малошумящий усилитель для ленточного микрофона, разработка малошумящего предварительного усилителя для ленточного микр Опции

[PrAlexey]

Добрый день.
Есть мысль разработать малошумящий предварительный усилитель для ленточного микрофона.
1. источник сигнала - только активное сопротивление R=0.2-0.5 Ом.
2. выходной сигнал 0.1-0.3 мВ
3. напряжение питания - фантомное 48В
4. отношение сигнал шум максимально возможное
5. диапозон раб. частот 20 - 20кГц
6. коэффиент усиления 40 дБ (100 раз) - идеально, 30дБ - допустимо.
7. сопротивление нагрузки - от 2 кОм до ХХ
После рассмотрения многих схем остановился на варианте - двух каскадный усилитель, первая часть - параллельно включенные биполярные транзисторы с ОЭ, второй каскад ОУ.
Следующие недостатки - качественный ОУ довольно прожорлив, ток потребления всего устройства должен быть 4-6мА.
Как Вам вариант с парралельным вкл. транзисторов? Я таких усилителей ни когда не делал. Может быть есть другие варианты схемотехники малошумящих усилителей или конкретны примеры уже существующих, проверенных усилителей из бытовой аппаратуры? Насколько я понимаю, похожая ситуация складывается со звукоснимателями. Смотрел схемы некоторых из них, там все на ОУ и отдельных биполярах, отношение сигнал шум 60-80 дБ, правда не понятно, какой сигнал по величине.

[ig_z]

Добрый день.
Есть мысль разработать малошумящий предварительный усилитель для ленточного микрофона.
1. источник сигнала - только активное сопротивление R=0.2-0.5 Ом.
2. выходной сигнал 0.1-0.3 мВ
3. напряжение питания - фантомное 48В
4. отношение сигнал шум максимально возможное
5. диапозон раб. частот 20 - 20кГц
6. коэффиент усиления 40 дБ (100 раз) - идеально, 30дБ - допустимо.
7. сопротивление нагрузки - от 2 кОм до ХХ
После рассмотрения многих схем остановился на варианте - двух каскадный усилитель, первая часть - параллельно включенные биполярные транзисторы с ОЭ, второй каскад ОУ.
Следующие недостатки - качественный ОУ довольно прожорлив, ток потребления всего устройства должен быть 4-6мА.
Как Вам вариант с парралельным вкл. транзисторов? Я таких усилителей ни когда не делал. Может быть есть другие варианты схемотехники малошумящих усилителей или конкретны примеры уже существующих, проверенных усилителей из бытовой аппаратуры? Насколько я понимаю, похожая ситуация складывается со звукоснимателями. Смотрел схемы некоторых из них, там все на ОУ и отдельных биполярах, отношение сигнал шум 60-80 дБ, правда не понятно, какой сигнал по величине.

Транзисторы в параллель, плюс оптимальный режим работы по шумам и ток потребления может быть сотни миллиампер (а может и больше - нет предела параллельности и совершенству Альтернатива, пожалуй одна, преобразовать трансом импеданс/уровень сигнала микрофона в величины, оптимальные для одного транзистора. Но такой транс - ооочень дорогое удовольствие.

[deemon]

Вообще-то , во всех хороших ленточных микрофонах сигнал перед усилением повышается с помощью трансформатора - это классическое решение , полностью себя оправдывающее по всем параметрам , и не совсем понятно , зачем от него отказываться .....
Но если охота испытать альтернативное решение - то я бы попробовал схему с ОБ на запараллеленных транзисторах ( штук 5-10 в параллель ) . МОжно применить также комплементарный каскад с ОБ , чтобы скомпенсировать постоянную составляющую на входе ....... хотя лично я не думаю , что это даст хоть какое-то улучшение звука против обычного трансформатора .

[Herz]

Добрый день.
Есть мысль разработать малошумящий предварительный усилитель для ленточного микрофона.

4. отношение сигнал шум максимально возможное

Максимально возможное, это, конечно, хорошо - нет предела совершенству. Но чтобы задача выглядела реальнее, предлагаю дополнить п.4 конкретным значением: "минимально приемлемое - ...". Тогда можно будет оценить, есть ли вообще у задачи решение.

[zzzzzzzz]

Возьмите самый лучший доступный малошумящий ОУ с полевиками на рп-переходах на входах и не парьтесь с транзисторами - лучше сделать крайне тяжело, так как придется проводить сотни разнообразных комплексных измерений для достижения какого-либо значимого выигрыша.
Это только в теории шум меньше в корень из эн транзисторов. На практике - гораздо меньше, так как есть масса паразитных эффектов.
Хотя, если у Вас есть свободный месяц - другой, то, конечно, вопрос решаем. Но сколько будет стоить такой микрофон? Наверное, лучше пойти и купить тогда самую продвинутую модель?

Стоит потратить больше времени на экранировку, провода-разъёмы и фильтры по питанию. Толку будет больше.

Конечно, это только моё мнение. Есть и другие. Я как-то проходил просто этот путь. Хорошо, что "поправился" быстро... :-)

[Stanislav]

Вообще-то , во всех хороших ленточных микрофонах сигнал перед усилением повышается с помощью трансформатора - это классическое решение , полностью себя оправдывающее по всем параметрам , и не совсем понятно , зачем от него отказываться .....

Что ж тут непонятного - транс всегда неудобен...

...Но если охота испытать альтернативное решение - то я бы попробовал схему с ОБ на запараллеленных транзисторах ( штук 5-10 в параллель ) .

Это уже гигантомания какая-то. Почему ОБ, а не ОЭ или каскод? Шумы Вы получите больше, искажения - тоже, только и всего.

...МОжно применить также комплементарный каскад с ОБ , чтобы скомпенсировать постоянную составляющую на входе ....... хотя лично я не думаю , что это даст хоть какое-то улучшение звука против обычного трансформатора .

А это ещё как?

Добрый день.
Есть мысль разработать малошумящий предварительный усилитель для ленточного микрофона.
1. источник сигнала - только активное сопротивление R=0.2-0.5 Ом.
2. выходной сигнал 0.1-0.3 мВ
3. напряжение питания - фантомное 48В
4. отношение сигнал шум максимально возможное
5. диапозон раб. частот 20 - 20кГц
6. коэффиент усиления 40 дБ (100 раз) - идеально, 30дБ - допустимо.
7. сопротивление нагрузки - от 2 кОм до ХХ
После рассмотрения многих схем остановился на варианте - двух каскадный усилитель, первая часть - параллельно включенные биполярные транзисторы с ОЭ, второй каскад ОУ.
Следующие недостатки - качественный ОУ довольно прожорлив, ток потребления всего устройства должен быть 4-6мА.

Если ОУ прожорлив, не ставьте его вообще.
Более того, самым прожорливым у Вас будет входной каскад, если действительно шумы нужны низкие.

...Как Вам вариант с парралельным вкл. транзисторов? Я таких усилителей ни когда не делал.

Честно говоря, не очень. Лучше брать транзисторы с большой площадью кристалла. Но на безрыбье и сам раком станешь...
Присоединюсь к вопросу: какой уровень шума на выходе при 40 дБ усиления Вам нужен?

Возьмите самый лучший доступный малошумящий ОУ с полевиками на рп-переходах на входах и не парьтесь с транзисторами - лучше сделать крайне тяжело, так как придется проводить сотни разнообразных комплексных измерений для достижения какого-либо значимого выигрыша.

На таких ОУ нормального результата гарантированно не получится. На дискретных БТ или даже ОУ с БТ на входе результат будет гораздо лучше.

[PrAlexey]

Что ж тут непонятного - транс всегда неудобен...

Это уже гигантомания какая-то. Почему ОБ, а не ОЭ или каскод? Шумы Вы получите больше, искажения - тоже, только и всего.

А это ещё как?

Если ОУ прожорлив, не ставьте его вообще.
Более того, самым прожорливым у Вас будет входной каскад, если действительно шумы нужны низкие.
Честно говоря, не очень. Лучше брать транзисторы с большой площадью кристалла. Но на безрыбье и сам раком станешь...
Присоединюсь к вопросу: какой уровень шума на выходе при 40 дБ усиления Вам нужен?

Про шум вопрос очень коварный. Попробую разобраться. Эквивалентный акустический шум, обусловленный усилителем приемлимый - 18 дБ, хороший - 15дБ, отличный - 11 и ниже. 18дБ для микрофона чувствительностью 12 мВ/Па составляет 1.6мкВ (приведенный ко входу), а для этого микрофона с чувствительностью 0.3 мкВ/Па около 0.04 мкВ - 18 дБ (ну это получить не проблема, но хочется большего), 0.017 мкВ - для 11дБ(вот это интересно!), ну и 0.028 мкВ для 15 дБ. А какой например транзистор с большой площадью кристалла мне можно попробовать для такого усилителя?
В общем-то трансформатор тоже можно применить, с коэффициентом трансфор. 1:6, не более , но трансформатор было бы очень не желательно.

Сообщение отредактировал PrAlexey - Oct 24 2007, 16:46

[Stanislav]

Про шум вопрос очень коварный. Попробую разобраться. Эквивалентный акустический шум, обусловленный усилителем приемлимый - 18 дБ, хороший - 15дБ, отличный - 11 и ниже. 18дБ для микрофона чувствительностью 12 мВ/Па составляет 1.6мкВ (приведенный ко входу), а для этого микрофона с чувствительностью 0.3 мкВ/Па около 0.4 мкВ - 18 дБ (ну это получить не проблема, но хочется большего), 0.17 мкВ - для 11дБ(вот это интересно!), ну и 0.28 мкВ для 15 дБ.

Иными словами, Вам нужен шум, приведённый ко входу, 0,17мкВ, что в полосе 20кГц составит 1,2 нВ/sqrt(Гц), верно?

...А какой например транзистор с большой площадью кристалла мне можно попробовать для такого усилителя?

Погодите с транзистором. Если Вы всё правильно посчитали, мне кажется, и обычный КТ3102Е пойдёт.

...В общем-то трансформатор тоже можно применить, но не с коэффициентом трансфор. 1:6, не более , но трансформатор было бы очень не желательно.

Транс решает проблему шумов и энергопотребления кардинально. Но хороший аудио транс, сдаётся, сделать не так уж просто.

[PrAlexey]

Иными словами, Вам нужен шум, приведённый ко входу, 0,17мкВ, что в полосе 20кГц составит 1,2 нВ/sqrt(Гц), верно?

Погодите с транзистором. Если Вы всё правильно посчитали, мне кажется, и обычный КТ3102Е пойдёт.

Транс решает проблему шумов и энергопотребления кардинально. Но хороший аудио транс, сдаётся, сделать не так уж просто.

Нет, когда вы привели цифру 1.2нВ, я вижу что сильно ошибся в последней формуле, т.к. для 12 мВ - 1.6 мкВ, для 0.3мВ - 0.04 мкВ, ( в 40 раз меньше), извините, что ввел в заблуждение. Даже и незнаю можно получить такой шум или нет. Если нельзя, то придется ставить повышающий трансформатор и за ним усилитель на КТ3102. Но повторюсь, трансформатор было бы крайне не желательно.

[SIA]

Добрый день.
Есть мысль разработать малошумящий предварительный усилитель для ленточного микрофона.
1. источник сигнала - только активное сопротивление R=0.2-0.5 Ом.
2. выходной сигнал 0.1-0.3 мВ
3. напряжение питания - фантомное 48В
4. отношение сигнал шум максимально возможное
5. диапозон раб. частот 20 - 20кГц
6. коэффиент усиления 40 дБ (100 раз) - идеально, 30дБ - допустимо.
7. сопротивление нагрузки - от 2 кОм до ХХ
После рассмотрения многих схем остановился на варианте - двух каскадный усилитель, первая часть - параллельно включенные биполярные транзисторы с ОЭ, второй каскад ОУ.
Следующие недостатки - качественный ОУ довольно прожорлив, ток потребления всего устройства должен быть 4-6мА.
Как Вам вариант с парралельным вкл. транзисторов? Я таких усилителей ни когда не делал. Может быть есть другие варианты схемотехники малошумящих усилителей или конкретны примеры уже существующих, проверенных усилителей из бытовой аппаратуры? Насколько я понимаю, похожая ситуация складывается со звукоснимателями. Смотрел схемы некоторых из них, там все на ОУ и отдельных биполярах, отношение сигнал шум 60-80 дБ, правда не понятно, какой сигнал по величине.

Тема очень хорошо знакома. Если кратко, без трансформатора - шансов на приличное SNR никаких, т.к. максимальный потребляемый от фантома ток - 4...5 мА на все про все. Если нужно что-то конкретное - это предмет "непротивления сторон"

Сообщение отредактировал SIA - Oct 24 2007, 20:53

[Stanislav]

Нет, когда вы привели цифру 1.2нВ, я вижу что сильно ошибся в последней формуле, т.к. для 12 мВ - 1.6 мкВ, для 0.3мВ - 0.04 мкВ, ( в 40 раз меньше), извините, что ввел в заблуждение. Даже и незнаю можно получить такой шум или нет. Если нельзя, то придется ставить повышающий трансформатор и за ним усилитель на КТ3102. Но повторюсь, трансформатор было бы крайне не желательно.

А каким током располагаете?
И вообще, что представляет собой фантомное питание? Схему какую, что ли, приведите...

ЗЫ. Я бы о трансе всё-таки подумал. При правильной схемотехнике требования к его конструкцию можно смягчить против "стандартных".

[deemon]

Параллелить транзисторы нужно , чтобы снизить входное сопротивление каскада , ведь источник - лента , и имеет ОЧЕНЬ низкое входное сопротивление . По этой же причине имеет смысл применить каскад с ОБ . А комплементарный каскад с ОБ - это вроде такого :

Я такой каскад сейчас как раз применяю в качестве преобразователя ток-напряжение в самодельном ЦАПе на TDA 1541 , но если запараллелить входные транзисторы и повысить ток , то можно было бы попробовать применить его и для ленточного микрофона . Хотя моё ИМХО - для получения высокого качества звука и низкого уровня шумов - лучше всего хороший трансформатор .

[Stanislav]

Параллелить транзисторы нужно , чтобы снизить входное сопротивление каскада , ведь источник - лента , и имеет ОЧЕНЬ низкое входное сопротивление .

А ЗАЧЕМ его снижать? Зачем вместо ОЭ ставить ОБ?
И как Вы вообще собираетесь его снизить параллельным включением при заданном максимальном токе каскада, составляющем единицы миллиампер?

По этой же причине имеет смысл применить каскад с ОБ . А комплементарный каскад с ОБ - это вроде такого :

И что , в такой схеме Вы надеетесь получить шумы меньше, чем в простом каскаде с ОЭ при том же токе?

Флейм уехал на свалку. Старайтесь не отвлекаться от обсуждаемой темы

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:05

[deemon]

вышеприведённая схема имеет преимущества перед большинством ОУ. То же можно сказать и про применение трансформатора - даже когда он не даёт объективно лучших параметров - звук с ним часто бывает лучше , чем без него ......

