+- Audio Perfection Forum (https://www.audio-perfection.com/forum)
+-- Форум Акустика, Электроакустика, Психоакустика (https://www.audio-perfection.com/forum/forumdisplay.php?fid=11)
+--- Форум Измерительные микрофоны (https://www.audio-perfection.com/forum/forumdisplay.php?fid=13)
+--- Темы: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон (/showthread.php?tid=62)
Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 05-27-2014
С тех пор как Линквитц обратил внимание уважаемой публики на использование электретного капсюля Panasonc WM-60А в качестве основы для измерительного микрофона прошло довольно много времени. Panasonc перестал выпускать WM-60А, ему на смену пришёл WM-61А. Такое впечатление что и WM-61А сняли с производства, по крайней мере ни один из основных дистрибьюторов больше их не предлагает http://www.findchips.com/search/WM-61A.
Впрочем, есть фирмы предлагающие замену снятым с производства капсюлям Panasonc, включая копии WM-60А и WM-61А.
http://www.jlielectronics.com/pages/Replacement-Panasonic-Microphones.html
http://www.jlielectronics.com/search.php?search_query=mic
Дайташиты на их продукцию приведены ниже.
JLI-60A.pdf (Размер: 74.2 KB / Загрузок: 226)
JLI-61A.pdf (Размер: 1.5 MB / Загрузок: 8,270)
Выглядят похоже на оригиналы, ну а на самом деле...Не встречал, не знаю.
Итак, хотелось бы разобраться что представляет из себя WM-61А и как наилучшим образом его использовать для создания измерительного микрофона.
В отличии от моего любимого английского анекдота , в этой теме не будет любви к английской королеве. Хотя, пожалуй, немного детектива всё таки останется.
Собственно информации о WM-61А очень много. Так же как и обсуждений практически на каждом радиолюбительском форуме. Но, большая часть информации достаточно неполная и напоминает игру в испорченный телефон. Я постараюсь привести здесь то что мне кажется наиболее достоверным плюс кое какие мои измерения и основывающиеся на них модели.
Для начала приведу оригинальную маркировку. Я покупал эти капсюли в Digi-Key в 2010 и в 2013 г.
Маркировка на задней панели оба раза содержала зелёную точку. Картинка прилагается.
На российских форумах я встречал картинки с другой маркировкой. Не могу сказать, подделка это или нет.
Но думаю что оригинальная маркировка должна совпадать с тем что на изображении. По крайней мере это
то что продавалось официальным дистрибьютором в штатах.
Итак, немного обещанного детектива. Что у него внутри...
Спиливаем скальпелем завальцовку алюминиевого корпуса и вытаскиваем плату с полевиком.
Выглядит она вот так:
А вот то что располагается внутри помимо платы с полевиком:
Схематично, конструкцию капсюля можно изобразить следующим образом:
Маркировка на транзисторе 1H :X. Вообще, эта маркировка не может служить слишком надёжным идентификатором.
Маркировка 1H используется многими фирмами для обозначения транзисторов не имеющих ничего
общего с полевиком фирмы Panasonic.
Например биполярного npn транзистора Fairchaild KST05 http://www.fairchildsemi.com/ds/KS/KST06.pdf
Или FMMTA05 фирмы Diodes Inc. http://www.diodes.com/datasheets/FMMTA05.pdf
По данным Джона Коновера http://www.johncon.com/john/wm61a/ в капсюле стоит один из 2 транзисторов: 2SK0123 для японской версии или 2SK3372 для американской.
Даташиты транзисторов:
2SK0123_BED_discon.pdf (Размер: 168.96 KB / Загрузок: 76)
2SK3372_DED_discon.pdf (Размер: 201.84 KB / Загрузок: 75)
Оба транзистора имеют маркировку 1H, оба выпускались Panasonic. Сейчас больше не производятся.
Panasonic рекомендует им на замену DSK3J02, имеющий очень близкие параметры.
Даташит DSK3J02 прилагается:
DSK3J02_E.pdf (Размер: 468.39 KB / Загрузок: 67)
Для того чтобы серьёзно заняться оценкой искажений, вносимых усилителем капсюля и его улучшением,
необходимо иметь адекватную модель самого транзистора.
К сожалению, наши японские друзья из фирмы Panasonic не предоставляют SPICE модели ни для 2SK123, ни для 2SK3372.
В своё время я использовал модель 2SK3372 найденную на бескрайних просторах интернета, немного подстроив её для лучшего соответствия данным из даташита и статьи из AudioXpress
http://www.audio-perfection.com/forum/thread-56-post-1115.html#pid1115
Это конечно не самая точная модель.
Однако наши японские друзья опубликовали модель DSK3J02, рекомендованного как замена 2SK3372.
Зная нелюбовь японских товарищей к публикации моделей, мы конечно не поверим им на слово и попробуем
уточнить её по результаты измерений.
Spice_DSK3J02_EN.pdf (Размер: 33.71 KB / Загрузок: 67)
Для начала попробуем измерить параметры усилителя в "родном включении". Сигнал на затвор полевика подаётся через ёмкость 7pF, имитирующую ёмкость капсюля.
Почему именно 7pF? Диаметр центрального электрода примерно 4.53мм.
Зазор между центральным электродом и электретом (подвижной мембраной)
определяется толщиной пластиковой шайбы и равен 0.02мм.
