Mikrofonförstärkare EMA2203

[exmag]

EDIT: Jag byter namn på mikrofonerna- Jag använder namn för att kunna hålla isär dem och andra produkter jag har på gång.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Jag satte mig och började bygga en mikrofonförstärkare från början utan att snegla på andra. Jag struntade i beräkningar utan byggde bara så som det mäter bra. Det blev himla mycket byte av komponenter och ledningsdragningar under resans gång. Jag är inte slutgiltigt klar för jag kan ändra eller implementera (hatar det ordet!) tips som kommer fram.

Förutsättningarna är:

= +12v
= ca 26ggr förstärkning.
= Helt rak fas
= Helt rak frekvenskurva
= Låg distorsion och brus
= Så lite komponenter som möjligt.


Med det jag nått fram till nu får jag 27ggr förstärkning och helt raka fas- och frekvenskurvor.

Så här ser det ut i skrivande stund:

Xmag EMA OPA2134-schema-v220326.png (25.97 KiB) Visad 3734 gånger

Med OP:en:

Xmag EMA OPA2134-schema-OPA-v220326.png (21.06 KiB) Visad 3734 gånger

Så här ser set ut när jag kopplar vilt:

20220403_104015.png (831.37 KiB) Visad 3734 gånger

Nå, vad säger ni som kan det snåriga med hur el åker fram i ledningarna?

[Michael]

Varför dubbel op om du bara tänker använda en?
Gör 22pF'an verkligen nån nytta?
Du kör fortfarande in kraft störningar på ingången, behövs inget filter?
Varför belasta utgången?
Varför inte en spännings regulator på kraften?

//Michael

[exmag]

Varför dubbel op om du bara tänker använda en?

Jag har flera dubbla OP:ar och vill inte köpa ny för detta.

Gör 22pF'an verkligen nån nytta?

Ja, utan den blir det inte helt rak frekvens och fas.

Du kör fortfarande in kraft störningar på ingången, behövs inget filter?

Nej, jag har filter tidigare i kedjan.

Varför belasta utgången?

Om du menar 100 ohms motståndet är den där för att inte det hela skall börja svänga. Hur stor risken är för det vet jag inte. Har testat utan också, märkte ingen skillnad.
Om du menar LP-filtret blev det något knas med mikrofonens bias-spänning när jag placerade filtret på ingången.

Varför inte en spännings regulator på kraften?

Testade men märkte ingen skillnad med och utan. Jag är dock fortfarande öppen för det.

//Michael

Jag byggde denna under en kväll och avser fortsätta testa olika kopplingar. Jag är väldigt öppen för förslag.

[Morello]

C7/R7 - vad är syftet?

[exmag]

C7/R7 - vad är syftet?

LP-filter för att få rak lågfrekvensgång.

Jag skall testa att flytta den till ingångssidan.

[Morello]

Jag skulle implementera filtret i återkopplingen istället.

[exmag]

Jag skulle implementera filtret i återkopplingen istället.

Ja, jag var inne på det men gjorde inte så då. I skrivande stund håller jag på med att testa det.

Innan jag började med detta byggde jag och testade kanske 15-20 olika sätt att koppla som föreslås från nätet. Ingen av dem har rak frekvenskurva. En av dem hade bemödat sig över att få rak frekvenskurva uppåt i frekvens men inte neråt. Flera av dem skriver att just deras mikrofonförstärkare har rak frekvenskurva fast de inte har det. Irriterande!

Jag har sneglat på denna när jag byggt:
http://www.minidisc.org/mic_preamp/Simp ... Preamp.htm

[Morello]

Vill du att försteget skall ha konstant frekvensgång eller försöker du kompensera för mikrofonens frekvensgång?

[exmag]

Vill du att försteget skall ha konstant frekvensgång eller försöker du kompensera för mikrofonens frekvensgång?

Nej, ingen kompensering för micken. Jag kommer att använda den för att kalibrera mikrofoner. Därför är det viktigt att den har både rak frekvens- och faskurva. Alltså konstant frekvensgång.

