Малошумящий микрофонник: ищем решения

[Slabovik]

А вот интересный вопрос: есть ли принципиальная разница, в каком каскаде усиления будет применён формирующий рабочую полосу фильтр?

p.s. К сожалению OPA211 для меня являются экзотическими, но зато я разорился и приобрёл пару AD797. Придётся пересобрать макет под изменившиеся требования, поэтому 100% совместимости с картинкой из первого поста не будет.

[El-Eng]

... есть ли принципиальная разница, в каком каскаде усиления будет применён формирующий рабочую полосу фильтр?

Есть. Любой дополнительный элемент во входном усилителе добавляет шум, с этой точки зрения лучше сначала усилить, а потом фильтровать. С другой стороны, сильная внеполосная помеха может перегрузить входной усилитель, и с этой точки зрения лучше фильтровать сразу. Так что, выбор за разработчиком.

... я разорился и приобрёл пару AD797...

Вполне достойная замена. В принципе, главная идея схемы - максимально избавиться от компонентов на входе усилителя.

[Vilsi]

я бы сначала с микрофоном конкретно определился. точнее, с его выходным сопротивлением. могут быть нюансы.

[kaetzchen]

Ultralow Distortion,
Ultralow Noise Op Amp

так их просто тьма.
параллельное включение капсюлей возмите в вид, читсо параллельное без предмиксирования

[Phlanger]

Потуги изобрести велосипед ни в коем случае не глядя в букварь конешно безумно милы, только результат как всегда. Особенно доставляютъ многочисленные 100500 хулиардов гегопюкьсяляй при полном забвении Z генератора.
Вот SSM2019 в количестве присуцтвуют в 882-м междумордии от дигидезюгна.
Дальше берём схему например саундкрафта спирит, открываем букварь и любуемся картинкой "как параллельно поставить на вход хотя бы по три 3107"... Ну или просто смотрим в схему уаманы цычетыре.
http://phlanger.narod.ru/jpg/c4in.gif
Profit!

[Vilsi]

Slabovik писал(а):

А вот интересный вопрос: есть ли принципиальная разница, в каком каскаде усиления будет применён формирующий рабочую полосу фильтр?

если бы речь шла о шуме, таки наверно нет. но вы работаете с отношением сигнал/шум. а вот его если на каком-то этапе изгадить, то восстановить потом может вылиться в серьёзную проблему. поэтому борьба с шумом должна вестись на каждом этапе.
в данном случае речь шла об уменьшении шума в конкретном первом каскаде.

[ПУХ]

Phlanger писал(а):

Дальше берём схему например саундкрафта спирит, открываем букварь и любуемся картинкой "как параллельно поставить на вход хотя бы по три 3107"... Ну или просто смотрим в схему уаманы цычетыре. http://phlanger.narod.ru/jpg/c4in.gif

Параллельное соединение транзисторов конечно даёт выигрыш по шумам пред одиночными транзисторами в квадратный корень из количества параллельных транзисторов, т.е. по приведённой Вами ссылке в два раза. Но тем не менее эта схема никак на профи не тянет. На входе стоят электролиты, что само по себе говорит об усилителе среднего класса, электролиты шумят. НО и это не всё, как оказалось, не знаю почему, но факт, электролиты с рабочим напряжением 6,3 вольта шумят сильнее чем с рабочим напряжением 16 В, при одинаковой ёмкости. А в вашей схеме именно наихудший вариант.
Схема с параллельными транзисторами на входе имеет право к рассмотрению как вариант. Если и использовать транзисторы 3107 то с буквой Ж, у них коэффициент собственного шума 4 db, и только микротоковом режиме, когда коэффициент шума минимален. У меня получилось при сопротивлении около 180 кОм. Еще более лучший вариант использование транзисторов 2SB737, у них коэффициент шума, при сопротивлении источника сигнала порядка 200-300 Ом - сопротивление большинства динамических микрофонов, около 1db.
Мне не удалось поэкспериментировать с несимметричными входными каскадами, когда в верхнем плече стоит четыре транзистора а в нижнем один, но может кто то попробует.
Проблема таких усилителей низкий коэффициент усиления, поэтому рекомендуется сразу после этого каскада ставить ОУ. Но хочу сказать что у меня почему то плохо получилось с ОУ у которых на входе стояли полевые транзисторы (оговорюсь сразу это были советские ОУ, в те времена импортных у меня не было). В этом случае необходимо уточнить какой спектр усиливаемых частот будет превалировать в исходном сигнале, если низкочастотный, то лучше ставить ОУ типа 140УД7, с нитридной пассивацией поверхности кристалла, у них плотность низкочастотного шума значительно ниже. Если ВЧ то лучше типа 140УД10(11), у них полотность ВЧ шума ниже. И естественно их современные аналоги.
P.S. я использовал двуполярное питание и никаких конденсаторов на входе не было.

[As]

А входное сопротивление у четырех биполярных в параллель не маловато будет? (резисторы в эмиттере ведь тоже будут шуметь, не меньше электролита на входе... ) Может, лучше малошумные полевики параллелить? Им входной конденсатор не нужен, и параллелятся они без дополнительных элементов, а по уровню шумов вполне сравнимы...

[Phlanger]

ПУХ писал(а):

эта схема никак на профи не тянет. На входе стоят электролиты, что само по себе говорит об усилителе среднего класса, электролиты шумят. НО...

