В обзоре рассказывается об экспериментах с микросхемой LM386 в качестве усилителя электретного микрофона.
Список сокращений:
ЗК — звуковая карта
PC — персональный компьютер (англоязычное сокращение)
ЛК — левый канал
ПК — правый канал
ПП — печатная плата
АЧХ — амплитудно-частотная характеристика (англ. FR)
АС — акустическая система
ЭМОС — электро-механическая обратная связь
Как обычно, хотелось сэкономить время и деньги. Но что-то пошло не так. )
Модули с LM386 благополучно приехали и долгое время лежали в тумбочке.
В первую очередь меня интересовали вопросы:
— шумовой спектр на выходе усилителя
— работоспособность на длинную линию (~10м)
Для замеров была использована программа SpectraPlus.
Ссылки на подробное описание программы и ответы на многие вопросы по данной тематике есть в теме на форуме ixbt
"
Микрофоны для акустических измерений".
1. Модуль подключен к линейному входу PC (встроенная ЗК материнской платы NDiS 125-L).
Питание — 4В (одна LiIon банка 18650).
ЛК — LM386, вход модуля ни к чему не подключен (график, который сверху)
ПК — короткозамкнутый вход ЗК (график, который внизу)
Чтобы сетевая наводка не портила замеры, модуль был помещён в экран.
Что ж, неплохо. Двигаем дальше.
2. Условия эксперимента те же, что в п.1, но питание от повербанка 5В.
3. Условия эксперимента те же, что в п.1, но питание от порта USB PC (только линия +5В, ноль — по экрану ЗК).
4. Условия эксперимента те же, что в п.1, но питание 5В от DC-DC преобразователя на MT3608
5.
Для дальнейших экспериментов был выбран вариант питания по п.1
Далее с ПП был выпаян подстроечный резистор. На его место был установлен конденсатор 1,0 мкФ.
С учётом входного сопротивления микросхемы 50 кОм этого достаточно (частота среза по уровню -3дБ при этом 3 Гц).
Схема:
Спектрограмма (ПК и ЛК объединены).
Модуль с LM386 «оброс» дополнительными элементами (изготовление окончательной ПП отложено на потом).
Всё это дело было помещено в точёный алюминиевый корпус:
6. Далее последовала процедура калибровки микрофона.
Фото, как это выглядит, приводятся в теме на ixbt.
Описать в двух словах
в данном обзоре, чтобы это было понятно всем, нет возможности.
Это очень обширный спекрт вопросов.
По данной тематике есть специализированные темы на Вегалабе и других ресурсах.
В результате АЧХ АС HECO Victa 601, полученная двумя микрофонами (калиброванным и эталонным конденсаторным):
График жёлтым цветом — калиброванный микрофон, голубым цветом — эталонный микрофон RFT MK102.
Калиброванный микрофон вместе
с индивидуальным файлом калибровки был отправлен Заказчику.
Файл калибровки
20.000000 1.988178
22.400000 1.536352
25.000000 1.164356
28.000000 -0.537079
31.500000 0.873104
35.500000 -1.522812
40.000000 1.508396
45.000000 1.997620
50.000000 1.351412
56.000000 1.985638
63.000000 2.162857
71.000000 2.517841
80.000000 0.480007
90.000000 2.013542
100.000000 0.965729
112.000000 1.903097
125.000000 1.618622
140.000000 0.765610
160.000000 1.501425
180.000000 1.017975
200.000000 1.060051
224.000000 1.933359
250.000000 1.710159
280.000000 1.525454
315.000000 -0.095619
355.000000 1.371674
400.000000 0.482117
450.000000 0.489670
500.000000 0.772549
560.000000 1.647934
630.000000 1.285412
710.000000 0.609795
800.000000 0.471939
900.000000 1.406105
1000.000000 0.006172
1120.000000 1.149910
1250.000000 1.094826
1400.000000 1.676685
1600.000000 0.715828
1800.000000 0.393066
2000.000000 0.574184
2240.000000 1.459251
2500.000000 1.901646
2800.000000 2.145397
3150.000000 0.756569
3550.000000 1.150051
4000.000000 2.084984
4500.000000 2.750511
5000.000000 3.025980
5600.000000 1.973064
6300.000000 0.856873
7100.000000 2.095690
8000.000000 -0.882698
9000.000000 0.498489
10000.000000 1.570482
11200.000000 1.278749
12500.000000 0.917213
14000.000000 1.457106
16000.000000 1.880381
18000.000000 0.028301
20000.000000 -1.277748
22400.000000 -2.495018
Файл калибровки представляет собой обычный текстовый файл, который «понимают» программы SpectraPlus, REW, ARTA.