Denna har jag sneglat på:
http://www.minidisc.org/mic_preamp/Simp ... Preamp.htm

[Morello]

Då behöver du göra följande:

- Plocka bort C7/R7 (som inte bara skapar krokig frekvensgång, men också onödig THD då näötet lastar OP'n avsevärt))
- Reducera kondingen över återkopplingen (R4) till cirka 22 pF eller plocka bort den helt

[exmag]

Då behöver du göra följande:

- Plocka bort C7/R7 (som inte bara skapar krokig frekvensgång, men också onödig THD då näötet lastar OP'n avsevärt))
- Reducera kondingen över återkopplingen (R4) till cirka 22 pF eller plocka bort den helt

Jo, det var så den såg ut när jag började rätta till frekvens och fas. Tar jag bort dem blir nämligen frekvensen och fasen inte raka.
Jag har försökt att rikta frekvensen med att ändra befintliga komponenter. När jag gjort så och fått mycket rakare kurvor avviker C1,R2,R3 och C6 väldigt mycket mot "original". Eftersom "experterna" ute på nätet aldrig har de värdena jag får fram för bästa frekvensgång inbillar jag mig att det inte kan vara så. Därför avstår jag från det och i stället använder LP- och HP-filter.

[Morello]

Släpp fasen - det är ett minimumfas-system.

Om du gör som jag skrev kommer frekvensgången att bli konstant. Verifiera att försteget är stabilt med hjälp av oscilloskop.

[exmag]

Släpp fasen - det är ett minimumfas-system.

Om du gör som jag skrev kommer frekvensgången att bli konstant. Verifiera att försteget är stabilt med hjälp av oscilloskop.

Jag har testat det. Frekvenskurvan blir -3dB i båda ändar.


Har byggt denna nu:

Xmag EMA OPA2134-schema-v220326-B.png (24.66 KiB) Visad 3558 gånger

http://www.minidisc.org/mic_preamp/Simp ... Preamp.htm



Frekvensgång utan frekvenskorrigering (utan C4 o C5) i övre registret ...

2022-04-04 B Utan frekvenskorrigering.png (19.49 KiB) Visad 3558 gånger

och med frekvenskorrigering (med C4 o C5) i övre registret.

2022-04-04 B Med frekvenskorrigering i övre registret.png (18.5 KiB) Visad 3558 gånger

[Michael]

Varför belasta utgången?

Om du menar 100 ohms motståndet är den där för att inte det hela skall börja svänga. Hur stor risken är för det vet jag inte. Har testat utan också, märkte ingen skillnad.
Om du menar LP-filtret blev det något knas med mikrofonens bias-spänning när jag placerade filtret på ingången.

Nej, jag menade inte 100ohm'arn. Den belastar inte, snarare tvärtom. R7 däremot är en last, som jag inte förstår.

//Michael

[Morello]

Att du får en högpassfunktion (avrullning nedåt) beror på att du AC-kopplat på tre ställen.

Att amplituden stiger vid hög frekvens beror sannolikt på att du har massor med parasitinduktans i uppkopplingen. Så skulle det inte se ut med ett adekvat implementerat mönsterkort. Har du tex avkopplat matningen nära OP:n?

[exmag]

Varför belasta utgången?

Om du menar 100 ohms motståndet är den där för att inte det hela skall börja svänga. Hur stor risken är för det vet jag inte. Har testat utan också, märkte ingen skillnad.
Om du menar LP-filtret blev det något knas med mikrofonens bias-spänning när jag placerade filtret på ingången.

Nej, jag menade inte 100ohm'arn. Den belastar inte, snarare tvärtom. R7 däremot är en last, som jag inte förstår.

//Michael

R7 ingår i LP-filtret. Har tagit bort det filtret nu.

[exmag]

Att du får en högpassfunktion (avrullning nedåt) beror på att du AC-kopplat på tre ställen.

Att amplituden stiger vid hög frekvens beror sannolikt på att du har massor med parasitinduktans i uppkopplingen. Så skulle det inte se ut med ett adekvat implementerat mönsterkort. Har du tex avkopplat matningen nära OP:n?

Den första kretsen steg inte vid högre frekvenser. Det är den andra kretsen här ovan.
Det är helt klart att kretsen på kopplingsdäcket kommer skilja sig mot samma krets på ett kretskort. Jag kommer troligen få ändra värden på en del komponenter när jag flyttar över det till kretskortet.

Några frågor:
Vad menar du med "avkoppla matningen nära OP:n"?
Vad menar du med "AC-kopplat på tre ställen"?

