Высококачественный микрофонный преамп

Схема микрофонного предусилителя относительно проста (см. вложенный файл). Общеизвестно, что для того, чтобы снизить общий уровень шума микрофонного преампа выполненного на ОУ, можно использовать каскад на транзисторах. Причём, эти транзисторы можно параллелить, или выполнять данный узел на комплементарных парах, достигая тем самым снижения уровня собственных шумов. Схемотехника общеизвестна, думаю, что ни для кого не секрет, что общую чувствительность предусилителя регулируют цепью, состоящей из последовательно включённого переменного резистора и конденсатора большой ёмкости. Данная цепь, обычно, подключается к коллекторам входных транзисторов. С электрической точки зрения всё правильно. Правильно, да не совсем! При небольшом усилении, уровень шумов находится в пределах допустимого, но бывают ситуации, когда необходимо электрическим путём увеличить чувствительность предусилителя. К примеру, запись с относительно большого расстояния группы инструментов в симфоническом оркестре. � вот мы крутим ручку чувствительности нашего преампа и, вместе с полезным усилением сигнала получаем значительное повышение шума (- 40dB и выше ). Эта ситуация типична для всех предусилителей основанных на подобной схемотехнике, будь то - самостоятельные девайсы или включённые в состав микшерных пультов. Яркий пример тому "невидимый" преам Беринжера, впихиваемый почти во все изделия этой фирмы.

Причиной такого странного шумового поведения является влияние регулирующей цепи на коллекторные токи входных транзисторов. Например, для транзистора КТ3102 оптимальный коллекторный ток, при котором коэффициент шума минимален, составляет 100 - 300 мкА при сопротивлении источника сигнала 1кОм и 30 - 60 мкА при сопротивлении 10 - 100k.

�дея, которую я хочу предложить к воплощению - не нова. Суть в том, чтобы отказаться от регулировки чувствительности во входном каскаде, а взамен использовать для этого специальный каскад с изменяемым коэффициентом передачи, это стабилизирует коллекторные токи входных транзисторов и значительно улучшает шумовые характеристики устройства в целом. Такое решение применяется во многих западных пультах. К примеру, в пульте Calrec UA8000, где данный принцип реализован на ОУ.

Немного о схеме. Каскад, образованный транзисторами VT1, VT2 и микросхемой DA1 должен иметь Ку=10 dB. В принципе цепь P1, R* можно исключить, а Ку каскада установить равным 10 соответствующим подбором резисторов обвязки ОУ.

Резистором R11 (многооборотный) устанавливается близкое к нулю напряжение на выходе DA1. Это обязательное условие, поскольку на входах микросхемы присутствует постоянное напряжение. Гальваническая связь между VT1, VT2 и DA1 улучшает шумовые, фазовые характеристики устройства...

Остальное усиление (35-40 dB) осуществляется каскадом на DA2.1, регулировка чувствительности выполняется резистором R13. На DA2.2 выполнен инвертор, если балансный выход не нужен, то данный каскад можно исключить.

Хочу предупредить о том, что данная схема не проверялась в том виде как она представлена здесь, поэтому нерекомендуется для повторения начинающими.
Есть предложение совместными усилиями всех участников форума провести beta-test данной схемы. Усовершенствования только приветствуются.

Присоединённый файл ( Кол-во скачиваний: 440 )
 Mic_preamp_Tranz_op_5.GIF

Какая цель ставилась при разработке? Уменьшить шумы? Для нормального микрофона нужно всего 40-50дб усиления, для современных оу это не проблема.
Что касается схемы, то не вижу никаких мер по стабилизации параметров входного каскада. ОУ работает с "постоянной" составляющей на входах. Да он так может, но вряд ли от этого будет звучать лучше, особенно если учитывать, что постоянка на выходе будет все время плавать. Потенциометр гейн 22к, входное сопротивление следующего за ним каскада 2.8к, регулировка будет неадекватной.