А вот в случае ленточного микрофона - применение транса для согласования сопротивлений оправдано как с субьективной , так и с объективной точки зрения . В смысле - уровень шумов , достижимый при использовании трансформатора - НЕДОСТИЖИМ без него .


Флейм удалил

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:03

[Stanislav]

Вышеприведённая схема имеет преимущества перед большинством ОУ. То же можно сказать и про применение трансформатора - даже когда он не даёт объективно лучших параметров - звук с ним часто бывает лучше , чем без него ......

Я утверждаю, что Ваши схемные предложения по МШУ для микрофона никуда не годны. Вы согласны с этим или нет?

...А вот в случае ленточного микрофона - применение транса для согласования сопротивлений оправдано как с субьективной , так и с объективной точки зрения .

Насчёт применения транса - кто с этим спорил? См. пост №2. Там про это сказано недвусмысленно, и пока это никто не опровергал.
Насчёт "согласования сопротивлений" - ерунда. Транс нужен, чтобы поднять напряжение источника, только и всего.

В смысле - уровень шумов , достижимый при использовании трансформатора - НЕДОСТИЖИМ без него .

Это тоже в общем и целом - неверно. Зачастую для конкретных источников удаётся сделать усилки, которые шумят меньше, чем если бы в схеме присутствовал транс. Транс - он тоже шумит, хотите ли Вы этого или нет.

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:07

[zzzzzzzz]

На таких ОУ нормального результата гарантированно не получится. На дискретных БТ или даже ОУ с БТ на входе результат будет гораздо лучше.

Это почему, интересно?
Насколько известно мне, самые малощумящие рекордсмены как раз ОУ с ПТ на входах. За счет того, что ток канала удален от поверности вглубь кристалла. А входной ток - только ток утечки обратносмещенного перехода. У БП всегда есть ток базы, и, соответственно, токовый шум.
К тому же, моё предложение массово подтверждается практикой таких усилителей. Можно и даташитами "помахать"....

Есть еще одна мысль - использовать ОУ с ПТ на входах, охлаждаемые элементами Пельтье. Шум этих ОУ хорошо "вымораживается", как известно.
Можно получать рекордно низкие шумы, недостижимые другими способами вообще. Спросите астрономов, они врать не станут.. :-)

[deemon]

Я утверждаю, что Ваши схемные предложения по МШУ для микрофона никуда не годны. Вы согласны с этим или нет?

А я считаю , что ГОДНЫ . Смотрите пост номер 3 .

Насчёт "согласования сопротивлений" - ерунда. Транс нужен, чтобы поднять напряжение источника, только и всего.

"Поднимать напряжение" , как вы предлагаете - имеет смысл до тех пор , пока импеданс вторичной обмотки транса не станет сравним с входным импедансом усилительного каскада . Это верно и для усиления мощности , и для минимизации шума , хотя критерии согласования для этих случаев и несколько отличаются ......
Поэтому вместо "поднятия напряжения" трансформатором иногда можно ПОНИЗИТЬ входной импеданс усилителя , чтобы добиться того же эффекта .... вот только для такого источника сигнала , как лента микрофона - трудновато будет создать адекватный входной каскад .

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:08

[Stanislav]

Это почему, интересно?
Насколько известно мне, самые малощумящие рекордсмены как раз ОУ с ПТ на входах. За счет того, что ток канала удален от поверности вглубь кристалла. А входной ток - только ток утечки обратносмещенного перехода. У БП всегда есть ток базы, и, соответственно, токовый шум.

Всё это верно, и я с этим не спорю.
Загвоздка в том, что токовые шумы для данного вида источника (обратите внимание на его импеданс) будут играть ничтожно малую роль по сравнению с шумами каналов ПТ, стоящими во входном каскаде ОУ . Главную роль будут иметь шумы напряжения входа усилителя, а даже у самых лучших оперов с ПТ на входе я не встречал шумы меньше ~5-7 нВ/sqrt(Гц). Автору же нужно максимум 0,3 нВ/sqrt(Гц).
Справедливости ради, нужно сказать, что довольно низкий уровень шумов напряжения можно достичь и на ПТ с p-n переходом, но при этом нужно брать относительно мощный транзистор (или несколько в параллель - я на КП302 так делал) и пропускать через них большой ток, чтобы уменьшить шумы активного сопротивления канала, чего в ОУ не делается.

...К тому же, моё предложение массово подтверждается практикой таких усилителей. Можно и даташитами "помахать"....

Это было бы полезно. Предлагайте варианты.

Есть еще одна мысль - использовать ОУ с ПТ на входах, охлаждаемые элементами Пельтье. Шум этих ОУ хорошо "вымораживается", как известно.
Можно получать рекордно низкие шумы, недостижимые другими способами вообще. Спросите астрономов, они врать не станут.. :-)

Конструкция начинает остро пахнуть жидким азотом.
Хотя, даже в этом случае на ОУ вряд ли можно достичь хорошего результата. А вот на дискретных ПТ - можно.

...Ерунда - это то , что вы пишете "Поднимать напряжение" , как вы предлагаете - имеет смысл до тех пор , пока импеданс вторичной обмотки транса не станет сравним с входным импедансом усилительного каскада .

Поднимать напряжение нужно, пока шумы (в данном случае, тепловые) источника не сравняются с шумами первого каскада усилителя, приведёнными к его входу (речь идёт о шумах напряжения; токовые пока оставим).
Разумеется, если его импеданс после транса станет много больше входного импеданса усилка, дальнейшего выигрыша мы не получим. Но никаким "согласованием" здесь и не пахнет.

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:10

[deemon]

ТОКОВЫЕ шумы будут играть главную роль , когда вы повысите напряжение с помощью трансформатора .

Stanislav, опять же , ОБОСНУЙТЕ неприменимость каскада с ОБ для усиления сигнала ленточного микрофона ! Хватит уже необоснованных утверждений .

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:14

[SIA]

Опять же , ОБОСНУЙТЕ неприменимость каскада с ОБ для усиления сигнала ленточного микрофона ! Хватит уже необоснованных утверждений .

ОБ, кстати, действительно не очень выгодно, хотя в теории они отличаются мало. ОЭ лучше по шуму за счет меньшего вклада шума цепей задания режима, т.к. эмиттер можно заземлить, а шунтирующий источник сигнала резистор в базовой цепи может быть на порядки больше, чем в эмиттере. Соответственно его токовым шумом можно будет пренебречь.

[Stanislav]

ТОКОВЫЕ шумы будут играть главную роль , когда вы повысите напряжение с помощью трансформатора .

Бред.
Например, я сделал каскад на ПТ с шумом напряжения 1нв/Гц, шумом тока 1пА/Гц и входным сопротивлением 1ГОм.
По-Вашему, нужно мотать транс с соотношением витков 1:45000( ), чтобы достичь "согласования импедансов" при 0,5 Ом источнике.
При этом шумы тока, приведённые ко входу, составят аж 4мкВ/Гц.
Я же утверждаю, что для оптимального согласования по шумам нужен транс с соотношением витков порядка 1:10. Значительное увеличение этого соотношения приведёт только к ухудшению отношения С/Ш.
Все эти соображения в полной мере относятся и к усилителю со входным каскадом на БТ, только там для Вас всё будет гораздо хуже.

...Опять же , ОБОСНУЙТЕ неприменимость каскада с ОБ для усиления сигнала ленточного микрофона ! Хватит уже необоснованных утверждений .

Не имея возможности что-либо доказать Вам логически, предлагаю воспользоваться моделятором. Я делаю схему с ОЭ, или каскод, а затем сравниваем по шумам со схемой приведённой Вами. Ток питания схемы считаем ограниченным, например, 5 мА. Идёт?

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:16

[SIA]

Например, я сделал каскад на ПТ с шумом напряжения 1нв/Гц, шумом тока 1пА/Гц и входным сопротивлением 1ГОм.
По-Вашему, нужно мотать транс с соотношением витков 1:45000( ), чтобы достичь "согласования импедансов" при 0,5 Ом источнике.
При этом шумы тока, приведённые ко входу, составят аж 4мкВ/Гц.
Я же утверждаю, что для оптимального согласования по шумам нужен транс с соотношением витков порядка 1:10. Значительное увеличение этого соотношения приведёт только к ухудшению отношения С/Ш.
Все эти соображения в полной мере относятся и к усилителю со входным каскадом на БТ, только там для Вас всё будет гораздо хуже.

Не имея возможности что-либо доказать Вам логически, предлагаю воспользоваться моделятором. Я делаю схему с ОЭ, или каскод, а затем сравниваем по шумам со схемой приведённой Вами. Ток питания схемы считаем ограниченным, например, 5 мА. Идёт?

1 нв/1 пА (Гц^0.5) - характерно именно для биполярного входа. LT1115, например.
Оптимальное Rг при этом около 1 кОм, для согласования с 0.5 Ома потребуется трансформатор 1:45.
Приведенная Демоном схема имеет ЭДС шума до 1.41 раза больше ЭДС шума одиночного ОЭ при том же суммарном токе, и бОльший токовый шум из-за прямого (а не ослабленного в h21э раз) влияния источников питания/шума нагрузки.

Всё это верно, и я с этим не спорю.
Загвоздка в том, что токовые шумы для данного вида источника (обратите внимание на его импеданс) будут играть ничтожно малую роль по сравнению с шумами каналов ПТ, стоящими во входном каскаде ОУ . Главную роль будут иметь шумы напряжения входа усилителя, а даже у самых лучших оперов с ПТ на входе я не встречал шумы меньше ~5-7 нВ/sqrt(Гц). Автору же нужно максимум 0,3 нВ/sqrt(Гц).
Справедливости ради, нужно сказать, что довольно низкий уровень шумов напряжения можно достичь и на ПТ с p-n переходом, но при этом нужно брать относительно мощный транзистор (или несколько в параллель - я на КП302 так делал) и пропускать через них большой ток, чтобы уменьшить шумы активного сопротивления канала, чего в ОУ не делается.

Есть достаточно малошумящие полевые ОУ, коэффициент шума (но не абсолютная величина эдс шума) у них действительно ниже, чем у биполярных, однако достигается он у полевых ОУ при большем Rг, т.е. сложнее трансформатор. При ограниченном коэффициенте трансформации выгоднее (в том числе по току потребления) биполярный.
AD745 - 2.8...3 нВ/Гц^0.5

Сообщение отредактировал Alexandr - Oct 25 2007, 08:17

[zzzzzzzz]

Ну, например, неплохой есть AD795, JFET. Токовый шум 600fA/sq(Hz). Шум напряжения, конечно, не такой хороший, 9нВ. Но это вопрос, действительно, схемы включения. Я то имел в виду обойтись без трансформатора. Все входы практически на "земле". Практика показывает, что, чаще всего, разнообразные наводки на цепи смещения и обратные связи играют даже большую роль, чем параметры самого ОУ. Значение правильной схемы включения возрастает для слабых сигналов.
Так, например, 10 Ом сопротивления по входам уже сами будут давать 4 нВ/sq(Hz) примерно.

Поковырял AD, хорошие у них ОУ (биполяры) появились, кстати.
AD8099, например. Меньше 1нВ/sq(Hz). Пишут, что освоили для этого новый супер-пупер КНС техпроцесс с "плавающими" в окисле транзисторами и контактами к базе поликремнием. Супер!
А и LT есть тоже неплохие LT1028.

Правда, доверия у меня лично к заявлениям AD в последнее время поубавилось, приходилось сталкиваться с явным надувательством - пишут одно, а на практике существенно хуже. Но здесь эту тему развивать не хочется.

А что если параллелить не транзисторы, а ОУ? Конечно, придется точно выставлять усиление каждого. Но здесь действительно можно приблизиться к корню из N оперюков по выходному шуму. 4 ОУ - шуму в 2 раза меньше...

[Designer56]

Про шум вопрос очень коварный. Попробую разобраться. Эквивалентный акустический шум, обусловленный усилителем приемлимый - 18 дБ, хороший - 15дБ, отличный - 11 и ниже. 18дБ для микрофона чувствительностью 12 мВ/Па составляет 1.6мкВ (приведенный ко входу), а для этого микрофона с чувствительностью 0.3 мкВ/Па около 0.04 мкВ - 18 дБ (ну это получить не проблема, но хочется большего), 0.017 мкВ - для 11дБ(вот это интересно!), ну и 0.028 мкВ для 15 дБ.

Обратите внимание, что это именно акустический шум- т.е. отсчитывается он от порога слышимости человеческого уха. Это означает, что микрофон с шумом +18 дБ (именно плюс) создает шум, эквивалентный акустическому на 18 дБ выше порога слышимости. Отношение сигнал/шум у такого микрофона (и его усилителя) нужно считать, исходя из его чувтвительности, и оно получается не маленькое.

Попробуем прикинуть параметры трансформатора, исходя из ТЗ автора поста. Итак:
1. источник сигнала - только активное сопротивление R=0.2-0.5 Ом.
2. выходной сигнал 0.1-0.3 мВ
3. напряжение питания - фантомное 48В
4. отношение сигнал шум максимально возможное
5. диапозон раб. частот 20 - 20кГц
6. коэффиент усиления 40 дБ (100 раз) - идеально, 30дБ - допустимо.
7. сопротивление нагрузки - от 2 кОм до ХХ

Определяем минимальную индуктивность первички, исходя из Тау=L/R=1/2*pi*fн=7,95мсек. При Rвых=0.5 Ом, Lмин=3,98 мГн.
Берем кольцо К20*12*6 из материала М10000НМ1. Коэфф. индуктивности AL=4730 нГн на вит. в квадрате. Минимальное количество витков первички при этом получается 29, берем для ровного счета 30. Вторичку делаем 300. Имеем: Напряжение на выходе возрастает до 1-3 мВ, выходное сопротивление увеличивается в 100 раз и становится равным 50 Ом. Параметры- вполне приемлемые для усиления любым МШУ на биполярных транзисторах (даже 1 транзисторе). Намотать такой транс- нет проблем. Можно даже увеличить коэфф. трансформации раза в 2-3, при этом выходное сопротивление увеличивается только до величины 200-450 Ом, что опять-таки позволяет обрабатывать сигнал биполярным МШУ. Если же взять сердечник из аморфного металла, например К20*12*6 из материала 5БДСР тип Т, у которого минимальное значение проницаемости в 5 раз выше, то минимальное количество витков первички получается 13 (округленно). При этом чисто конструктивно можно сделать коэфф. трансформации, например 50, что дасть увеличение выходного напряжения до 5-15 мВ и выходного сопротивления до 500 -1250 Ом. Даже в этом случае можно применять биполярный МШУ в режиме микротоков для биполярного транзистора. Хотя, появляется альернатива со стороны ПТ с п-н переходом.

[deemon]

ОБ, кстати, действительно не очень выгодно, хотя в теории они отличаются мало. ОЭ лучше по шуму за счет меньшего вклада шума цепей задания режима, т.к. эмиттер можно заземлить, а шунтирующий источник сигнала резистор в базовой цепи может быть на порядки больше, чем в эмиттере. Соответственно его токовым шумом можно будет пренебречь.

