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.

[Дмитрий Косачев]

Так изгадить идею балансного выхода - это ещё надо исхитриться.

[Павлунчик]

Так изгадить идею балансного выхода - это ещё надо исхитриться.

С этой фразы начиналось обсуждение этой идеи в другой теме (в первом посте указал, где можно ознакомится с "полем брани").
Как оказалось на практике - эта фраза осталась пустой фразой. Прочтите пару десятков страниц - там всё изложено и разложено включая тесты на подавление синфазного сигнала.

[Дмитрий Косачев]

Как оказалось на практике - эта фраза осталась пустой фразой. Прочтите пару десятков страниц - там всё изложено и разложено включая тесты на подавление синфазного сигнала.

Лично мне неинтересны десятки страниц где-то непонятно где в интернете. - Вы выложили схему, по ней всё предельно ясно.
Так же как ясно почему в шапке не выложены результаты моделирования подавления синфазной помехи.

[Павлунчик]

Лично мне неинтересны десятки страниц где-то непонятно где в интернете. - Вы выложили схему, по ней всё предельно ясно.
Так же как ясно почему в шапке не выложены результаты моделирования подавления синфазной помехи.

Не интересно? - Хорошо, оставьте своё мнение при себе, едем дальше.
А я буду общаться с людьми которые хоть немного разбираются в способах балансировки и видят как она реализована в схеме.
---------------------
Так - для "общего развития"... - На прилавках муз. магазинов можно встретить бюджетный микрофон Tannoy TM1 - В его схеме (популярный двухтактник с ОООС применяемый и в дорогих миках) вообще отсутствует второй "балансировочный" резистор 47 Ом (я освещал проблему в своей теме - "Схема tannoy tm1 Исправляем ошибки" - найти её так же просто). Подключаем tannoy к недорогой карточке (с шумноватым фантомом) и он шумит намного мощнее нашей схемы подключаемой к той же карте. Но - берём карточку подороже (с НЕшумящим фантомом) - и вот уже нет такой "разительной разницы".
Нет - в нашей схеме баланс конечно же присутствует но он частотно-зависимый. На средних высоких частотах - хороший-отличный - ближе к НЧ начинает сказываться недостаточная ёмкость шунтирующего конденсатора C4. Именно по этому в схеме применена такая большая ёмкость - чтобы на НЧ "подтянуть" баланс. Можно легко уравнять баланс по всему спектру - достаточно подключить корпус капсюля не на массу, а на плюс конденсатора C4 (естественно R13 уйдёт на минус и выходы 2,3 нужно будет поменять местами иначе случится инверсия) - мизерный "сигнал ошибки" (по переменке) пойдёт почти прямиком на затвор и "вуаля".
Практика показала, что вполне достаточно оставить как есть. Но пусть каждый решает сам.

[Дмитрий Косачев]

"балансировочный" резистор 47 Ом...
баланс конечно же присутствует но он частотно-зависимый...

С таким уровнем "общего развития" с вами обсуждать действительно нечего. "Поезжайте дальше".

[Павлунчик]

С таким уровнем "общего развития" с вами обсуждать действительно нечего. "Поезжайте дальше".

Ваши пробелы в знаниях - только Ваши.
Вы не приложили даже эмуляцию к своей "претензии", не говоря уж о сравнительном тесте, даже отказались от похода в головную тему. Сплошные голословные нападки с Вашей стороны. Тут действительно мне с Вами "обсуждать нечего".

[semimat]

Павлунчик, спасибо за важное сообщение! Пишу, чтобы поддежать тебя (и вспомнить немного истории).
Я когда-то в 2014 году создал отдельную тему "Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенным...", которая спровоцировала "раскрытие карт" некоторыми участниками форума. Они раньше других додумались до схемы "со следящими обратными связями", но выложили их лишь после появления новой темы.
Приведенная тобой схема - это один из вариантов подобных схем.
Тогда первые схемы (с отдельным питанием и использованием ОУ) были выложены в постах #2687 и #2697 . Полезный материал есть также в постах #4 #5

Использование отдельного питания для ПУ микрофона, конечно, не совсем удобно.
Поэтому данная идея была подхвачена на другом форуме, и схема со следящими обратными связями уже для 48 Вольтового фантомного питания (тоже на дискретных элементах) была предложена Begemot*ом Предусилитель с фантомным питанием 48В для микрофона на WM61 . К сожалению, чтобы увидеть схему там надо зарегистрироваться. Но я думаю, что автор не обидится, если я её здесь отдублирую вместе с текстом.