По поводу постоянки Medved сказал.
По поводу регулятора гейна: лучше запихнуть потенциометр в регулировку ООС ОУ, прямо вместо R14 и R15 поставить этот R13 (22к). Ёмкости С9, С10 и С11 не нужны вообще.
Далее, С6 я бы убрал вообще, а С8 уменьшил до 47 пф.
Выход: С14 и С15 - нафига они? А L1 и L2 для чего?
Номиналы С4 и С5 имхо тож великоваты. Электролиты выкинуть из схемы нафик и поставить "плёнку". ОУ поставить тоже поприличнее (ОРА134, ОРА604 и т.п.).
А вообще, лучше использовать спецовые инструментальные ОУ (INA103, INA217, THAT1510 и т.п.) - схема получится проще, а значит меньше возможностей для порчи звука.

П.С. Шумы (в пределах разумного) - не самое страшное в музыке

Это сообщение отредактировал Denn - 31.07.2007 - 19:28

Шумы для группы инструментов бедет определятся шумами помещения, а не ОУ.

Кстате - полевые транзисторы лучше намного по шумам, чем биполярники.
Так что если делать, то на них родимых.

Если чесно, то думаю, что это тупиковый путь развития. те 5-3нВ/sqtr(Hz) шума что обеспечивают операционники Это очень даже немного. Думаю, что путь развития современных преампов лолжен лежать по пути уменьшения слышимых искажений звука при перегрузке.

Шум ne5533 в звуковом диапазоне - до 0.56мкВ при сигнале с микрофона 1мВ (в худшем случае, это предел его чувствительности) что соответствует сигнал-шум 66дБ и это при усилении в 50дБ. Я конечно понимаю, что ухо слышит до 120дБ динаического диапазона, но такой тишины от помещения вы никогда не добьетесь.

Предлагаю занятся разработкой микрофонных преампов на основе каскада бананова. Сам готов взяться...

Это сообщение отредактировал BSVi - 31.07.2007 - 20:55

Уважаемый Medved, если несложно, на конкретном примере. Схема стабилизации параметров входного каскада...

Чтобы защитить от проникновения радиопомех в схему через выход устройства, поскольку любой отрезок провода, будь он хоть трижды экранирован, сбалансирован, представляет собой антенну. Чаще всего подобные наводки присутствуют на экранных оплётках кабеля, даже если экран не участвует в передаче сигнала. Кстати на входе должен быть аналогичный фильтр. L1, L2 - это обычные ферритовые цилиндры, маленького размера с пропушенным через них отрезками одножильного провода.

Таковыми не располагаю, к сожелению. С удовольствием купил бы THAT1510.
За советы спасибо!

Несколько изменнённая схема (см. вложенный файл)

Присоединённый файл ( Кол-во скачиваний: 204 )
 Mic_preamp_Tranz_op_5.2.GIF

Уважаемый BSVi, что такое каскад бананова

По аналогии с теми же SSL 9k и Green Pre ферриты имхо лучше поставить на вход - иначе какой смысл бороться с радиопомехами если они уже в тракте и уже усилены преампом?

Каскад Бананова (это не оффициальное название) - каскад предназначенный для эмуляции лампы, разработан Виктором Кемпф.

Жаль гтлаб лежит, статью выложил сюда - http://upload.com.ua/get/899949711

По поводу схемы -
1) Нужно убрать полярные конденсаторы с входа. Хоть большинство из них и пропускает сигналы звукового диапазона, у них сильно выраженна так называемая "диэлектрическая абсорбция". Она очень неблаготворно влияет на звук. Рекомендуются либо бумага в масле (что очень хорошо, но хрен найдешь) либо пленка полипропиленовая (пресловутая Вима)

2) Подстройка нуля - абсолютно глупое занятие, у тебя же есть конденсаторы в проходе, тоже касается частотной коррекции ОУ.

3) Хвалю в том плане, что сделанна правильная структура микрофонного преампа - сначала преамп 20дБ, потом дополнительная усилялка.