А если в эмиттерной цепи вообще НЕТ резистора - например , как в комплементарном варианте ? Базы же у нас по переменному току заземлены , для токовых шумов цепей смещения можно предусмотреть шунт в виде ещё двух электролитов приличной ёмкости , это не проблема .

1 нв/1 пА (Гц^0.5) - характерно именно для биполярного входа. LT1115, например.
Оптимальное Rг при этом около 1 кОм, для согласования с 0.5 Ома потребуется трансформатор 1:45.
Приведенная Демоном схема имеет ЭДС шума до 1.41 раза больше ЭДС шума одиночного ОЭ при том же суммарном токе, и бОльший токовый шум из-за прямого (а не ослабленного в h21э раз) влияния источников питания/шума нагрузки.

ИМХО , ЭДС шума будет как раз меньше , чем у одиночного каскада при том же токе , так как 2 транзистора у меня включены параллельно по сигналу и последовательно по питанию . При увеличении тока и запараллеливании большего числа транзисторов на входе - ситуация ИМХО будет только улучшаться .

[Designer56]

ИМХО , ЭДС шума будет как раз меньше , чем у одиночного каскада при том же токе , так как 2 транзистора у меня включены параллельно по сигналу и последовательно по питанию . При увеличении тока и запараллеливании большего числа транзисторов на входе - ситуация ИМХО будет только улучшаться .

ЭДС шума не уменьшается- она увеличивается пропорционально корень кв. из N включенных параллельно транзисторов (или ОУ). Сигнал при этом увеличивается в N раз. Отсюда выигрыш- в корень из N раз. Зато шумовой вх. ток увеличивается так же в корень из N раз, поэтому, если вых. импеданс источника достаточно велик, можно и не выиграть от паралельного включения приборов, например, БТ, а даже проиграть по шумам. Это, в данном случае, относится больше к случаю применения трансформатора.

[deemon]

ЭДС шума не уменьшается- она увеличивается пропорционально корень кв. из N включенных параллельно транзисторов (или ОУ). Сигнал при этом увеличивается в N раз. Отсюда выигрыш- в корень из N раз. Зато шумовой вх. ток увеличивается так же в корень из N раз, поэтому, если вых. импеданс источника достаточно велик, можно и не выиграть от паралельного включения приборов, например, БТ, а даже проиграть по шумам. Это, в данном случае, относится больше к случаю применения трансформатора.

А в случае неприменения трансформатора - до какого количества будет выгодно параллелить транзисторы ? В схеме с ОБ - ИМХО будет выгодно параллелить до тех пор , пока сопротивление входа не станет , опять-таки , сравнимо с сопротивлением ленты микрофона . Или же вариант - не параллелить , а применять мощные транзисторы с низким сопротивлением эмиттера .......

[Alexandr]

Тему почистил от флейма. Уважаемые форумчане прошу не отвлекаться от темы топика. Необоснованную критику и ответы из серии "бред", "глупость", "почитайте книги" будут расценены как флуд и удалены по п. 2.В правил. Особо злостные нарушители получат предупреждения. Надеюсь на продолжение конструктивного диалога.

[deemon]

Вообще , тут забавно другое . Делая высококачественный бестрансформаторный усилитель , мы можем получить такие его габариты , которые превзойдут габариты трансформатора , от которого мы хотим избавиться В результате шумы получим больше , да ещё и в потреблении сильно проиграем - ибо после транса нам будет достаточно одного хорошего ОУ , который кушает не так уж и много ............ в общем проигрыш по всем параметрам

[Designer56]

Или же вариант - не параллелить , а применять мощные транзисторы с низким сопротивлением эмиттера .......

Мы где- то уже обсуждали подобное решение- я даже схему приводил- лет 20 назад делал такую. только на мощном ПТ с п-н переходом.

Вообще , тут забавно другое . Делая высококачественный бестрансформаторный усилитель , мы можем получить такие его габариты , которые превзойдут габариты трансформатора , от которого мы хотим избавиться В результате шумы получим больше , да ещё и в потреблении сильно проиграем - ибо после транса нам будет достаточно одного хорошего ОУ , который кушает не так уж и много ............ в общем проигрыш по всем параметрам

Совершенно верно. Именно это я и хотел сказать.

[deemon]

Мы где- то уже обсуждали подобное решение- я даже схему приводил- лет 20 назад делал такую. только на мощном ПТ с п-н переходом.

Интересно , а какая была схема - с ОИ или ОЗ ? И какой сигнал усиливался ?

[Designer56]

ОИ. Сигнал поступал с трансформатора.

[Stanislav]

1 нв/1 пА (Гц^0.5) - характерно именно для биполярного входа. LT1115, например.

Если ваять усилок "на коленке", такие шумы тока запросто могут получиться и на хорошем ПТ.
Хотя, согласен, что в грамотно сделанной схеме можно добиться гораздо более низкого значения параметра.

Оптимальное Rг при этом около 1 кОм, для согласования с 0.5 Ома потребуется трансформатор 1:45.

Здесь тоже соглашусь - при прикидке ошибся с порядком: взял шумовой ток 10пA. Но порядок результата тот же, и никакого согласования импедансов не требуется.

...Приведенная Демоном схема имеет ЭДС шума до 1.41 раза больше ЭДС шума одиночного ОЭ при том же суммарном токе, и бОльший токовый шум из-за прямого (а не ослабленного в h21э раз) влияния источников питания/шума нагрузки.

А вот здесь не соглашусь. Данная схема имеет явно больше, чем в 2 раза ЭДС шума по сравнению с ОЭ при том же токе потребления. Точно посчитаю попозже.

...Есть достаточно малошумящие полевые ОУ, коэффициент шума (но не абсолютная величина эдс шума) у них действительно ниже, чем у биполярных, однако достигается он у полевых ОУ при большем Rг, т.е. сложнее трансформатор. При ограниченном коэффициенте трансформации выгоднее (в том числе по току потребления) биполярный.
AD745 - 2.8...3 нВ/Гц^0.5

Это всё понятно. Но идёт речь о создании бестрансформаторного входного каскада. Возможно ли такое сделать - зависит от условий задачи, которые пока что не обнародованы.

Сообщение отредактировал Stanislav - Oct 25 2007, 13:51

[HardJoker]

А ЗАЧЕМ его снижать? Зачем вместо ОЭ ставить ОБ?
И как Вы вообще собираетесь его снизить параллельным включением при заданном максимальном токе каскада, составляющем единицы миллиампер?

И что , в такой схеме Вы надеетесь получить шумы меньше, чем в простом каскаде с ОЭ при том же токе?

Флейм уехал на свалку. Старайтесь не отвлекаться от обсуждаемой темы

Автор, видимо, хотел добиться не снижения Rвх, а выигрыша по шумам. Что касается каскада с ОБ, он действительно должен обладать лучшей линейностью, что можно качественно подтвердить сравнением выходных ВАХ ОЭ и ОБ.

Если ваять усилок "на коленке", такие шумы тока запросто могут получиться и на хорошем ПТ.
Хотя, согласен, что в грамотно сделанной схеме можно добиться гораздо более низкого значения параметра.

Здесь тоже соглашусь - при прикидке ошибся с порядком - взял шумовой ток 100fA. Но порядок результата тот же, и никакого согласования импедансов не требуется.

А вот здесь не соглашусь. Данная схема имеет явно больше, чем в 2 раза ЭДС шума по сравнению с ОЭ. Точно посчитаю попозже.
Это всё понятно. Но идёт речь о создании бестрансформаторного входного каскада. Возможно ли такое сделать - зависит от условий задачи, которые пока что не обнародованы.

Шум К548УН1 порядка 0.8nV/Hz^0.5

[Stanislav]

Ну, например, неплохой есть AD795, JFET. Токовый шум 600fA/sq(Hz). Шум напряжения, конечно, не такой хороший, 9нВ.

Для автора темы такой шум входа катастрофичен. Это должно быть понятно.

...Но это вопрос, действительно, схемы включения. Я то имел в виду обойтись без трансформатора. Все входы практически на "земле".

Нет, это не так. Шумы напряжения ПТ - это не шумы его затвора, а шумы канала. Причём тепловые. Никакими силами внутри ОУ Вы их уменьшить не сможете.

...Практика показывает, что, чаще всего, разнообразные наводки на цепи смещения и обратные связи играют даже большую роль, чем параметры самого ОУ. Значение правильной схемы включения возрастает для слабых сигналов.
Так, например, 10 Ом сопротивления по входам уже сами будут давать 4 нВ/sq(Hz) примерно.

Не правильно. Шумы резистора - 0,13* sqrt( R ) [нВ/sqrt(Гц)].

...Поковырял AD, хорошие у них ОУ (биполяры) появились, кстати.
AD8099, например. Меньше 1нВ/sq(Hz). Пишут, что освоили для этого новый супер-пупер КНС техпроцесс с "плавающими" в окисле транзисторами и контактами к базе поликремнием. Супер!

Этот ОУ тоже никуда не годится. Он ВЧ-овый. Частота среза фликкер-шума очень высока. На ЗЧ шумит, как паровоз.

...А что если параллелить не транзисторы, а ОУ? Конечно, придется точно выставлять усиление каждого. Но здесь действительно можно приблизиться к корню из N оперюков по выходному шуму. 4 ОУ - шуму в 2 раза меньше...

А зачем?
Параллелить ничего вообще не надо было б, если были бы доступны малошумящие мощные БТ (может, есть и такие - не знаю).
Для данной задачи параллелить что-либо нет смысла вообще - ограничен ток потребления.

Автор, видимо, хотел добиться не снижения Rвх, а выигрыша по шумам.

Автор чего?
Автору темы нужно получить заданное отношение С/Ш (или напряжение шумов, приведённое ко входу). "Согласование сопротивлений" проповедует некто другой.

Что касается каскада с ОБ, он действительно должен обладать лучшей линейностью, что можно качественно подтвердить сравнением выходных ВАХ ОЭ и ОБ.

При чем здесь вообще линейность? Речь идёт о шумах. Кроме того, Вы глубоко заблуждаетесь насчёт линейности каскада с ОБ.
А про каскод Вам слышать доводилось? Я, между прочим, в теме о нём упомянул, но это не принципиально.

...Шум К548УН1 порядка 0.8nV/Hz^0.5

Готов присягнуть, что так. И что из того?

ИМХО , ЭДС шума будет как раз меньше , чем у одиночного каскада при том же токе , так как 2 транзистора у меня включены параллельно по сигналу и последовательно по питанию .

И что, к-т усиления у них в 2 раза больше, чем у одного?
Шумим, значить, вдвоём (или вчетвером? ). А усиливаем, как один. Круто!

[deemon]

И что, к-т усиления у них в 2 раза больше, чем у одного?
Шумим, значить, вдвоём (или вчетвером? ). А усиливаем, как один. Круто!

Вообще-то , в этой схеме транзисторы и шумят и усиливают , как два транзистора , включённых параллельно . Странно было бы , если бы было не так ! А преимущество - ток питания используется дважды , выше линейность и нет никаких сопротивлений в цепи эмиттеров , которые могли бы дополнительно шуметь - в обычном каскаде с ОБ нужно же подводить ток к эмиттеру ..... опять же , при хорошей балансировке можно обойтись без входного конденсатора .




Сообщение отредактировал deemon - Oct 25 2007, 15:48

[SIA]

ИМХО , ЭДС шума будет как раз меньше , чем у одиночного каскада при том же токе , так как 2 транзистора у меня включены параллельно по сигналу и последовательно по питанию . При увеличении тока и запараллеливании большего числа транзисторов на входе - ситуация ИМХО будет только улучшаться .

Ты про вторые транзисторы забыл, а на них тоже ток нужен. т.е. ток каждого - 1/2 от тока одного ОЭ.

[HardJoker]

При чем здесь вообще линейность? Речь идёт о шумах. Кроме того, Вы глубоко заблуждаетесь насчёт линейности каскада с ОБ.
А про каскод Вам слышать доводилось? Я, между прочим, в теме о нём упомянул, но это не принципиально.

Активный участок выходной ВАХ каскада с ОБ имеет пологий характер с самого начала в отличии от каскада с ОЭ.

[deemon]

Ты про вторые транзисторы забыл, а на них тоже ток нужен. т.е. ток каждого - 1/2 от тока одного ОЭ.

В смысле - правые транзисторы ? Да , действительно ..... сейчас там обычное токовое зеркало , то есть ток смещения вторых транзисторов такой же как и у основных . В моей нынешней схеме ( DAC I/U converter ) мне это всё равно - я от сети питаюсь ..... но в случае повышенных требований к экономичности можно сделать трюк - поставить резисторы в цепи эмиттеров правых транзюков , и снизить их ток при том же токе основных , можно сделать и по-другому - применить в цепях смещения транзисторы с меньшей площадью переходов . Далее , если мы станем параллелить входные транзисторы для снижения входного импеданса , то будет одна пара транзисторов смещения на всех , и можно считать , что почти весь ток идёт на усилительные транзисторы .
Да , я ещё забыл нарисовать пару электролитов в цепях смещения , от баз транзисторов на землю , чтобы базы были заземлены по переменному току - это тоже уменьшает шумы .

P.S. А вообще , было бы красиво , если сделать такую структурку на кристалле . Можно было бы самим выбрать площади переходов , да и тепловая связь , опять же ......

[Stanislav]

Вообще-то , в этой схеме транзисторы и шумят и усиливают , как два транзистора , включённых параллельно . Странно было бы , если бы было не так !

А ведь не так!
При этом же питании даже один транзистор может давать вдвое большее усиление. А шуметь меньше.
Я не говорю уже про два.

...А преимущество - ток питания используется дважды , выше линейность и нет никаких сопротивлений в цепи эмиттеров , которые могли бы дополнительно шуметь - в обычном каскаде с ОБ нужно же подводить ток к эмиттеру ..... опять же , при хорошей балансировке можно обойтись без входного конденсатора .

деемон, нарисуйте источники шума в схеме, и поймёте свою ошибку.

Схему малошумящего усилителя нужно, как мне кажется, делать примерно так:



Вот её частотные характеристики: вверху - плотность шума, внизу - усиление.



Схема нарисована "от фонаря", и не оптимизирована. Транзисторы взяты первые попавшиеся. Однако, из результатов моделирования видно, что шумы её, приведённые ко входу, составляют около 0,5 нВ/sqrt(Гц), чего не снилось никакому ОУ.
К-т усиления такой схемы легко снизить до требуемого путём введения дополнительной ООС по переменному току.
Уменьшить ёмкость С5 можно путём введения последовательной ООС по напряжению, что приведёт к увеличению вх. сопротивления. Схема при этом несколько усложнится (на ещё один транзюк).
Шумы схемы также можно уменьшать и далее, путём выбора малошумящего входного транзистора и оптимизации режимов его работы.

[deemon]

Активный участок выходной ВАХ каскада с ОБ имеет пологий характер с самого начала в отличии от каскада с ОЭ.

Кстати , у комплементарной схемы линейность будет выше ещё и по причине компенсации чётной нелинейности у встречно включённых переходов . Такая схема и без ООС даёт мало искажений . Надо бы кстати померять коэффициент гармоник у моего каскада .......

