Ещё раз про WM-61А или... как всё таки надо делать измерительный микрофон

[begemot]

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    0.773378

Те же результаты, сведённые в таблицу:

   

Мне кажется что комментарии излишни!

Файлы моделирования прилагаются.

  THD_COMPARE_3.zip (Размер: 4.45 KB / Загрузок: 63)
.