Предусилитель для динамических капсюлей с чувствительностью менее 1мВ

[Schertler]

Здравствуйте!

В предыдущей теме я обратился к Вам за информацией про динамические капсюли от наушников, которые отлично могут служить во внутренней пикап-системе для акустической гитары.... нужно лишь усилить чувствительность, которая где-то в районе до 1 мВ !!

Пожалуйста, подскажите и/или прокоментируйте варианты схем, которые я сам тоже буду предлагать.
На этот момент, для подобной ситуации с мини-габаритным, низко-вольтажным предусилителем для динамических головок чаще всего раасматривается предусилитель с общим эмиттером, который по всем параметрам идеально подходит для этой задачи.

Вот базовые варианты схем:



Полезен будет каждый конкретный случай с подобной задачей.......

Всем спасибо за участие и поддержку!

[Гоша]

Я знаком с ученым, который позволяет себе иногда нести чушь несусветную, особенно когда это касается его очередной иде-фикс.
Этот ученый значительно более авторитетный в своих кругах, чем Пол среди аудиофилов.
А Полу еще нужно продать кусок трансформаторного железа потребителю. Берешь в руки, чувствуешь - вещь
Краткое содержание спича: взяли два трансформатора, маленький и большой. С большим получили префернцию в звуке.
Технические характеристики трансформаторов и что конкретно понимается под преференцией скромно вынесены за скобки.
А если взять трансформатор от сварочника? Стырить 100 киловаттник на подстанции? Вот где будут преференции. Прольются сказочным дождем.
Из отличного трансформатора можно сделать говенный блок питания. Из плохого - тем более.
Источник питания должен соответствовать заявленной цели. Все остальное оставим маркетологам.

[Schertler]

Гоша, не могу не спросить про этот пред у которого приличное усиление, потребление тока всего 1мА, шум 36 после того как я заменил на ВС337......
Эта схема австралийского инженера Рода Эллиотта, может вы его даже знаете..... он очень хвалит эту простую схему и предпочитает её всем другим с самыми новыми и дорогими ОУ .....

Rod Elliott dynamic microphone preamplifier.rar

[Гоша]

Эта схема весьма специфична - она усиливает не напряжение микрофона, а ток. Преобразует ток входа в напряжение на выходе.
Имеет свои достоинства и недостатки.
Самый главный недостаток - зависимость Ку от сопротивления источника сигнала. Например, если закоротить неподключенный вход, как это делается в большинстве устройств для такого использования для уменьшения наводок, Ку этой схемы резко возрастает, и она начинает безобразно шуметь. Но это и достоинство, поскольку если просто оставить вход висеть в воздухе, ее Ку падает почти до 0 и шумов на выходе мало.
По сравнению с так называемой схемой Войцеха, она всегда будет иметь больше искажений по причине меньшего усиления в петле обратной связи и будет больше зависеть от параметров применяемых транзисторов.
Шумы в этой схеме меньше зависят от Rb, а главное - не складываются с шумами сопротивления в ОС. Но это изменение второго порядка малости. В принципе, по шумам обе схемы эквивалентны.
Ну и режимы с такими номиналами далеки от оптимальных для 337 транзисторов.

[Schertler]

Я вчера поздно обнаружил эту схему во время собирания информации про транзисторы, при первых симуляциях она показала классные результаты, сейчас вижу что шумы прямо зависят от сопротивления источниа, т.е. с микрофоном в 600 Ом шум 20.149µV, с Октавой 250 Ом - 46µV, а скапсюлем в 160 Ом аж все 569µV.......
Сохраню в архиве на тот случай если вдруг найду такой капсюль 500-600 Ом !!

[Гоша]

с микрофоном в 600 Ом шум 20.149µV, с Октавой 250 Ом - 46µV, а скапсюлем в 160 Ом аж все 569µV

Фигня какая-то.
Коэффициент усиления забываешь менять. 22 кОм который, R6/

[Schertler]

Оказывается, не меняя чувствительность источника изменение его сопротивления меняет Ку и поэтому нужно подбирать резистор усиления...... а шум почти тот же 40.062µV, у нас около 39µV.
Режим первого транзистора 49µV, такое пока не встрчал......

[Гоша]

Ну так у Элиотта прямо об этом написано.
Кус=R6/Rист.
Что то ты путаешь. Нет у отдельно стоящей схемы от Войтека такого шума.С транзисторами ВС337 и ВС327 и источнике 160 Ом шум на выходе 28 мкВ.
Я собираюсь за выходные собрать микровольтметр и замерю шум реальной схемы.
Режимы диковатые, да. Не каждый транзистор будет устойчиво работать с таким током коллектора.
Но режим легко изменить и сделать вожделенный миллиампер.
Только это не убирает недостатки.