Отсюда рассчитывается ёмкость которая приблизительно равна 7pF. Таким образом, включив эту ёмкость
последовательно с низкоомным выходом генератора (как разделительную) мы обеспечим работу схемы
от импеданса, примерно равного выходному сопротивлению реальной мембраны.
Схема питается от 10В и в стоке стоит 10К резистор.
Зависимость искажений от амплитуды. Для 3х частот, 1К 10К и 20К
amp_dist_sweep_7pf.pdf (Размер: 12.26 KB / Загрузок: 35)
Зависимость искажений от частоты
FR_dist_sweep_7pf.pdf (Размер: 11.44 KB / Загрузок: 23)
АЧХ
FR_resp_sweep_7pf.pdf (Размер: 11.45 KB / Загрузок: 16)
А это тоже зависимость искажений от амплитуды. Только уже при ёмкости 15pF.
Обратите внимание на отличие коэффициента передачи.
amp_dist_sweep_15pf.pdf (Размер: 12.07 KB / Загрузок: 15)
Теперь переделаем усилитель примерно так, как это рекомендовал Линквитц.
Я имею ввиду обрезание а не переворот. Т.е. исходную рекомендацию.
Итак, это истоковый повторитель, генератор подключён через те же 7pF, в истоке резистор 10К, питание - 10В.
Зависимость искажений от амплитуды. Для 3х частот, 1К 10К и 20К
Cut_amp_dist_sweep_7pf.pdf (Размер: 12.1 KB / Загрузок: 22)
Зависимость искажений от частоты
Cut_FR_dist_sweep_7pf.pdf (Размер: 11.36 KB / Загрузок: 18)
АЧХ
Cut_FR_resp_sweep_7pf.pdf (Размер: 11.43 KB / Загрузок: 27)
Продолжение следует...Stay Tuned !!!
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - Tetragramaton - 05-28-2014
Круто!!!!! спасибо большое!
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-01-2014
.
Часть вторая.
Создание адекватной модели.
Итак, Панасоник поделился с нами некой моделью полевого транзистора DSK3J02, который должен быть близок по параметрам к 2SK3372 (так как предлагается на замену). Я боюсь что если использовать эту модель напрямую нас будет ждать разочарование. Выражающееся в невысокой точности результатов моделирования. Большинство изготовителей, особенно Японских, с пренебрежением относятся к созданию и последующему тестированию моделей компонентов которые они предлагают. Тем не менее, начинать с чего-то надо и эта исходная модель-уже что-то.
Для начала неплохо было бы померить статические входные и выходные характеристики. Т.е. провести маленькую лабораторную работу, примерно так как учили в школе. В результате получаются данные и семейства кривых, приведённые в Ехеловском файле.
FET_PLOTS.xls (Размер: 42.5 KB / Загрузок: 21)
После этого, параметры модели проверяются в симуляторе и строятся соответствующие семейства кривых, отображающие семейства входных и выходных характеристик модели.
Это файлы "2SK3372_Curves_Id_Vds.asc" и "2SK3372_Curves_Id_Vgs.asc".
Далее проверяется АЧХ модели для обоих схем включения. Файл "Gain_Eval.asc"
Основная цель проверки АЧХ-убедиться и установить соответствие между измеренным и моделируемым
коэффициентами передачи в обеих схемах включения.
Причём для уточнения ёмкостей используется не только значение эквивалентной ёмкости капсюля 7pF,
но и 15pF. Для чего собственно и было произведено соответствующее измерение в первой части данного опуса.
Кроме того, необходимо убедиться в том что сопротивления утечки p-n перехода полевика и диода "утечки" имеют
реалистичные значения.
При этой проверке, кстати, выяснилось что параметр модели Vk "Напряжение, характеризующее наступление ионизации
в переходе затвор–канал" у исходной модели приводит к нереалистично низкому входному сопротивлению.
Что потребовало его значительной коррекции.
Затем, проверяется соответствие искажений модели для 2 схем включения, усилителя и повторителя.
Исходные данные искажений реально измеренного усилителя приведены в первой части.
Сначала сопрягается несколько точек, файл моделирования "THD_1.asc".
