Микрофонный усилитель

[12943]

Greenpeace писал(а):

Считаю это решение одним из лучших, что можно придумать на сейчас.

Если в приоритете простота, а качественные показатели не важны, то да.

[Greenpeace]

12943 писал(а):

Greenpeace писал(а):

Считаю это решение одним из лучших, что можно придумать на сейчас.

Если в приоритете простота, а качественные показатели не важны, то да.

Какие качественные показатели Вы имете в виду?

Добавлено after 10 minutes 4 seconds:

Greenpeace писал(а):

12943 писал(а):

Greenpeace писал(а):

Считаю это решение одним из лучших, что можно придумать на сейчас.

Если в приоритете простота, а качественные показатели не важны, то да.

Какие качественные показатели Вы имете в виду?

Усилители по схеме Шиклай успешно используются во входных касадах микрофонных предуселителей проф. аппаратуры сейчас. Обратите внимание, никаких микросхем во входных цепях преампов. Никто не жалуется на их качественные показатели, поскольку они там наивысшие.

[Динозавр]

Greenpeace, VT1 в глубоком насыщении К-Э=0,247 В, пользы от него мало.
Интересно первый каскад ОБ с прямым включением микрофона в цепь эмиттера.
Микрофон будет нагружен на входное сопротивление ОБ = 25мВ/0,05мА = 500 Ом.

[12943]

Greenpeace писал(а):

Никто не жалуется на их качественные показатели, поскольку они там наивысшие.

Качественные показатели, это объективно измеряемые характеристики. Оценка производится не на уровне "жалуются/не жалуются", а сравнением с наивысшим достигнутым уровнем этих самых характеристик.
Я подал в симуляторе на вход двухтоновый сигнал 10+11 кГц с максимальной амплитудой 40мВ и получил компоненту выходного сигнала 1 кГц на уровне -47 дБ (или 0,44 %). Это очень плохой результат.
Подавление помех источника питания в диапазоне 1 Гц - 50 кГц на уровне 26 дБ с повышением частоты ситуация ещё хуже, хотя и так хуже некуда.
Причина видна с одного взгляда - очень маленькая глубина ООС.

Для усилителя такого назначения можно достигнуть линейности в шесть нулей после запятой, подавления помех с шин питания 150 и более дБ. Вот с этим и надо сравнивать, если есть претензия на качество.

[Greenpeace]

Динозавр писал(а):

Greenpeace, VT1 в глубоком насыщении К-Э=0,247 В, пользы от него мало.
Интересно первый каскад ОБ с прямым включением микрофона в цепь эмиттера.
Микрофон будет нагружен на входное сопротивление ОБ = 25мВ/0,05мА = 500 Ом.

Про "глубокое насыщение" - слишком громко заявили и не считаю, что правы.
У транзистора 2N4403 глубокое насыщение - меньше 0,1В, при соотношении тока коллектора к току базы - 10/1. Посмотрите в даташит графики и убедитесь в этом сами. 0,2В и выше - вполне себе режим усиления, возможно и не настолько линейный. Но схема линиаризована благодаря ООС.

Добавлено after 6 minutes 46 seconds:

12943 писал(а):

Greenpeace писал(а):

Никто не жалуется на их качественные показатели, поскольку они там наивысшие.

Качественные показатели, это объективно измеряемые характеристики. Оценка производится не на уровне "жалуются/не жалуются", а сравнением с наивысшим достигнутым уровнем этих самых характеристик.
Я подал в симуляторе на вход двухтоновый сигнал 10+11 кГц с максимальной амплитудой 40мВ и получил компоненту выходного сигнала 1 кГц на уровне -47 дБ (или 0,44 %). Это очень плохой результат.
Подавление помех источника питания в диапазоне 1 Гц - 50 кГц на уровне 26 дБ с повышением частоты ситуация ещё хуже, хотя и так хуже некуда.
Причина видна с одного взгляда - очень маленькая глубина ООС.

Для усилителя такого назначения можно достигнуть линейности в шесть нулей после запятой, подавления помех с шин питания 150 и более дБ. Вот с этим и надо сравнивать, если есть претензия на качество.

