[begemot]

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/Repl...hones.html
http://www.jlielectronics.com/search.php..._query=mic

Дайташиты на их продукцию приведены ниже.

JLI-60A.pdf Размер: 74.2 KB  Загрузок: 222

JLI-61A.pdf Размер: 1.5 MB  Загрузок: 8,267

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: 75

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/th...ml#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: 26

Продолжение следует...Stay Tuned !!!

[Tetragramaton]

Круто!!!!! спасибо большое!

[begemot]

.
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    0.005

После 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: 58

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: 58

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 !!!

[begemot]

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.

.

[Tetragramaton]

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.

[begemot]

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?

[Tetragramaton]

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

[Tetragramaton]

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)

[Tetragramaton]

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.

[begemot]

100 мв, уже честно говоря могут не очень коректно передаваться в длинном кабеле смешиваясь с шумами

Речь 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...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%

[Tetragramaton]

Кстати нужно и правда большим ЗД (около 120 дб) проверить осцилографом нет ли там клиппинга мембраны

[begemot]

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:



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.
.

[nazar]

т.е. это практически нешумящий эквивалент.

почему?

[begemot]

т.е. это практически нешумящий эквивалент.

почему?

Уточним - для данного приложения. По крайней мере я не встречался с их избыточным шумом и для значительно менее шумящих полевиков в похожих применениях.
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?

[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: 61

.

[Tetragramaton]

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

[begemot]

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

[nazar]

а схему феныкса не симулировал? http://cxo.lv/solder/micamp/111-micamp01

[begemot]

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.

.

[bobby_ii]

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.