[Schertler]

Извиняюсь, я меряю шум то у капсюля то Октава, ну и шум у Октава выше из-за сигнала в 250мВ - 42-49мкВ
У чешского в пределах 24-28мкВ!

Я ещё несколько вариантов "перебиру" номиналы и остановлюсь....... вот один из последних. Режимы транзисторов минимальные, напряжение на втором коллекторе 3В ну и тад далее....... есть смысл в эту сторону номиналы менять ??


15V PREAMP _ Ultra-LOW Noise dynamic mic NPN _ Czech.rar

[Гоша]

Мы же выяснили, что шумовая модель ВС547 и ВС557 некорректна.
Ставь более корректные ВС337 и ВС327, результат будет ближе к истине.
Я еще раз говорю - не надо увеличивать R6 сверх 2 кОм. Увеличение этого резистора уменьшает не только ток коллектора Т2, но и максимальный диапазон выходного напряжения. Следовательно, схема будет клиповать (обрезать) выходной сигнал на пиках громкости. При таких номиналах схема заходит в клип уже при 6 мВ амплитуды на входе. А реальные сигналы в пике будут больше.
Ну или хотя-бы увеличь R2 до 110 кОм.
Вообще, ток коллектора Т2 никого не волнует, на шум схемы это не влияет. Уменьшать его нужно только в целях экономии электричества, что в данном случае не актуально.
Важен только ток коллектора Т1, и то не очень.

ну и шум у Октава выше из-за сигнала в 250мВ - 42-49мкВ

У него не только сопротивление больше, у него сигнал в несколько раз больше, чем у капсюля. Я думаю, раз в 10. Значит, не нужен Кус 100, можно сделать меньше, шумы уменьшатся пропорционально уменьшению Кус.
В принципе, это можно сделать и регулятором, но тогда не будет полного хода потенциометра, все время будет малый поворот ручки.

[Schertler]

У него не только сопротивление больше, у него сигнал в несколько раз больше, чем у капсюля. Я думаю, раз в 10. Значит, не нужен Кус 100, можно сделать меньше, шумы уменьшатся пропорционально уменьшению Кус.
В принципе, это можно сделать и регулятором, но тогда не будет полного хода потенциометра, все время будет малый поворот ручки.

Мягко говоря, я чуть переусердствовал с подборкой всех этих номиналов и погоней за нулями........ всё, завтра спаяю и послушаю, но пока капсюль, Октава отдыхает до монтажа трансформатора в Эндпин-джек.......
Пусть остаётся Ку=100 для Октава, буду иметь на выходе номинальные 250мВ как у B-Band.........

---------- Сообщение добавлено 15:14 ---------- Предыдущее сообщение было 00:33 ----------

Я собираюсь за выходные собрать микровольтметр и замерю шум реальной схемы.
Режимы диковатые, да. Не каждый транзистор будет устойчиво работать с таким током коллектора.
Но режим легко изменить и сделать вожделенный миллиампер.
Только это не убирает недостатки.

У Эллиотта эта схема и номиналы работают от 30В!
Я прямо установил 15В не меняя номиналы, однако работает и так!

---------- Сообщение добавлено 18:39 ---------- Предыдущее сообщение было 15:14 ----------

Гоша, Войтех предлагал всего лишь чуть-чуть увеличить номиналы верхних резисторов и подрегулировать ток на коллекторе первого транзистора R2 резистором и всё....... я попробовал и в принципе всё в норме кроме напряжения на коллекторе второго транзистора - 870мкВ вместо 3В.....
Ток на первом 1.1мкВ, на втором 1.6мкВ
Итого: Ку=100, НИ=0.08%, шум=25.492µV

Как в реальности может работать такая версия ?? в этом случае, если захочется внести изменения, то нужно будет всего лишь поменять первый транзистор и два резистора........


