begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 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/Repl. hones.html http://www.jlielectronics.com/search.php. _query=mic
Дайташиты на их продукцию приведены ниже.
JLI-60A.pdf (Размер: 74.2 Кб / Загрузок: 191)
JLI-61A.pdf (Размер: 1.5 Мб / Загрузок: 8230)
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.
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:
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 Кб / Загрузок: 58)
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.
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
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 2014
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 Кб / Загрузок: 17)
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:
N-Period=1 Fourier components of V(cs_out) DC component:-0.0017443
.step fgen=20000 N-Period=1 Fourier components of V(sf_out) DC component:0.000968076
N-Period=1 Fourier components of V(cs_out) DC component:-0.00514485
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.
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 Кб / Загрузок: 46)
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 Кб / Загрузок: 45)
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».
*** 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/
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.
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 Banned Сообщений: 716 Сказал спасибо: 3 Поблагодарили: 16 У нас с: Apr 2014
06-05-2014 11:40 PM
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 2014
06-06-2014 10:04 AM
Tetragramaton Banned Сообщений: 716 Сказал спасибо: 3 Поблагодарили: 16 У нас с: Apr 2014
06-07-2014 07:01 AM
Tetragramaton Banned Сообщений: 716 Сказал спасибо: 3 Поблагодарили: 16 У нас с: Apr 2014
06-07-2014 07:05 AM
Tetragramaton Banned Сообщений: 716 Сказал спасибо: 3 Поблагодарили: 16 У нас с: Apr 2014
06-07-2014 07:10 AM
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 2014
Tetragramaton писал(а): 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%
06-07-2014 08:17 AM
Tetragramaton Banned Сообщений: 716 Сказал спасибо: 3 Поблагодарили: 16 У нас с: Apr 2014
06-07-2014 09:11 AM
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 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:
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. .
begemot писал(а): т.е. это практически нешумящий эквивалент.
06-10-2014 02:20 PM
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 2014
begemot писал(а): т.е. это практически нешумящий эквивалент.
06-10-2014 04:49 PM
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 2014
Результаты моделирования из LTSPICE лог файла
.step spl_db=100 N-Period=1 Fourier components of V(original) DC component:0.000203379
N-Period=1 Fourier components of V(linkwitz) DC component:-4.08855e-006
N-Period=1 Fourier components of V(carbon) DC component:-4.05752e-006
.step spl_db=110 N-Period=1 Fourier components of V(original) DC component:0.00156806
N-Period=1 Fourier components of V(linkwitz) DC component:-2.54941e-005
N-Period=1 Fourier components of V(carbon) DC component:-1.28295e-005
.step spl_db=120 N-Period=1 Fourier components of V(original) DC component:-0.0750281
N-Period=1 Fourier components of V(linkwitz) DC component:-0.000199243
N-Period=1 Fourier components of V(carbon) DC component:-4.05679e-005
.step spl_db=130 N-Period=1 Fourier components of V(original) DC component:-1.60904
N-Period=1 Fourier components of V(linkwitz) DC component:0.000208094
N-Period=1 Fourier components of V(carbon) DC component:-0.000128275
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 2014
06-22-2014 12:38 PM
nazar Posting Freak Сообщений: 3,749 Сказал спасибо: 396 Поблагодарили: 1,113 У нас с: Apr 2014
06-23-2014 04:16 AM
begemot Posting Freak Сообщений: 4,564 Сказал спасибо: 327 Поблагодарили: 907 У нас с: Mar 2014
Непосредственно схему Феникса я не ковырял, но несколько лет назад я игрался с разными вариантами.
Я когда-то давно, 20 лет назад, разрабатывал пред для вот этого:
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.
06-23-2014 12:05 PM
bobby_ii Posting Freak Сообщений: 1,369 Сказал спасибо: 115 Поблагодарили: 34 У нас с: Jul 2014
begemot писал(а): есть фирмы предлагающие замену снятым с производства капсюлям Panasonc, включая копии WM-60А и WM-61А.
Источник
Тема: простейшая реализация симметричного выхода электретного микрофона wm-61a
Опции темы
Схематически реализовать симметричное согласование капсюля wm-61a с фантомным входом звуковухи (XLR). схемы ЕСМ-8000 и СМ-100 в- http://cxo.lv/other/devices/87-ecm8000
Из каких соображений вы дали ссылку? И где в ней питание по фантому?где капсюль?где низкоомный балансный выход?
Из соображений простоты: берётся любая понравившаяся схема предусилителя для WM-61a с питанием от двух батареек, например, эта, и приделывается противофазный выход. Фантомное питание на карте отключается.
ish922, возможно, тут что-нибудь подходящее найдете.
Не скажу что совсем простая, но обеспечивает работу от фантомного питания и имеет низкое выходное сопротивление http://forum.vegalab.ru/showthread.p. =1#post1314637 В принципе можно ренализовать не на «Фениксе«, а «с разрезанной дорожкой»
Оно конечно работать будет, кудаж ему деваться, но меня смущает то, что выходное сопротивление такой схемки ни в какие ворота не лезит по сравнению с входным микрофонного входа. Искажеиний наверно будет многовато.
Тоже интересует темка. Есть такая схема: Транзисторов таких нет по близости ни где. Чем заменить? КТ3107К пойдет? Или не обязательно малошумящий?
Корпус микрофона железный, для защиты капсуля металлическая сетка. Хотя можно и таким способом, как во вложении.
Всё это сильно изменить АЧХ кпсюля на ВЧ.
Мне не для измерений, для записи, в пульте фантом есть. Не знаю на что заменить 2N5087 в этой схеме.
Ясно. Но студийный микрофон, с такой маленькой мембраной, да ещё и с круговой диаграммой направленности это не есть гуд. Чуть лучше микрофона Айфона будет.
fedorof, советую сделать вот эту схему, она и по искажениям приемлима и по уровню шума, да и колличество деталей всего на 6 штук больше.
Ну мне нужен микрофон с фантомным питанием, не совсем (в полном смысле) для студийного применения. Капсули будут по больше. JLI-140A-T, JLI-165A-T 14 и 16мм Схему, предложенную вами смотрел, всем она мне нравится, но ближайший магазин радиодеталей в 400км. КТ502Е пойдет в схему, которую я выше выкладывал?
Не совсем понял в чём фишка микрофона с симметричным выходом и может ли это помочь чем нибудь владельцу звуковой карты умеренной продвинутости?
Перефразирую вопрос.Можно ли симметричный выход микрофона подключить к четырёхпиновому входу звуковой карты и если да то как?