7. Для больших звуковых давлений был испытан дугой вариант схемы.
Использована идея, подсмотренная на форуме Вегалаб (вариант «B»)
Естественно, чувствительность 1-го и 2-го микрофонов различная: 195 мВ/Па и 14 мВ/Па соответственно.
2й вариант интересен разработчикам сабвуферов для измерения коэффициента гармоник.
Вариант ЭМОС с использованием микрофона давно манит, но руки не доходят.
По результатам проверки LM386 в симуляторе Multisim 10 у микросхемы есть резервы.
Черновики схем давно лежат под сукном. )))
8. В качестве развлечения были замерены АЧХ простеньких АС (замеры в жилой комнате).
По порядку слева направо:
— двухполосная АС от магнитолы SHARP QT-94Z
— двухполосная АС (сателлит) от домашнего кинотеатра BBK 5.1
— пассивная АС SVEN BF-11
— пассивная АС Primax
SHARP QT-94Z
BBK
SVEN BF-11
Primax
Напоследок АЧХ трёхполосной АС Heco Victa 601 (её нет на фото)
Вот и всё.
По возможности отвечу на Ваши вопросы.
Измерительные микрофоны используются разработчиками и (радио)любителями для создания, проверки АС.
Собственно измерительные микрофоны появились задолго до появления ресиверов. ;)
Так что проверить АЧХ наушников самым дешёвым микрофоном — дело 15 минут.
на эту тему есть сцена в к\ф «Всемирная история» (1981) Мела Брукса
смотреть с 3 мин 30с
Фото не получится, т.к. стойка с микрофонами — в комнате около АС, кабель 15м идёт от микрофонов в соседнюю комнату, где стоит ПК.
Подключение микрофонов — к линейному входу ЗК ПК.
ПК — правый канал
Просматривается степень неопределенности в ваших сокращениях. Не хватает еще Пожарного Крана и Пулемёта Калашникова
Исправляю…
После стабилитрона (перед фильтрующим конденсатором, которых должно быть минимум два по ВЧ (например, 0,01мкФ) и НЧ (например, 10мкФ)) нужно поставить резистор (например 100Ом), т.к. стабилитрон очень сильно шумит по ВЧ (до десятков МГц).
И самое главное — где ОС? Каскад получается крайне нелинейным.
P.S. Диод Шоттки 1N5818 в качестве стабилитрона… хм, хм…
Входное сопротивление LM386 — 50 кОм.
ООС в микросхеме выполнена на кристалле (резистор 15 кОм между выводами 1 и 5).
Словом, всё, что вы написали — мимо. )))
Ознакомьтесь наконец с даташитом на микросхему.
Работает совместно с самовосстанавливающимся предохранителем на 100 мА.
Дима, изучай азы схемотехники!
Можно поставить последовательно, но если напряжение питания низкое, то лучше параллельно с предохранителем.
Как вариант — мелкий полевик в SOT23, тогда и предохранитель особо не нужен (в данном случае).
www.circuits.dk/reverse-current-battery-protection-circuits/
Что можно разглядеть на картинках с АЧХ?
Замечание было учтено, все картинки загружены на данный сайт. А вот особенности их отображения не очень.
Сейчас попробую продублировать картинки…
Если кому надо, каждый график АЧХ есть в виде файла, который можно загрузить в SpectraPlus, могу выслать на почту.
Обращайтесь.
такое впечатление, что у автора на мониторе отлично все показывает. вот он и не парится
А вот за обзор огромное спасибо — было очень интересно.
При отображении пиксель в пиксель всё видно хорошо.
Редактирование — выделяем «неправильную» картинку, вставить изображение, выбираем заново, убираем галку «накладывать ватермарк», ОК, повторить для остальных, опубликовать.
Поздравляю с вступлением в
банду командуобщество измерителей акустики. Теперь в руках есть мощный объективный инструмент и есть возможность отделять рекламную трескотню от правды.Ложка мёда закончена, а теперь бочка
помоевдёгтя.Сразу видно, что Вы очень начинающий измеритель, присутствуют все детские болезни и налицо куча ошибок, но с ОПЫТОМ это должно пройти.
