Страница 3 из 3 Первая 123
Показано с 41 по 47 из 47

Тема: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

  1. #1 Показать/скрыть первое сообщение.
    Частый гость
    Автор темы
    Аватар для Espresso
    Регистрация
    28.09.2022
    Адрес
    Сиэтл, США
    Сообщений
    146

    По умолчанию Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Хочу поделиться опытом повторения конструкции, которая мне встретилась на просторах Интернета.

    Идея заставить конденсаторный капсюль работать не источником напряжения с очень высоким выходным сопротивлением, а просто конденсатором переменной ёмкости в принципе не нова. Существует по крайней мере два варианта. Первый - использовать меняющуюся ёмкость капсюля в качестве времязадающего элемента в ВЧ-генераторе и после ЧМ-детектирования получить звуковой сигнал. Второй - измерять прохождение переменного тока через ёмкость капсюля. Именно он был достаточно подробно рассмотрен ещё в 1963 году легендарным Питером Баксандалем в качестве альтернативы лампам в конденсаторных микрофонах (https://www.jp137.com/lts/Baxandall.RF.mic.pdf). Из производителей микрофоны на таком принципе выпускают Sennheiser (https://assets.sennheiser.com/global...tePaper_en.pdf) и Rode. В 2019 году пользователь с ником rogs с форума GroupDIY предложил схему конденсаторного микрофона на принципе описанном Баксандалем (https://groupdiy.com/threads/diy-rf-...er-mics.71586/). После пары лет экспериментов и доработок, схема обрела её теперешний вид и представлена на сайте пользователя rogs (https://www.amx.jp137.com/index.html). Мной была предпринята попытка её повторения и дальнейшее повествование будет пересказом англоязычного сайта пополам с собственными мыслями и наблюдениями.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Microphone.png 
Просмотров:	95 
Размер:	12.3 Кб 
ID:	454746

    Описание схемы и принципа действия.
    На транзисторе VT1 собран классический генератор Колпитца, частота которого застабилизирована кварцевым резонатором. Rogs в своем проекте использовал катушки контуров промышленного изготовления с индуктивностью, перестраиваемой в диапазоне 2,8-8,2 мкГн и капсюль с ёмкостью порядка 90пФ, поэтому частота кварца была выбрана им равной 10МГц. Мною было принято решение мотать катушки самому и ёмкости капсюлей, имевшихся в наличии, находились в пределах 55-70 пФ, поэтому была выбрана частота генератора 8 МГц. С выхода генератора через первичную обмотку трансформатора Т1 синусоидальный сигнал частотой 8 МГц поступает на мост, образованный половинками вторичной обмотки трансформатора Т1, конденсатором С3, ёмкость которого подобрана близкой к ёмкости капсюля и, собственно, микрофонным капсюлем. Обе половинки вторичной обмотки и последовательно включенные капсюль и конденсатор С3 образуют колебательный контур, который в процессе настройки микрофона настраивается в резонанс с частотой генератора. Сигнал генератора приходит на первичную обмотку трансформатора Т2 двумя путями - через конденсатор С3 и капсюль, причём фазы ВЧ-колебаний противоположны. На первичной обмотке трансформатора Т2 противофазные сигналы алгебраически суммируются и их сумма представляет собой амплитудно-модулированную звуковым сигналом несущую частотой 8 МГц. Со вторичной обмотки трансформатора Т2 амплитудно-модулированый сигнал подаётся на затвор транзистора VT2, который выступает одновременно истоковым АМ-детектором (тоже классика, ещё ламповая) и формирователем двух противофазных сигналов звуковой частоты, которые через эмиттерные повторители подаются на выход микрофона. Цепочки R5C5 и R6C6 имеют постоянную времени близкую к верхней частоте звукового диапазона и отфильтровывают частоты выше 15-20 кГц. ФВЧ, образованные цепями R5C7 и R6C8 ограничивают полосу воспроизводимых частот снизу. При необходимости, номиналы конденсаторов С5, С6, С7 и С8 могут быть изменены для расширения или сужения диапазона частот, воспроизводимых микрофоном. Вторичная обмотка трансформатора Т2 и конденсатор С4 тоже образуют контур, настроенный на частоту 8МГц, что способствует повышению чувствительности и уменьшению шумов микрофона, которые определяются в основном шумом генератора. Дроссели L1, L2, конденсаторы C12 и С13 образуют выходной фильтр, ослабляющий попадание высокой частоты на выход.

