Высококачественный микрофонный преамп

�меть большой дин. диапазон преампа. Это значит, что нужно иметь минимум шумов высокое напряжение питание и разумный к.у. А уж дальше разогнанный выход запихиваем в лимитер и срезаем все неугодное ацп.

Для этого как раз и нужна высокая перегрузочная способность микрофонного преампа. Если предусилитель выполнен на лампах, то вопрос перегрузки именно схемы такого устройства не стоит. Благодаря высокому, в сравнении с вариантами на транзисторах, напряжению питания и свойствам вакуумных приборов мягко ограничивать пики сигналов, о чем уже упоминал BSVi, происходит генерация чётных гармоник, которая воспринимаются на слух как "уплотнение", "утепление" звука. В конечном счёте благодаря четным гармоникам и свойству нашего слуха - благосклонно относиться к ним, ламповая перегрузка звучит более музыкально, чем перегрузка транзисторных каскадов. Хотя, с технической точки зрения - это икажения, достигающие 10-15 процентов! Но именно благодаря им, в частности, явлению небольшой ламповой перегрузки, Jazz Guitar звучит так вкусно!

У транзисторов есть одно очень нехорошее качество - это явление насышения ЭМ�ТТЕР-КОЛЛЕКТОР или КОЛЛЕКТОР-ЭМ�ТЕР переходов, завистит от типа проводимости элемента, избыточным током. При этом, в отличие от лампы, генерируется большее количиство, в основном, нечётных гармоник, имеющих медленноспадающий характер. Возникают слышимые, нерпиятные на слух, искажения. Чаще всего - это треск на очень громких звуках.
Усугубляет ситуацию то, что в транзисторных предах, "благодаря" применению глубокой ООС преобладают нечетные гармоники высоких порядков. Вот откуда этот "песок" на частотах выше 6 кГц, где, по идее, голосу уже почти нет места в спектре сигнала. Но вопреки логике, при использовании транзисторного, в том числе и выполненного на ОУ предусилителя, таковые присутствуют, причем уровень их очень высок, а частоты измеряются десятками килогерц. Применяя ООС, мы тем самым "отодвигаем" сильновыраженную 3 и 5 гармоники в область 7, 9 и т.д. гармоник, область высоких частот, к которой наш слух, менее восприимчив. Это в теории...
Но эта часть звукового спектра, применительно к человеческому голосу, ответственна за так называемую "прозрачность" звука - критерий глубоко субъективный. Но именно он, в числе прочих, определяет насколько естественным, близким к живому восприятию, "считает" наше ухо записаный материал. Представте, что Вы на рынке покупаете картошку, а Вам сверху ещё насыпают проросшей и гнилой, и требуют за это заплатить.

�тог - хотите собрать транзисторно-микросхемный предусилитель c высокой перегрузочной способностью, используйте для этого большое напряжение питания, современные ОУ работают с двухполярным напряжением 2 X 24V, и современные транзисторы.

Я уже писал, об этом здесь http://diyfactory.ru/forum/index.php?showtopic=122, но повторюсь, что согласно рекомендациям стандарта DIN 45500 для микрофонных предусилителей высшего класса, перегрузочная способность должна составлять не менее 34 dB, при Кг в диапазоне 20Hz - 20kHz не более 0,03 процента.

P.S.: Есть предложение не закрывать эту тему, поскольку она называется "Высококачественный микрофонный преамп", а продолжить здесь обсуждение разных вариантов предусилителей, в том числе и на ОУ, вообщем, всех схемотехнических идей участников форума, применимых к этой тематике. Думаю, что подобный материал, собранный в одном месте, будет полезен и музыканту и разработчику.
Так же, хочу предложить новую тему "Высококачественный лимиттер". Проблема извечная, думаю, что тема будет интересна широкому кругу форумчан.

Отпуск кончился - завтра на работу Почему всё хорошее так быстро кончается?!