Здесь не профильный форум, поэтому писать буду лаконично, на доказательства нет места. Кстати, и на профильных сайтах типа вегалаба 90...95% «измерителей» делать это не умеют, про хобот и говорить не буду. Примите мои слова на веру (или не принимайте и ошибайтесь дальше).
Пишу так потому, что хотя я не кореец, но съел целую свору собак (не, шаурму не потребляю) в микрофонных измерениях.
Вот немного телеграфно.
1 LM386 будет работать, но лучше сделать на ОУ, схема с сайта Серого Хомячка.
2 По datasheet питание LM386 не ниже 4 В, поэтому затея всюду совать Li-Ion 18650 — не лучшее решение. Лучше «Крона», и еще хорошо добавить 78L05.
3 Питание микрофонного усилителя ТОЛЬКО батарейное.
Батарея и усилитель должны быть возможно ближе к микрофону, никаких метров.
Диоды и предохранители по питанию — лишние.
4 В качестве эталонного надо использовать не просто конденсаторный микрофон, но обязательно КАЛИБРОВАННЫЙ, с соответствующим файлом. Басни про идеал WM-60 или WM-61 — бряхня. Им тоже нужен ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ файл калибровки.
5 Ваш калибровочный файл (содержание) — НЕПРАВИЛЬНЫЙ.
Такая ровность невозможна даже для специальных моделей Брюль и Къер, особенно на ВЧ.
6 Спектраплюс — весьма достойная программа в отличие от дeрьм0вого RMAA, но для МИКРОФОНА она не годится. Пользуйтесь или пакетом ARTA Software (рекомендую — она проще и удобнее) или пакетом LSP Lab + LSP Cad (идеал для непрофессионалов при разработке фильтров колонок).
7 Поэтому результат измерений на НЧ — бряхня. ВключИте здравый смысл и подумайте головой — может быть такая АЧХ на 20...40 Гц, да еще от свинов и полярисов??!
8 По ТАКИМ графикам АЧХ оценить очень трудно. По вертикали надо 60...70 дБ, по горизонтали 20...20000 Гц и всё это на ОДНОМ экране.
9 Усреднение рекомендую 1/3 октавы. ФОН АЧХ — белый, линии — цветные.
10 НЕЛЬЗЯ достоверно получить ДОМА всю АЧХ при единственном замере.
Для разных частот нужно разное расстояние. Помещение неизбежно сильно корёжит АЧХ, поэтому в ровность и гладкость при замере с полуметра я не верю.
Пока хватит.
Так что, Максим, вам надо учиться, учиться и учиться.
НО! Несмотря на все ошибки, в первом приближении результаты похожи на настоящие.
Микрофон окажет неоценимую помощь при изготовлении СВОИХ колонок, особенно 2-х и 3-х полосных. При настройке фильтров, при фазировке динамиков, при их установке в комнате и т. д. и т. п.
Еще раз советую для начала изучить сайт Серого Хомячка (но это не значит что надо буквально измерять так же — подгонку фазы можно отбросить — это долго, муторно и может понадобиться только при полировке окончательного варианта).
Думаю, ЗДЕСЬ ваши усилия не оценят, здесь больше в моде сабвуферы на динамиках в 5 см.
Знаю, что моя критика неприятна, но считаю, что она может принести пользу в отличие от пустых некомпетентных похвал.
cxo.lv/other/devices/87-ecm8000
В описании присутствует грубая ошибка. Парни на вегалабе тоже не заметили.
Кто хочет повторить конструкцию, удачи.
С идеальным эталонным микрофоном можно получить черт знает что, если неправильно установить ширину измерительного окна или неправильно установить микрофон и т. п.
2 мимо
3 про метры читайте внимательно, так что мимо
4 по вм60 согласен
5 файл получен Заказчиком и успешно используется (равно как и десятки файлов калибровки для миков, отправленных ранее), так что мимо
6 На вопросы по ARTA гуру на Вегалабе гордо хранили молчание.
7 мимо
8 есть же .ovl файлы каждого графика (написано русским языком: отправлю на почту; желающих ноль); изучать АЧХ по картинкам — несерьёзно; так что мимо
9 мимо
10 Напишите пошаговую инструкцию метода, который вы используете. Проверю, обсудим.
9 из 10 мимо ;)
За комментарий спасибо. К авторским сайтам по ряду причин отношусь скептически.