[Stanislav]

Активный участок выходной ВАХ каскада с ОБ имеет пологий характер с самого начала в отличии от каскада с ОЭ.

Не понял... Если вых. сопротивление высокое нужно - используйте каскод, как в моей схеме.

Ты про вторые транзисторы забыл, а на них тоже ток нужен. т.е. ток каждого - 1/2 от тока одного ОЭ.

По-моему, объяснять бесполезно...

...P.S. А вообще , было бы красиво , если сделать такую структурку на кристалле . Можно было бы самим выбрать площади переходов , да и тепловая связь , опять же ......

Специально для любителей раритетов:
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/BurrBrown/mXsrrqv.pdf

[deemon]

А ведь не так!
При этом же питании даже один транзистор может давать вдвое большее усиление. А шуметь меньше.
Я не говорю уже про два.
деемон, нарисуйте источники шума в схеме, и поймёте свою ошибку.

Схему малошумящего усилителя нужно, как мне кажется, делать примерно так:



Вот её частотные характеристики: вверху - плотность шума, внизу - усиление.



Схема нарисована "от фонаря", и не оптимизирована. Транзисторы взяты первые попавшиеся. Однако, из результатов моделирования видно, что шумы её, приведённые ко входу, составляют около 0,5 нВ/sqrt(Гц), чего не снилось никакому ОУ.
К-т усиления такой схемы легко снизить до требуемого путём введения дополнительной ООС по переменному току.
Уменьшить ёмкость С5 также можно, путём введения последовательной ООС по напряжению. Схема при этом несколько усложнится (на ещё один транзюк).

Угу , только малый входной импеданс схемы достигается с помощью ООС , и в цепи ООС стоят два резистора , через которые течёт постоянный ток , и это - на ВХОДЕ . Плюс ток базы верхнего транзистора добавит шумов в цепь коллекторной нагрузки - у вас же каскод ..... И вы говорите , что шуметь она будет меньше моей , так ? Не верю . Соберите схему в реальности и измерьте параметры с реальным источником сигнала . Тогда и посмотрим .........
P.S. Потом , вы собираетесь уменьшать ёмкость С5 , добавляя резистор в цепь эмиттера первого транзистора , иначе говоря - уменьшать глубину общей ООС за счёт введения местной ООС , но при этом вы опять-таки добавите в эмиттерную цепь шум этого резистора . ВОпрос - зачем делать такую глубокую ОООС , чтобы потом её уменьшать ещё одним резистором ? ИМХО , это нонсенс . И кроме того - охватив транзистор в схеме с ОЭ цепью ООС мы не можем сделать его низкоомным девайсом , согласованным по шумам с низкоомным же источником сигнала . Тут вы ИМХО заблуждаетесь

Специально для любителей раритетов:
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/BurrBrown/mXsrrqv.pdf

Да я вообще-то в курсе насчёт ОУ с ТОС Но я хотел бы сделать другое - чисто входной каскад с большим током , без остальной схемы ОУ . Для работы с низкоомными источниками сигнала и без ООС . В некоторых случаях может пригодиться ......

Сообщение отредактировал deemon - Oct 25 2007, 17:47

[HardJoker]

Не понял... Если вых. сопротивление высокое нужно - используйте каскод, как в моей схеме.

Без графиков ВАХ в устном жанре объяснить, действительно, трудно. Но постараюсь порыться и при случае эпюры сюда забросить. Речь не о высоком выходном R. Каскаду с ОБ не нужно ожидать открытия транзистора напряжением, прикладываемому к переходу БЭ как в схеме с ОЭ.

[Stanislav]

Угу , только малый входной импеданс схемы достигается с помощью ООС , и в цепи ООС стоят два резистора , через которые течёт постоянный ток , и это - на ВХОДЕ .

Ага!

...Плюс ток базы верхнего транзистора добавит шумов в цепь коллекторной нагрузки - у вас же каскод .....

Всё добавит: и резисторы, и ток базы. А результирующий шум всё равно такой, какой Вы видите.

...И вы говорите , что шуметь она будет меньше моей , так ? Не верю . Соберите схему в реальности и измерьте параметры с реальным источником сигнала . Тогда и посмотрим .........

У меня есть предложение получше. Возьмите спайс, те же транзюки, то же питание, и постройте модель Вашей схемы. А потом сравним.

...P.S. Потом , вы собираетесь уменьшать ёмкость С5 , добавляя резистор в цепь эмиттера первого транзистора , иначе говоря - уменьшать глубину общей ООС за счёт введения местной ООС , но при этом вы опять-таки добавите в эмиттерную цепь шум этого резистора . ВОпрос - зачем делать такую глубокую ОООС , чтобы потом её уменьшать ещё одним резистором ? ИМХО , это нонсенс . И кроме того - охватив транзистор в схеме с ОЭ цепью ООС мы не можем сделать его низкоомным девайсом , согласованным по шумам с низкоомной же нагрузкой . Тут вы ИМХО заблуждаетесь

Знаете, вместо того, чтобы строить не соответствующие действительности предположения, занялись бы лучше полезным делом (см. выше). А я попытаюсь выложить более продвинутый вариант схемы, как только смогу.

Без графиков ВАХ в устном жанре объяснить, действительно, трудно. Но постараюсь порыться и при случае эпюры сюда забросить. Речь не о высоком выходном R. Каскаду с ОБ не нужно ожидать открытия транзистора напряжением, прикладываемому к переходу БЭ как в схеме с ОЭ.

Ещё терминологию не мешает подучить. Иначе Ваши старания не будут оценены по достоинству.

[HardJoker]

Вообще-то , в этой схеме транзисторы и шумят и усиливают , как два транзистора , включённых параллельно . Странно было бы , если бы было не так ! А преимущество - ток питания используется дважды , выше линейность и нет никаких сопротивлений в цепи эмиттеров , которые могли бы дополнительно шуметь - в обычном каскаде с ОБ нужно же подводить ток к эмиттеру ..... опять же , при хорошей балансировке можно обойтись без входного конденсатора .

Усиливает только один из входной пары транзистор, другой будет закрыт. А вклад по шумам вносят три транзистора. Один из двух первой пары открытый входной и оба из второй пары в диодном включении. Кроме того упущено главное. Каждый малошумящий транзистор нормируется по коэффициенту шума Kf. Минимальный Kf достигается в определенной полосе частот и жестко связан с током эмитера. Минимум Kf имеет при строго оптимальном токе эмитера. Причем, для работы транзистора в микрорежиме, Kf будет больше, но свою зависимость от тока эмитера сохранит полностью. Поэтому для малошумящих усилителей более всего подходит обычный каскад с ОЭ, ток покоя (рабочая точка) которого строго соответствует минимальному Kf. И тут без обратной связи по току в цепи эмитера не обойтись. Для дальнейшей минимизации шумов используют параллельное (до трех) включение каскадов. Что касается вклада по шумам пассивных элементов, одним из лучших руководств по данному вопросу можно считать известную книжку Г.Отт "Методы подавления шумов и помех в электронных системах" (раздел 8)...

Ещё терминологию не мешает подучить. Иначе Ваши старания не будут оценены по достоинству.

Учиться никогда не поздно и не стыдно. Стыдно не учиться :-)

[deemon]

Ага!

Всё добавит: и резисторы, и ток базы. А результирующий шум всё равно такой, какой Вы видите.
У меня есть предложение получше. Возьмите спайс, те же транзюки, то же питание, и постройте модель Вашей схемы. А потом сравним.
Знаете, вместо того, чтобы строить не соответствующие действительности предположения, занялись бы лучше полезным делом (см. выше). А я попытаюсь выложить более продвинутый вариант схемы, как только смогу.

Знаете , я не занимаюсь "симуляцией" Судя по тому , что получилось у вас - она даёт результаты , не соответствующие реальности , да я и вообще это дело не люблю . Если я и буду испытывать свою схему - то в железе , с запараллеленными на входе транзисторами , и с РЕАЛЬНЫМ источником сигнала - ленточным микрофоном или ( как вариант ) с головкой с подвижной катушкой (МС) для винила - её параметры похожи на ленточник , только сопротивление катушки больше - единицы Ом . А в варианте I/U преобразователя она и сейчас у меня прекрасно работает , я через неё музыку слушаю

Усиливает только один из входной пары транзистор, другой будет закрыт.

Это в классе В так будет , а у меня класс А с хорошим током покоя ...... так что усиливают одновременно оба транзистора , и включены они строго параллельно по переменному току !

[HardJoker]

Это в классе В так будет , а у меня класс А с хорошим током покоя ...... так что усиливают одновременно оба транзистора , и включены они строго параллельно по переменному току !

На приведенном эскизе схемы транзисторы не имееют смещения за исключением прямовключенного диода по базе. Их состояние в лучшем случае пограничное между режимами AB и B. Подача положительной п/волны сигнала закроет верхний транзистор, а подача отрицательной п/волны, соответственно, нижний. Кроме того, каскад, не охваченный ОС не может считаться оптимальным с точки зрения вносимых им искажений (гармоник). Особенно это касается комплементарных симметричных схем с различной проводимостью плеч. В случае электронных ламп - другое дело. Повторяемость параметров одно из самых значимых их достоинств.

[deemon]

На приведенном эскизе схемы транзисторы не имееют смещения за исключением прямовключенного диода по базе. Их состояние в лучшем случае пограничное между режимами AB и B. Подача положительной п/волны сигнала закроет верхний транзистор, а подача отрицательной п/волны, соответственно, нижний. Кроме того, каскад, не охваченный ОС не может считаться оптимальным с точки зрения вносимых им искажений (гармоник). Особенно это касается комплементарных симметричных схем с различной проводимостью плеч. В случае электронных ламп - другое дело. Повторяемость параметров одно из самых значимых их достоинств.

Если вы рассмотрите схему подробнее , то заметите , что без сигнала - это просто 2 токовых зеркала . ТОк покоя мы задаём резисторами в цепях смещения , и выбираем его таким , чтобы он с запасом превышал ток сигнала . Поэтому правильно рассчитанный каскад при нормальном сигнале из класса А не выйдет . Это показывает и теория и практика .......

[HardJoker]

Если вы рассмотрите схему подробнее , то заметите , что без сигнала - это просто 2 токовых зеркала . ТОк покоя мы задаём резисторами в цепях смещения , и выбираем его таким , чтобы он с запасом превышал ток сигнала . Поэтому правильно рассчитанный каскад при нормальном сигнале из класса А не выйдет . Это показывает и теория и практика .......

Для входных сигналов с амплитудой не более 100mV...200mV выставить режим А можно. Но на его стабильность в диапазоне температур (В.Л.Шило, "линейные интегральные схемы", стр.44, 45) расчитывать сложно. Нелинейности же будут проявляться с десятков миливольт входного сигнала. Отдельная проблема - подобрать пары транзисторов с одинаковыми входными характеристиками для обеспечения "зеркала". Для всех четырех транзисторов еще более проблематично.

[deemon]

Для входных сигналов с амплитудой не более 100mV...200mV выставить режим А можно. Но на его стабильность в диапазоне температур (В.Л.Шило, "линейные интегральные схемы", стр.44, 45) расчитывать сложно. Нелинейности же будут проявляться с десятков миливольт входного сигнала. Отдельная проблема - подобрать пары транзисторов с одинаковыми входными характеристиками для обеспечения "зеркала". Для всех четырех транзисторов еще более проблематично.

А откуда там 200 мв на входе ? У меня при приёме тока от ЦАПа - на входе порядка 10 мв сигнала ( и я потом хочу ещё это уменьшить ) , а если усиливать сигнал от микрофона или головки - то там вообще доли милливольта

[HardJoker]

А откуда там 200 мв на входе ? У меня при приёме тока от ЦАПа - на входе порядка 10 мв сигнала ( и я потом хочу ещё это уменьшить ) , а если усиливать сигнал от микрофона или головки - то там вообще доли милливольта

Для указанного ограничения вх.сигналов режим А будет. Остались вопросы по стабильности и допускам. Что хорошо в интегральном исполнении, не везде пройдет на дискретных элементах.

[Stanislav]

Знаете , я не занимаюсь "симуляцией" Судя по тому , что получилось у вас - она даёт результаты , не соответствующие реальности , да я и вообще это дело не люблю .

Честно говоря, и я не пользовал ранее моделятор для НЧ схем - только неделю назад к спайсу начал приобщаться.
Мне тоже иногда кажется, что он врёт, но ничего лучшего не имеем: спайс-модели для электронных компонентов поставляет сам изготовитель. В справочниках же и даташитах данных для нормального расчёта режимов работы приборов в большинстве случаев не хватает.
Конечно, всё надо проверять в натуре - тут разговора нет. Но хоть сравнительный анализ можно попробовать сделать.

...Если я и буду испытывать свою схему - то в железе , с запараллеленными на входе транзисторами , и с РЕАЛЬНЫМ источником сигнала - ленточным микрофоном или ( как вариант ) с головкой с подвижной катушкой (МС) для винила - её параметры похожи на ленточник , только сопротивление катушки больше - единицы Ом . А в варианте I/U преобразователя она и сейчас у меня прекрасно работает , я через неё музыку слушаю

Для варианта источника с сопротивлением в несколько ом ОБ и вовсе не подходит - будет ослаблять сигнал своим низким сопротивлением. Так шта...

Вот несколько доработанный вариант первоначальной схемы.



Усиление - около 300; широкополосный шум, если верить моделятору, около 0,4 нВ/sqrt(Гц). Ток потребления - чуть более 5 мА.

ЗЫ. Кстати, на имеющейся у меня модели хороших транзисторов SSM2210 шум получается несколько больше.
ЗЗЫ. Схему с гораздо бОльшим входным импедансом и примерно такими же шумами выложу чуть позже.

[Myron]

Честно говоря, и я не пользовал ранее моделятор для НЧ схем - только неделю назад к спайсу начал приобщаться.
Мне тоже иногда кажется, что он врёт, но ничего лучшего не имеем: спайс-модели для электронных компонентов поставляет сам изготовитель. В справочниках же и даташитах данных для нормального расчёта режимов работы приборов в большинстве случаев не хватает.
Конечно, всё надо проверять в натуре - тут разговора нет. Но хоть сравнительный анализ можно попробовать сделать.
...

Станислав, не вступаю с вами в полемику, но использую спайс с 1985, еще с ДОС версии 4.03 (сейчас 15.7) и меня настораживает, когда получаю результаты моделирования отличные от натурального прототипа (конечно имею в виду диапазон до 50-100 Мгц). Было бы интересно посмотреть на любые подозрения на спайс во вранье - не для уличения кого-то в ошибках - обязуюсь в полемику не вступать, если не спросят.
Мне думается, что, при использовании адекватных моделей - отдельная песня - расхождения зависят от плохо или слабо формализуемых вещей. Приведу пару "классических" примеров.

1. Мой друг промоделировал весьма средний по современным воззрениям усилитель мощности и получил сногсшибательные результаты по гармоникам. Прототип показал весьма средние результаты. Дальнейший анализ показал, что при моделировании не учитывался разброс транзисторов, тепловые градиенты (статические и динамические), ОС и ПОС связи в реальном прототипе из-за монтажа, и т.п. и т.д... из области больше практической и производственной электроники.