    Детали и конструкция.
    Микрофон собран в корпусе китайского микрофона BM-800, капсюль - китайский K47 с собственной ёмкостью 55 пФ. Конденсатор С3 состоит из параллельно соединённых конденсаторов 47 и 5 пФ. В качестве VT2 вместо рекомендованного J113 использован J112, имеющий бОльшее напряжение отсечки, что в данной схеме несущественно.

    Трансформаторы Т1 и Т2 - одинаковые, намотаны на каркасы, приобретенные на АлиЭкспрессе (https://www.aliexpress.com/item/3256803418048564.html). Первичные обмотки их составляют 6 витков провода 0,1 мм, вторичные - 30 витков того же провода с отводом от середины. Перестраиваемая ферритовым сердечником индуктивность их находится в диапазоне 6,5 - 18 мкГн. Это позволяет использовать капсюли с ёмкостью от 43 до 125 пФ. При необходимости использования других капсюлей или других частот генератора, намоточные данные могут быть изменены при условии соблюдения симметрии вторичной обмотки трансформатора Т1 и его высокой добротности (не менее 70-80).

    Емкость конденсатора С3, который для удобства точного подбора ёмкости состоит из двух, выбирается на 3-5пФ больше или меньше ёмкости капсюля. Это сделано для того, чтобы мост был "почти сбалансирован", однако ни при каких уровнях звукового давления не приходил в состояние полного баланса и не переходил его. При переходе через точку полного баланса фаза звукового сигнала меняется на противоположную. На одном из буржуйских форумов мне встретилась оценка изменения ёмкости капсюля под воздействием звукового давления, которая при уровнях звукового давления около 130 дБ составляет порядка 5 пФ. Разумеется, никто не будет писать студийным микрофоном взлетающий истребитель или взрывы бомб, но запас по звуковому давлению и перегрузочной способности лишним не будет.


    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMG_20240517_192256.jpg 
Просмотров:	38 
Размер:	4.29 Мб 
ID:	454747
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	IMG_20240517_192242.jpg 
Просмотров:	36 
Размер:	4.52 Мб 
ID:	454748

    Настройка.
    После включения и подачи фантомного питания убедиться в наличии синусоидальной несущей 8 МГц на выходе генератора. Разместив источник звука (наушник или динамик) рядом с капсюлем и контролируя выходной сигнал (скажем, в наушниках), немагнитной отвёрткой настроить трансформатор Т1 по максимуму сигнала. При наличии нескольких максимумов - выбрать самый сильный. Затем, настройкой трансформатора Т2 добиться максимального сигнала на выходе микрофона. При необходимости подстроить Т1 и Т2 несколько раз.

    Проба в студии.
    Запись сделана на микрофон, расположенный примерно в 30 см от исполнителя. Обработки нет.
    https://drive.google.com/file/d/1K1V...ew?usp=sharing
    Исполнитель отметил необычно низкий уровень шумов и фона.

    Преимущества по сравнению с классической поляризацией капсюля постоянным напряжением и преобразователем импеданса на полевом транзисторе или лампе.
    1. Капсюль не подвержен "залипанию" при высоких уровнях звукового давления.
    2. Мембрана капсюля не подвержена натяжению электрическим полем, движется симметрично и более свободно.
    3. Относительно низкоомные входные цепи меньше подвержены наводкам, капсюль и провода не требуют тщательного экранирования, гигаомных резисторов и фторопластовых монтажных стоек.
    4. Малый уровень шумов, зависящий в основном от реализации ВЧ-генератора.

    Недостатки, которые, как водится, продолжение преимуществ.
    1. Схему целиком нереально смоделировать на компьютере.
    2. Наличие катушек, требующих расчёта и изготовления. Ненавижу с времен радиокружка и приёмников прямого усиления.
    3. Необходимость настройки под конкретный капсюль, исключающая быструю замену капсюля.
    4. Невозможность провести измерения просто подав тестовый сигнал на вход.
    5. Возможные биения частот генераторов в работающих рядом микрофонах (скажем, в стереопаре)
    Последний раз редактировалось Espresso; 18.05.2024 в 17:59.