[jansch]

Kan bara hålla med Morello....

Opamp:en har en helt rak frekvensgång från DC och över hela audioområdet vid en gain på ca 26 gånger.
I din testmiljö har du långa ledningar som tillför reaktanser. Lita på att opamp:en är helt frekvenslinjär vid vettig kortlayout.

Se till att de 3 RC-länkarna skär av LF-signaler till rimlig undre gränsfrekvens.
Du kommer att ha fasskillnad enligt naturlagarna. Det är helt onödigt att jobba för rak fasgång och då konstruera för en frekvensgång som går från under sådär 1Hz till 100kHz. Det skapar bara fler praktiska problem vid mätning. Mic:ens fasgång kommer vara avgörande och hur mycket "fas" skapar du också med olika mätavstånd.....

[jansch]

Att du får en högpassfunktion (avrullning nedåt) beror på att du AC-kopplat på tre ställen.

Att amplituden stiger vid hög frekvens beror sannolikt på att du har massor med parasitinduktans i uppkopplingen. Så skulle det inte se ut med ett adekvat implementerat mönsterkort. Har du tex avkopplat matningen nära OP:n?

Den första kretsen steg inte vid högre frekvenser. Det är den andra kretsen här ovan.
Det är helt klart att kretsen på kopplingsdäcket kommer skilja sig mot samma krets på ett kretskort. Jag kommer troligen få ändra värden på en del komponenter när jag flyttar över det till kretskortet.

Några frågor:
Vad menar du med "avkoppla matningen nära OP:n"?
Vad menar du med "AC-kopplat på tre ställen"?

Du har 3 högpassfilter ("AC-kopplat")
- C1 med R1//R2
- C8 med belastningsimpedansen
- C6 och R5

"Avkopplat" - C2 så nära opamp:ens ben som det går och i viss mån även C2.

[exmag]

Kan bara hålla med Morello....

Opamp:en har en helt rak frekvensgång från DC och över hela audioområdet vid en gain på ca 26 gånger.
I din testmiljö har du långa ledningar som tillför reaktanser. Lita på att opamp:en är helt frekvenslinjär vid vettig kortlayout.

Se till att de 3 RC-länkarna skär av LF-signaler till rimlig undre gränsfrekvens.
Du kommer att ha fasskillnad enligt naturlagarna. Det är helt onödigt att jobba för rak fasgång och då konstruera för en frekvensgång som går från under sådär 1Hz till 100kHz. Det skapar bara fler praktiska problem vid mätning. Mic:ens fasgång kommer vara avgörande och hur mycket "fas" skapar du också med olika mätavstånd.....

Jag är införstådd med det. Räknar inte med några under på ett kopplingsdäck. Fint det är med fasen, då kan jag ta det lugnt där.

[exmag]

Att du får en högpassfunktion (avrullning nedåt) beror på att du AC-kopplat på tre ställen.

Att amplituden stiger vid hög frekvens beror sannolikt på att du har massor med parasitinduktans i uppkopplingen. Så skulle det inte se ut med ett adekvat implementerat mönsterkort. Har du tex avkopplat matningen nära OP:n?

Den första kretsen steg inte vid högre frekvenser. Det är den andra kretsen här ovan.
Det är helt klart att kretsen på kopplingsdäcket kommer skilja sig mot samma krets på ett kretskort. Jag kommer troligen få ändra värden på en del komponenter när jag flyttar över det till kretskortet.

Några frågor:
Vad menar du med "avkoppla matningen nära OP:n"?
Vad menar du med "AC-kopplat på tre ställen"?

Du har 3 högpassfilter ("AC-kopplat")
- C1 med R1//R2
- C8 med belastningsimpedansen
- C6 och R5

"Avkopplat" - C2 så nära opamp:ens ben som det går och i viss mån även C2.

OK!
Då tänkte jag rätt (fast jag skrev det inte med risken för att vara helt fel ute).
Jag har lärt mig den hårda vägen att jag skall placera komponenterna kopplade till benen så nära benen som möjligt.

Tror jag skall gå över nu till att löda på kretskort nu. Det blir helt enkelt för långa trådar på kopplingsdäcket.

Jag har några frågor jag gått och ruvat på ett tag:
- Hur stora motstånd kan R2/R3 vara på utan problem?
Har sett allt från 6k till 600k

- Vilket är det största värde på C6 man kan använda?
Har sett allt från 2,2uF till 220uF.