15V PREAMP _ Ultra-LOW Noise dynamic mic NPN _ Czech.rar

[Гоша]

Немножко увеличить R6 с 1,3 кОм до 8,2 кОм??? Это не немножко, а в 7 раз!!!
Я же говорю, до 2 кОм. Это немножко.
По поводу напряжения на коллекторе Т2.
Это напряжение равно IcT2 x (R3+R5). В твоем случае 1, 6 мА х 505, отсюда и 870 мВ.
Этого мало, транзистор при этом работает на весьма нелинейном участке выходной ВАХ.
Здесь нужно компромиссное решение.
Если увеличивать сумму резисторов в коллекторе Т2, то уменьшится его ток коллектора, но и увеличится уровень шума. Дело в том, что шум нижнего резистора R3 складывается с шумом внутреннего сопротивления источника сигнала и затем усиливается в Кус раз. Про это написано в статье Войтеха, прочитай ее внимательно, она написана очень простым языком.
Поэтому желательно, чтобы резистор R3 был как можно меньшего значения. При этом и резистор R5 получается небольшим, а ток коллектора Т2 - относительно большим.
Поэтому компромиссным можно считать значения сопротивлений R3 5 Ом и R5 500 Ом, но при этом ток коллектора будет 5 мА. Ну и пес с ним.
Еще раз говорю, ток коллектора Т2 на общий шум не влияет, зато очень влияет на линейность. Поэтому нет никакой необходимости уменьшать его до 1 мА.
1 мА оптимален для Т1, этого легко добиться изменением номинала R4.
PS: Все таки ток измеряется не в вольтах, а в амперах. И не в точке, а в элементе. Неправильно говорить "ток на коллекторе", правильно - ток коллектора или ток через коллектор. Напряжение на резисторе, ток - через резистор.
И с множителями тоже разберись. Микро (мкВ) и мили (мВ) отличаются в 1000 раз. При 870 мкВ ничего вообще работать не будет.
Я то понимаю, что ты имеешь в виду, и делаю поправку. Но если сюда зайдет другой человек, то у него будет разрыв шаблона.

[Schertler]

Правда не хотелось ничего путать, про термины понятно - запомню..... но что касается множителей, когда я вижу µV это есть микроВ, а миллиВ будет мВ, тоже самое с Амперами......... ориентируюсь этой буквой "µ", разве это не Микро ?

Всё, это уже самое последнее предположение, при замене транзистора КТ3102 на ВС337, я поменяю R4 на 5.1кОм и R2 на 160кОм, все параметры почти сохраняются а ток коллектора ВС337 понижается до 1.5мА (вместо 2.5мА)......


15V PREAMP _ Ultra-LOW Noise dynamic mic NPN _ Czech.rar

[Гоша]

Все нормально.
Тебе тут рекомендовали, и я тоже, поставить для транзисторов панельки-сокеты. Можно сделать из панельки для микросхемы в корпусе DIP8. Типа такой https://www.chipdip.ru/product/scs-8
Можно будет перетыкать транзисторы и подобрать наилучший по шумам без перепайки.

[Tuvalu]

Дело в том, что шум нижнего резистора R3 складывается с шумом внутреннего сопротивления источника сигнала и затем усиливается в Кус раз. Про это написано в статье Войтеха, прочитай ее внимательно, она написана очень простым языком.
Поэтому желательно, чтобы резистор R3 был как можно меньшего значения. При этом и резистор R5 получается небольшим, а ток коллектора Т2 - относительно большим.
Поэтому компромиссным можно считать значения сопротивлений R3 5 Ом и R5 500 Ом, но при этом ток коллектора будет 5 мА. Ну и пес с ним.

Не соласен с "как можно меньше", 5 Ом - это неоправданно низкое значение и уж точно, не "компромиссное". Для того, чтобы вклад шума R3 в общий результат был незначительным, достаточно, чтобы его сопр. было в несколько раз меньше rb + R_источника. Т.е. меньше, чем 30+250=280 Ом. Если же на порядок и более, то вклад шума R3 будет исчезающе малым. Я насимил в Микрокапе схему с 22 Ом и 2,2 ком (ООС) - шум совсем чуть-чуть выше (несколько десятых долей дБ, что не слышно, т.к. для шума порог различимости - это примерно 1 дБ). Благодаря уменьшившейся нагрузке, можно уменьшить ток 2-го тр-ра, либо при том же токе на порядок уменьшить искажения. Сейчас у меня получилось на нагрузке 22 кОм (сумматор) 0,0013% @1 мВ и 0,013% @10 мВ. p-2-p (макс. двойной размах) @22 кОм - аж 8 В! Т.е имеем бешеную перегрузочную способность. Токи 1 и 3,3 мА.
Кстати, всё это - отличная предпосылка для уменьшения V_пит до 9 В и снижения тока, т.е. для перевода схемы на батарейное питание. При желании можно спокойно вписаться где-то в 5-6 мА потребления для всей схемы (ОУ советую MC33178 или какие-нибудь современные малопотребляющие).