Результаты моделирования из "SPICE error log" приведены ниже:
Код:
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+03 7.205e-01 1.000e+00 0.01° 0.00°
2 2.000e+03 1.256e-03 1.743e-03 94.25° 94.24°
3 3.000e+03 8.100e-05 1.124e-04 -3.64° -3.65°
4 4.000e+03 3.599e-05 4.995e-05 178.43° 178.42°
5 5.000e+03 2.882e-05 4.000e-05 -179.90° -179.91°
6 6.000e+03 2.377e-05 3.299e-05 -179.90° -179.91°
7 7.000e+03 2.037e-05 2.827e-05 -179.93° -179.94°
8 8.000e+03 1.783e-05 2.474e-05 -179.94° -179.95°
9 9.000e+03 1.585e-05 2.199e-05 -179.95° -179.96°
Total Harmonic Distortion: 0.174817%
N-Period=1
Fourier components of V(cs_out)
DC component:-0.0017443
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+03 7.521e-01 1.000e+00 -179.96° 0.00°
2 2.000e+03 6.560e-03 8.722e-03 -85.93° 94.03°
3 3.000e+03 3.676e-04 4.887e-04 174.56° 354.52°
4 4.000e+03 1.875e-04 2.493e-04 -8.23° 171.73°
5 5.000e+03 1.488e-04 1.978e-04 0.52° 180.49°
6 6.000e+03 1.230e-04 1.635e-04 0.40° 180.37°
7 7.000e+03 1.054e-04 1.401e-04 0.32° 180.29°
8 8.000e+03 9.222e-05 1.226e-04 0.28° 180.24°
9 9.000e+03 8.197e-05 1.090e-04 0.25° 180.21°
Total Harmonic Distortion: 0.874546%
.step fgen=20000
N-Period=1
Fourier components of V(sf_out)
DC component:0.000968076
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 2.000e+04 7.206e-01 1.000e+00 -0.71° 0.00°
2 4.000e+04 1.300e-03 1.804e-03 76.09° 76.81°
3 6.000e+04 1.257e-04 1.745e-04 8.17° 8.88°
4 8.000e+04 3.378e-06 4.688e-06 164.47° 165.18°
5 1.000e+05 1.690e-06 2.346e-06 -176.59° -175.87°
6 1.200e+05 1.164e-06 1.615e-06 -179.46° -178.75°
7 1.400e+05 1.003e-06 1.393e-06 -179.97° -179.26°
8 1.600e+05 8.789e-07 1.220e-06 -179.95° -179.24°
9 1.800e+05 7.812e-07 1.084e-06 -179.95° -179.24°
Total Harmonic Distortion: 0.181266%
N-Period=1
Fourier components of V(cs_out)
DC component:-0.00514485
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 2.000e+04 7.513e-01 1.000e+00 176.54° 0.00°
2 4.000e+04 6.742e-03 8.973e-03 -114.82° -291.35°
3 6.000e+04 6.125e-04 8.153e-04 178.52° 1.99°
4 8.000e+04 2.721e-05 3.622e-05 -86.77° -263.31°
5 1.000e+05 8.039e-06 1.070e-05 -3.24° -179.78°
6 1.200e+05 5.940e-06 7.906e-06 0.63° -175.90°
7 1.400e+05 5.064e-06 6.740e-06 0.31° -176.23°
8 1.600e+05 4.431e-06 5.898e-06 0.25° -176.28°
9 1.800e+05 3.938e-06 5.242e-06 0.22° -176.31°
Total Harmonic Distortion: 0.901020%
Measurement: sf_out_rms
step RMS(v(sf_out)) FROM TO
1 0.50949225745 0 0.005
2 0.5095423069 0 0.005
Measurement: cs_out_rms
step RMS(v(cs_out)) FROM TO
1 0.531957869605 0 0.005
2 0.531423022708 0 0.005После этого строятся зависимости THD от амплитуды, используя мой "LTSPICE THD Analyzer".
Я использовал слегка модифицированную версию анализатора, позволяющую моделировать
и отображать сразу 2 канала, один для усилителя и один для повторителя. Файл "THD_Eval.asc"
После чего все изменения вносятся в файл модели "2SK3372.txt" и опять прогоняются все тесты.
Та ещё развликуха.
Использование отдельного файла для модели удобно тем, что все тесты используют одну и ту же
модель и изменения достаточно вносить только в один файл.
Все упомянутые файлы моделирования приведены в файле 2SK3372.zip.
2SK3372.zip (Размер: 16.6 KB / Загрузок: 60)
Кстати, я тут нашёл достаточно любопытную публикацию на русском об идентификации параметров
модели полевика с p-n переходом, естественно уже после того как всё закончил.
Идентификация параметров модели Шихмана–Ходжеса полевого транзистора с p–n переходом.pdf (Размер: 543.32 KB / Загрузок: 59)
Может кому пригодится.
Сама модель, включающая и диод "утечки". Для удобства, модель представлена в виде двух компонентов,
непосредственно полевика и диода. Это позволяет не использовать представление в виде "subcircuit".
Однако, необходимо не забывать включать в схему оба компонента и ставить им в соответствие модели,
представленные директивой ".model".
Код:
*** Model for 2SK3372 used in WM-61A.
*** Created by Eugene Dvoskin, http://www.audio-perfection.com/
********* 05/30/2014 http://www.audio-perfection.com/forum/
.MODEL 2SK3372 NJF Beta=1.3m Betatce=-0.7 Rd=50 Rs=70 Lambda=52m Vto=-0.39
+ Vtotc=-2.2m Is=0.15e-12 Isr=0.15e-12 N=1.5 Nr=2 Xti=2 Alpha=106.8u Vk=50
+ Cgd=5.2p Cgs=1.38p M=0.79 Pb=0.8 Fc=0.5 Kf=2.0E-15 Af=0.287
*
.MODEL D_Leak D IS=16.254E-12 N=1.025 RS=0.015 IKF=0.305 CJO=1.804E-12
+ M=0.23 VJ=0.55 FC=0.5 ISR=0.42E-12 NR=1.28 BV=28 IBV=100.00E-6
+ TT=1.2E-9 EG=1.11 XTI=0.4 TRS1=0.002 TIKF=0.001
*Что пока осталось за кадром?
Данная модель является аппроксимацией того экземпляра полевика, который был измерен.
