейки

С батарейками я уже проходил - на день работы не хватает, а мешочек батареек в месяц это не моё

Несмотря на то, что сам пользуюсь другим предом, имею скромное мнение, что у Феникса состоялось грамотное изделие великолепно решающее поставленную задачу, а Вы пытаетесь изобретать «трусы с капюшоном» в угоду сомнительной универсальности и объявляете «недостатком» отсутствие капюшона на трусах. Как то так.. имхо…

Я тоже считаю что у Феникса великолепное изделие и ничуть не спрю, но его я доработал под мою систему и систему любого кто имеет в ЗК XLR вход.
Ну что вы право-же так накинулись - яж вам не за деньги его предлагаю, понятно что вам это не надо, но и за других не надо говорить.

[Wooferman]

Если честно, я очень далёк от микшеров, впрочем, так же как и они от насущной нам темы микрофон/предусилитель/звуковуха. В тех далёких мирах, где микшеры используются по назначению (а не для усиления сигнала с Беринжера под вход звуковухи) пусть всё так и будет: балансные входы, фантомные питания и всё такое. Просто, если вернуться к нашим "акустическим" баранам, для одних измерительных программ настоятельно, для других - категорически, рекомендуется вести измерения не через микрофонный, а через линейный вход звуковухи. Особенно это касается двухканальных измерений.