2. В соответствии с заданием я собрал 6 компараторов для датчиков с регулируемыми порогами и шириной окна. Все должно было потреблять не более 30 мка при работе с сигналами до 4-5 кгц, амплитудой до 1.5 В и разрешением по порогам 0.25%. Для делителей окон я применил 10 Мом резисторы. Собранные образцы показали соответствие заданию. Мой начальник, имеющий зуб на меня, решил упростить схему и вместо отдельных делителей для окон предложил использовать общие делители. Спайс показал OK. Собранный прототип работал плохо на высших частотах диапазона. Добавление паразитных (монтаж) конденсаторов в 3 пики в спайс схемы между опорами и сигналами привело к аналогичным результатам при моделировании.

Понятно, что оба примера довольно тривиальны, но показательны на мой взгляд, и "...Конечно, всё надо проверять в натуре - тут разговора нет. "

По поводу получения низких шумов наибольший вклад при прочих равных в усилителе с ОЭ дает rb транзистора (корень из rb). Поэтому работает параллельное включение транзисторов на входе с ОЭ (как корень из количества транзисторов), но на практике до 3-5 в параллель, а дальше выигрыш мизерный. Это одна из причин использования относительно больших транзисторов на входе биполярных твердотельных ОУ (одна но не единственная) - у больших по площади транзисторов меньше rb, но больше паразитные емкости.
Проверить действие в спайсе легко изменив rb в любой используемой модели транзистора.

[Alexandr]

Myron качество моделирования спайса обсуждается в другой теме. Ваш пост пока удалять не буду. Прошу не развивать дискуссию в данном направлении.

[Stanislav]

Станислав, не вступаю с вами в полемику, но использую спайс с 1985, еще с ДОС версии 4.03 (сейчас 15.7) и меня настораживает, когда получаю результаты моделирования отличные от натурального прототипа (конечно имею в виду диапазон до 50-100 Мгц). Было бы интересно посмотреть на любые подозрения на спайс во вранье - не для уличения кого-то в ошибках - обязуюсь в полемику не вступать, если не спросят.
Мне думается, что, при использовании адекватных моделей - отдельная песня - расхождения зависят от плохо или слабо формализуемых вещей.

С последним согласен. Свои же подозрения я обнародовать пока не хочу - нет опыта работы со спайсом и результатов натурных сравнений.

Независимо от этих вещей, хотелось бы всё-таки сравнить схемы: мою и deemon-а, хотя бы на моделяторе. Свою схему я выложил; оппонент - нет. То, что им нарисовано, схемой не является.
По нормально нарисованному чертежу, с указанием всех номиналов и типов элементов, составить модель будет несложно.

...По поводу получения низких шумов наибольший вклад при прочих равных в усилителе с ОЭ дает rb транзистора (корень из rb). Поэтому работает параллельное включение транзисторов на входе с ОЭ (как корень из количества транзисторов), но на практике до 3-5 в параллель, а дальше выигрыш мизерный. Это одна из причин использования относительно больших транзисторов на входе биполярных твердотельных ОУ (одна но не единственная) - у больших по площади транзисторов меньше rb, но больше паразитные емкости.
Проверить действие в спайсе легко изменив rb в любой используемой модели транзистора.

Это всё мне известно. Параллельное включение транзисторов уменьшает тепловой шум омического сопротивления кристалла, не оказывая влияния на дробовой шум эмиттерного p-n перехода, который в приведённой выше схеме является доминирующим. Поэтому, эффективное напряжение шума при параллельном включении двух транзисторов составило только 0,82 относительно одиночного транзистора (а не 0,71). Дальнейшее увеличение их количества особого смысла, думается, иметь не будет - рулит дробовой шум, который может быть уменьшен только путём увеличения тока через каскад.
Надо сказать, есть маломощные транзюки с малым объёмным сопротивлением базы - например, MAT02 от AD. Надо попробовать...

ЗЫ. А у Вас (или кого-нибудь ещё) нет ли спайс моделей, например, КТ3102Е и других малошумящих транзисторов? Мне что-то с ходу найти не удалось...

[deemon]

Независимо от этих вещей, хотелось бы всё-таки сравнить схемы: мою и deemon-а, хотя бы на моделяторе. Свою схему я выложил; оппонент - нет. То, что им нарисовано, схемой не является.
По нормально нарисованному чертежу, с указанием всех номиналов и типов элементов, составить модель будет несложно.

А что же это , как не схема ? Иероглиф , что ли , китайский ? Если номиналы интересны , то это не вопрос . В том варианте , что у меня сейчас собран - транзисторы BC550 / BC560 , резисторы в коллекторах транзисторов - 2,2 ком , резисторы в цепях смещения - 4,7 ком , электролиты - 220 мкф на 16 вольт . Такие же электролиты стоят и паралельно транзисторам смещения ( с баз входных на землю ) - для устранения шума в цепях смещения . Питание +-15 вольт .

[Stanislav]

А что же это , как не схема ? Иероглиф , что ли , китайский ? Если номиналы интересны , то это не вопрос . В том варианте , что у меня сейчас собран - транзисторы BC550 / BC560 , резисторы в коллекторах транзисторов - 2,2 ком , резисторы в цепях смещения - 4,7 ком , электролиты - 220 мкф на 16 вольт . Такие же электролиты стоят и паралельно транзисторам смещения ( с баз входных на землю ) - для устранения шума в цепях смещения . Питание +-15 вольт .

Какую землю? Пока что мы имеем 2 провода (фантомное питание) и 48 вольт. Ток питания предлагаю ограничить в районе 5 мА.
Помоделять всё же попытаюсь. Хотя, для меня и сейчас очевидно, что она будет проигрывать предложенной мной по многим параметрам.

Справедливости ради, надо сказать, что и моя схема не в полной мере отвечает требованиям фантомного питания. Но, после обнародования его параметров, обязуюсь её адаптировать.


--------------------------------------------------------------------------------
Вот схема. Поправьте, если что не так.


Сопротивление источника выбрано, как и в моей схеме, равным 2 Ом. Моделей транзисторов BC550/BC560 сейчас нет, поэтому поставил такие же, как и в моей схеме.
Ток потребления схемы - 6,6 мА.

А вот результат моделирования АЧХ и шумов.




Видно, что шумы Вашей схемы чуть меньше моей ( 0,39 нВ/sqrt(Гц) ), что объясняется, отсутствием элементов ООС и другими, более мелкими факторами. Без конденсаторов в цепях смещения схема шумит больше моей (0,52 нВ/sqrt(Гц), что также вполне понятно.
Теперь о недостатках данной схемы.
1. Усиление нестабильно, и зависит от индивидуальных экземпляров транзисторов, а также от внешних факторов (температуры).
2. Выходное сопротивление схемы велико (~1 кОм), что при подключении длинного кабеля приведёт к большим помехам.
3. Отсутствие ООС приведёт к повышенным искажениям (в особенности, на нечётных гармониках сигнала).
4. Для работы в достаточно широком диапазоне температур в схему потребуется ставить малошумящие транзисторные сборки, что в наше время весьма проблематично. Иначе рабочие точки транзисторов будут безбожно плыть (можно показать на модели и это).
5. Схема не может работать с однополярным питанием. Более того, с трудом себе представляю, как её можно переделать для работы с фантомным питанием (т.е., по двум проводам, с последовательными резисторами на приёмной стороне).

В моей же схеме эти проблемы практически решены (каскады охвачены глубокой ООС, "земли" - средней точки питания - не требуется). Дальнейшее уменьшение шумов также может быть достигнуто.
Попытайтесь устранить недостатки, а затем попробуем помоделять снова. Я тоже попробую усовершенствовать свою схемму. А также адаптировать её для "фантома".

[SIA]

ЭДС шума не уменьшается- она увеличивается пропорционально корень кв. из N включенных параллельно транзисторов (или ОУ). Сигнал при этом увеличивается в N раз. Отсюда выигрыш- в корень из N раз. Зато шумовой вх. ток увеличивается так же в корень из N раз, поэтому, если вых. импеданс источника достаточно велик, можно и не выиграть от паралельного включения приборов, например, БТ, а даже проиграть по шумам. Это, в данном случае, относится больше к случаю применения трансформатора.

Вот это уже не совсем верно. Эдс шума как раз уменьшается, даже при неизменном токе (уменьшение Rб, довольно большого для многих npn, у BC550С/КТ3102Е около 600-800 Ом), а сигнал остается прежним. Токовый шум увеличивается, только если растет ток питания этой связки транзисторов - за счет роста тока базы.

Сообщение отредактировал SIA - Oct 26 2007, 21:43

Прикрепленные файлы

 01_2005.pdf ( 217.93 килобайт ) Кол-во скачиваний: 339
 02_2005.pdf ( 188.74 килобайт ) Кол-во скачиваний: 101
 12_2004.pdf ( 114.77 килобайт ) Кол-во скачиваний: 87

 

[Myron]

...Моделей транзисторов BC550/BC560 сейчас нет, ...

Вот что есть у меня:

Прикрепленные файлы

 BC550_BC560_lib.rar ( 1.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 43

 

[deemon]

Какую землю? Пока что мы имеем 2 провода (фантомное питание) и 48 вольт. Ток питания предлагаю ограничить в районе 5 мА.
Помоделять всё же попытаюсь. Хотя, для меня и сейчас очевидно, что она будет проигрывать предложенной мной по многим параметрам.

Справедливости ради, надо сказать, что и моя схема не в полной мере отвечает требованиям фантомного питания. Но, после обнародования его параметров, обязуюсь её адаптировать.
--------------------------------------------------------------------------------
Вот схема. Поправьте, если что не так.


Сопротивление источника выбрано, как и в моей схеме, равным 2 Ом. Моделей транзисторов BC550/BC560 сейчас нет, поэтому поставил такие же, как и в моей схеме.
Ток потребления схемы - 6,6 мА.

А вот результат моделирования АЧХ и шумов.


Видно, что шумы Вашей схемы чуть меньше моей ( 0,39 нВ/sqrt(Гц) ), что объясняется, отсутствием элементов ООС и другими, более мелкими факторами. Без конденсаторов в цепях смещения схема шумит больше моей (0,52 нВ/sqrt(Гц), что также вполне понятно.
Теперь о недостатках данной схемы.
1. Усиление нестабильно, и зависит от индивидуальных экземпляров транзисторов, а также от внешних факторов (температуры).
2. Выходное сопротивление схемы велико (~1 кОм), что при подключении длинного кабеля приведёт к большим помехам.
3. Отсутствие ООС приведёт к повышенным искажениям (в особенности, на нечётных гармониках сигнала).
4. Для работы в достаточно широком диапазоне температур в схему потребуется ставить малошумящие транзисторные сборки, что в наше время весьма проблематично. Иначе рабочие точки транзисторов будут безбожно плыть (можно показать на модели и это).
5. Схема не может работать с однополярным питанием. Более того, с трудом себе представляю, как её можно переделать для работы с фантомным питанием (т.е., по двум проводам, с последовательными резисторами на приёмной стороне).

В моей же схеме эти проблемы практически решены (каскады охвачены глубокой ООС, "земли" - средней точки питания - не требуется). Дальнейшее уменьшение шумов также может быть достигнуто.
Попытайтесь устранить недостатки, а затем попробуем помоделять снова. Я тоже попробую усовершенствовать свою схемму. А также адаптировать её для "фантома".

Вот какие соображения у меня возникают . То , что эта схема показала меньший шум ,чем простой каскад с ООС - это как раз нормально . Так и должно быть , причём в реале , ИМХО , разница будет ещё более заметной . Но тут ещё надо учесть , что эта схема не была оптимизирована для усиления сигнала именно от ленточного микрофона . Я её рассчитывал для I/U преобразователя , и нарисовал тут только потому , что она изначально имеет низкое сопротивление , а потому априори пригодна и для низкоомного усиления тоже . А вот если делать на ней усилитель именно для микрофона - нужно параллелить транзисторы на входе . Думаю , что начинать моделировать нужно с 4 транзисторов , включённых параллельно , причём транзисторы и резисторы смещения оставить такими же , а сопротивления коллекторных нагрузок нужно пропорционально уменьшить ( из-за возросшего тока ) . Это в случае , если мы оставим питание +-15 вольт .

Далее , проблема фантомного питания . Понятно , что в изначальном виде схема для фантома вообще непригодна , так как у неё двуполярное питание , а фантом - однополярный . Далее , если запараллелить 4 транзистора , и каждый будет жрать по 5 ма , то суммарный ток потребления будет 25 ма ( включая цепь смещения на таком же транзисторе ) . НО можно выйти из положения , если учесть , что сигнал-то входной у нас - 0,3 мв . А значит , даже если мы его усилим например в 500 раз , то на выходе каскада будет 150 мв максимум . А это значит , что ПИТАНИЕ каскада можно сделать не +-15 вольт , а скажем , +-4 вольта ( с запасом на линейность каскада ) . При токе 25 ма и напряжении 8 вольт мы получим 200 мвт потребляемой мощности . А от фантома ( +48 вольт ) мы можем получить ток 5 ма , и значит - 240 мвт мощности . Проблема решается установкой маломощного импульсного преобразователя , КПД которого можно получить не хуже 90% , и который позволит преобразовать +48 вольт в +-4 вольта и запитать нашу схему . Такой преобразователь сделать несложно .

Таким образом , можно попробовать промоделировать схему такого же типа , но с питанием +-4 вольта и с 4 параллельными транзисторами на входе . Ток можно задать по 5 ма на транзистор , при этом резисторы смещения должны быть (4-0,6)/5=0,68 ком , то есть 680 Ом , а резисторы коллекторной нагрузки - примерно в 2 раза меньше , то есть 330 Ом . Усиление при этом снизится , но всё равно будет достаточно высоким , чтобы поднять сигнал до уровня , с которого его можно легко усилить хорошим малошумящим ОУ , или просто подать по кабелю на вход звукового пульта для дальнейшего усиления .

Далее , для более адекватного представления источника сигнала нужно использовать резистор не 2 ома , а 0,5-1 ом ( или даже ещё меньше ) , так как сопротивление ленты микрофона обычно очень низкое .

Насчёт же недостатков схемы - в реале они гораздо менее заметны , чем кажется на первый взгляд . Стабильность современных транзисторов настолько хороша , что они и без подбора работают нормально в таких каскадах в обычном диапазоне температур - в своей схеме я их не подбирал , хотя использовал относительно старые транзисторы BC 550/560 . Линейность каскада тоже должна быть хорошая , из-за компенсации чётных гармоник и малого уровня сигнала . В общем , надо пробовать ...........

Сообщение отредактировал deemon - Oct 27 2007, 07:33

[Stanislav]

Вот какие соображения у меня возникают . То , что эта схема показала меньший шум ,чем простой каскад с ООС - это как раз нормально . Так и должно быть , причём в реале , ИМХО , разница будет ещё более заметной . Но тут ещё надо учесть , что эта схема не была оптимизирована для усиления сигнала именно от ленточного микрофона .

Мы, вообще-то, здесь обсуждаем вопрос усиления сигнала именно с ленточного микрофона, не так ли?