[Schertler]

Вот это да, как в точку всё........

Искажения: 0.0003% (упали на сотню!)
Шум: 29.504µV
И ток коллектора первого транзистор - 1мА
Общее потребление тока упало с 20мА до 10мА !!

Гоша, что вы скажете, про напряжение почти 8В на коллекторе второго транзистора и резистор R1 - 10кОм ?



15V PREAMP _ Ultra-LOW Noise dynamic mic NPN _ Czech.rar

[Гоша]

Гоша, что вы скажете, про напряжение почти 8В на коллекторе второго транзистора и резистор R1 - 10кОм ?

А я тебе еще в посте #790 это порекомендовал. Посмотри, там номиналы почти как у Tuvalu.
А R1 10 кОм - ну пусть 10, чуть уменьшится входное сопротивление, но можно и 16 кОм, но R2 тогда 220...240 кОм. Эти резисторы смещают первый транзистор, их все равно подбирать при настройке.

Tuvalu,
Я согласен, но, справедливости ради, Rист у ТС 160 Ом, а начиналось вообще с 120-ти Ом. И схема изначально 5 вольтовая, с 5 В питания там все складывается.

[Schertler]

Как вы знаете, пред обоих каналов был уже собран неделю назад, проверил только напряжения .......
Признаться, я бы уже и в корпус всё собрал, но эти коллекторные токи притормозили - боюсь включить, разочароваться и не знать что дальше делать!
Теперь есть конкретный вариант на такой "неудачный" момент и купленные ВС337 транзисторы ......

Понижение входного сопротивления: как я понимаю, есть стандарт - минимальная х10 разница, источник должен иметь не менее 10-кратную разницу, то есть для Октава с 250 Ом достаточно сопротивление входа 2.5 кОм и выше, ведь так ?? а с капсюлем 160 Ом и того меньше......

---------- Сообщение добавлено 19:06 ---------- Предыдущее сообщение было 03:36 ----------

Спешу сообщить о тестах и супер-результате, схема на КТ3102-07 просто бомбическая....
1) полностью голая плата даже без минимального заземления совсем бесшумная
2) никакого транзисторного шума из-за тока в 2.5мА на коллекторе КТ3102
3) бешеное усиление, могу только набирать 30-ую часть усиления максимум
4) про шумы: на максимальных НЧ-СЧ-ВЧ нет ни "С" ни "Ш", еле-еле слышен звук комнатного пространства через капсюль, всё ОК!

Вердикт: можно уже собирать полностью, но большое усиление создаёт проблему (с Октава будет намного хуже!), а подавлять его тоже жалко!

Может поставить два резистора усиления 4 Ом и 22 Ом и мини-тумблером менять Ку ???

[Гоша]

Я рад за тебя.
Много усиления - не мало.
Можно поставить 22 Ом и параллельно ему подключать резистор 6.8 Ом ДИП свичем, или перемычкой.

[Schertler]

Гоша, спасибо!
А если непосредственно на входе поставить один резистор последовательно 10-30 кОм ? Я где-то видел такой вход чувствительностью Высокий и Низкий ...

---------- Сообщение добавлено 23:36 ---------- Предыдущее сообщение было 21:25 ----------

Одна деталь.......... стандартно, выход инструмента (микрофон/капсюль) поступает на вход преда, дальше сигнал поступает исключительно на процессор Boss, который имеет два разных входа под сигналы -20дБ и +4дБ, думаю можно не переживать по поводу Ку=100 и просто включать пред во вход +4дБ где эти 200мВ сигнала будут адекватно обработаны.......

Offтопик:
Гоша, маленькая трагедия, хотел поменять тонкий кабель у Октава МКЭ-5 и обновить распайки, внутри оказалось всё как мумия - рассыпается...... короче сразу отвалились ножки у К513УЕ1А, написано что это микросхема, но в некоторых схемах с такими микрофонами стоят КП303.......... может вы случайно знаете о взаимозаменяемости ???

[Гоша]

А если непосредственно на входе поставить один резистор последовательно 10-30 кОм ?

И получить 300 мкВ шума на выходе???
Мы тут всем колхозом подбираем транзистор с минимальным Rb, а тут взять, и подать на вход усилителя 270 мкВ чистейшего злейшего белого шума???
Так с микрофонными входами не делают.