"В студиях звукозаписи принято питать конденсаторные микрофоны от встроенного в микшерный пульт фантомного источника на 48В. При этом, встроенные 48В подаются на входной разъём через два резистора 6.8К (один на положительный вход, второй на отрицательный).
Многие производители недорогих измерительных микрофонов (например Behringer или Dayton Audio) используют такой способ подачи питания.
Однако, не стоит искать великих схемотехнических откровений в предусилителях которые они используют.
Их схемы обычно не позволяют работать с достаточно высокими уровнями звукового давления и к тому же достаточно сложны.
Данная схема позволяет использовать переделанный по Линквитцу WM61 или его эквивалент с фантомным питанием 48В, при этом значительно превосходит предложенный Линквитцом повторитель по искажениям. Она так же имеет значительно более низкие искажения по сравнением с вариантом Behringer*а.
Искажения схемы при сигнале эквивалентном звуковому давлению 130дБ примерно 0.05% (по результатам моделирования) при нагрузке 2К. 2К выбрано в связи с предположением о соответствующем входном импедансе микрофонного входа микшерного пульта. Для большинства случаев это значение выбрано с большим запасом, так как, если мне не изменяет память, на старых студийных Саундкрафтах было 10К, на старых Neve*ax - по моему тоже.
Дальнейшее уменьшение искажений для капсюля WM61 по видимому не представляется целесообразным, так как при таких давлениях доминирующим фактором скорее всего станут искажения самой мембраны. "


Та схема, которую ты привел - в чем-то даже проще, чем у Begemot*а.

Удивительно! Получается, что только спустя 6 лет эти идеи добрались до массового любителя!
Я тогда тоже обещал выложить свою последнюю разработку на тему "измерительный микрофон своими руками". Но почувствовав, что интерес к микрофонной теме пропал, я совсем "завял" и не сподобился выполнить обещанное ешё 6 лет назад. Я не бываю на многих других форумах, поэтому не знал, что там процесс продолжается вовсю. Твой пост, возможно, немного подтолкнет закончить задуманное.

Что касается приведенной тобой схемы, то я бы не сразу её принял. Но если у тебя в моделировании она дает отличные результаты, и на практике не вызвала проблем, то отлично.
Я бы только проверил, что с ней происходит в момент "горячего" включения в разъем. Мне кажется, что в данной схеме может происходить кратковременный обратный пробой p-n перехода полевого транзистора (пока не зарядятся конденсаторы С4 C5 C6). Обратный ток будет, конечно, маленьким (через гигомные резисторы R1 R8 R9). Но я бы всё-таки проверил переходной процесс "горячего" включения. И если такое явление есть, то добавил бы защитный диод между нижними концами дроселей L1 L2 так, чтобы напряжение правого плеча (сигнального) никогда не могло стать намного больше напряжения левого плеча. Это к тому же ускорит процесс включения схемы, поскольку тогда оба входа XLR разъёма будут вначале работать на зарядку конденсатора C4. И только потом напряжение левого плеча начнет превосходить правое.

И еще, я согласен с тобой, что высокая симметрия во всем частотном диапазоне необязательна. На низких частотах (ниже 50 Гц она может быть хуже).

[Павлунчик]

Павлунчик, спасибо за важное сообщение! Пишу, чтобы поддержать тебя (и вспомнить немного истории)......................