...Я её рассчитывал для I/U преобразователя , и нарисовал тут только потому , что она изначально имеет низкое сопротивление , а потому априори пригодна и для низкоомного усиления тоже . А вот если делать на ней усилитель именно для микрофона - нужно параллелить транзисторы на входе . Думаю , что начинать моделировать нужно с 4 транзисторов , включённых параллельно , причём транзисторы и резисторы смещения оставить такими же , а сопротивления коллекторных нагрузок нужно пропорционально уменьшить ( из-за возросшего тока ) . Это в случае , если мы оставим питание +-15 вольт .

Можно, конечно, добавить ещё пару транзисторов; более того, скажу, что это даст заметное снижение шума для конкретных приборов, использованных в моделях. Однако, это не принципиально, и только загромождает чертёж. После выбора адекватной схемы количество входных транзисторов может увеличиваться сколь угодно.

...Далее , проблема фантомного питания . Понятно , что в изначальном виде схема для фантома вообще непригодна , так как у неё двуполярное питание , а фантом - однополярный . Далее , если запараллелить 4 транзистора , и каждый будет жрать по 5 ма , то суммарный ток потребления будет 25 ма ( включая цепь смещения на таком же транзисторе ) . НО можно выйти из положения , если учесть , что сигнал-то входной у нас - 0,3 мв . А значит , даже если мы его усилим например в 500 раз , то на выходе каскада будет 150 мв максимум . А это значит , что ПИТАНИЕ каскада можно сделать не +-15 вольт , а скажем , +-4 вольта ( с запасом на линейность каскада ) .

Каким образом?
По-моему, здесь имеет место недопонимание. Вообще-то, фантомное питание - это вот что:

Всё, что справа - на приёмной стороне. Суммарное сопротивление резисторов - 10-20 кОм. В данном случае, источник имеет напряжение 48 В.
Питание может быть и двуполярным. Земля на стороне микрофона может быть, а может и не быть. В последнем случае, нижнее сопротивление отсутствует. а 0В соединён с экраном. Источник питания может быть гальванически развязан от усилителя.

...При токе 25 ма и напряжении 8 вольт мы получим 200 мвт потребляемой мощности . А от фантома ( +48 вольт ) мы можем получить ток 5 ма , и значит - 240 мвт мощности . Проблема решается установкой маломощного импульсного преобразователя , КПД которого можно получить не хуже 90% , и который позволит преобразовать +48 вольт в +-4 вольта и запитать нашу схему . Такой преобразователь сделать несложно .

deemon, Вы же с хайэндщиками на короткой ноге. Спросите их, как они относятся к наличию импульсного преобразователя в микрофоне.
Кроме того, мне вообще непонятно, как Вы его собираетесь делать.

...Таким образом , можно попробовать промоделировать схему такого же типа , но с питанием +-4 вольта и с 4 параллельными транзисторами на входе . Ток можно задать по 5 ма на транзистор , при этом резисторы смещения должны быть (4-0,6)/5=0,68 ком , то есть 680 Ом , а резисторы коллекторной нагрузки - примерно в 2 раза меньше , то есть 330 Ом . Усиление при этом снизится , но всё равно будет достаточно высоким , чтобы поднять сигнал до уровня , с которого его можно легко усилить хорошим малошумящим ОУ , или просто подать по кабелю на вход звукового пульта для дальнейшего усиления .

Предлагаю ничего не выдумывать, а ограничиться тем, что есть. Пусть, для определённости, R=4,7 кОм (Iкз=5 мА). Посмотрим, что из этого можно выжать.
Такое рассмотрение будет, по крайней мере, предметным и, вероятно, полезным и для других участников форума.

...Далее , для более адекватного представления источника сигнала нужно использовать резистор не 2 ома , а 0,5-1 ом ( или даже ещё меньше ) , так как сопротивление ленты микрофона обычно очень низкое .

Хорошо, уменьшим до 1 Ом.

...Насчёт же недостатков схемы - в реале они гораздо менее заметны , чем кажется на первый взгляд . Стабильность современных транзисторов настолько хороша , что они и без подбора работают нормально в таких каскадах в обычном диапазоне температур - в своей схеме я их не подбирал , хотя использовал относительно старые транзисторы BC 550/560 . Линейность каскада тоже должна быть хорошая , из-за компенсации чётных гармоник и малого уровня сигнала . В общем , надо пробовать ...........

Ладно, эти вопросы пока оставим. Со стабильностью усиления и вых. сопротивлением всё же предлагаю разобраться, т.к. эти вопросы являются важными..

[deemon]

Предлагаю ничего не выдумывать, а ограничиться тем, что есть. Пусть, для определённости, R=4,7 кОм (Iкз=5 мА). Предлагаю посмотреть, что из этого можно выжать.
Такое рассмотрение, по крайней мере, будет предметным и, вероятно, полезным и для других участников форума.
Хорошо, уменьшим до 1 Ом.

Да , тогда оставим питание +-15 вольт , чтобы было как в первом варианте . А переделывать на пониженное можно , если это вообще покажет хоть сколько-нибудь приемлемые для практики параметры . Может же так получиться , что вобще не удастся достигнуть нужного уровня шумов
Далее , R=4,7 ком - это резистор смещения , соответственно , и токи потребления усилительных транзисторов должны быть не ниже 3 ма на каждом , иначе не будет нужного эффекта от запараллеливания их ( против исходного варианта ) - тогда на каждый будет приходиться меньше тока , и их внутреннее сопротивление возрастёт . Опять же , резистор коллекторной нагрузки при 4-х парах входных транзисторов будет не 2,2 ком , а 560 ом . ИМХО , надо испытать такой вариант , а потом уже думать , как его втиснуть в микрофон ( с понижением напряжения питания ) .

Далее , можно ещё сравнить этот "сильноточный" вариант с таким же , на 4-х входных парах транзисторов , но с сохранением изначального суммарного тока потребления . ТОгда сопротивление коллекторной нагрузки будет 2,2 ком , как раньше , но вот резистор смещения нужно увеличить в 4 раза , до 18 ком , чтобы уменьшить ток КАЖДОГО транзистора .

Так можно будет сравнить результаты от запараллеливания при том же суммарном токе , и при том же токе на транзистор ( и 4-х кратном суммарном ) .

deemon, Вы же с хайэндщиками на короткой ноге. Спросите их, как они относятся к наличию импульсного преобразователя в микрофоне.
Кроме того, мне вообще непонятно, как Вы его собираетесь делать.

Плохо относятся , конечно Но они вообще плохо относятся к попыткам заменить трансформатор на другие устройства С другой стороны , я видел схемы профессиональных конденсаторных микрофонов , у которых напряжение питания капсюля получалось с помощью повышающего преобразователя . В конце концов , экранировку ещё никто не отменял .

А насчёт того , КАК делать - да так же , как и обычно . Обратноходовый преобразователь с небольшим трансом на ферритовом сердечнике . Есть готовые микросхемы для таких преобразователей , причём именно для маломощных , с малым собственным потреблением .

Сообщение отредактировал deemon - Oct 27 2007, 13:04

[DS]

Вопрос к Stanislavу не по теме - в полевике шумит сопротивление канала. Если канал находится не в насыщении, сопротивление его упадет, приведет ли это к снижению шумов транзистора ?

[Stanislav]

Да , тогда оставим питание +-15 вольт , чтобы было как в первом варианте . А переделывать на пониженное можно , если это вообще покажет хоть сколько-нибудь приемлемые для практики параметры . Может же так получиться , что вобще не удастся достигнуть нужного уровня шумов.

У меня есть внутреннее ощущение, что если поднапрячь мозговые извилины, может получиться. По крайней мере, в моделяторе.

...Далее , R=4,7 ком - это резистор смещения , соответственно , и токи потребления усилительных транзисторов должны быть не ниже 3 ма на каждом , иначе не будет нужного эффекта от запараллеливания их ( против исходного варианта ) - тогда на каждый будет приходиться меньше тока , и их внутреннее сопротивление возрастёт .

Нет, это не правильно. Главных источника шума напряжения в БТ (точнее, в самом кристалле) два: дробовой шум перехода и тепловой шум объёмного сопротивления базы. Запараллеливая транзисторы, получим дробовой шум, примерно равный одиночному транзистору, и уменьшенный в sqrt(N) раз шум базы (N-число транзисторов). Шум подразумевается в смысле эффективного значения напряжения.
Целесообразность параллельного включения определяется характеристиками конкретного транзистора. Спайс, например, сейчас упрямо мне кажет, что увеличив N до 4, удастся существенно понизить шумы каскада, хотя, мне казалось, что этого не должно быть. Правда, я ориентировался на Rb<1Ом, а какое оно в данном транзисторе - не знаю, модели расшифровывать пока что не умею.

...Опять же , резистор коллекторной нагрузки при 4-х парах входных транзисторов будет не 2,2 ком , а 560 ом . ИМХО , надо испытать такой вариант , а потом уже думать , как его втиснуть в микрофон ( с понижением напряжения питания ).

Далее , можно ещё сравнить этот "сильноточный" вариант с таким же , на 4-х входных парах транзисторов , но с сохранением изначального суммарного тока потребления . ТОгда сопротивление коллекторной нагрузки будет 2,2 ком , как раньше , но вот резистор смещения нужно увеличить в 4 раза , до 18 ком , чтобы уменьшить ток КАЖДОГО транзистора .

Так можно будет сравнить результаты от запараллеливания при том же суммарном токе , и при том же токе на транзистор ( и 4-х кратном суммарном ) .

Я снова предлагаю исходить из того, что есть.
Пока не дана вводная, пусть будет "земля" и двухполярная цепь сигнала-питания. Но сопротивление этой цепи - 4,7 кОм по каждому плечу. Т.е., к микрофону подходит 3 провода, и ни одним больше.
Предложите схему, которая будет работать в такой конфигурации. А я предложу свою.
Мне кажется, что предложенная Вами схема не подходит для условий задачи. Для применимости в других усилителях она, безусловно, применяться может и применяется, но это уже другая тема.

...А насчёт того , КАК делать - да так же , как и обычно . Обратноходовый преобразователь с небольшим трансом на ферритовом сердечнике . Есть готовые микросхемы для таких преобразователей , причём именно для маломощных , с малым собственным потреблением .

По-моему, неполучицца.

[deemon]

У меня есть внутреннее ощущение, что если поднапрячь мозговые извилины, может получиться. По крайней мере, в моделяторе.
Нет, это не правильно. Главных источника шума напряжения в БТ (точнее, в самом кристалле) два: дробовой шум перехода и тепловой шум объёмного сопротивления базы. Запараллеливая транзисторы, получим дробовой шум, примерно равный одиночному транзистору, и уменьшенный в sqrt(N) раз шум базы (N-число транзисторов). Шум подразумевается в смысле эффективного значения напряжения.
Целесообразность параллельного включения определяется характеристиками конкретного транзистора. Спайс, например, сейчас упрямо мне кажет, что увеличив N до 4, удастся существенно понизить шумы каскада, хотя, мне казалось, что этого не должно быть.

Мне , наоборот , внутренний голос подсказывает , что так оно и должно быть , по крайней мере для низкоомного источника Кстати , может получиться , что и дальше следует параллелить , может быть , и до 10 пар транзисторов . НО жрать оно будет много , в фантомное питание это никак не впишется , несмотря на снижение напряжения питания С другой стороны - если возникла , к примеру , задача сделать БЕЗ трансформатора - то нужно идти на жертвы , так ведь ? Лично вот я бы счёл вообще чудом саму возможность создания такого усилителя , который смог бы выполнить требования по шумам в этом случае .... тут уж не до "торговли" за миллиамперы .......

Я снова предлагаю исходить из того, что есть.
Пока не дана вводная, пусть будет "земля" и двухполярная цепь сигнала-питания. Но сопротивление этой цепи - 4,7 кОм по каждому плечу. Т.е., к микрофону подходит 3 провода, и ни одним больше.
Предложите схему, которая будет работать в такой конфигурации. А я предложу свою.

Тут не надо ещё забывать про способ передачи сигнала по симметричной экранированной витой паре , принятый в профессиональной звуковой аппаратуре . Питание ведь потому и называется фантомным , что передаётся по тем же проводам , что и звук . То есть , кроме усилителя нужно ещё сделать дифференциальный каскад , который несимметричный сигнал с выхода преампа превращает в симметричный для подачи в линию , причём , нужно же ещё с этих проводов снять напряжение питания так , чтобы не испортить сам сигнал , и снимать нужно на резисторах , так как применить тут транс с отводом от середины нельзя ( по условию задачи ) . И этот дифкаскад ведь тоже кушать хочет , да плюс к тому , при снятии напряжения с линии часть мощности потеряется на резисторах - так что на сам предусилок останется вообще мало мощности Так что , как я мыслю - тут либо бестрансформаторный преамп , либо фантом .

Сообщение отредактировал deemon - Oct 27 2007, 20:58

[Stanislav]

Вопрос к Stanislavу не по теме - в полевике шумит сопротивление канала. Если канал находится не в насыщении, сопротивление его упадет, приведет ли это к снижению шумов транзистора ?

Если имеются в виду шумы на стоке - да, конечно, упадут. Канал будет проводить очень хорошо, тепловых шумов значительно поубавится.
Однако, мы пытаемся соорудить усилитель, отвечающий иному критерию - заданному отношение сигнал/шум на выходе. В активном режиме (не в насыщении) это отношение заметно упадёт.

Замечу для тех, кого эти рассуждения поставили в замешательство, что насыщение и активный рехим для БТ и ПТ - прямо противоположные вещи (сам был не так давно пойман здесь на терминологии). То есть, для ПТ насыщение - это режим генерации тока.

Для начала, представим себе, что сток подключён к ИТ. Усиление каскада для малого сигнала при этом будет равным произведению крутизны ПТ на динамическое вых. сопротивление: Ke=S*Rd. Грубо говоря, уменьшая вых. сопротивление, получим ухудшение отношения С/Ш, обратно пропорциональное корню из сопротивлению канала. Думается, в реалии всё ещё хуже, т.к. S также будет сильно зависеть от режима (не знаю, насколько этот термин применим к режиму активного сопротивления ПТ).
Подобные соображения должны быть верны и для лампового триода. Но там дробовые шумы обычно рулят.

Теперь предположим, что сток нагружен на КЗ (для определённости, каскод с БТ). Эта ситуация несколько сложнее, т.к. добавляются факторы влияния второго транзистора. Но и здесь, думается, всё будет плохо - основным шумовым фактором станут не тепловые шумы канала БТ, а шумы напряжения перехода б-э БТ, которые создадут "бесплатный" (т.е., ничем не оправданный) шумовой ток коллектора In=Un/Rd.

Всё написанное относится к работе ПТ в режиме активного сопротивления, и является продуктом размышлений (в справочники лезть сегодня лень). Возможно, в переходном режиме можно добиться и улучшения отношения С/Ш - подумать надо...

[deemon]

По-моему, неполучицца.

Неполучицца , но скорее всего по другой причине . Я-то могу сделать такой понижающий преобразователь ( я подобные штуки делал не раз ) , но тут не факт , что даже его применение спасёт эту идею . Как я писал выше - там в схеме будет ещё один каскад , который потребляет ток , и два резистора , на которых падает мощность . Вот примерно так :



И что тут останется на долю усилка ? Возможно , не больше половины мощности А там и так ИМХО тока не хватит для нужного числа запараллеленных транзисторов .


Хотя , конечно , извратиться можно и тут , если снять питание с эмиттеров дифкаскада , а не с коллекторов - это даст неплохую экономию ...



... но всё равно - идея фантомного питания такого преампа кажется мне нехорошей , скажем так .

Сообщение отредактировал deemon - Oct 27 2007, 21:36

[Stanislav]

Мне , наоборот , внутренний голос подсказывает , что так оно и должно быть , по крайней мере для низкоомного источника Кстати , может получиться , что и дальше следует параллелить , может быть , и до 10 пар транзисторов . НО жрать оно будет много , в фантомное питание это никак не впишется , несмотря на снижение напряжения питания.

Простите, но Вы НЕ поняли.
Шумы, приведённые ко входу, при запараллеливании теоретически будут уменьшаться и БЕЗ увеличения суммарного тока через каскад (пока бета не начнёт падать существенно) и асимптотически стремиться к дробовому шуму через p-n переход при заданном токе. И спайс мне это кажет при фиксированном токе потребления схемы - загвоздка именно в этом.
Вопрос только в том, на каком кол-ве транзисторов остановиться. Заметьте, в моделях не учтены паразитные факторы: выходная ёмкость монтажа, которую даже для ОБ никто не отменял, токи утечки и т.д.
Кроме того, для ОБ существенное значение при фиксированном суммарном токе будет играть роль общая выходная ёмкость транзисторов.

...С другой стороны - если возникла , к примеру , задача сделать БЕЗ трансформатора - то нужно идти на жертвы , так ведь ? Лично вот я бы счёл вообще чудом саму возможность создания такого усилителя , который смог бы выполнить требования по шумам в этом случае .... тут уж не до "торговли" за миллиамперы .......

Я предлагаю не идти ни на какие особенные жертвы, а попытаться определить, что можно получить при заданных условиях без извращений.
Чудеса, однако, в жизни иногда случаются. И нередко мы сами их создаём.
Речь же не идёт о том, чтобы сделать усилок, собственные шумы которого не были бы доминирующими на выходе, а о том, чтобы получить заданное отношение С/Ш.

...Тут не надо ещё забывать про способ передачи сигнала по симметричной экранированной витой паре , принятый в профессиональной звуковой аппаратуре . Питание ведь потому и называется фантомным , что передаётся по тем же проводам , что и звук .

Ну, а я о чём талдычу? Даже схему фантомого питания нарисовал.

...То есть , кроме усилителя нужно ещё сделать дифференциальный каскад , который несимметричный сигнал с выхода преампа превращает в симметричный для подачи в линию , причём , нужно же ещё с этих проводов снять напряжение питания так , чтобы не испортить сам сигнал , и снимать нужно на резисторах , так как применить тут транс с отводом от середины нельзя ( по условию задачи ) . И этот дифкаскад ведь тоже кушать хочет , да плюс к тому , при снятии напряжения с линии часть мощности потеряется на резисторах - так что на сам предусилок останется вообще мало мощности Так что , как я мыслю - тут либо бестрансформаторный преамп , либо фантом .

Это неверно. Представьте себе, что к фантомному питанию подключен "китайский" электретный микрофон со встроенным усилком на ПТ. Что же, по-вашему, он работать не будет?


ЗЫ. Предлагаю всё же обратиться к теме, и попытаться родить схемы, соответствующие условиям.

...но всё равно - идея фантомного питания такого преампа кажется мне нехорошей , скажем так .

Вероятно, автор темы хочет подключить микрофон к аппаратуре с уже встроенным фантомным питанием, которую "усовершенствовать" не особенно хочется.
Жаль, что он куда-то пропал.

Сообщение отредактировал Stanislav - Oct 27 2007, 21:47

[deemon]

Это неверно. Представьте себе, что к фантомному питанию подключен "китайский" электретный микрофон со встроенным усилком на ПТ. Что же, по-вашему, он работать не будет?

Будет , конечно ! И не только китайские так сделаны , и работают , всё ОК . Но там же не требуется большая мощность потребления для их усилков . ТАм может и пары миллиампер на весь усилок хватить ....

[DS]

Я не в приложении к данной теме спрашивал. Просто подумал, можно ли снизить шумы повторителя на ПТ, выведя его из насыщения. Там не должно быть критично падение крутизны.

[Stanislav]

Я не в приложении к данной теме спрашивал. Просто подумал, можно ли снизить шумы повторителя на ПТ, выведя его из насыщения. Там не должно быть критично падение крутизны.

Повторителя?

Будет , конечно ! И не только китайские так сделаны , и работают , всё ОК . Но там же не требуется большая мощность потребления для их усилков . ТАм может и пары миллиампер на весь усилок хватить ....

У нас "целых" 5 мА. И специальную диф. схему делать вовсе не нужно.

[deemon]

Простите, но Вы НЕ поняли.
Шумы при запараллеливании теоретически будут уменьшаться и БЕЗ увеличения суммарного тока через каскад (пока бета не начнёт падать существенно). Точнее, отношение С/Ш на выходе будет расти и асимптотически стремиться к дробовому шуму через p-n переход при заданном токе. И спайс мне это кажет при фиксированном токе потребления схемы - загвоздка именно в этом.
Вопрос только в том, на каком кол-ве транзисторов остановиться. Заметьте, в моделях не учтены паразитные факторы: выходная ёмкость монтажа, которую даже для ОБ никто не отменял, токи утечки и т.д.

Да я-то тоже не знаю , на каком количестве надо остановиться ! Именно вот такие схемы я пока не собирал в реале .... И я не знаю , что лучше - параллелить с сохранением ОБЩЕГО тока потребления всей схемы , или же параллелить с наращиванием тока , пропуская через каждый новый транзистор тот же ток , что был в изначальной схеме . Внутренний же голос мне говорит , что для экстремально низкоомного источника всё же лучше ( по шумам ) будет именно с наращиванием суммарного тока . Так что здесь будет так , как ОПЫТ покажет , в теории я тут ничего больше сказать не могу ......

[DS]

Повторителя?

Ну да, а что такого. Есть повторитель на МОП транзисторе. Хотелось бы снизить его шумы на средних частотах. Что произойдет при выводе его из насыщения ?

[deemon]

У нас "целых" 5 мА. И специальную диф. схему делать вовсе не нужно.

ИМХО , придётся делать ! Провода у нас ДВА , и на них нужно подавать противофазный сигнал , никуда не денешься .....

[Stanislav]

Ну да, а что такого. Есть повторитель на МОП транзисторе. Хотелось бы снизить его шумы на средних частотах. Что произойдет при выводе его из насыщения ?

У него к-т передачи упадёт. Ситуация будет аналогичной описанной выше - выигрыша в шумах получится не должно.

[deemon]

Я предлагаю не идти ни на какие особенные жертвы, а попытаться определить, что можно получить при заданных условиях без извращений.
Чудеса, однако, в жизни иногда случаются. И нередко мы сами их создаём.
Речь же не идёт о том, чтобы сделать усилок, собственные шумы которого не были бы доминирующими на выходе, а о том, чтобы получить заданное отношение С/Ш.

Вероятно, автор темы хочет подключить микрофон к аппаратуре с уже встроенным фантомным питанием, которую "усовершенствовать" не особенно хочется.
Жаль, что он куда-то пропал.

Да тут-то я не спорю ...... просто есть же реальные микрофоны ( например ламповые ) которые не пользуются фантомным питанием , и у них есть свои блоки питания . Так что , если не удастся при токе в 5 ма реализовать тех.задание - можно пойти в сторону отдельного питания , скажем так .

[Stanislav]

ИМХО , придётся делать ! Провода у нас ДВА , и на них нужно подавать противофазный сигнал , никуда не денешься .....

В несимметричной схеме это совсем не обязательно. Я изначально и говорил, что Ваша схема плохо подходит для данной задачи, именно имея в виду это соображение. Иначе я и сам бы схему с ОЭ симметричную нарисовал. В Вашей, кстати, для этого достаточно поменять вход микрофона с "землёй".
Щас схему для фантомного питания, в силу ряда причин, изваять вряд ли получится. Завтра попробую.

[zzzzzzzz]

... но всё равно - идея фантомного питания такого преампа кажется мне нехорошей , скажем так .

Не хочу мешать Вашей светской дискуссии :-), но что останавливает Вас сделать полноценное фантомное питание:

Никаких проблем с двухполярным +-15 не видится.
2 провода в экране.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Stanislav]

Не хочу мешать Вашей светской дискуссии :-), но что останавливает Вас сделать полноценное фантомное питание:

Никаких проблем с двухполярным +-15 не видится.

Здесь две причины.
1. Не хочется курочить аппаратуру с уже готовым питанием.
2. Дроссели в полкило весом каждый тоже вряд ли устроят автора темы.

[deemon]

Не хочу мешать Вашей светской дискуссии :-), но что останавливает Вас сделать полноценное фантомное питание:

Никаких проблем с двухполярным +-15 не видится.

Так сделать конечно можно , но вот проблема - это будет не по стандарту Если мы хотим подключить наш микрофон к стандартному звуковому пульту - то придётся делать так , как сделано в этих пультах , а там именно +48 вольт , и по двум проводам сразу , и сигнал дифференциальный .

[DS]

У него к-т передачи упадёт. Ситуация будет аналогичной описанной выше - выигрыша в шумах получится не должно.

Да мне тоже кажется, что не должно. Но, наверное не так очевидно. Падение коэффициента передачи будет на проценты при изменении ккрутизны в два - три раза. На режим работы повторителя не должно существенно повлиять. Хотя возможно, дело в том, что при реальных режимах работы выигрыш будет не в разы, а на 15-20%. А нестабильность каскада резко увеличится.

[deemon]

В несимметричной схеме это совсем не обязательно.

Так ведь у реальных пультов-то входы как раз СИММЕТРИЧНЫЕ . Это тоже надо учитывать .
Именно поэтому у микрофонов выходы часто делаются по схеме , похожей на ту , что я тут рисовал несколькими постами ранее ..... а в другом варианте - там стоит трансформатор с симметричной вторичкой , и с середины этой вторички снимается питание для всей схемы , а на первичку подаётся сигнал с усилка .

Сообщение отредактировал deemon - Oct 27 2007, 22:15

[Stanislav]

Да мне тоже кажется, что не должно. Но, наверное не так очевидно. Падение коэффициента передачи будет на проценты при изменении ккрутизны в два - три раза. На режим работы повторителя не должно существенно повлиять. Хотя возможно, дело в том, что при реальных режимах работы выигрыш будет не в разы, а на 15-20%. А нестабильность каскада резко увеличится.

ХЗ. Переходные режимы, где можно попытаться половить рыбку, анализировать в 2 часа ночи неохота, но есть большое подозрение, что ничего хорошего не выйдет.
ЗЫ. Если не секрет, что представляет собой задача?

Так ведь у реальных пультов-то входы как раз СИММЕТРИЧНЫЕ . Это тоже надо учитывать .

И что из того?
Несимметричная схема будет прекрасно работать с симметричным входом, при условии гальванической (реальной, либо виртуальной) развязки с "землёй". "Китайский" микрофон - тому подтверждение.

[deemon]

И что из того?
Несимметричная схема будет прекрасно работать с симметричным входом, при условии гальванической развязки с "землёй" (реальной либо виртуальной). "Китайский" микрофон - тому подтверждение.

Но это - "некачественное" решение

[Stanislav]

Но это - "некачественное" решение.

Почему?
Видимо, всё-таки придётся изваять.

[zzzzzzzz]

Здесь две причины.
1. Не хочется курочить аппаратуру с уже готовым питанием.
2. Дроссели в полкило весом каждый тоже вряд ли устроят автора темы.

Да, это я погорячился, не посчитал индуктивность для 10Гц. Ну, ладно, пусть это резисторы, по 1К. Кондюки по 100мкФ.
А условие подключения к стандартному пульту взято из оговоренных 48В фантомных? А то, вроде этого не требовалось?
Но это не меняет ситуации особо ведь, - также, питание 48В и земля через резисторы, а сигнал - через кондюки. Почему это не будет стандарно?
А в усилителе - искусственная земля на делителях и емкостях.

[Stanislav]

Да, это я погорячился, не посчитал индуктивность для 10Гц. Ну, ладно, пусть это резисторы, по 1К. Кондюки по 100мкФ.
А условие подключения к стандартному пульту взято из оговоренных 48В фантомных? А то, вроде этого не требовалось?
Но это не меняет ситуации особо ведь, - также, питание 48В и земля через резисторы, а сигнал - через кондюки. Почему это не будет стандарно?

Это всё может быть в пульт встроено, включая резисторы, а делать примочки, или разбирать его не хочется.

А в усилителе - искусственная земля на делителях и емкостях.

Это можно. Но можно и без "земли", по-моему.

-------------------------------------------------------------------------------------
Вот простейшая схемма. 0,33 нВ/sqrt(Гц) при бешеном усилении (думать об устройстве ООС сейчас неохота). Почти то, что нужно автору темы.



Для простоты, резистор фантомного питания взят только один, суммарного сопротивления - "настоящей" земли здесь не требуется.
Вот результат моделирования.



Вверху - плотность шума, внизу - усиление каскада.

ЗЫ. Ток потребления - 4,4 мА. Можно ещё немного увеличить, но это не приведёт к кардинальному снижению шумов.

Сообщение отредактировал Stanislav - Oct 27 2007, 23:29

[zzzzzzzz]

Наверное, непонятно написал, - в пульте ничего пределывать не надо.
А емкостная развязка позволит передавать парафазный сигнал.

Поделюсь "страшной" тайной, так как лет 10 тому как делал нечто подобное.
Так вот, "беда" подкрадется к "строителю" с другой стороны:
- когда эмиттер или коллектор подключены к линии передачи, переходы очень активно реагируют на наведенные радиошумы и, по сути, становятся источниками весьма сильного шума, в том числе и в рабочей полосе частот (работают как детекторы и умножители). Гораздо большего, чем тот, с которым ведется борьба. Поэтому, весьма необходимы фильтры по выходам, давящие все, кроме звуковой полосы, радикально. По этой же причине обязательность парафазного сигнала (причем, импеданс выходной должен быть идентичен максимально и мал по переменке).
Такую хреновину в Спайсе не смоделировать. А она есть.....

Хотя, возможно, это уже никому не нужно? Автор, ау!

Станислав, а почему бы вам не перенести базовый делитель до микрофона и выкинуть последовательные резистор 1 Ом и емкость С1, которые только добавляют "бяк"? Ну, конечно, делитель надо шунтировать емкостью на общий. А в эмиттерах нужны выравнивающие резисторы порядка 50 Ом, шунтированные емкостями.

[Stanislav]

Во, родилося.
Вынесу в отдельный пост, а то от предыдущего уже в глазах рябит.