  2. #41
    Завсегдатай Аватар для fakel
    Регистрация
    30.11.2007
    Адрес
    Оренбург
    Возраст
    40
    Сообщений
    11,184

    По умолчанию Re: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Цитата Сообщение от Espresso Посмотреть сообщение
    Я другое имел в виду. Я понял, ваш риторический вопрос как "Нафига вообще связываться с модуляцией сигналом несущей, а потом морщить мозги о том как его вытащить обратно?".
    Вот я и ответил, что мы сигнал сразу получаем модулированным и вопрос в том как построить высоколинейный АМ-детектор.

    Вот, собственно, и вопрос: как бы линеаризовать поведение полевика, чтобы он не сплющивал синусоиду снизу и не растягивал сверху. Тогда и КНИ станет приемлемым, и на этой кривизне перестанут лезть ИМ искажения.
    Либо отказыватся от истокового (катодного) детектора и копать в другую сторону, скажем, в сторону синхронного.
    Можно 2х-полупериодный детектор. А вообще, лучше синхронный, конечно
    Кстати, можно передавать по проводам ВЧ-модулированный сигнал, детектируя у микшера, и этим радикально избавиться от фона НЧ
    Еще можно смотреть в сторону ФМ или ЧМ. Тот же синхронный детектор, только сдвинуть несущую на 90*

  3. #42
    Завсегдатай Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Адрес
    Ташкент
    Сообщений
    1,428

    По умолчанию Re: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Цитата Сообщение от Espresso Посмотреть сообщение
    КНИ станет приемлемым
    Подбирать по тх транзистор, настраивать в каждом конкретном случае режим для минимизации искажений.
    Думал - если настроить каскад на НЧ - на ВЧ отразится положительно. Нет. С наличием несущей предварительно настроенный режим на НЧ плывёт и наоборот.
    Вот в такой схеме детектор работает с небольшими искажениями, а при переходе в режим обычного усилителя КНИ резко растёт. Эта Шопсова идея сама по себе пащщая.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	д3906.jpg 
Просмотров:	17 
Размер:	290.0 Кб 
ID:	454941

  4. #43
    Частый гость
    Автор темы
    Аватар для Espresso
    Регистрация
    28.09.2022
    Адрес
    Сиэтл, США
    Сообщений
    146

    По умолчанию Re: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Цитата Сообщение от Павлунчик Посмотреть сообщение
    Вот в такой схеме детектор работает с небольшими искажениями, а при переходе в режим обычного усилителя КНИ резко растёт.
    А зачем ему в режим усилителя? Его задача огибающую выделить.
    Я со схемой детектора поигрался - там искажения двух типов - синусоида сплюснутая снизу и вытянутая сверху (из-за квадратичной характеристики полевика) и (хорошо видно визуально, если конденсаторы увеличить) вытягивание синуса в пилу. То есть подъём у него более крутой чем спуск. Вот на этом проценты и набегают.
    Надо синхронный детектор. Опорная частота с постоянной амплитудой есть - открывать ключ только на положительные (или отрицательные) полупериоды. Увы, я такое из пары транзисторов не сочиню.

    Цитата Сообщение от Павлунчик Посмотреть сообщение
    Эта Шопсова идея сама по себе пащщая.
    Шопсова - в смысле фазорасщепитель?

    ---------- Сообщение добавлено 09:52 ---------- Предыдущее сообщение было 09:49 ----------

    Цитата Сообщение от fakel Посмотреть сообщение
    Кстати, можно передавать по проводам ВЧ-модулированный сигнал, детектируя у микшера, и этим радикально избавиться от фона НЧ
    Не, это не наш метод. Хотелось бы стандартный микрофон Р48 с XLR-разъёмом.

    ---------- Сообщение добавлено 13:28 ---------- Предыдущее сообщение было 09:52 ----------

    А вообще, я склоняюсь к мысли, что из этой идеи выжали всё, что смогли малой кровью.
    В радиоприеме никто качеством АМ-детектирования не парится - речь разборчива и ладно. А для этого и 30% КНИ - хайфай.
    Эх, глянуть бы чего Зеннхайзеры в своей 8000-й серии наворотили. Схемы их ранних ЧМ-микрофонов есть, а 8000-х нет...