4) Хотел сказать, а потом посмотрел в симуляторе и понял, что на схеме все правильно

5) �ндуктивности на выходе безполезны, как и те конденсаторы, что стоят у тебя на входе С4, С5 - они образуют делитель только с выходным сопротивлением микрофона. Более того, микрофонный кабель часто имеет намного большую емкость, чем эти конденсаторы.

делать нужно действительно LC цепь - тогда получится так называеммый П-фильтр - один из самых эффективных. В выходных каскадах практически всех радиостанций стоит именно такой фильтр, чтоб не выбрасывать в эфир лишнего.
в крайнем случае - RC.

частоту среза обычно выберают около 1МГц, тогда все радиостанции эффективно отрезаются. для этого последовательно с С1 и С2 нужно включить катушечки по 20-30мкГн

6) Выходное сопротивление у тебя 100Ом, стандарт для профессиональной аппаратуры - 600Ом, но это уже придирки, входное сопротивление обычно 10кОм, у тебя 6.8, что в принципе не очень важно.

7) С выхода электролиты выкинуть. �МХО, лучше придерживаться правила - поставить лишний операционник лучше, чем лишних фиговый конденсатор.
Все параметры операционников гарантируются и точны, а вот параметры фиговых конденсаторов...

Это сообщение отредактировал BSVi - 1.08.2007 - 01:15

Хотя бы применение транзисторной сборки и источника тока. Приложите пальчик к транзистору одного плеча и померяйте напряжение на выходе оу, оно будет так мило плавать

Это не совсем так, точнее совсем не так для источников сигнала с импедансом меньше 10кОм.

Хорошие современные ОУ могут и 0.95нВ/sqtr(Hz), было бы желание.

Если речь о последних, с диодом, то они не подойдут в микрофонные преампы, не для того заточены. Можно делать на мю-каскадах, но от входного диф.каскада или трасформатора никуда не деться при необходимости балансного входа. При определенных условиях дифкаскад очень мягко ограничивает. Посмотри в сторону моего "Полевого зверя", там неплохой потенциал для чисто полевого микампа с характерной для полевиков окраской и мягким ограничением. В принципе, если интересно, могу покумекать на досуге)

>Это не совсем так, точнее совсем не так для источников сигнала с импедансом >меньше 10кОм.

Да, я действительно не прав. �звиняюсь.

>Хорошие современные ОУ могут и 0.95нВ/sqtr(Hz), было бы желание.
А если еще и азотом охлаждать...

Я говорю про всем доступные NE5534.

>Если речь о последних, с диодом, то они не подойдут в микрофонные преампы,

Да, я какраз и думал про последние с диодами...
Действительно, они нелинейны во всем динамическом диапазоне, не только при перегрузе. Как вариант изврата - неглубокая ООС в этом каскаде, которой при ограничении будет нехватаеть для лианиризации. Хотя это грозит резким входом в ограничение. Нужно симулить.

>Посмотри в сторону моего Полевого зверя
Дай ссылочку плз.


Это сообщение отредактировал BSVi - 1.08.2007 - 01:16

http://www.gtlab.net/gtlab2/news.php

Вроде бы в заголовке значится высококачественный, а не на деталях за 10-20р...

А то) Нужно мягкое ограничение в одном каскаде- мю каскад на двух подобранных 2ск170. Но проблему с балансным входом это не решает.

http://www.gtlab.net/gtlab2/readarticle.php?article_id=59

В этой схеме, как впрочем и во многих других, входной каскад которых выполнен на паре подобранных транзисторов, возможно применить транзисторную сборку взамен VT1 и VT2. К примеру, SSM2220, предназначенную для применения во входных каскадах микрофонных предусилителей... Со слов производителя - гарантируется 0,5 процентная идентичность параметров транзисторов, при максимальном уровне собственного шума на частоте 100 Hz 1nV/sqtr(Hz), типовое же значение в диапазоне частот 20Hz - 20kHz составляет 0,7nV/sqtr(Hz) максимально.