Т.е. полевика с начальным током стока около 300мкА. Естественно, существует достаточно
большой разброс по этому параметру. Из имеющихся у меня в наличии 6-7 капсюлей, все попадали
в диапазон 300 - 500 мкА. В принципе, при желании это легко изменить в модели.
Кроме того, надо будет уточнить утечки диода. Т.е. сейчас значение суммарной утечки достаточно велико
для получения корректных результатов при моделировании большинства зависящих от них параметров.
Но можно его и уточнить.
И надо будет немного уточнить шумы.
Продолжение следует...Stay Tuned !!!
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-04-2014
Ну, собственно, мы практически готовы к тому чтоб приступить к делу.
Осталась маленькая деталь, определить сколько напряжения выдаёт непосредственно сам капсюль до входа полевика.
Данных для этого у нас вполне достаточно.
Из даташита на WM-61 мы знаем что чувствительность микрофона в стандартной
схеме включения составляет -35дБ +/-4дБ к 1В при 1Паскале.
Что означает 20lg(Kv/1v)=-35 dB, где Кv-напряжение в вольтах на выходе типовой схемы микрофона,
соответствующее давлению 1 Па.
Отсюда, Кv=10^(-35/20) = 0.0178 V или, приблизительно 18 mV. Здесь нет смысла считать более
точно, так как чувствительность имеет достаточно большой разброс в +/-4дБ.
При этом мы измерили коэффициент передачи схемы и он был равен приблизительно 3.5 (см. 1 пост)
Стоковый резистор при этом был равен параллельному соединению 10К и входного сопротивления
анализатора, равного 100К. Т.е. приблизительно 9.1К
Аналогичное сопротивление в типовой схеме составляет 2.2К.
Считая что крутизна полевика почти не изменится при изменении напряжения питания
(для нашей точности это вполне допустимо), можем пересчитать коэффициент усиления
пропопционально отношению 2.2К/9.1К=0.242
Таким образом, в типовой схеме Ку=3.5*0.242=0.846
Следовательно, при 1Па на входе полевика (точнее - перед эквивалентной ёмкостью капсюля) напряжение будет равно
18mV/0.846=21mV RMS
Кстати, 18mV/Па очень неплохая чувствительность даже для профессиональных конденсаторных микрофонов,
особенно принимая во внимание 6мм диаметр капсюля. Но в случае измерения искажений на больших уровнях
чувствительность работает не в нашу пользу. Т.е. в принципе, для меньших искажений при том-же давлении,
более выгодно было бы использовать WM-60, имеющий почти на 10дБ меньшую чувствительность.
Теперь не представляет труда пересчитать звуковое давление в эквивалентную выходную ЭДС электрета.
помня что за 0дБ считается 2е-5 Па и, соответственно, 1Па=20lg(1/(2e-5))=94dB,
При этом 94дБ звукового давления соответствуют 21mV среднекватического напряжения на выходе мембраны.
.
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - Tetragramaton - 06-05-2014
Я это не посчитал а подобрал на глазок ( очень близко совпало с моделированием)... КУ ОУ у меня получился 35 дб при входном напряжении 21мв выдаёт около 900 мв Ампл на выходе..... То что Линквиц нарисовал с КУ=2 неработает.
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-06-2014
Зачем тебе такое усиление. Любая карточка будет нормально работать и с меньшим сигналом. Если ставить больше 3, ты просто не сможешь мерить искажения в ближнем поле. Да и может повлиять на измерения частотки в ближнем поле.
Представь, ты тестируешь на 1Вт. Чуйка примерно 90дБ +/-. Капсюль выдаст 20мВ амплитудного или 40 пик/пик.
С коэффициентом усиления 3 это будет 120мВ пик/пик. В ближнем поле, на 10см-это будет уже 1.2 В пик/пик.
У тебя 9В питания. Твой оу выдаст максимум 6В пик/пик. Оценка конечно очень грубая.
У тебя осталось запаса примерно 14 дБ.
А если ты захочешь посмотреть на немного большей мощности?
А если не на 10см а на 1см? Запаса нет совсем даже при коэффициенте 3.
А ты говоришь что надо усиление 30. И зачем это?
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - Tetragramaton - 06-07-2014
Ну вот смотрите, у меня небыло инфы про полевик и его характеристику.... я в обычном режиме ( как я меряю) на 1...2 вт в 10...40 см ставил микрофон и смотрел выход осцилографом.... Если делать ку 2 - сигнал вообще ели виден, он меньше 0.1в по размаху, с шумом, почти не виден осцилографом.... Пока не оставил усиление 30 дб не мог получить в 5...10 см от динамика при подаче туда 1 вт амплитуды около 1.5 вольт.... при измерении в 40...60 см, это всего 200...300 мв. и того меньше 100 мв, уже честно говоря могут не очень коректно передаваться в длинном кабеле смешиваясь с шумами
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - Tetragramaton - 06-07-2014
в прошлый раз ( на этом же капсуле) собранный мной микрофон я делал с ку = 3 потому что сама схема на полевике с общим стоком давала приличное усиление, а щас полевик работает как повторитель с ку менье 1 ( а там было децибел 10 усиления, точно не помню)
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - Tetragramaton - 06-07-2014
Я немогу зачем делать настолько точную модель....( еще лепить туда какие - то генераторы тока)... По стандартной схеме включения полевик искажает потому что схема усиления полевика с общим стоком неоосбо линейна и чем больше сигнал, тем больше нелинейность.... в схеме повторителя нелинейности почти нету, осталось только усилить.... общая линейность схемы (без учета мембраны) - это глубина ООС ОУ, и режим работы полевика, он там почти идеальный.