Согласен с Вами, но только если рассматривать качественные показатели в отрыве от других ограничивающих условий и контекста использования.
Можно взять хороший микрофонный проф. преамп с внешним питанием, спаять соответствующие кабеля-переходники к нему, подключить в линию ЗК, насладиться качеством. И не заниматься разработкой двухтранзисторных усилителей. Как-то так.

Не уверен, что где-то есть чудо-схема с потреблением, грубо говоря, 500мкА при питании 2.5В (основной ограничивающий фактор), которая обеспечит "шесть нулей после запятой, подавления помех с шин питания 150 и более дБ". И 0.44% это плохо в сравнении с "шесть нулей после запятой". Но и микрофонный вход, после высококлассного предусилителя с "шесть нулей после запятой" превратит их в пшик.

Нельзя стремиться к хорошим цифрам в отрыве от всего остального.
В электронике сплошь и рядом компромисные решения с достаточными параметрами, в т.ч. не исключается и ценовой фактор.

С обратной связью - ее глубиной нужно поиграться.

Добавлено after 19 minutes 4 seconds:

Динозавр писал(а):

Greenpeace, VT1 в глубоком насыщении К-Э=0,247 В, пользы от него мало.
Интересно первый каскад ОБ с прямым включением микрофона в цепь эмиттера.
Микрофон будет нагружен на входное сопротивление ОБ = 25мВ/0,05мА = 500 Ом.

"Микрофон будет нагружен на входное сопротивление ОБ = 25мВ/0,05мА = 500 Ом"
600Ом капсюль нагружен на 500Ом.

500Ом - очень маленькое входное сопротивление. Загасится сигнал микрофона и срежутся СЧ-ВЧ.

Добавлено after 20 minutes 48 seconds:
Позаимствовал с вегалаба график КНИ, автор Комби3Т приводил для разных схем на транзисторах для электретных микрофонов, все условия - питание от микрофонного гнезда 2.5В что и в нашем усилителе для динамического микрофона.



12943 (автору), Вам огромное спасибо, что проверили на Кг (КНИ) и получили 0,43%.
Если при подаче на вход 40мВ, на выходе должно было получиться 400мВ (Ку=10).
Т.е. при 400мВ выходного - 0,43%

Если сравнить с графиком, что автор комби3т наснимал, можно заметить, что ни одна из существующих схем с интернета, которые он моделировал + свою (2xОС ПУ) даже не обеспечила должного размаха, на графике макс. значение - до 300мВ на выходе. И можно заметить, что капсуль электретного микрофона напрямую в микрофонный вход (обычный микрофон в ПК) имеет на своих 30мв-40мв (рабочий размах) - 0,5% искажений.
Схема Сухова с германием слила по искажениям. Но у него она примитивная, он просто добавил германиевый транзистор на выход к однотранзисторной схеме, чтобы увелисить размах.

В предложеной схеме КНИ лучше при сопоставимой амплитуде, чем у всех схем, что на графике...

Вложения

02.png

(38.38 KiB) Скачиваний: 121

01.png

(48.5 KiB) Скачиваний: 113

Последний раз редактировалось Greenpeace Пт июл 08, 2022 13:09:52, всего редактировалось 1 раз.

[12943]

Greenpeace писал(а):

Согласен с Вами, но только если рассматривать качественные показатели в отрыве от других ограничивающих условий и контекста использования.

Надо было сразу заявить: цель - минимальными средствами, с потреблением 500мкА при питании 2.5В (основной ограничивающий фактор), уровень устройства - хорошая разборчивость речи, для этого в качестве исходника была взята схема усилителя-корректора родом из 70-х годов прошлого века, из неё исключены элементы частотнозависимой ООС и изменён коэффициент усиления.

Greenpeace писал(а):

Можно взять хороший микрофонный проф. преамп с внешним питанием,

Нельзя. Линейность уж точно не является критерием качества такого рода техники.

Greenpeace писал(а):

Не уверен, что где-то есть чудо-схема, которая обеспечит "шесть нулей после запятой, подавления помех с шин питания 150 и более дБ"

.
Если её нет, то только потому, что такая задача никем не была поставлена.

Greenpeace писал(а):

Но и микрофонный вход, после высококлассного предусилителя с "шесть нулей после запятой" превратит их в пшик. Нельзя стремиться к хорошим цифрам в отрыве от всего остального.

При желании можно всё, что угодно превратить в пшик, поэтому предлагаю не отрываться от всего остального.

Greenpeace писал(а):

В электронике сплошь и рядом компромисные решения с достаточными параметрами, в т.ч. не исключается и ценовой фактор.

Эти решения обусловлены жаждой наживы хозяев производства и производной от неё бездарностью разработчиков.

Greenpeace писал(а):

С обратной связью - ее глубиной нужно поиграться.

Нечем там играть - усиления жалких 40 дБ.

[Динозавр]

Greenpeace, ---500Ом - очень маленькое входное сопротивление. Загасится сигнал микрофона и срежутся СЧ-ВЧ.---
Это -6дБ , зато при согласованной нагрузке максимум Мощности придёт в усилитель, шумов минимум.

[Greenpeace]

12943
Надо было сразу заявить: цель - минимальными средствами, с потреблением 500мкА при питании 2.5В (основной ограничивающий фактор), уровень устройства - хорошая разборчивость речи, для этого в качестве исходника была взята схема усилителя-корректора родом из 70-х годов прошлого века, из неё исключены элементы частотнозависимой ООС и изменён коэффициент усиления.

В описании в самом начале указал применимость, источник сигнала, преимущества... Про "лучшую схему" подразумевались анализ подобных встречающихся схем под те же условия и все ранее написанные ограничения, а не абсолютно безусловно лучшее решение и достижимость по параметрам...

На абсолютную уникальность схемы никто не претендовал, есть много типовых схем с разными видами ООС - по постоянному току, по переменному, с местными межкаскадными ООС разных видов, есть разные схемы соединения каскадов - непосредственные, с разделительными элементами и.т.д. Эти все решения конечны и предлагаются в общем теоретическом или практическом виде в нормальных учебниках по схемотехнике. Неуместно звучит от Вас "взята схема усилителя-корректора родом из 70-х годов прошлого века". Если у Вас возникла аналогия или Вы вспомнили, что где-то это видели - это прекрасно, но спешу Вас заверить, что источником не была какая-то конкретно взятая схема. Источником были знания человека схемотеники, огромный опыт в звукотехнике, музыке (человек практикующий музыкант) и понимание, как составить наиболее простое и оптимальное решение с учетом всех ограничений.

Если её нет, то только потому, что такая задача никем не была поставлена.
Поставить задачу еще не значит, что ее реально осуществить. Необходимость, технические возможности, и цена будут играть решающую роль. Под ценой я не подразумеваю деньги. Не забывайте про реальный мир.

Эти решения обусловлены жаждой наживы хозяев производства и производной от неё бездарностью разработчиков.
Хозяева производств находятся в очень жестких рамках и серьезной конкуренции с другими хозяевами производств. С вашим подходом Вы бы разрабатывали все максимально красиво и идеально, тратя на это бОльшие ресурсы и увеличивая время на разработку в понимании хозяина. А тут уже как Вам повезет с хозяином. Или это будет оценено достойно (очень низкая вероятность) или будете раскритикованы и вам растолкуют про ресурсы (высокая вероятность) или если хозяину пофиг - завалите проект (по затратам времени) и Вас уволят... Самое неприятное еще может произойти, когда намекнут про overskill - что Вы слишком умный и посоветуют искать соответсвующее вашим навыкам, уровню и знаниям место (тоже уволят). Разработчики на производствах не все бездарные, они в еще больших рамках у своего хозяина и стараются в них вписаться - временные, финансовые, исследовательские и т.д. Если они смоли учесть множество факторов, сделали все вовремя не завалив проект по времени, не тратили кучу времени для максимальных в цифрах не самых важных параметрах - они ценны как профессионалы для хозяев и для СЕБЯ, т.к. руководствуются оптимальностью, рациональностью и компромисностью - нет никаких "улетов" в мечты и не происходят задержки и срыв проекта. Все заработали деньги и всем хорошо.

Ошибки разработчиков, конечно, бывают, не только Вы недоумеваете из-за этого. Человеческий фактор. Каждый разработчик на своей стадии развития, а не бездарен. Мне кажется, так коректней говорить. А Вы просто оказались умнее.

[12943]

Greenpeace писал(а):

Поставить задачу еще не значит, что ее реально осуществить. .

Значит.
Сгоняйте на rcl-electro, хоть посмотрите, что такое знание схемотехники и умение решать любые задачи.

[Greenpeace]

12943 писал(а):

Значит.
Сгоняйте на rcl-electro, хоть посмотрите, что такое знание схемотехники и умение решать любые задачи.

Спасибо, действительно, хороший сайт и с достойными решениями.

Добавлено after 27 minutes 57 seconds:

Динозавр писал(а):

Greenpeace, VT1 в глубоком насыщении К-Э=0,247 В, пользы от него мало.
Интересно первый каскад ОБ с прямым включением микрофона в цепь эмиттера.
Микрофон будет нагружен на входное сопротивление ОБ = 25мВ/0,05мА = 500 Ом.

Поразмыслив, все-таки Вы оказались правы относительно низкого напряжения К-Э 0,247В.
"Подшаманив немного" c делителем VT1 R1R2R3 (изменением тока базы) и изменив номинал R5, получился наиболее максимальный Uкэ к 0,3В, при котором не теряется стабильность схемы при разных значениях внутреннего резистора фантомного питания микрофонного входа.
Диапазон этого внутреннего резистора получился теперь от 1 до 8 кОм, при котором схема стабильна.
Но оставил "подгон" по максимальному размаху амплитуды для сопротивления 3кОм, как наиболее вероятное в устройствах.

Простенькая симуляция для Ку=20 и размахе входного сигнала от пика до пика 40мВ:

Rф=1кОм:


Rф=3кОм:


Rф=8кОм:


Последняя осциллограмма - оценка искажений по положит. и отрицат. полкам.
Если посчитать максимальный Ку до визуального начала искажений, учитывая все три случая с Rф, можно выбрать максимальный Ку. Конечно, чувствительность динамических микрофонов разная, но обычно не превышает 5мВ RMS. Самый низкий неискаженный размах при Rф=8кОм, значение приблизительно получается 220мВ RMS. Т.е, лучше не превышать Ку=44=~33дБ. Такое Ку получилось при R5=110Ом. Срез АЧХ по НЧ начинается снизу около 20-25Гц, по ВЧ - около 40кГц.

Последний раз редактировалось Greenpeace Пн июл 11, 2022 10:14:02, всего редактировалось 3 раз(а).

[12943]

Чтобы получить достоверные результаты симуляции, нужно сначала проверить модель на соответствие даташиту или железу именно на этом участке ВАХ (Uкэ 0,3 В)

[Greenpeace]

12943 писал(а):

Чтобы получить достоверные результаты симуляции, нужно сначала проверить модель на соответствие даташиту или железу именно на этом участке ВАХ (Uкэ 0,3 В)

Да, на 100% Вы правы. В даташите,увы, ничего нет для таких маленьких токов.... Остается только железо, а там возможны свои "сюрпризы"...

Для первого транзистора (2N4403) лучше всего подобрать максимальный h21э, а для второго - минимальный, чтобы по максимуму переложить усиление на первый транзистор.

Есть еще пару вариантов, как еще больше улучшить схему.
1) Ввести местную ООС для VT2, понизив его усиления и пожертвовав при этом размахом выходного напряжения. Пересчитать режимы. Позволит увеличить усиление на VT1.
2) Стабилизация режима для VT1 (тока базы), чтобы по минимуму "гулял" при разных сопротивлениях Rф звуковой карты.

[12943]

Greenpeace писал(а):

В даташите,увы, ничего нет для таких маленьких токов.... Остается только железо, а там возможны свои "сюрпризы"..

.
Всегда можно подобрать похожие с таким же напряжением среди старых онсеми.

Greenpeace писал(а):

Для первого транзистора (2N4403) лучше всего подобрать максимальный h21э, а для второго - минимальный, чтобы по максимуму переложить усиление на первый транзистор.