Красивые цифры, неправда ли... Но в своём городе я такое не найду, как впрочем и многое другое, поэтому приходиться довольствоваться малым.
Кстати, в микросборке реализована диодная защита баз транзисторов.

По поводу пальчиков, прикладываемых к корпусам входных транзисторов...
В моей практике, такого неприходилось проделывать, и думаю, что не придётся...

По поводу стабилизации параметров входного каскада. Видимо имелось ввиду - стабилизация коллекторного тока входных транзисторов. Ведь от него (тока) зависит уровень собственных шумов. Да, Вы правы, вполне можно применить вместо R5 и R6 (см. вложенный файл) активный источник тока. Схема его проста и общеизвестна, но при хорошем стабилизированном иточнике питания, на мой взгляд, в этом нет необходимости. Думаю, что ограничительных резисторов вполне достаточно.

BSVi спасибо за советы и поддержку!


Присоединённый файл ( Кол-во скачиваний: 144 )
 Mic_preamp_Tranz_op_5.3.GIF

Roman
О. Все стало лучше.

Теперь идея фикс - что мы делаем сейчас - сейчас мы берем балансный сигнал с микрофона, потом делаем из него небалансный, усиливаем, потом опять балансируем. Глупо?

Помоему намного логичней будет усиливать сразу балансный сигнал. Тоесть делаем два небалансных усилителя с общей управлялкой. Таким образом мы исключим влияние наводок внутри схемы. Недостаток - шума будет больше при подключении к небалансному входу.

Еще одно замечание - каскад на транзисторах сейчас !!!ПОДАВЛЯЕТ!!! сигнал.
Скорее всего ты перепутал сопротивления 15к и 4.7к местами.

В любом случае нестабилизированная рабочая точка - нехорошо.
Что предлагаю я - это тотже каскад с источником тока и токовым зеркалом. Можно сразу сделать первые 20дБ усиления на нем при достаточно хорошей линейности.

Medved
>Вроде бы в заголовке значится высококачественный, а не на деталях за 10-
>20СЂ...

Только чур разговоры про микрухи от INA и THAT которые днем с огнем... не начинать

ОК. Нарисовал прикидочно то, о чем я написал.

Сорри, что не посчитал и не просимил - времени нет.

Q4, Q6 - усилялки.

Q8 - источник тока, Q5, Q7 - токовые зеркала.

R3, R4 - ООС для стабилизации рабочей точки.

гейн регуляруется током, ток задается потом X1. Естественно, вместо просто пота в конечной конструкции там будет источник тока еще на одном транзюке.

Как видим по пути сигнал из баланстного в небалансный не превращается. За счет общего источника тока усиление обоих транзюков будет одинаковое даже при большом разбросе параметров.

Это сообщение отредактировал BSVi - 1.08.2007 - 14:55

Присоединённый файл ( Кол-во скачиваний: 161 )
 pre.gif

Да зачем? Навалом отличных ОУ от АД, хоть с current feedback, хоть нет.

Зачем городить огород? Два хороших оу, сдвоенный галетный переключатель в цепях ООС с прецензионными резисторами. Минимум деталей на пути звука, шумов и искажений за разумные деньги.

Да хоть и на них хоть на других типа AD797 - главное результат если оно того стоит...

AD797, AD811- меньше 10 долларов за пару. С доступностью проблем нет.
Гораздо интересней было бы обсудить способы устранения недешевых входных емкостей при сохранении фантомного питания.

Про ад797 - вот примерно такой вариант, только баланс сделать без трансформатора http://www.sg-acoustics.ch/analogue_audio/...rs/pdf/G_r1.pdf

Еще раз убеждаюсь, что все хорошее уже придумали до нас)

Схемку в предыдущем посте отредактировал... А вас тут сколько набежало

Да, это то, что я предлагал в самом начале

�збавится от фантома без конденсаотров - нужны только операционники, которые 50вольт держат

Посмотрел даташит на ad797 - этоже сплошная аудиофилия пошла... Такие параметры нафиг не впились в звуке...

Это сообщение отредактировал BSVi - 1.08.2007 - 15:04