  5. #44
    Завсегдатай Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Адрес
    Ташкент
    Сообщений
    1,428

    По умолчанию Re: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Цитата Сообщение от Espresso Посмотреть сообщение
    Шопсова - в смысле фазорасщепитель?
    Да, парафазник.
    Его без ущерба (куда ещё) можно заменить на выходной транс 1:1 без добавочного усилителя. "Чистая энергия"

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	д2.jpg 
Просмотров:	17 
Размер:	294.5 Кб 
ID:	454948

    Схема вроде справляется с нагрузкой 2кОм. Плюс доп фильтр чумовой.

    -------------

    Надо было назвать тему - "Конденсаторный микрофон без усилителя"

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	д3.jpg 
Просмотров:	14 
Размер:	293.0 Кб 
ID:	454949
    Последний раз редактировалось Павлунчик; 22.05.2024 в 03:39.

  6. #45
    Частый гость
    Автор темы
    Аватар для Espresso
    Регистрация
    28.09.2022
    Адрес
    Сиэтл, США
    Сообщений
    146

    По умолчанию Re: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Не, транс на выходе - это имхо лишнее. Уж тогда одноногий выход.
    Я тут пока очередной "высоколинейный АМ-детектор" симулирую. Вот источник, если интересно:
    https://g3ynh.info/circuits/hi-fi_am.html
    Короче, нужен идеальный диод, у которого ВАХ начинается от нуля и прямая как палка. Тогда все проблемы с детектированием будут решены.

    ---------- Сообщение добавлено 17:43 ---------- Предыдущее сообщение было 17:39 ----------

    >> Надо было назвать тему - "Конденсаторный микрофон без усилителя
    Ну да, с детектором на горсти транзисторов.

  7. #46
    Завсегдатай Аватар для Павлунчик
    Регистрация
    05.03.2012
    Адрес
    Ташкент
    Сообщений
    1,428

    По умолчанию Re: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Цитата Сообщение от Espresso Посмотреть сообщение
    Уж тогда одноногий выход.
    Транс тут уже ничего не испортит

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	д4.jpg 
Просмотров:	25 
Размер:	301.1 Кб 
ID:	454950

  8. #47
    Частый гость
    Автор темы
    Аватар для Espresso
    Регистрация
    28.09.2022
    Адрес
    Сиэтл, США
    Сообщений
    146

    По умолчанию Re: Конденсаторный микрофон с ВЧ-поляризацией

    Несколько дней тестирования охапки схем детекторов огибающей, найденных в интернетах ничего не дало. У радиоприёмных АМ-детекторов узкий динамический диапазон, измерительные АМ-детекторы, судя по всему, используются только в СВЧ-технике.

    Похоже, единственным приемлемым решением остаётся истоковый (катодный) детектор (infinite impedance detector, как его называют буржуи), применённый автором схемы.
    При простой схеме и широком динамическом диапазоне, ограниченном Uотс применённого полевика и напряжением питания, он обладает приемлемыми искажениями - порядка 1%, основной вклад в которые - вторая гармоника (привет любителям ламп и трансформаторов!).
    Проблема даже не во второй гармонике, а в повышенном уровне интермодуляционных искажений, на слух проявляющихся подчёркнутым и грязным звучанием сибилянтов, что было отмечено и здесь в форуме, и знакомыми искушенными слушателями.

    В исходной схеме сигнал искажался по двум напралениям:

    - верх и низ синусоиды были разной формы (более острая и более тупая, как в Гулливере у Дж. Свифта). Связан с квадратичной ВАХ полевых транзисторов.
    - разный наклон подъёма и спада синусоиды, связанный с разной скоростью заряда и разряда конденсаторов.

    И если с первым ничего поделать не получилось, то вторая проблема решилась добавлением резистора в цепь стока.
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	AM1.png 
Просмотров:	12 
Размер:	90.7 Кб 
ID:	455050

    Идеи по улучшению принимаются.
    Нужен либо высоколинейный АМ-детектор, который удастся использовать в этой схеме (то есть, с потреблением около 1мА, без операционных усилителей и цифровых микросхем), либо пути устранения нелинейности ВАХ полевика.
    Другой вариант - некий "идеальный диод", ветвь проводимости которого линейна в широком диапазоне. Это позволило бы построить на нем простой диодный детектор, обладающий нужными характеристиками.
    Последний раз редактировалось Espresso; 25.05.2024 в 19:50.

Страница 3 из 3 Первая 123

Социальные закладки

Социальные закладки

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •