|
|
  |
малошумящий усилитель для ленточного микрофона, разработка малошумящего предварительного усилителя для ленточного микр |
|
|
|
Oct 29 2007, 18:29
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(SIA @ Oct 29 2007, 18:19)  Вы не в теме. Причем по всем пунктам. Вплоть до незнания реальных порядков величин. Объясняю. Чувствительность реальных ленточек примерно на порядок меньше первоначально приведенных автором темы, т.к. после 30-40х трансформатора большинство ленточных микрофонов дает в лучшем случае около милливольта на паскаль, часто меньше одного. Большей чувствительности там взяться неоткуда (см. классику). Не нужно пенять на незнание "классики". А также "порядков величин". Автором темы поставлена задача, и недвусмысленно оговорены её условия. Из них я исхожу - только и всего. Возразить можете ему, а не мне. Единственное, чего не удалось от него добиться - это схемы фантомного питания. Цитата(SIA @ Oct 29 2007, 18:19)  ...Считаем с запасом, 2 мВ/Па после трансформатора 33х (рекорд - 2,6...3,1 мВ после трансформатора 45х, royer 121, SF12). Тогда с ленточки имеем - 0,06 мВ/пА, или 60 мкв/пА. Дальше. 1 Па = 94 дб. Автора устраивает шум 18 дБ = это -76 дБ относительно 1 Па. -76 дБ относительно 60 мкВ - это 9.5 нВ. Для полосы 20 кГц - это спектральная плотность 0,068 нВ/Гц^0.5. То есть, 1/5 от упомянутых Вами 0.34. Сама ленточка (ее омическое сопротивление) шумит примерно также. Поэтому даже с трансформатором получить 18 дБ - на грани реального. Характеристика "МЭК-А" "улучшает" шум на 3 дБ, давая шанс усилителю, если его коэффициент шума не превышает 2 (3 дБ). Заметьте, мы не учли тепловой шум молекул воздуха вокруг ленточки, который также вносит вклад в общие шумы, тем больший, чем меньше площадь ленточки. За дальнейшим отсылаю к статье Олсона (разработчика знаменитого RCA77) про историю микрофонной техники и к расчетным соотношениям из любой классической книжки по электроакустике. Фурдуев, например. Там все очень доходчиво расписано. Внизу приложено описание классического 4038. Его чувствительность меньше 0.7 мВ/пА c трансформатором 30x. Эти, сведения, безусловно, имеют большое познавательное значение, однако, совершенно никак не соотносятся с условиями задачи, поставленной в посте №1. Можете выяснить у автора темы, кто здесь прав, а кто - нет. Цитата(SIA @ Oct 29 2007, 18:19)  ...Снизу приложена первая страница даташита обсуждаемого SSM2210 (это тот же MAT02 без отбора по разбалансу Uбэ). Второй абзац: ...With its extremely low input base spreading resistanse (rbb' is typically 28 Ohm).... Если Вы этого не заметили - следовательно, либо не смотрели, либо не владеете терминологией. Не заметил. Потому, как там на стр.2 приведена совершенно другая величина rbe: 0,3 Ом. Для транзистора MAT02 величина rbb' вообще не приводится, а в даташит по SSM2210 я только мельком заглянул. Вы же говорите о некой приведённой ко входу, эквивалентной величине rbb', характеризующей тепловой шум транзистора, включающее в себя не только собственно омическое сопротивление кристалла, но также и сопротивление контактов, и проводников. Реальное омическое сопротивление базы на порядки меньше (что видно хотя бы по напряжению насыщения КЭ транзисторов при более-менее значительном токе). В противном случае, шумы каскада были бы гораздо бОльшими, т.к. напряжение теплового шума базы преобразуется в коллекторный ток (и напряжение на выходе) с большим коэффициентом. Модель транзистора обязана содержать этот (реальный или приведённый) параметр, и солвер обязан его использовать при расчёте. Модель Гуммеля-Пуна точно содержит. Однако, минимизация объёмного сопротивления базы в схеме поста №103, выполнена, независимо от того, считать ли эту величину реальной или приведённой. При необходимости, количество транзисторов можно ещё увеличить; я же не делаю этого намеренно, чтобы не загромождать чертёж. Так что замечание насчёт курсовика и вовсе непонятно. Расчёт шумов схемы для 4-х транзисторов SSM2210 при данном суммарном токе и с учётом эквивалентного шумового сопротивления даёт 0,34 нВ/sqrt(Гц), что хорошо соответствует результатам моделирования (выложу позже). А 140 транзисторов в параллель... ну, это только в страшном сне можно себе представить. Дробовой шум перехода станет доминирующим при гораздо меньшем количестве транзисторов (в схеме поста №103, по моей оценке, при N>~4) что можно попытаться проверить. Если модель транзистора не соответствует действительности - что ж, это вопрос к производителю. Я только пытаюсь показать, как именно нужно делать малошумящий усилитель для работы с низкоомным источником, и сравнить свою схему со схемой deemon-а. Транзистор же, как я и говорил, взят первый попавшийся - аналог КТ3102. С некоторыми другими транзисторами, в т.ч., и SSM2210, результат получается несколько хуже. Цитата(SIA @ Oct 29 2007, 18:19)  ...Величина ЭДС шума, возникающего на эмиттерном переходе вследствие дробового эффекта прямо связана с r дифф.э, которое обратно пропорционально току. Тот факт, что источник шума - дробовой эффект, в теории снижает эффективную температуру шума эмиттерного перехода в 2 раза, но на практике это соблюдается только при очень малой плотности тока. При работе на больших токах от 2 хорошо, если остается 1.5, плюс я в оценочную формулу rб+rэ ~ Rи не ввел падение тока шума на rб. Оба эффекта в сумме делают ненужным учет коэффициента 2. Ну, да, всё более-менее верно. Токи, правда невелики (~1мА). Однако, эти сведения не затрагивают сути процессов, происходящих в усилке, и нисколько не опровергают его схемотехнического решения. Цитата(SIA @ Oct 29 2007, 18:19)  ...Входные транзисторы там имеют rb 150...200 Ом каждый. Разброс этого параметра при заданной топологии и h21э невелик. Включить их в параллель в принципе невозможно, можно только отключить один. Существенно увеличить ток - тоже. Я и не говорил о параллельном, а упомянул только недифференциальное включение. Цитата(SIA @ Oct 29 2007, 18:19)  ...Отсюда меньше, чем о 2...3 нВ/Гц^0.5 речи быть не может. Исчерпывающее исследование шумовых свойств 538УН1/548УН1 было даже в "Радио", это общедоступная информация. Либо Вам она не знакома, либо Вы выдаете желаемое за действительное. Нет, не читал, а если читал - не помню уже. Сам же эти усилки никогда не пользовал, так что спорить не собираюсь... Сведения о шумах меньше 1нВ почерпнуты из популярной литературы, но на этой цифре, если Вы заметили, я и не настаивал.
Сообщение отредактировал Stanislav - Oct 30 2007, 00:07
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Oct 29 2007, 18:54
|
Знающий
   
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888

|
Цитата(SIA @ Oct 29 2007, 21:44)  Пожертвовать емкостями (из-за роста площади кристалла), граничной частотой, и немного h21э (из-за толстой и сильно легированной базы), плюс развитая геометрия (малая ширина и большое число эмиттерных полосок) - и дело в шляпе, можно иметь rб единицы ом. Германий - не очень в кассу, т.к. на нем сложно получить малый фликкер из-за отсутствия самозащиты переходов окислом (окисел германия водорастворим, в отличие от SiO2). Лучшее в этом отношении из того, что время от времени еще производится - см. ниже. Понятно . А если использовать старую технологию , например сплавную ? Там-то база была как раз очень толстая ..... а то , что граничная частота низкая - это не проблема для таких каскадов . Они же в звуковом диапазоне работают , да и общая ООС для них не обязательна ....
|
|
|
|
|
Oct 29 2007, 23:01
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата(Stanislav @ Oct 27 2007, 15:23)  По-моему, здесь имеет место недопонимание. Вообще-то, фантомное питание - это вот что: [attachment=14815:attachment] Нет, фантомное питание для микрофонов, во всяком случае для питания со стандартных пультов не так. Там питание прикладывается между двумя сигнальными проводами (они под одинаковым DC потенциалом) и экраном витой пары. Началось всё с того, что витая пара приходит в микрофон на обмотку трансформатора со средней точкой. Вот с этой средней точки, зашунтированной по переменке на экран, и берется 48 В.
Сообщение отредактировал maximiz - Oct 29 2007, 23:07
|
|
|
|
|
Oct 29 2007, 23:24
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 02:01)  Нет, фантомное питание для микрофонов, во всяком случае для питания со стандартных пультов не так.
Там питание прикладывается между двумя сигнальными проводами (они под одинаковым DC потенциалом) и экраном витой пары. Началось всё с того, что витая пара приходит в микрофон на обмотку трансформатора со средней точкой. Вот с этой средней точки, зашунтированной по переменке на экран, и берется 48 В. Понятно. Значит, примем за правильную схему фантома приведённую deemon-ом в посте №104. Теперь осталось выяснить только величины сопротивлений. Для моделирования же пока сойдёт и один провод.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Oct 30 2007, 04:38
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Станислав, вот кое-что про фантомное питание  http://www.show-media-art.ru/articles/1/33_1.shtmlМне так кажется, что фантомное питание в звук пришло от тов. Белла. Для моделирования батарейного питания АТС я использую источник 60 В с последовательным резистором 1,3 -1,5 кОм. Для 48 В можно пересчитать  В общем, бестрансформаторный выход микрофона с фантомным питанием должен быть генератором тока. Выскажу две бредовых мысли 1. Использовать на выходе два штуки TL431, когда-то разбирался, узнал, что 431 делает по шумам почти все хваленые опорники от AD. 2. Может быть, в микрофоне лучше использовать прямонакальную лампу типа двойного триода? Питать накал от батарейки. В ТЗ нет указаний, сколько должен работать микрофон непрерывно  Получается на первый взгляд довольно просто, с двойной лампой. Вот как там с шумами? А может быть весь усилитель можно построить на паре 431-х? "Перекрестить" их по DC для уравнивания токов... Модельните, кто умеет, пожалуйста  П.С. Есть еще TLV431 - она в микротоках работает неплохо...
Сообщение отредактировал maximiz - Oct 30 2007, 04:46
|
|
|
|
|
Oct 30 2007, 07:56
|
Знающий
   
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888

|
Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 08:38)  Выскажу две бредовых мысли 1. Использовать на выходе два штуки TL431, когда-то разбирался, узнал, что 431 делает по шумам почти все хваленые опорники от AD. 2. Может быть, в микрофоне лучше использовать прямонакальную лампу типа двойного триода? Питать накал от батарейки. В ТЗ нет указаний, сколько должен работать микрофон непрерывно  Получается на первый взгляд довольно просто, с двойной лампой. Вот как там с шумами? А может быть весь усилитель можно построить на паре 431-х? "Перекрестить" их по DC для уравнивания токов... Модельните, кто умеет, пожалуйста  П.С. Есть еще TLV431 - она в микротоках работает неплохо... Кстати , использовать TL431 для усиления - это мысль вовсе не бредовая  Другое дело , что уровень шумов ИМХО всё же будет великоват для микрофонного усилителя , и тем более с ленты . А вот для телефонного усилителя я недавно схемку рассчитал - простейший однотактный вариант . TL431 , 4 резистора и пара кондёров . Сейчас как раз провожу испытания его по звуку Насчёт же ламп - тут тоже всё не так просто ..... Обычные их проблемы - микрофонный эффект и дробовый шум . Максимум , что мне удавалось на них получить - это фонокорректор , способный работать с МС головкой напрямую , без трансформатора . В этом корректоре уровень шумов хотя и был заметно больше , чем у такой же схемы с трансформатором на входе , но всё же примерно на 10 дб ниже шума хорошей грампластинки . Но не надо забывать , что во-первых , уровень сигнала с ленты микрофона ещё ниже , чем у типичной МС головки , и во-вторых , в фонокорректорах применена частотная коррекция , которая снижает уровень высоких частот с крутизной 6 дб на октаву , и эта коррекция значительно улучшает ситуацию с шумами . А вот в ленточном микрофоне без транса , где сигнал очень слабый и коррекция не требуется , ИМХО уровень шумов был бы совершенно неприемлемым . В то же время , для динамических , конденсаторных и ленточных ( с повышающими трансами ) - лампа работает как входной каскад превосходно ! Кстати , далеко не каждая лампа способна работать при усилении таких низковольтных сигналов . У меня хорошие результаты ( из тех , что я пробовал ) показала только лампа 7788 ( она же Е 810F ) - высококачественный ВЧ пентод с высокой крутизной . Ни одна из известных советских ламп не показала мало-мальски приемлемого результата , ни по шумам , ни по микрофонному эффекту
Сообщение отредактировал deemon - Oct 30 2007, 08:02
|
|
|
|
|
Oct 30 2007, 08:35
|
Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 2 932
Регистрация: 13-10-06
Из: Уфа
Пользователь №: 21 290

|
Кстати, о лампах- у меня с незапамятных времен завалялись нувисторы и пентоды в миниатюрных металлических корпусах, диаметром, по-моему 10мм. Даже американские есть. Рука не поднимается выбросить- а Х. ендом заниматься неохота нивкакую. Так вот, у них как раз малое напряжение питания, отностительно, разумеется. вольт 30-60, если память не изиеняет.
--------------------
"...Дьяволу ведомо многое не потому, что он- Дьявол, а потому, что он стар..."
|
|
|
|
|
Oct 30 2007, 09:12
|
Знающий
   
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888

|
Цитата(Designer56 @ Oct 30 2007, 12:35)  Кстати, о лампах- у меня с незапамятных времен завалялись нувисторы и пентоды в миниатюрных металлических корпусах, диаметром, по-моему 10мм. Даже американские есть. Рука не поднимается выбросить- а Х. ендом заниматься неохота нивкакую. Так вот, у них как раз малое напряжение питания, отностительно, разумеется. вольт 30-60, если память не изиеняет. Нувисторы - хорошие лампы ! Я их в звуке применял ... Кстати , среди них есть и малошумящие , и низковольтные ( но не все , есть и с обычным питанием , порядка 100-150 вольт ) . Самый же низковольтный нувистор ( название не помню , но в справочнике есть ) может работать и при 20 вольтах на аноде . Выбрасывать их , разумеется , не надо  Лучше отдать какому-нибудь хай-ендщику , ему они пригодятся .....
|
|
|
|
|
Oct 30 2007, 09:19
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата(deemon @ Oct 30 2007, 10:56)  Насчёт же ламп - тут тоже всё не так просто ..... Обычные их проблемы - микрофонный эффект и дробовый шум Что-то вспомнился нувистор, примененный в УВ какого-то магнитофона... Правда там был не прямонакальный. Таки прочитал статью полностью, на которую я давал ссылку в предыдущем посте. Смысл в отказе от передачи по диффпаре,имхо,есть. И от ограничений режимов работы ПУ/МШУ в микрофоне, обусловленных фантомным питанием - тем более... Но это вопрошающему, конечно, решать. А то может получиться, что ничего не получится (по потребляемому току vs шум)с транзисторными каскадами с питанием от фантома Про 431 в ейном датащите написано, что ей звук усиливать можно  Бредовость - применительно к микрофонному У О! Опередили с нувисторами - пока искал
|
|
|
|
|
Oct 30 2007, 22:25
|

Гуру
     
Группа: Свой
Сообщений: 4 363
Регистрация: 13-05-05
Из: Москва
Пользователь №: 4 987

|
Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 07:38)  Ага, спасибо.  Понравились высказывания, по-видимому, характеризующее значительную часть хайэндовской тусовки: "Недостатки симметрии являются естественным следствием одного единственного её достоинства. Хитрость здесь в том, что достоинство — помехозащищённость — объективно и замеряемо, а все недостатки — совершенно субъективны, так как не поддаются никаким измерениям, но поддаются слышанию и потому, на мой взгляд, более чем "замеряемы"." Сокровенно, ничего не скажешь.
И, далее: "Происходит это из-за развала цельности спектра на части вследствие искажения фазовых связей при сложении двух сигналов. В итоге происходит микрофазовая путаница. Но главное: страдает "телесность", глубина передачи эмоций, и, не побоюсь этого слова, духовность музыки! Налицо грубое криминальное вмешательство электричества в музыкальную структуру. Несимметричное подключение, напротив, сохраняет цельный образ, теплоту и чувства в музыке."
deemon, Вы всё поняли? ------------------------------------------------------------------------------------------------------ Как бы то ни было, со схемой фантома определились. Осталось узнать величины сопротивлений. Можно принять предложенные SIA 6,8 кОм. Тогда всё становится немного получше.
Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 07:38)  Мне так кажется, что фантомное питание в звук пришло от тов. Белла. Для моделирования батарейного питания АТС я использую источник 60 В с последовательным резистором 1,3 -1,5 кОм. Для 48 В можно пересчитать Не, телефония - это немного другая область. Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 07:38)  В общем, бестрансформаторный выход микрофона с фантомным питанием должен быть генератором тока. Спорный вопрос! Мне, наоборот, кажется, что лучше ему быть генератором напряжения. Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 07:38)  Выскажу две бредовых мысли 1. Использовать на выходе два штуки TL431, когда-то разбирался, узнал, что 431 делает по шумам почти все хваленые опорники от AD. Не годицца. Независимо от истинности Вашего утверждения (см. ADR441), шумы TL-ки просто катастрофические, даже по сравнению с обычным транзистором широкого применения. Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 07:38)  2. Может быть, в микрофоне лучше использовать прямонакальную лампу типа двойного триода? Питать накал от батарейки. В ТЗ нет указаний, сколько должен работать микрофон непрерывно Получается на первый взгляд довольно просто, с двойной лампой. Вот как там с шумами? Плохо. Дробовой шум лампы также слишком велик для бестрансформаторного усилителя. А усиление напряжения слишком мало для получения приемлемого к-та шума. Цитата(maximiz @ Oct 30 2007, 07:38)  П.С. Есть еще TLV431 - она в микротоках работает неплохо... У неё шумы напряжения также очень велики. --------------------------------------------------------------------------- PS. Расшифровав модели некоторых транзисторов, и, посчитав их шумы на основе параметров этих моделей вручную, пришёл к выводу, что моделирование в спайсе даёт шум гораздо меньший, чем расчёт (хотя, соотношение для разных приборов сохраняется правильно). В чём засада, не пойму. Модели выложу, может, кто-нибудь более искушённый, укажет, в чём здесь дело.
--------------------
Самонадеянность слепа. Сомнения - спутник разума. (с)
|
|
|
|
|
Oct 31 2007, 06:27
|

Техногипнолог
    
Группа: Свой
Сообщений: 1 132
Регистрация: 6-03-05
Из: Saratov
Пользователь №: 3 126

|
Цитата(Stanislav @ Oct 31 2007, 01:25)  Спорный вопрос! Мне, наоборот, кажется, что лучше ему быть генератором напряжения. Ладно, разделим: на нагрузку в 1,3 кОм (спецификация Mic Input пульта Mackie из его описания) по переменной составляющей пусть будет генератор напряжения, а по Phantom Power микрофон - генератор тока 4-6 мА. Как эти два момента объединить в схеме выходного каскада с двумя ОЭ из "музыкальной" статьи - загадка. Имхо, надо с каждой линии диффпары по генератору тока с разбросом не хуже 0,5 -1 %, объединить их на конденсаторе и с него уже питать усилитель с двухтактным выходным каскадом, ввод в диффпару сигнала конденсаторны. Так пойдёт? Когда доберемся до питания устройства? Чтобы определиться и закрыть вопрос по вводу фантомного питания со стороны приёмника сигнала, вот от буржуинов http://members.nuvox.net/~zt.robgrow/circu...antompower.html И схема из описания JT-MS-8N2 Microphone Splitter
Сообщение отредактировал Alexandr - Nov 1 2007, 09:36
Эскизы прикрепленных изображений
|
|
|
|
|
Oct 31 2007, 10:05
|
Знающий
   
Группа: Новичок
Сообщений: 642
Регистрация: 30-01-07
Пользователь №: 24 888

|
Цитата(Stanislav @ Oct 31 2007, 02:25)  PS. Расшифровав модели некоторых транзисторов, и, посчитав их шумы на основе параметров этих моделей вручную, пришёл к выводу, что моделирование в спайсе даёт шум гораздо меньший, чем расчёт (хотя, соотношение для разных приборов сохраняется правильно). В чём засада, не пойму. Модели выложу, может, кто-нибудь более искушённый, укажет, в чём здесь дело. А я поэтому и сказал , что не занимаюсь моделированием , ибо оно даёт результаты , плохо связанные с реальностью . Меня же интересует только реальность . Поэтому , сравнивая мою схему , например , с самой первой вашей ( из поста 40 ) в реальности , вы бы получили намного худшие результаты для вашей схемы . А в симуляторе разница была небольшая , как вы помните ........ Вы же приводили вашу схему как ПРИМЕР малошумящего усилителя . Потому же я и задавал вопросы насчёт линейности цепи ОС с транзистором и без резистора ( из поста 103 ) . В реальности , ИМХО , там будут большие искажения уже начиная с десятков милливольт на выходе , а при моделировании у вас получились вполне приличные цифры Я вообще считаю , что нужно с определённостью утверждать только то , что лично пробовал и в чём УВЕРЕН , если не уверен - то добавлять ИМХО  . А результат "симуляции"- не аргумент . P.S. Насчёт фантома . Можно смело считать , что в большинстве пультов стоят резисторы порядка 6-7 ком . Я вот сейчас ради интереса проверил свой маленький пульт - Soundcraft Compact 4 . В режиме холостого хода на выходе фантома +47 вольт . При подключении резистора 39 ком на один провод - становится около 40 вольт . Значит , при потреблении тока 1 ма напряжение снижается на 7 вольт . Получаем сопротивление 6,8 ком . P.S. Кстати , само понятие "фантом" пошло действительно из телефонии . Но там применялось не фантомное питание , а фантомные линии . Брали 2 двухпроводные линии , и с помощью трансформаторов с отводом от середины получали ещё одну линию на тех же проводах . Вот её и называли "фантомной линией" . Впрочем , подача питания по симметричной линии использует ровно тот же принцип - разделение синфазной и дифференциальной составляющей .
Сообщение отредактировал deemon - Oct 31 2007, 10:39
|
|
|
|
|
  |
1 чел. читают эту тему (гостей: 1, скрытых пользователей: 0)
Пользователей: 0
|
|
|