Эта схема содержит глубокую ООС по постоянному и переменному току.

Вот результат моделирования: Ку=98, Еш=0,34нВ/sqrt(Гц).




Если нет ошибок, похоже, это близко к пределу для данных транзисторов.

Наверное, непонятно написал, - в пульте ничего пределывать не надо.
А емкостная развязка позволит передавать парафазный сигнал.

Понятно. Но хочется красиво - чтобы всё в микрофоне разместить.

...Поделюсь "страшной" тайной, так как лет 10 тому как делал нечто подобное.
Так вот, "беда" подкрадется к "строителю" с другой стороны:
- когда эмиттер или коллектор подключены к линии передачи, переходы очень активно реагируют на наведенные радиошумы и, по сути, становятся источниками весьма сильного шума, в том числе и в рабочей полосе частот (работают как детекторы и умножители). Гораздо большего, чем тот, с которым ведется борьба. Поэтому, весьма необходимы фильтры по выходам, давящие все, кроме звуковой полосы, радикально. По этой же причине обязательность парафазного сигнала (причем, импеданс выходной должен быть идентичен максимально и мал по переменке).
Такую хреновину в Спайсе не смоделировать. А она есть.....

Согласен полностью. Такие фильтры можно и нужно устроить. А также обеспечить хороший экран (это не "земля", нарисованная в модели).
Но мы сейчас хотим выяснить принцип получения малого шума при заданном усилении в таких специфических условиях.

Станислав, а почему бы вам не перенести базовый делитель до микрофона и выкинуть последовательные резистор 1 Ом и емкость С1, которые только добавляют "бяк"?

Резистор 1 Ом - имитация выходного сопротивления микрофонной ленты. Можно сделать и поменьше - шумы ещё упадут. Щас попробую...

...Ну, конечно, делитель надо шунтировать емкостью на общий.

Дык, он есть, только с другого боку. Через него ООС заводится.

....А в эмиттерах нужны выравнивающие резисторы порядка 50 Ом, шунтированные емкостями.

Наверное, можно и так. Но это сильное усложнение. Ёмкости потребуются довольно большие.
Саморазогрев же транзисторов в данной схеме минимален (каждый рассеивает только 2,2 мВт), и можно ожидать, что токи через них будут с высокой точностью равны.

Сообщение отредактировал Stanislav - Oct 27 2007, 23:48

[zzzzzzzz]

Во, родилося.
Резистор 1 Ом - имитация выходного сопротивления микрофонной ленты. Можно сделать и поменьше.
А делитель шуметь не будет?

Наверное, уже позновато, и мы друг друга понимаем "специфически".
Я предложил микрофон включить между делителем и базами. Через него потечет базовый ток. Но, при этом, максимально исключается шум самого делителя, так как он шунтируется емкостью. Не будет левых источников шума, только сам микрофон и транзисторы.

[Stanislav]

Наверное, уже позновато, и мы друг друга понимаем "специфически".
Я предложил микрофон включить между делителем и базами. Через него потечет базовый ток. Но, при этом, максимально исключается шум самого делителя, так как он шунтируется емкостью. Не будет левых источников шума, только сам микрофон и транзисторы.

Да, блинн, засиделись...
А ООС как тогда заводить по переменному току? Не пойму что-то...

[zzzzzzzz]

Да, блинн, засиделись...
А ООС как тогда заводить по переменному току? Не пойму что-то...

А и не надо по переменному. Динамический диапазон огромный. Ну можно небольшую в эмиттеры, чтобы уж совсем не "наглеть" и от температуры "отвязаться".

В принципе, такая схема является классической. Но вот дальше для хорошего девайса надо поставить дифференциальный по выходу оперюк, после него пассивные фильтры и емкостную развязку на линию.
В оперюке также предусмотреть логарифмическое ограничение для больших сигналов (встречно-параллельные диоды).

[Stanislav]

А и не надо по переменному.

Надо. Иначе к-т усиления будет чересчур большим, нестабильным, и искажения полезут.

...Динамический диапазон огромный. Ну можно небольшую в эмиттеры, чтобы уж совсем не "наглеть" и от температуры "отвязаться".

Дык, это мы в моделяторе наглеем. В моделяторе можно.
А резисторы в эмиттерах - ИМХО, лишнее. Здесь-то как раз хорошая идентичность токов будет. Напряжение одинаковое, мощность рассеяния - мизерная.
Щас, попробую переделать ООС, как Вы предлагаете...

ЗЫ. Не, засада. Не знаю, как источник сигнала правильно включить - не монстр я в спайсе. Завтра разберёмся, ОК?
ЗЗЫ. Следует отметить, что вклад резисторов ООС в общие шумы - ничтожен. Всё шунтировано низким сопротивлением источника.

Сообщение отредактировал Stanislav - Oct 28 2007, 00:14

[zzzzzzzz]

Дык, это мы в моделяторе наглеем. В моделяторе можно.
А резисторы в эмиттерах - ИМХО, лишнее. Здесь-то как раз хорошая идентичность токов будет. Напряжение одинаковое, мощность рассеяния - мизерная.
Щас, попробую переделать ООС, как Вы предлагаете...

ЗЫ. Не, засада. Не знаю, как источник сигнала правильно включить - не монстр я в спайсе. Завтра разберёмся, ОК?
ЗЗЫ. Следует отметить, что вклад резисторов ООС в общие шумы - ничтожен. Всё шунтировано низким сопротивлением источника.

Да конечно, завтра. А насчет шунтирования шумов источником - вот тут мы можем уйти в глубокую философию...... Каково ему их шунтировать? Он, бедолага, может, реагировать на них хитрым образом будет....
ОС по переменке, конечно, надо. Но только для того, чтобы иметь стабильность.

В идеале, эмиттерные резисторы нужны номиналом, равным Rэ. На них и стоит заводить переменную ООС.
А транзисторы должны быть интегральной сборкой.

Сверхбольшого усиления не получится без каскода - господин Миллер уже давно об этом позаботился :-)

Насчет логарифмического ограничителя поясню, - "Ц" и тому подобное имеет сигнал в десятки раз больший, чем "нормальные" человеческие звуки. Если отдавать большой динамический диапазон под такие энергичные звуки, то он будет расходоваться очень нехорошо. Все, наверное, не раз слышали, как противно Ц-екают некоторые микрофонные системы. Поэтому эти сигналы надо мягко ограничивать и использовать динамический диапазон по возможному максимуму. Это тоже даст прирост сигнал-шум. А то, что эти "Ц" будут, по сути, мягко искажены от первоначального "человеческого", - абсолютно не заметно на слух и не важно. Так как "внутри" этого Ц для мозга слушателя никакой нужной информации нет.
ОК

[SIA]

Целесообразность параллельного включения определяется характеристиками конкретного транзистора. Спайс, например, сейчас упрямо мне кажет, что увеличив N до 4, удастся существенно понизить шумы каскада, хотя, мне казалось, что этого не должно быть. Правда, я ориентировался на Rb<1Ом, а какое оно в данном транзисторе - не знаю, модели расшифровывать пока что не умею.

Не тратьте зря время.
Чтобы получить приемлемый фактор шума (не более 2, или 3 дБ), Rб и rэ в сумме должны быть МЕНЬШЕ активного сопротивления источника при достаточно высоком h21э (не менее 50-100, иначе заметно скажется ток шума базы).

Реальное сопротивление ленточки - 0,1...0,4 Ома.

Даже если предположить, что Rб равно нулю (что далеко не так у реальных транзисторов - при пристойном h21э оно составляет десятки и сотни ом, SSM2210 имеет около 28 Ом), ток эмиттера для получения rэ ~ 0,3 Ома должен быть порядка 100 мА.
Это на грани реальности (можно себе представить преобразователь 45В 5,5 мА -> 2 В 100 мА). Но в пультах, кстати, обычно стоят резисторы по 6,8К от +48В, и максимальная мощность, которую оттуда можно выкачать - примерно 170 мВт. Т.е. больше чем на 1,7В / 80 мА рассчитывать не приходится. Фантом в реальных пультах, кстати, бывает и не 48В, а 24, и резисторы - не обязательно 6.8К, может быть и по 10.

Остается получить Rб около 0,2 Ом.

Для SSM2210 - потребуется включить в параллель 140 транзисторов (70 корпусов). Которые еще потребуется отбирать по Uбэ для возможности параллельного включения.
Существуют транзисторы с меньшим Rб, но у них есть свои недостатки, к тому же большая их часть discontinued. В любом случае нужен будет отбор.

Итог: туча запараллеленных отборных транзисторов + преобразователь с высоким КПД и малыми помехами при большом выходном токе (что не в пример сложнее задачи для конденсаторника, где тока - нет) будет однозначно сложнее, шумнее и дороже банального трансформатора, обеспечивающего необходимый сигнал вообще без какой-либо электроники.

Именно поэтому все серийные ленточники именно так и сделаны - с трансформатором примерно 1:30...40 прямо на выход.

Электроника в ленточном микрофоне может быть оправдана только при его специальном проектировании под достаточно высокую отдачу и сопротивление ленточки, причем не для усиления, а для создания искусственного электродинамического демпфирования ленточки. Но это - безумно дорогой проект, Beyerdynamic его в свое время похерил.

Сообщение отредактировал SIA - Oct 28 2007, 04:14

[SIA]

Шум К548УН1 порядка 0.8nV/Hz^0.5

Миф. Там на входе дифкаскад, Rб каждого транзистора более 160 Ом. Плюс rэ - меньше 3...4 нВ не будет. По паспорту вообще 5 (0,7 мкВ/20 кГц).
Была 538 УН3 с одиночным транзистором, у нее около 2 nV/Hz^0.5

Сообщение отредактировал SIA - Oct 28 2007, 05:54

[deemon]

Во, родилося.
Вынесу в отдельный пост, а то от предыдущего уже в глазах рябит.




Эта схема содержит глубокую ООС по постоянному и переменному току.

Вот результат моделирования: Ку=98, Еш=0,34нВ/sqrt(Гц).




Если нет ошибок, похоже, это близко к пределу для данных транзисторов.
Понятно. Но хочется красиво - чтобы всё в микрофоне разместить.

ИМХО , транзисор Q5 тут лишний ..... у него можно замкнуть базу с колектором , и ничего не изменится , ну а потом и вовсе убрать его . МОжно это проверить в симуляторе .

Вообще , эта схема будет работать , но что плохо - она несимметричная , и неравномерно нагружает фантом . Вот если бы превратить её в симметричную ...... можно было бы сделать так - сделать ДВА каскада , а микрофон включить между базами транзисторов этих каскадов , заодно исключив и разделительный кондёр C1 . Вот по такому принципу ( транзисторы тоже запараллелены ) -



Хотя , и тут есть недостатки ......

Сверхбольшого усиления не получится без каскода - господин Миллер уже давно об этом позаботился :-)

Тогда уж скорее - господин Эрли

Электроника в ленточном микрофоне может быть оправдана только при его специальном проектировании под достаточно высокую отдачу и сопротивление ленточки, причем не для усиления, а для создания искусственного электродинамического демпфирования ленточки. Но это - безумно дорогой проект, Beyerdynamic его в свое время похерил.

Интересно , а как они хотели делать это демпфирование ? С помощью виртуального нулевого сопротивления входа усилка ? Кстати , в моей схеме с ОБ это было бы нетрудно сделать - выходной сигнал там пропорционален току ленточки , и можно этот выходной сигнал проинвертировать и завести в виде ПОС в цепь базового смещения , получив любое нужное нам сопротивление входа ....

Остается получить Rб около 0,2 Ом.
Для SSM2210 - потребуется включить в параллель 140 транзисторов (70 корпусов). Которые еще потребуется отбирать по Uбэ для возможности параллельного включения.
Существуют транзисторы с меньшим Rб, но у них есть свои недостатки, к тому же большая их часть discontinued. В любом случае нужен будет отбор.

Даа , это сопротивление Rб - самый отрицательный момент во всём этом деле
А кстати , нельзя ли тут применить мощные ВЧ транзисторы ? Ведь у них , как я понимаю , сопротивление базы целенаправленно уменьшают , чтобы уменьшить влияние Миллера .

[SIA]

Вот результат моделирования: Ку=98, Еш=0,34нВ/sqrt(Гц).
Интересно , а как они хотели делать это демпфирование ? С помощью виртуального нулевого сопротивления входа усилка ? Кстати , в моей схеме с ОБ это было бы нетрудно сделать - выходной сигнал там пропорционален току ленточки , и можно этот выходной сигнал проинвертировать и завести в виде ПОС в цепь базового смещения , получив любое нужное нам сопротивление входа ....

Модели - однозначно "студенческие", Rб забыли. Цена таким результатам - и на курсовик не потянет. Но даже этот шум велик - раз в 5 больше нужного.
Для демпфирования нужно было ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ входное сопротивление.
Причины нереализуемости всего этого для коммерческого изделия без трансформатора я выше описал.
Кто хочет - пусть разбивает лоб, электронам это по фигу. Шуметь будут изрядно

Даа , это сопротивление Rб - самый отрицательный момент во всём этом деле sad.gif

Дошло, наконец .
Про ВЧ транзисторы - цена и фликкер начисто отбивают смысл с ними связываться. Еще надо мощность питания откуда-то брать.
Когда и это дойдет, курс лечения можно будет приостановить
Для справки, спектральная плотность ЭДС шума ленточки с R = 0,3 ома всего 0.07 нВ/Гц^0.5, а соответствует он акустическому шуму уже в 12-18 дБА.
Стандартный вариант с трансформатором 30...40х и пультом с собственным шумом порядка 2...3 нВ/Гц^0.5 будет куда адекватнее.

Сообщение отредактировал SIA - Oct 28 2007, 09:52

[deemon]

Для демпфирования нужно было ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ входное сопротивление.
Причины нереализуемости всего этого для коммерческого изделия без трансформатора я выше описал.
Кто хочет - пусть разбивает лоб, электронам это по фигу. Шуметь будут изрядно

Дошло, наконец .

Про ВЧ транзисторы - цена и фликкер начисто отбивают смысл с ними связываться. Еще надо мощность питания откуда-то брать.
Когда и это дойдет, курс лечения можно будет приостановить

Для справки, спектральная плотность ЭДС шума ленточки с R = 0,3 ома всего 0.07 нВ/Гц^0.5, а соответствует он акустическому шуму уже в 12-18 дБА.
Стандартный вариант с трансформатором 30...40х и пультом с собственным шумом порядка 2...3 нВ/Гц^0.5 будет куда адекватнее.

Да я понимаю , ты прав на 100% ...... просто люблю иногда подумать о каком-нибудь "извращении" , типа "а что если сделать не так , а вот эдак ?" Иногда в процессе таких вот извращений возникают ценные идейки . Иногда даже совсем как бы "из другой оперы"

Вот например , размышлял я как-то о симметричных структурах подобных той , что я тут рисовал , потом мысль перешла на схемы параллельных повторителей , и тут я подумал - а почему бы не сделать смещение этого каскада не током , как все делают , а напряжением ? Результат - получился чудесный выходной каскад для УНЧ

Сообщение отредактировал deemon - Oct 28 2007, 10:51