Вынужден огорчить (или обрадовать) - усиление каскада совершенно не зависит от коэффициента передачи тока транзистора.

Greenpeace писал(а):

Есть еще пару вариантов, как еще больше улучшить схему.
1) Ввести местную ООС для VT2, понизив его усиления и пожертвовав при этом размахом выходного напряжения. Пересчитать режимы. Позволит увеличить усиление на VT1.
2) Стабилизация режима для VT1 (тока базы), чтобы по минимуму "гулял" при разных сопротивлениях Rф звуковой карты.

Уменьшение глубины общей ООС в пользу местной всегда приводит к ухудшению линейности.
Чтобы увеличить усиление каскада нужно 1) увеличивать крутизну прямой передачи, т.е. ток коллектора и 2) сопротивление нагрузки, которое примерно равно наименьшему из сопротивлений - выходного сопротивления каскада, нагрузочного резистора или генератора тока и входного сопротивления следующего каскада.

[Динозавр]

Greenpeace, Вариант с ОБ. Только 2-я гармоника примерно 0,4 %.

Гармоники.gif

2-я гармоника 2 мВ , 1-я 500 мВ

(74.2 KiB) Скачиваний: 110

Вложения

Усилителль100.gif

(13.61 KiB) Скачиваний: 171

[Greenpeace]

Динозавр писал(а):

Greenpeace, Вариант с ОБ. Только 2-я гармоника примерно 0,4 %.

Гармоники.gif

Схема рабочая, проверил на работоспособность с подгонкой номиналов (выбрал Ку=50):


Мне вот только непонятно назначение Q2 и Q3. По сути роль этой связки - эмитерный повторитель(?). Для ЭП достаточно одного транзистора... Q2 вообще ничего не усиливает (наоборот, ослабление по напряжению)...
Все усиление усилителя по напряжению ложится на Q1.
От него зависит общий шум усилителя...

Еще одна версия усилителя, если кому интересно:

В этом варианте схемы пожертвовал линейностью, ограничив усиление Q2 местной ООС. Теперь у усилителя около 50% (7,3 раз) усиления лежит на малошумящем Q1 (что важно для увеличения соотношения с/ш), остальная половина усиления - на Q2 (тоже около 7,3 раз, этот транзистор чуть более шумящий). Общий Ку~50раз.

[Динозавр]

Greenpeace, В моей схеме источник сигнала (генератор ) имеет внутреннее сопротивление 600 Ом !!!
Виноват что не обозначил. В твоей схеме генератор шунтирует резистор 600 Ом - это НЕ правильно.
Нужно последовательное включение генератора с выходным сопротивлением = 0 и эмиттерного резистора 600 Ом.
Местные ООС вредны, 2N4403 работает в режиме микротока 8 мкА ,мало шумит.
Исходное усиление около 600 , номиналы подбирал по минимуму искажений (тщательно).
Про эмиттерный повторитель не согласен , 2 каскада с ОЭ !
Распределение усиления внутри схемы большого значения не имеет, важен итог общая ООСН,
не слишком глубокая 600/100 (15 дб ).

[12943]

Динозавр писал(а):

Про эмиттерный повторитель не согласен , 2 каскада с ОЭ !

Ничьего согласия не требуется, у повторителя напряжение на выходе почти равно напряжению на входе.
Смотрим картинку:
Видим: Q1+Q3 - повторитель.

[falkonist]

Greenpeace писал(а):

Схема рабочая, проверил на работоспособность

А зачем такая сложность? Я делал несколько проще.
https://forum.cxem.net/index.php?/topic ... nt=1365800
В работе проверена и повторена несколькими другими пользователями.

[Динозавр]

12943, ЭП , но хоть не простой ,а на Шиклаи .
falkonist, ---А зачем такая сложность?----
Т.к. питание от микрофонного входа на нагрузку 3-6 кОм с жёсткой стабилизацией 5/2=2,5 В.
Регулировка Кус (100 и менее) не влияет на режим по постоянке .
Да и сложнее на1 транзистор в наше время не проблема. Меньше на1 литик !

[falkonist]

Где Вы увидели "сложность"? По сравнению с Вашей схемой - проще раза как минимум в полтора.