PS
От электронных дел отошёл почти 20 лет назад.
Сейчас моё хобби — велосипеды.
Страничка с авторскими разработками:
xt.ht/phpbb/viewtopic.php?f=31&t=299587&sid=7162965833a3ffa9639456ee0b7f5ea2
MK102 имеет неравномерность ±1dB в диапазоне 10Hz-8kHz и -3dB в диапазоне до 20kHz, получается что для полного звукового диапазона он не достаточно линеен и нужен индивидуальный файл калибровки который редко прилагался, такой вот radikal.ru/lfp/a.radikal.ru/a07/1811/6d/2e345d0646a2.jpg/htm
Чувствительность микрофона как определяли, пистонфон или как-то иначе, или знать абсолютное значение звукового давления не требовалось?
Реально АЧХ МК102 намного ровней, чем указаны допуски в документации.
Чувствительность — 100 мВ\Па (с учётом дополнительного усилителя).
Мной было откалибровано более двух десятков электретных микрофонов (на базе wm-60 и китайских клонов): в 99% случаев обычный электретный капсюль укладывается +-3дБ без всякой калибровки.
Попадались и бракованные экземпляры (с горбами на СЧ или НЧ), которые просто отправлялись в корзину.
Поскольку мы не перфекционисты, то для практических целей на 1 дБ можно и внимания не обращать, а на краях не важны и 2...3 дБ.
На практике быстро обнаружится, что изменения АЧХ от установки измерительного микрофона могут быть гораздо больше. Например, микрофон можно разместить точно по оси пищалки, а можно посередине между СЧ и ВЧ динамиками, а можно…
Мною были испытаны десятки капсюлей (разных лет и из разных источников) и разброс на чстоте вблизи 5 кГц и выше 10 кГц был значительно больше. Проводить опыты на специально закупленных партиях я не стал — МНЕ это не надо, а надрываться чего-то кому доказывать не хотелось.
Капсюли WM-61 меня разочаровали. Ладно, если бы все они были одинаковы, но между ними был большой разброс.
Когда-то копал этот вопрос и нашел графики разброса от производителя (Беринджера, если не ошибаюсь). Так вот разброс на ВЧ был впечатляющий. Думаю, подобным фирмам проще и дешевле делать входной контроль. Беда в том, что простой пользователь без эталона может нарваться на явный брак, но считать, что его измерения — истина в последней инстанции.
А до 2 кГц практически все капсюли идеальны.
Горб на 5 кГц достаточно типовой (несколько дБ), а вот выше — по-разному.
Да, обычно можно вообще использовать капсюли без калибровки, но тогда критично относиться к указанным выше областям.
На мой взгляд, абсолютная чувствительность радиолюбителю абсолютно не нужна.
Важнее научиться правильно измерять.
Бывает, что ставят усреднение в полоктавы или октаву и получают красивые (но лживые) результаты. Или неправильно определяют ширину измерительного окна (в Спектраплюс нет даже такой возможности) и результат не соответствует действительности.
Общепринято принято сшивать суммарную АЧХ из нескольких кусков, измеренных наиболее выгодным образом.
В общем, я однозначно не верю благостным линейкам 20...20000 без провалов и горбов. Измеряют ведь не в специальных заглушенных камерах (а если так, то это обязательно с гордостью указывают) а в обычных комнатах и влияние отражений от пола обязательно заметны в области примерно 200 Гц (я уже стал подзабывать). И вообще резонансы комнаты очень заметны. Если поставить микрофон в упор к НЧ динамику, то на НЧ картина будет благостной, а на СЧ и ВЧ изуродованной, микрофон их почти не услышит. Отнести микрофон на метр и дальше — СЧ+ВЧ выровнятся, но на НЧ — амурские волны.
Любопытно будет увидеть АЧХ 5-ти сантиметровых клопов, хотя бы с полуметра.
Полдюймовые типа MK201 MK202 более линейные, может даже калибровочный файл для условий радиолюбительства не понадобился бы. Чувствительность правда намного меньше, особенно на низких частотах, и в Северодонецке их пойди найди.
forum.vegalab.ru/showthread.php?t=2991
Ещё раз повторяю: китайские капсюли 1в1 по параметрам с распиаренным wm-60.
многие до 80 Гц и от 12 кГц имели очень большие различия. проверялось всё во время лабораторных работ.