[exmag]

Denna konstruktion är ganska basic:

tl071_mic.png (11.08 KiB) Visad 3509 gånger

Frekvensen faller 4db ner till 20hz och fortsätter falla neråt:

_tl071_bode.gif (11.61 KiB) Visad 3509 gånger

Här är min mätning på samma koppling (tar inte mde övre registret eftersom den är påverkad av långa ledningar mm):

2022-04-04 Andy Collinson schema.png (21.81 KiB) Visad 3508 gånger

Jag fick alltså exakt samma kurva (även fasen är exakt samma) med samma koppling som Andy Collinsons schemat här ovan. Vad jag förstår (eller missförstår) måste det trots allt till en frekvenskorrigering? Eller är jag ute och cyklar...

[exmag]

Kan jämföra med min frekvenskorrigerade koppling högst upp på denna sida:

2022-03-29 Första frekvens-fas-mätning.png (15.21 KiB) Visad 3507 gånger

Nackdelen är att med frekvenskorrigering sjunker nivån 6dB.

[exmag]

Så här ser det ut nu:

2022-04-04 v220326-B.png (15.37 KiB) Visad 3499 gånger

Kopplingsschemat:

Xmag EMA OPA2134-schema-v220326-B.png (24.61 KiB) Visad 3499 gånger

Det jag gjort är att:
- ökat C1 från 2,2uF till 10uF
- ökat R2/R3 från 26k till 100k
- ökat C6 från 10uF till 100uF
- ökat C8 från 2,2uF till 100uF

Det är naturligtvis preliminärt för när det kommer på kretskortet med betydligt kortare signalvägar får jag antagligen justera vissa värden.
.
.

[Morello]

Du bör ha ett motstånd om tex 47 kohm efter C8 mot jord, så att C8 kan laddas.

[exmag]

Du bör ha ett motstånd om tex 47 kohm efter C8 mot jord, så att C8 kan laddas.

TACK!!
Det skall jag ordna!

[exmag]

Läste på en elektronikkonstruktionssida (långt ord) att man bör ha så hög biasspänning (fantom-) som möjligt till mikrofonen för att få ner brus och distorsion. En av deras konstruktioner har 9 volt spänning till VM61-mikrofon som maxar annars på 10v. Jag har alltid legat mellan 2 till 3,5v tidigare. I ovanstående scheman har jag 5-6volt.

Vad finns att säga om spänningsnivån till mikrofonen?

[RogerGustavsson]

Sänks verkligen brusnivån? Den maximala utspänningen höjs väl. Jag har en gäng med Nakamichi-mikrofoner och där finns modeller som matas från 1.5 V resp 9 V. Det blir bättre med den högre spänningen.

[exmag]

Sänks verkligen brusnivån? Den maximala utspänningen höjs väl. Jag har en gäng med Nakamichi-mikrofoner och där finns modeller som matas från 1.5 V resp 9 V. Det blir bättre med den högre spänningen.

Jag vet faktiskt inte hur det är med bruset, de skrev att distorsionen blir lägre. Jag antar de menade bruset också men det kan ju vara fel. Skall försöka leta upp sidan igen.
Intressant att du tycker det blir bättre med den högre spänningen. Man kan fråga sig varför de flesta ligger på 2v till WM61-kapsylen?

[jansch]

Sänks verkligen brusnivån? Den maximala utspänningen höjs väl. Jag har en gäng med Nakamichi-mikrofoner och där finns modeller som matas från 1.5 V resp 9 V. Det blir bättre med den högre spänningen.

Javisst!
Vid högre matningssspänning får mikrofonkapselns FET (transistorn) större linjärt arbetsområde vilket påverkar både max utsignal och distorsion.
Då vi mäter dB(SPL) stiger signalspänningen kraftigt vid högre ljudtryck. Vid ljudtryck under sådär 100 -110dB är det vanligtvis inget problem men redan över 140dB kan utsignalen vara bortåt 50volt RMS för vissa mätmikrofoner. Det blir ju som bekant då 140Volt matningsspänning
Generellt ökar alltså dynamiken. Maximalt ljudtryck minus brusgolv = dynamik (Dynamic Range). Oftast mätt i dBA för brusgolvet