Это сообщение отредактировал Roman - 5.08.2007 - 23:34

Roman
Ну тему-то никто не закрывает. В общем продолжаем обсуждение. Спасибо за подробное изложение теории - думаю действительно многим полезно будет. Про схему обсуждаемую с самого начала топика - ждём испытаний.
BSVi
Серёг ты сможешь грамотно развести преамп по схеме на AD797? Сделать блок питания на максимальное напряжение что опер этот выдержит. Регулятор гейна на галетнике дискретный. В принципе там наверное любой опер подойдёт (тот же LM833) если нет желания на ад797 тратиться... �ли не стоит оно того?

Roman
>Благодаря высокому, в сравнении с вариантами на транзисторах, напряжению >питания
Вот - вот, а потом эти 20вольт в АЦП лезут. Нужен лимитер.

>четным гармоникам и свойству нашего слуха - благосклонно относиться к ним
Тут тоже все очень просто - четные гармоники это октавы и квинты - наименее заметные интервалы. В книжках по гармонии даже специально пишут - никогда не ведите два голоса точно в октавы или точно в квинты так как они сольются в один и их невозможно будет отличить.

>это явление насышения ЭМ�ТТЕР-КОЛЛЕКТОР или КОЛЛЕКТОР-ЭМ�ТЕР >переходов
Мягко говоря не так. Эти пререходы насыщаются только тогда когда потенциал базы выше потенциала коллектора. Такое происходит в моих любимых импульсниках, но никак не в звуковой аппаратуре.

Явление тут другое. Дело в том, что ширина гармонического ряда пропорциональна производной напряжения по времени. Чем она больше, тем шире ряд (спектральное соотношение неопределенности)

При входе транзистора в ограничение эта производная стремится к бесконечности (получается прямоугольник) А при входе ламп в ограничение видно характерное закругление - производная не такая уж и большая. Вот и все

Но хрен бы с ними с гармоническими искажениями (их можно обрезать фильтрами) если бы не появлялись так называемые интремодуляционные искажения. Дело в том, что музыкальный сигнал не представляет из себя просто синусоиду. Так вот если взять две синусоиды и исказить их вместе, то искажений получится гораздо больше чем если их исказить по отдельности и сложить искажения.
� тут лампы вне конкуренции - когда транзюки искажают музыку интермодуляционные искажения по спектру напоменают белый шум, а у ламп он ближе к розовому и даже намного лучше

Наиболее заметный для ушей диапазон - 2-4кГц если искажения будут лежать ниже этого диапазона - все будет хорошо, выше - получится эксайтер, а в нем - получится противная зуделка.

>"благодаря" применению глубокой ООС
Глубокая ООС призванна устранить искажения, с чем она прекрасно справляется, естественно за счет быстродействия. Спектр гармоник она не расширяет.

>выше 6 кГц, где, по идее, голосу уже почти нет места
Посмотри спектроанализатором, голос есть и за 30кГц !!! Те в ультразвуке. Голос без 8кГц звучит очень плохо.

>используйте для этого большое напряжение питания
� конечно-же лимитер в комплекте, о чем я говорил сто раз

>2 X 24V, и современные транзисторы
Современные транзисторы и 5кВ держат без проблем. При токах в 1000А




diyfactory
Помоему у форума есть косяк - не могу цитаты делать выделив текст и нажав кнопку. У меня Опера 8.5

>Серёг ты сможешь грамотно развести преамп по схеме на AD797?
Без проблем. Давайте только схемку сформируем.

По поводу преампа на AD797 сейчас топик новый создам. Там обсудим.

В старой опере джавовский скрипт цититника может некорректно работать - переходи на фаерфокс или более познюю оперу. Опера вообще странный браузер. Вроде самый правильный в плане стандартов, но какой то кривой при этом. Строго имхо. Не отвлекаемся.