Очень рад видеть Вас в моей теме - будьте, как в своей.
Вы, как всегда, стараетесь не упустить ничего.
С развитием высоких технологий - в ширпотребе появились звуковые карты с ТХ превосходящими "традиционную" электронную начинку большинства студийных КМ.
Звучания одного и того же капсюля - на разных схемах - отличаются, в большей или меньшей мере (не поверите - эту "меру" ничем невозможно измерить). Слух настолько избирателен, что нередко отмечает изменение "окраса" звучания после замены выходного транзистора на другой подобный. Вокалисты, дикторы и т.п. без труда (и без измерительной техники) оценивают звучание того или иного микрофона или схемы "по душе".
И, что же так "притягивает душу"?
Решил пойти ва-банк - "разгрузить" капсюль больше, чем это сделано в большинстве выпускаемых КМ, добиться "нулевого" КНИ в рабочем диапазоне амплитуд, предельно укоротить тракт с обеспечением достаточно низкого выходного сопротивления (получилось около 0.6 Ом). А отличная повторяемость схемы и возможность получить высокие ТХ при помощи одного лишь вольтметра - завершили композицию.
Записывался годами с различными схемными решениями на различных капсюлях, нескольких звуковых картах. Рассылал треки знакомым работникам студий (люди с солидным опытом) - они комментировали слепые тесты. Когда "добрались" до этого решения - я стал получать отзывы типа - "Вы меня удивили, я ранее не слышал, чтобы капсюль от беринджера так звучал" (это есть в моей личной переписке и уже "нестираемо").
Схема вызвала неподдельный интерес, так после доработки множества китайских (и не только) миков пошли многочисленные хорошие отзывы.
Ну, думаю, раз "ушастые засуетились" - значит и мне не показалось.
Да - хорошо было бы иметь более строгий "импеданс-баланс" во всём диапазоне частот - да вот это никак не сказывается на звучании. Кому он нужен - могут воспользоваться решением описанным выше, тем более на остальные ТХ это никак не отразится.
Я ставил диод между "плечами" - затем решил не громоздить лишние детали - ибо отпугивает любителей. Сотни "горячих пусков", с различными полевиками, ни разу не привели к неприятности. Судя по многочисленным отзывам проблем не возникает. Но Вы правы - требуется изучить переходный процесс чтобы сделать заключение. Сделаю.
Если у Вас будут интересные предложения (другая схема или доработка этой) - я с удовольствием буду в теме.
Ниже (просто демонстрация) схема FIN от двух до миллиона Герц (при небольшой ёмкости в нагрузке) - малые потери при передаче, хорошая компенсация паразитной ёмкости полевика, высочайшая линейность. Может кому пригодится. При ёмкости в нагрузке 1000пФ подобную линейность можно получить лишь на 100 КГц.




Забыл уточнить (для сторонних читателей) - я не продал ни одной подобной схемы, интересующиеся собирали и модили свои микрофоны сами или с привлечением иных специалистов. Один из конструкторов собрал и реализовал по просьбе клиентов более двух десятков копий этой схемы. Вроде "вышла в свет". Но я не собираюсь останавливаться на достигнутом и прошу Вашего участия в дальнейших усовершенствованиях и разработках по данному вопросу. Мне здесь глубоко плевать на деньги, напротив - очень радует что кто-то стал лучше питаться + главное - клиенты довольны.

[J.Impro]

Изложить проблему 48 В и идею простыми словами не случилось даже попытки

[Павлунчик]

Изложить ... идею простыми словами не случилось даже попытки

Куда уж проще - входной повторитель питается от одного резистора источника фантома, выходной повторитель питается от другого резистора источника фантома. Далее - реализация идеи с применением "следящей" ПОС, выходного повторителя каскодного типа... и полученный результат.
Что Вас интересует в частности?

[semimat]

Изложить проблему 48 В и идею простыми словами не случилось даже попытки

Что Вас интересует в частности?

Павлунчик, не переживай! Давай вспомним классику: "Жаль, что мы так и не услышали начальника транспортного цеха..."

Есть критика, которая не требует какого-то осмысления. Она по сути "ни о чем", и этим она универсальна. Такая критика больше характеризует критикующего, чем критикуемое. Как раз недавно почти на эту тему прочитал анекдот:
- Вам понравилась ПОСЛЕДНЯЯ прочитанная Вами книга?
- Абсолютно нет! Тема не обозначена, сюжет не раскрыт, лишь одни сплошные недомолвки... Какая мама?.. Какая рама?!... Зачем мыла?!!...