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-07-2014
Tetragramaton Написал:100 мв, уже честно говоря могут не очень коректно передаваться в длинном кабеле смешиваясь с шумамиРечь идёт о кабеле 50метров или 2? Если 50-то делать надо немного не так, а с квазисимметричным или симметричным выходом. Если 2м-это всё не принципиально. Большинство студийных конденсаторных микрофонов имеют сравнимую чувствительность и прекрасно работают. Посмотри какая чувствительность у нормальных измерительных микрофонов маленького диаметра.
Например B&K. http://www.bksv.com/Products/transducers/acoustic/microphones/microphone-preamplifier-combinations?fieldSort=&fieldSortOrder=&SoundField=&Polarization=&Standards=&MicFrequencyMin=20&MicFrequencyMax=20000&dynamicRange=&preampIncluded=both¤t=&psize=all&t=4138-A-015&t=4138-B-006&t=4138-C-006&t=4138-L-006&t=4182&t=4184&t=4189-A-021&t=4189-A-031&t=4189-B-001&t=4189-C-001&t=4189-H-041&t=4189-L-001&t=4189-W-003&t=4190-B-001&t=4190-C-001&t=4190-L-001&t=4191-B-001&t=4191-C-001&t=4191-L-001&t=4192-B-001&t=4192-C-001&t=4192-L-001&t=4193-B-004&t=4193-C-004&t=4193-L-004
Для акустических измерений большое усиление не нужно. Если хочется смотреть на скопе- можно использовать звуковую карточку как скоп.
Или для скопа сделать отдельный пред с усилением 10-100. И желательно с питанием повыше, ну 2 кроны, например.
А что касается искажений мембраны, для большинства измерений ты просто не дойдёшь до тех давлений где это может реально сказываться. Я уверен что на 120дБ искажения мембраны не будут превышать 0.1%
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - Tetragramaton - 06-07-2014
Кстати нужно и правда большим ЗД (около 120 дб) проверить осцилографом нет ли там клиппинга мембраны
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-10-2014
Шумы.
Собственно речь пойдёт о шумах самого полевого транзистора 2SK3372 при работе от ёмкостного эквивалента капсюля.
Возможности померить шумы капсюля в сборе у меня сейчас нет.
Для упрощения измерений был использован малошумящий усилитель на SSM2019 с коэффициентом усиления 100.
Это конечно не самое малошумящее изделие, при желании, и не сильно напрягаясь, можно сделать усилитель с шумами ещё на десяток дБ поменьше.
Но для данных измерений он вполне подходит.
Схема приведена на рисунке.
Сам полевик измерялся в схеме повторителя.
Обратите внимание на то что входное сопротивление измерительного усилителя равно 10К.
Что видно на приведённом рисунке. Что означает небольшое уменьшение коэффициента усиления повторителя по сравнению с ненагруженным вариантом.
Но это изменение в принципе меньше 1 дБ и, по любому, значительно меньше того разброса по шумам, которые будут иметь разные экземпляры полевиков.
Итак, спектральные плотности шума:
![[Изображение: Noise-sp-dens-2SK3372-Gain100.jpg]](http://www.audio-perfection.com/wp-content/uploads//Forum/Noise-sp-dens-2SK3372-Gain100.jpg)
1. Красная кривая- спектральная плотность шума самого измерительного усилитeля с закороченным входом, взвешено по кривой А. RMS = 22 микровольта.
2. Зелёная кривая- спектральная плотность шума самого измерительного усилитeля с закороченным входом, невзвешенная. RMS в диапазоне 20-20К = 28 микровольт.
Обе кривые показывают наводку от сети 60 и 180Гц, извините, не получилось полностью убрать, очень маленькая величина и довольно примитивное экранирование. На точность измерений это практически не влияет.
3. Пурпурная (Magenta) кривая- спектральная плотность шума 2SK3372, взвешено по кривой А. RMS = 152 микровольта.
4. Жёлтая кривая- спектральная плотность шума 2SK3372, невзвешенная. RMS в диапазоне 20-20К = 290 микровольт.
Для того чтобы привести показанные на графике значения спектральной плотности шума к выходу полевика,
надо поделить значение на графике на коэффициент усиления измерительного усилителя, т.е. на 100
В качестве эквивалента капсюля при проведении измерений использовался COG/NPO конденсатор ёмкостью 7pF.
Он не должен давать никаких "особых" дополнительных избыточных шумов, т.е. это практически нешумящий эквивалент.
P.S. Модель приведённая в первом посту (так же как и оригинальная модель от Panasonic'а) не даёт реалистичного представления о шумах.
Возможно я подгоню её чуть позже. Но в принципе картина достаточно очевидная и особо моделировать с этой точки зрения там нечего.
.
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - nazar - 06-10-2014
begemot Написал:т.е. это практически нешумящий эквивалент.почему?
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-10-2014
nazar Написал:Уточним - для данного приложения. По крайней мере я не встречался с их избыточным шумом и для значительно менее шумящих полевиков в похожих применениях.begemot Написал:т.е. это практически нешумящий эквивалент.почему?
Есть данные этому противоречащие? Интересно было бы посмотреть. Я не имею ввиду всякие микрофонные эффекты. Или пьезо.
Это же не разделительная ёмкость, а просто "эквивалент" работающий в тепличных условиях.
Но там должна быть ещё куча источников шума. Я думаю что электрет может шуметь. Но как это померить?
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-22-2014
Итак, самое интересное: как всё-таки лучше делать предварительный усилитель.
Цель-схема обеспечивающая наименьшие искажения при больших уровнях звукового давления.
К двум предыдущим вариантам добавим вариант преда предложенного Carbon с Вегалаба
с некоторыми изменениями в номиналах элементов.
Входной сигнал будем пересчитывать в эквивалентное значение звукового давления на
основании измеренных ранее параметров.
Моделируемая схема:
Результаты моделирования из LTSPICE лог файла
Код:
.step spl_db=100
N-Period=1
Fourier components of V(original)
DC component:0.000203379
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 2.052e-01 1.000e+00 178.25° 0.00°
2 2.000e+04 3.488e-04 1.700e-03 -107.94° -286.18°
3 3.000e+04 1.577e-05 7.687e-05 178.54° 0.30°
4 4.000e+04 1.474e-06 7.184e-06 -9.85° -188.09°
5 5.000e+04 1.194e-06 5.817e-06 0.04° -178.21°
6 6.000e+04 9.919e-07 4.835e-06 0.07° -178.18°
7 7.000e+04 8.502e-07 4.144e-06 0.06° -178.19°
8 8.000e+04 7.439e-07 3.626e-06 0.05° -178.20°
9 9.000e+04 6.612e-07 3.223e-06 0.04° -178.20°
Total Harmonic Distortion: 0.170202%
N-Period=1
Fourier components of V(linkwitz)
DC component:-4.08855e-006
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 4.600e-02 1.000e+00 -0.39° 0.00°
2 2.000e+04 3.944e-06 8.576e-05 77.60° 77.99°
3 3.000e+04 2.488e-08 5.409e-07 9.13° 9.51°
4 4.000e+04 1.655e-08 3.598e-07 179.73° 180.12°
5 5.000e+04 1.322e-08 2.874e-07 -179.99° -179.61°
6 6.000e+04 1.102e-08 2.395e-07 -180.00° -179.61°
7 7.000e+04 9.442e-09 2.053e-07 -180.00° -179.61°
8 8.000e+04 8.262e-09 1.796e-07 -180.00° -179.61°
9 9.000e+04 7.343e-09 1.597e-07 -180.00° -179.61°
Total Harmonic Distortion: 0.008576%
N-Period=1
Fourier components of V(carbon)
DC component:-4.05752e-006
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 5.928e-02 1.000e+00 -0.05° 0.00°
2 2.000e+04 2.251e-10 3.798e-09 -179.79° -179.74°
3 3.000e+04 1.500e-10 2.530e-09 -179.68° -179.63°
4 4.000e+04 1.123e-10 1.894e-09 -180.00° -179.95°
5 5.000e+04 8.967e-11 1.513e-09 -179.99° -179.94°
6 6.000e+04 7.455e-11 1.258e-09 -179.99° -179.94°
7 7.000e+04 6.374e-11 1.075e-09 -179.99° -179.94°
8 8.000e+04 5.561e-11 9.381e-10 -179.99° -179.94°
9 9.000e+04 4.925e-11 8.309e-10 -180.00° -179.94°
Total Harmonic Distortion: 0.000001%
.step spl_db=110
N-Period=1
Fourier components of V(original)
DC component:0.00156806
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 6.472e-01 1.000e+00 178.24° 0.00°
2 2.000e+04 3.404e-03 5.260e-03 -108.23° -286.47°
3 3.000e+04 5.445e-04 8.413e-04 178.57° 0.32°
4 4.000e+04 2.836e-05 4.381e-05 -64.58° -242.82°
5 5.000e+04 1.371e-05 2.119e-05 -1.06° -179.31°
6 6.000e+04 1.060e-05 1.638e-05 0.44° -177.81°
7 7.000e+04 9.058e-06 1.400e-05 0.19° -178.05°
8 8.000e+04 7.926e-06 1.225e-05 0.15° -178.09°
9 9.000e+04 7.045e-06 1.089e-05 0.14° -178.11°
Total Harmonic Distortion: 0.532706%
N-Period=1
Fourier components of V(linkwitz)
DC component:-2.54941e-005
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 1.454e-01 1.000e+00 -0.39° 0.00°
2 2.000e+04 3.942e-05 2.710e-04 77.58° 77.97°
3 3.000e+04 1.261e-06 8.668e-06 5.68° 6.07°
4 4.000e+04 1.676e-07 1.152e-06 177.32° 177.71°
5 5.000e+04 1.322e-07 9.089e-07 -179.97° -179.58°
6 6.000e+04 1.100e-07 7.562e-07 -179.99° -179.60°
7 7.000e+04 9.427e-08 6.481e-07 -179.99° -179.60°
8 8.000e+04 8.248e-08 5.671e-07 -179.99° -179.60°
9 9.000e+04 7.332e-08 5.041e-07 -179.99° -179.60°
Total Harmonic Distortion: 0.027116%
N-Period=1
Fourier components of V(carbon)
DC component:-1.28295e-005
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 1.874e-01 1.000e+00 -0.05° 0.00°
2 2.000e+04 7.422e-10 3.959e-09 -179.36° -179.30°
3 3.000e+04 4.962e-10 2.647e-09 -176.98° -176.93°
4 4.000e+04 3.703e-10 1.975e-09 -180.00° -179.95°
5 5.000e+04 2.958e-10 1.578e-09 -179.99° -179.94°
6 6.000e+04 2.460e-10 1.312e-09 -180.00° -179.94°
7 7.000e+04 2.104e-10 1.122e-09 -180.00° -179.95°
8 8.000e+04 1.836e-10 9.794e-10 -180.00° -179.95°
9 9.000e+04 1.627e-10 8.680e-10 -180.00° -179.95°
Total Harmonic Distortion: 0.000001%
.step spl_db=120
N-Period=1
Fourier components of V(original)
DC component:-0.0750281
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 1.988e+00 1.000e+00 178.31° 0.00°
2 2.000e+04 2.940e-02 1.479e-02 -105.76° -284.07°
3 3.000e+04 1.734e-02 8.719e-03 176.79° -1.52°
4 4.000e+04 2.627e-03 1.321e-03 -86.51° -264.83°
5 5.000e+04 9.423e-04 4.739e-04 -11.13° -189.44°
6 6.000e+04 5.614e-04 2.823e-04 4.93° -173.39°
7 7.000e+04 4.199e-04 2.112e-04 3.83° -174.48°
8 8.000e+04 3.615e-04 1.818e-04 0.61° -177.70°
9 9.000e+04 3.280e-04 1.650e-04 0.00° -178.31°
Total Harmonic Distortion: 1.722882%
N-Period=1
Fourier components of V(linkwitz)
DC component:-0.000199243
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 4.598e-01 1.000e+00 -0.39° 0.00°
2 2.000e+04 3.915e-04 8.514e-04 77.45° 77.84°
3 3.000e+04 4.486e-05 9.756e-05 5.08° 5.47°
4 4.000e+04 2.100e-06 4.567e-06 157.51° 157.90°
5 5.000e+04 1.428e-06 3.106e-06 -179.46° -179.07°
6 6.000e+04 1.131e-06 2.459e-06 -179.81° -179.42°
7 7.000e+04 9.696e-07 2.109e-06 -179.97° -179.58°
8 8.000e+04 8.485e-07 1.845e-06 -179.98° -179.59°
9 9.000e+04 7.542e-07 1.640e-06 -179.98° -179.59°
Total Harmonic Distortion: 0.085697%
N-Period=1
Fourier components of V(carbon)
DC component:-4.05679e-005
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 5.928e-01 1.000e+00 -0.05° 0.00°
2 2.000e+04 2.387e-09 4.027e-09 -178.00° -177.95°
3 3.000e+04 1.823e-09 3.075e-09 -153.10° -153.05°
4 4.000e+04 1.190e-09 2.008e-09 -180.00° -179.95°
5 5.000e+04 9.507e-10 1.604e-09 -180.00° -179.95°
6 6.000e+04 7.908e-10 1.334e-09 -180.00° -179.95°
7 7.000e+04 6.763e-10 1.141e-09 -180.00° -179.95°
8 8.000e+04 5.902e-10 9.957e-10 -180.00° -179.95°
9 9.000e+04 5.231e-10 8.825e-10 -180.00° -179.95°
Total Harmonic Distortion: 0.000001%
.step spl_db=130
N-Period=1
Fourier components of V(original)
DC component:-1.60904
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 4.330e+00 1.000e+00 -169.45° 0.00°
2 2.000e+04 6.335e-01 1.463e-01 -66.53° 102.92°
3 3.000e+04 3.964e-01 9.154e-02 -165.27° 4.18°
4 4.000e+04 1.345e-01 3.105e-02 -71.34° 98.11°
5 5.000e+04 5.869e-02 1.355e-02 67.32° 236.77°
6 6.000e+04 3.289e-02 7.595e-03 -176.11° -6.66°
7 7.000e+04 1.756e-02 4.056e-03 19.20° 188.65°
8 8.000e+04 1.321e-02 3.052e-03 84.88° 254.33°
9 9.000e+04 7.585e-03 1.752e-03 -107.77° 61.68°
Total Harmonic Distortion: 17.612597%
N-Period=1
Fourier components of V(linkwitz)
DC component:0.000208094
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 1.450e+00 1.000e+00 -0.39° 0.00°
2 2.000e+04 3.604e-03 2.486e-03 76.45° 76.85°
3 3.000e+04 1.559e-03 1.075e-03 4.74° 5.13°
4 4.000e+04 1.144e-04 7.891e-05 119.57° 119.96°
5 5.000e+04 5.311e-05 3.664e-05 -176.40° -176.01°
6 6.000e+04 2.178e-05 1.502e-05 -169.24° -168.84°
7 7.000e+04 1.778e-05 1.226e-05 -179.77° -179.38°
8 8.000e+04 1.626e-05 1.122e-05 179.49° 179.88°
9 9.000e+04 1.452e-05 1.002e-05 -179.99° -179.60°
Total Harmonic Distortion: 0.271011%
N-Period=1
Fourier components of V(carbon)
DC component:-0.000128275
Harmonic Frequency Fourier Normalized Phase Normalized
Number [Hz] Component Component [degree] Phase [deg]
1 1.000e+04 1.874e+00 1.000e+00 -0.05° 0.00°
2 2.000e+04 7.716e-09 4.116e-09 -173.80° -173.75°
3 3.000e+04 2.682e-08 1.431e-08 -103.53° -103.48°
4 4.000e+04 3.831e-09 2.044e-09 -179.99° -179.94°
5 5.000e+04 3.063e-09 1.634e-09 -179.98° -179.93°
6 6.000e+04 2.550e-09 1.360e-09 -180.00° -179.95°
7 7.000e+04 2.184e-09 1.165e-09 -180.00° -179.95°
8 8.000e+04 1.908e-09 1.018e-09 -180.00° -179.95°