Только дедушке Ниву об этом не говорите, ради бога. А то он от стыда удавится.

[ПУХ]

As писал(а):

Может, лучше малошумные полевики параллелить? Им входной конденсатор не нужен, и параллелятся они без дополнительных элементов, а по уровню шумов вполне сравнимы...

Вполне возможно. В своём последнем варианте я получил шумы усилителя 83dB, на этом и успокоился, поскольку шумы в моей комнате были: днём 62-65 dB, глубокой ночью 68-69 dB, я понял что гнаться за рекордными показателями усилителя нет смысла. А топикстартер, задавал ТЗ на запись птичек в природе, поэтому в этом случае этого вполне достаточно, должна быть разумная достаточность. Это на студии можно достичь рекордных 80dB, но как это получится в реальности..., я на студии ни разу не был. На данный момент у меня конденсаторный микрофон, но шумы он фиксирует точно также, как и мой старый динамический, увы не студия, а та же квартира. Кстати о птичках, приходилось мне видеть самодельную микрофонную установку, иначе не назовёшь, для записи в природе, монструозная конструция. Поэтому считаю, что вполне для этих целей подойдёт усилитель на хорошем малошумящем ОУ во входном каскаде, а за ним несколько перестраиваемых фильтров. А затем обработка на компьютере в какой либо программе, лично я пользуюсь старым добрым Sound Forge.

Последний раз редактировалось ПУХ Вт мар 17, 2020 18:48:27, всего редактировалось 1 раз.

[Slabovik]

80-86 дБ на студии можно получить только для вокальных микрофонов, когда в них поют, а это громко. В общем-то всё достаточно легко рассчитывается, т.к. для микрофонов заявляется их уровень шума (см. ссылки выше), чувствительность и уровень звукового давления вокалиста тоже величины известные. Поэкспериментировав, я пока прихожу к выводу, что SSM мне в ближайшее время не переплюнуть и сейчас пока прорабатываю вариант на их базе. SSM - это потому что а) упёрся в принципиальные ограничения имеющихся микрофонов по уровню шума - их мне никак не переплюнуть, хотя по чувствительности эксперименты с массивом мне показались весьма занятными; б) всё-таки никуда не уйти от симметричного включения т.к. без него уровень наводок просто огромный и я ничего не могу с этим сделать.

[As]

...Думаю, при записи "на природе" наводкам особо неоткуда взяться... А вообще - малошумящий усилитель нужно ставить максимально близко к источнику сигнала, оно и наводкам не на что будет наводиться...

[Slabovik]

Думаю, при записи "на природе" наводкам особо неоткуда взяться...

Это очень легко проверить и убедиться, что это не так.

[ПУХ]

Slabovik писал(а):

В общем-то всё достаточно легко рассчитывается, .

Всё это конечно есть, но я не стал акцентироваться на этом, что получилось по минимуму, тем и стал пользоваться. А так, да есть такая возможность рассчитать, но в моём случае шумов не станет меньше. Насчёт симметричного включения, да это выход из положения. Лично я расположил усилитель внутри микрофона. И ещё, сам не пробовал, но есть смысл попробовать согласующий трансформатор. Я понимаю что это нудное занятие его делать, если нет готового. Но я достал пермалой и в скором времени буду мотать.

As писал(а):

...Думаю, при записи "на природе" наводкам особо неоткуда взяться...

Вы забываете о том что существуют ЛЭП, на разное напряжение, от 220В до 110кВ, как недалеко от нашего города. И всё это излучающее антенное хозяйство имеет длину несколько сотен километров. Мы живём в электромагнитном смоге.

[u37]

Интересная тема.
Если нужен микрофон с высокой чувствительностью, то есть два рабочих (реально выполнимых) варианта:
1. собрать микрофонный массив.
2. взять новые MEMS микрофоны с отношением с/ш 70 db. Среди них есть и "аналоговые".
Я делал вариант №1, вполне удовлетворительный результат. Взял 50 электретных микрофонов 9 мм, соединил их параллельно, запитка от ИТ.
Сигнал очень большой, сверх-малошумящий усилитель не требуется, т.к. собственный шум пленки мембраны пересиливает его где-то на порядок. По деньгам - 50 шт. микрофонов на али стоят порядка 300 рублей, не существенно. Одно "но" - ток потребления разных моделей может здорово отличаться и когда число микрофонов порядка "десятков", полученная цифра может не обрадовать. Мне повезло, порядка 0.1mA.
При параллельном соединении уровень сигнала прямо пропорционален кол-ву микрофонов. Т.е. 50 штук дают сигнад в 50 раз больше.
Ставить бОльшее число микрофонов вряд-ли стоит. Выше 100 уже трудно их разместить так, чтобы не получить "направленный" микрофон со всеми вложенными недостатками этого. Впрочем, если задаться целью именно этого, сделать направленный микрофон, тогда можно поиграть и с бОльшим количеством, благо не так и дорого. ))
Но, у обычного "электретника" с/ш порядка 56 db. Массив из 50 штук дает улучшение ~7 раз, что обеспечивает ~71db с/ш. И тут мы плавно переходим ко второму варианту - к НОВЫМ MEMS микрофонам. Для них цифры значительно лучше "уже из коробки" (68-70db).