[indus]

За счёт того, что у фантомного питания достаточно большое напряжение, тоже самое можно сделать немного проще, без "следящей" ПОС. В симуляторе, во всяком случае, получается.

https://yadi.sk/d/TYkD4-7-4phkRQ

[Павлунчик]

За счёт того, что у фантомного питания достаточно большое напряжение, тоже самое можно сделать немного проще, без "следящей" ПОС. В симуляторе, во всяком случае, получается.

https://yadi.sk/d/TYkD4-7-4phkRQ

BFT92, BFR93A - транзисторы предназначенные для работы на СВЧ, были применены в симуляторе исключительно для демонстрации работы схемы до 1 МГц + с малой ёмкостью в нагрузке. Для обычной звукозаписи это уже слишком + крайне требовательны к монтажу.
Ниже - специально для любителей простоты. Можно применить электретный капсюль (амплитуда 1V).
Только полевик надо выбирать с бОльшим рабочим напряжением.
Резистор на выходе №2 - 7.5 Ом.
Подстроечник в истоке - 200 кОм.
Конденсатор фильтра питания полевика - 100-470 мкФ.
Ну и кабель не очень длинный...


Шумит конечно меньше чем ВМ800 и линейность аховая но работникам студий звукозаписи рекомендовать не рекомендуется.

[digilab]

Куда уж проще - входной повторитель питается от одного резистора источника фантома, выходной повторитель питается от другого резистора источника фантома.

-а зачем? в чем тайный смысл такого питания? оно и по обычному методу питания так же работать будет

[real64]

оно и по обычному методу питания так же работать будет

А можно поподробнее как это можно сделать применительно к структуре этой схемы (два повторителя) без дополнительного разделительного конденсатора и уменьшения выходного уровня сигнала?

[Павлунчик]

-а зачем? в чем тайный смысл такого питания? оно и по обычному методу питания так же работать будет

АЧО? Идея. Доп элементы, идеальный баланс импеданса в линии, который никак не отражается на звучании. Что бы такое сделать "во имя его"? -
Понизим питание капсюля.
Уменьшим постоянную мощность выходного повторителя.
Увеличим паразитную нагрузку на выходной каскад.
Зачем нам подключать выход повторителя напрямую? Есть же электролиты, плёнка.
А может транс? Баксов за 100-200? Он, естественно, хуже передаёт сигнал нежели кусок медного провода - надо пользоваться случаем! "Так же работать будет"!

---------- Сообщение добавлено 23:59 ---------- Предыдущее сообщение было 18:52 ----------

Искажения схемы при сигнале эквивалентном звуковому давлению 130дБ примерно 0.05% (по результатам моделирования)

А в нашей схеме, при звуковом давлении 177 Паскаль на капсюле с чувствительностью 20 мВ/Па получается 5 вольт амплитуды, при КНИ 0.005%.
139дБ. Человек с голосом 120 дБ/м, в 12.5 см от микрофона разовьёт звуковое давление на капсюле не более 138 дБ. Так что самые сильные голоса могут петь в микрофон, посредством такого схемного решения, без ощутимых на слух искажений от схемы. Капсюль, при таком давлении, конечно будет искажать куда больше.

[semimat]

За счёт того, что у фантомного питания достаточно большое напряжение, тоже самое можно сделать немного проще, без "следящей" ПОС. В симуляторе, во всяком случае, получается.

https://yadi.sk/d/TYkD4-7-4phkRQ

indus, это не совсем так. Шесть лет назад на форуме уже обсуждались эти проблемы. Дело в том, что искажения очень зависят от импеданса источника сигнала. Ты подаешь сигнал на вход полевика через емкость 1000 пФ. Это очнь много (для частоты, на которой ты меряешь искажения, и для входного сопротивления полевика - это практически нулевое сопротивление источника). То есть, такое моделирование некорректно. На самом деле импеданс источнка сигнала - это емкость мембраны. Для микрофона, который использует Павлунчик, это 75 пФ. Если ты в своей схеме зменишь С7 на 75 пФ, то уже тогда увидишь разницу между схемой со следящими обратными связями и без них. Мы же в других ветках рассматривали схемы предусилителей для измерительных микрофонов. Поскольку для измерительных микрофонов нужны капсюли маленького диаметра (6 мм), у которых емкость мембраны составляет 5...7 пФ, то там схемы со следящими ОС и без них дают радикально разные результаты. Попробуй в своей схеме сделать С7 равным 5 пФ и ты увидишь, что искажения подскочут до 0,068%. А в схеме со следящими ОС такого скачка не будет.