Я уже писал об этом здесь http://diyfactory.ru/forum/index.php?showtopic=122

Спасибо за развёрнутое объяснение работы транзисторных каскадов! Правда, всегда приятно прочитать комментарий технически грамотного специалиста.

Это сообщение отредактировал Roman - 6.08.2007 - 18:40

Еще как расширяет. Амплитуда низших гармоник уменьшается, но амплитуда высших увеличивается

� вот поэтому, в спектороанализаторе, вооружённым глазом, мы видим 7, 9, 11, 13, 15... ярких звездочек. Но лучше, конечно, 5-ть звёздочек, применительно к хорошему коньяку, а к звуку 3...

"Анализ спектрального состава искажений лампового и транзисторного усилителей показывает их существенное различие: в ламповых сновной вклад в искажения вносят гармоники низкого порядка, и интенсивность их пропорционально убывает с увеличением номера гармоники, в транзисторном спектр значительно шире, а интенсивность составляющих не поддается какой-либо закономерности. Очевидно, что с учетом эффекта маскировки влияние на субъективное восприятие гармонических составляющих искажений низкого порядка ослабляется, и тем самым подчеркивается роль высших гармоник."

Алексей Грудинин "О заметности искажений" Журнал «Stereo» N10 1996 г.

На самом деле это не проблема транзисторов как таковых, а проблема ОС. В транзисторных безосных усилителях гармоники тоже быстро спадают. У транзисторов есть другая серьезная проблема- "тепловая память" и как следствие термомодуляция выходного сигнала.

Ну поехало...

Вот я вам предложил относительно безООСную схемку на дикрете, требующую правда доработки. Обплевали, сказали, что AD797 лучше - бог с вами

Ок. ООС увеличивает уровень высших гармоник искажений. Ну и бог (теперь) с ними, если их уровень -120дБ. В любом случае спектр искажение с ООС меньше, чем без нее. Не по длинне, а по уровню.

Как бороться с тепловой памятью - очень хорошо описал Лачинян в своем усилителе.
http://www.meltech.narod.ru/shems/amp/lachinyan.html

Это сообщение отредактировал BSVi - 7.08.2007 - 10:54

Так то речь была о транзисторах вообще, вы ведь в теорию ударились чуть выше или мне показалось? Так что никуда не поехало, а уже проехало)

Сейчас посмотрю, что-то грузится еле-еле.

Сергей, если позволите называть Вас мирским именем, лично я не плевал, не плюю, и не собираюсь ни в кого плевать, поскольку считаю, что любая идея имеет право на существование, равно как и любое мнение, высказанное вслух, в нашем случае опубликованное на форуме, имеет место быть!

То что Вы предложили, если позволите, назовём это - дифферинциальным дискретным микрофонным предусилителем, в основе своей несёт замечательную идею, которую, я думаю, стоит довести до готового схемотехнического решения. � Ваша разработка, наверняка, будет интересна широкому кругу участников форума.

Ваши бы слова, да Богу в душу!..
Голос "видно" в спектроанализаторе на частоте 30 кГц, прав Medved, благодаря увеличению уровня высших гармоник, которые "отодвинуты" в область высоких частот "благодаря" применению Глубокой Обратной Отрицательной Связи. В реальности его там быть недолжно. � скажите, зачем мне такой сомнительный эксайтер?

Глубокая ООС, с технической точки зрения, особенно применительно к операционным усилителям, очень простое решение, придуманное очень давно для уменьшения слышимых искажений. Но время не стоит на месте - на смену старым носителям приходят новые, более совершенные. Соответствующим образом должна меняться схемотехника такого каскада как, микрофонный предусилитель. Правильным, на мой взгляд, решением было бы отказаться от применения глубокой ООС, применив взамен местую обратную связь,что значительно снизило бы уровень икажений, и раздельное усиление каскадов.

Кстати, по-моему, в предложенной Вами схеме Вы используете местную обратную связь (R3, R4), а не общую, или я ошибаюсь?