9 9.000e+04 1.694e-09 9.038e-10 -180.00° -179.95°
Total Harmonic Distortion: 0.000002%
Measurement: original_out_rms
step RMS(v(original)) FROM TO
1 0.145076 0 0.001
2 0.457661 0 0.001
3 1.40784 0 0.001
4 3.45193 0 0.001
Measurement: linkwitz_out_rms
step RMS(v(linkwitz)) FROM TO
1 0.0325237 0 0.001
2 0.102846 0 0.001
3 0.325134 0 0.001
4 1.02507 0 0.001
Measurement: in_rms
step RMS(v(in)) FROM TO
1 0.0419144 0 0.001
2 0.132545 0 0.001
3 0.419144 0 0.001
4 1.32545 0 0.001
Measurement: carbon_out_rms
step RMS(v(carbon)) FROM TO
1 0.0419138 0 0.001
2 0.132543 0 0.001
3 0.419138 0 0.001
4 1.32543 0 0.001
Measurement: carbon_gain
step carbon_out_rms/in_rms
1 0.999986
2 0.999986
3 0.999986
4 0.999986
Measurement: original_gain
step original_out_rms/in_rms
1 3.46124
2 3.45287
3 3.35884
4 2.60435
Measurement: linkwitz_gain
step linkwitz_out_rms/in_rms
1 0.775955
2 0.775932
3 0.775709
4 0.773378Те же результаты, сведённые в таблицу:
Мне кажется что комментарии излишни!
Файлы моделирования прилагаются.
THD_COMPARE_3.zip (Размер: 4.45 KB / Загрузок: 63)
.
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - Tetragramaton - 06-22-2014
все круто... А схема карбона усиливает, повторяет или ослабляет сигнал? ( фиг его знает что там с шумом будет..... мне тоже казалось всё просто, а проблема не в искажениях а в избыточном шуме... именно он недаёт мерять АЧХ... точнее спады.... ДД при измерениях должен быть не меньше 40 дб, а лучше все 60
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-22-2014
Это повторитель с К=1. У Линквитца примерно 0.75. Там с шумами не должно быть проблем, на первый взгляд немного лучше чем у Линквитца
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - nazar - 06-23-2014
а схему феныкса не симулировал? http://cxo.lv/solder/micamp/111-micamp01
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - begemot - 06-23-2014
Непосредственно схему Феникса я не ковырял, но несколько лет назад я игрался с разными вариантами.
Там в правом верхнем углу есть вариант очень похожий на схему Феникса. Я перепробовал кучу всего
и пришёл к выводу, что это всё нормально не работает, до тех пор пока исток полевика на земле.
Ток остаётся нелинейным. Это можно слегка исправить параметрической компенсацией, но всё это будет
плохо повторяемо и ненадёжно. Так что вариант Феникса совершенно не интересен.
Повторитель со слежением а-ля Карбон/Фантомас (ошибочно называемый многими ПОС) - это самый лучший вариант
для данного приложения.
Я когда-то давно, 20 лет назад, разрабатывал пред для вот этого:
http://www.elationmiclab.com/specs.htm
И для этого:
http://www.elationmiclab.com/km202-specs.htm
Там тоже было нечто подобное (типа динамической нагрузки), только нижняя половина,
модуляция ёмкости нас не интересовала.
Да и питалось от 48В фантома, там это всё немного сложнее реализовать
из-за последовательного питания и ограничений по току потребления
Работало очень неплохо.
.
RE: Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон - bobby_ii - 07-22-2014
begemot Написал:есть фирмы предлагающие замену снятым с производства капсюлям Panasonc, включая копии WM-60А и WM-61А.Интересно было бы посмотреть/сравнить - что они там делают.
Но вообще меня мучает вопрос: чего мы так вцепились в этот ВМ-60/61? Из-за того, что он выдает ровную частотку? И можно совместить измерения АЧХ и искажений в одном микрофоне?
И небольшие замечания по 1му посту: ВМ61 - бэк-электрет, т.е. у него электретная пленка нанесена на электрод "пуговицу", а мембрана - просто проводящая. Такая схема ближе к конденсаторному микрофону.
Интересна проводимость мембраны (может быть важно для моделирования - последовательное сопротивление с емкостью). Я свою уже замучал - она непригодна для измерения.
И интересно, какая сторона пленки металлизирована.
Интересно посмотреть, какой полярностью заряжен электрет. Думаю, для этого достаточно хлопнуть в ладоши перед микрофоном и посмотреть, куда тот "дернется" - в "+" или "-". Важно для построения компенсатора.