---------- Сообщение добавлено 03:03 ---------- Предыдущее сообщение было 02:11 ----------

Искажения схемы при сигнале эквивалентном звуковому давлению 130дБ примерно 0.05% (по результатам моделирования)

А в нашей схеме, при звуковом давлении 177 Паскаль на капсюле с чувствительностью 20 мВ/Па получается 5 вольт амплитуды, при КНИ 0.005%.
139дБ. Человек с голосом 120 дБ/м, в 12.5 см от микрофона разовьёт звуковое давление на капсюле не более 138 дБ. Так что самые сильные голоса могут петь в микрофон, посредством такого схемного решения, без ощутимых на слух искажений от схемы. Капсюль, при таком давлении, конечно будет искажать куда больше.

Это благодаря тому, что ты использовал составной выходной повторитель, и это правильно.
У begemot*a была другая исходная "парадигма". Он создавал предусилитель для измерительного микрофона на базе конкретного капсюля WM-61. К тому же, он исходил из некой рекомендации, что от фантомного питания желательно потреблять не более 3 мА тока.
Создав предусилитель, собственные искажения которого намного меньше мембранных искажений WM-61, begemot логично счел, что дальнейшее снижение искажений предусилителя лишено смысла. Поэтому он по-другому использовал то же количество танзисторов в схеме. Его вариант позволяет применить существенно меньшие емкости конденсаторов в следящих обрантных связях.
У тебя ситуация несколько другая. Емкость источника сигнала (капсюля) составляет не 5...7 пФ, а 75 пФ. Да и про его мембранные искажения, похоже, никто ни чего не знает. И требования по шумам более жесткие, поскольку твой микрофон для качественной записи, а не для измерений на громких сигналах . Это изменяет требования к схемотехнике предусилителя, и в данной ситуации твой вариант наверное лучше. Поэтому я и поддержал тебя. Ты сделал новый шаг в популяризации ПУ со следящими ОС, расширив область его применения от измерительных до звукозаписывающих микрофонов.

[Павлунчик]

Попробуй в своей схеме сделать С7 равным 5 пФ и ты увидишь, что искажения подскочут до 0,068%. А в схеме со следящими ОС такого скачка не будет.

Проводил тучу тестов, музыка-вокал, с ПОС "слежения" и без неё (корректировал режим "в пользу 0.000%"). Без ПОС, на слух, явная потеря "прозрачности", верности звучания. Это ощущается в наушниках при мониторинге собственного голоса в процессе записи вокала. Приборы, на эквиваленте 75 пФ, "говорят" - "Что Вы - всё Ок - три нуля после запятой", а на деле... Практически (научно) доказать необходимость "чрезмерно" эффективной компенсации паразитки видимо не представляется возможным но мы видим, как известные фирмы довольно быстро ушли от схем без эффективной компенсации. Одни из самых желанных для студий (более-менее современные) микрофоны AKG имеют в схеме эффективную компенсацию. Она же присутствует в популярном neumann tlm-103, в дешёвом и весьма популярном китайце behringer b1 (схема подобная tlm-103), а вот в схеме rode nt1a нет настолько эффективной компенсации, хотя искажения так же малы. Австралиец nt1а в конце-концов потерял накопленный рекламой потенциал, от вокала перекочевал больше к "речевым сообщениям". При умеренной ёмкости в нагрузке наше решение (и др. подобные решения) обеспечивает рекордно эффективную компенсацию "паразитки", очень малый КНИ на достаточно больших амплитудах + предельно короткий тракт без переходных электролитов в цепи сигнала. Насколько слух избирателен в вопросе точности передачи сигнала с мембраны - могут сказать лишь эмоции творческих людей да и то после многочисленных тестов-сравнений. Именно по этой причине я начал не с Вегалаб, а с другого замечательного (музыкального) форума, где так же (удивило) есть раздел "Конструкторское бюро". После практического подтверждения моей "теории" - : "Высокая верность передачи звучания капсюля - сама по себе трогает сердца вне зависимости от конструкции популярных капсюлей) - я решил поделиться результатом здесь.

[digilab]

+ предельно короткий тракт без переходных электролитов в цепи сигнала.

-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 ----------

идеальный баланс импеданса в линии, который никак не отражается на звучании.

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