Вы предложили очень элегантное решение, так доведите его до логического завершения - готовой схемы...

Посмотрел. На мой взгляд, пытаться компенсировать тепловые искажения одного прибора тепловыми искажениями другого и при этом питать надежды, что они (эти искажения) совпадут и будут подавлять друг друга, как минимум, смело

Этот метод используется миллион веков) и все хорошо работает. Пример-теже токовые зеркала, или когда задают ток одного транзистора согласованным другим, вообщем примеров просто туча.

Помоему, даже очевидно, что если два одинаковых прибора (в одинаковых корпусах и с одинаковыми подложками, и геометрией кристалла) нагреть одинаковым импульсом до одинаковой температуры, то мы получим абсолютно одинаковые искажения Если их вычесть, то получим просто сигнал без искажений

Это сообщение отредактировал BSVi - 7.08.2007 - 19:21

>Сергей, если позволите называть Вас мирским именем
Конечно.

>Голос "видно" в спектроанализаторе на частоте 30 кГц, прав Medved, >благодаря увеличению

Это сказал я. Но голос видно не благодаря ООС, а благодаря тому, что в спектре голоса действительно есть 30кГц. Это абсолютно не шутка. Спектр шипящих звуков может достигать 100кГц. Хотя для нас это не актуально. У меня звуковуха может только 96кС/с. Тоесть максимум 48кГц.

>� скажите, зачем мне такой сомнительный эксайтер?
Я впринципе не хочу прославится особым защитником ООС, но помоему вы переоцениваете искажения вносимые ею...

Кстае - оффтопный, но философский вопрос - стоит ли избавляться от ООС в преампе, если
1) Операционник стоит на входе любой звуковухи обязательно. В большинстве звуковух сигнал от постояннки фильтрует электролит.
2) Операционник памяти (и если бы только один, обычно два и более!!) в АЦП.

>для уменьшения слышимых искажений
Да, а зачем уменьшать искажения НЕ слышимые?

>предложенной Вами схеме Вы используете местную обратную связь
Да, этот тип обратной связи есть во всех ламповых каскадах и потому признается аудиофилами )

>так доведите его до логического завершения
Ок, когда будет время - посижу с калькулятором

Это сообщение отредактировал BSVi - 7.08.2007 - 19:34

Оффтопный ответ. Думаю, что стоит. Чтобы не "накапливать" искажения, вносимые цепочкой каскадов, в простом случае это - предусилитель и ОУ, стоящий перед АЦП.

По-моему, это не проблема для сигнала линейного уровня, к тому же в хороших звуковых картах стоят хорошие электролиты. Думаю, что не стоит забивать этим голову.

Ага, только как-то не клеится эта картинка на подавление тепловых искажений выходных транзисторов тепловыми искажениями транзисторов драйверного каскада с токами на порядок меньшими. Ключевое слово одинаковые. Одинаковые транзисторы с одинаковыми токами и одинаковыми температурами. Только вот ничего одинакового в природе не бывает. Се ля ви. А уж тем более, когда транзисторы разные, токи разные, да еще и по нестабильной бетте передача идет в выходной каскад. Давайте будем отделять котлеты от мух Тепловые искажения можно компенсировать, но далеко не так топорно и действительно крутых решений можно пересчитать по пальцам. Лично я видел только одно. К сожалению, вега легла и огромный культурный и информационный пласт потерян вместе с ней

Да, вегу жалко.
Усил лачиньяна я слушал - очень хорош. У него в схеме действительно не так все гладко, но и он звучит на 5.

В конечном итоге нам ничего (кроме плохой доступности) не запрещает использовать согласованную пару транзисторов.

В данном случае проблема решается поп-фильтром, установленным перед микрофоном. �скажения подобного рода возникают непосредственно в микрофоне и никаким "супер-перепупер" преампом не лечатся.

Не лечится, зато заметность уменьшается.
Про концертные микрофоны я молчу.