Конструктив

Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Тема создана для накопления и наработки знаний по конструктиву УМ.

Мы подошли к этапу практического воплощения сверхлинейников и столкнулись с проблемой правильного конструктива усилителей. Под термином "конструктив" понимается комплекс мер по предотвращению попадания наводок и помех в звуковой тракт.
 
S

Sergey Kor

Постоялец

Репутация:

Создал в свое время тему http://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=79625 , такую же но с другого конца -измерений. Заинтересовался один человек :).По магнет ссылки много отличного материала! Некоторый материал и для усей пойдет.
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Исследовать пути улучшения конструктива - очень трудоёмкое и, скажем так, интеллектоёмкое занятие. Кроме того, это реальное преимущество, но необходимо оно только для сверхлинейников. Разные чуфоли и пассы свои проценты и без конструктива возьмут. Потому на вегаляпе тебе никто толком и не ответил.

А у нас тут проводятся работы по конструктиву и тема открыта ровно под их результаты.
 
Последнее редактирование:
Phantomas

Phantomas

VIP

Репутация:

S

Sergey Kor

Постоялец

Репутация:

Только что проверил, все качается :
magnet:?xt=urn:btih:d8e9d6334c18e0d3f07fc79dec01e09b6b9205e6&dn=01.+%D0%A1%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%2C+%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F%2C+%D1%82%D0%B5%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F+%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9
 
voron

voron

Старожил

Репутация:

Ператрон, можешь написать пару постов в тему Конструктив?
Под рукой нет иллюстративного материала - на законченную и самодостаточную публикацию не наскребается.
А высасывать из пальца - нуегонафиг.
А зарубку в общей дискуссии при удобном случае оставлять по ходу дела - ну, это можно. Но тут от случая зависит.

Вот из совсем старого и по уровню - совершенно пионерского. Сюда, в это толковище, не очень тянет - разве что совсем до кучи.

Только там не совсем о конструктиве - там о защите от ЭМП. Но физически проблемы близки - первичная природа в обоих случаях одинакова и меры преодоления сходны. Потому доведение до ума в одном, позитивно сказывается в другом.

Ну, и анекдот из жизни.
СКБ Искра, в котором я занимался магнитной звукозаписью, на самом деле было создано для решения одной проблемы: звукоусилительный комплекс, которым оснащён Кремлёвский Дворец съездов не имел защиты от паразитных излучений - и потому снять с улицы Чайковского (адрес посольства США в Москве) все приватные партийные разговоры во время пленумов и съездов не составляло технического труда (не зря чердак посольства был забит аппаратурой так, что перекрытиия трещали).
Вот под эту тему были выдены деньги и собран коллектив. А отдел бытовой аппаратуры - это уже использование благоприятного момента.

В общем, заглянул я на огонёк к мужикам из этого отдела - и после очередной рюмки чая зашёл разговор на тему ЭМП. Ну, я по серости своей несколько потоптался на теме - мол, ловля чёрной кошки в тёмной комнате при условии, что кошки там нет.
Мужики хмыкнули, переглянулись - и включили свой аппарат (вообще-то это был селективный микровольтметр - но не наш, а забугорный).
- Вот давай пройдёмся по эфиру в диапазоне вокруг 75 кГц и 150 кГц... Посмотрим, кто что записывает на свой магнитофон...

А 75 кГц - это типовая частота генераторов стирания и подмагничивания магнитофонов. И вот на этих частотах мы отловили несколько потоков с музыкой - действительно, кто-то что-то писал. И весь северо-запад Москвы был у нас под контролем.

По поводу контроля за Дворцом съездов - сигнал ловится напрямую, в звуковом диапазоне и на гармониках сигнала. И если снизу летит не так далеко, то на сотнях кГц можно отлавливать за километры - за счёт перекрёстной модуляции на нелинейностях контактов.

Защищённый от этой беды звукоусилительный комплекс и разрабатывал тот секретный отдел...

ХИНТ: про шпионскую закладку от Льва Термена, при помощи которой наши МГБшники слушали несколько лет всё, что говорилось в американском посольстве найдйте материалы в интернете - история известная.
Чисто технически там был конденсаторный микрофон с диодом и антеннами (просто проводки) - на него лучили на одной частоте, а слушали ответ - на второй гармонике...

Так вот - печатная плата по определению есть набор антенн и полосковых индуктивностей. А токи в ней бегают огого - особенно, в выходном каскаде, где по определению токи сильно нелинейны. И наводка от этих токов на входные каскады - достаточно мощна.
И эта паразитная ОС идёт вперекрышку с основной ООС. Причём, идёт совсем не в те точки, в которые надо.

Реалистичный уровень наводок - даже не микровольты, а милливольты! На фронтах - но от этого не многим легче.

Так, что медитируйте на печатной платой - это очень серьёзная проблема, требующая немало психоэнергии...
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Чисто технически там был конденсаторный микрофон с диодом и антеннами (просто проводки) - на него лучили на одной частоте, а слушали ответ - на второй гармонике...
9035

Скурвый Термен.
 
voron

voron

Старожил

Репутация:

Специально отдельным постом.

Я использую "полуторную" конструкцию ПП.
Берётся двухсторонний стеклотекстолит. Одна сторона (под деталями) используется, как сплошной полигон - без вырезов!
Это земля - выводы питания припаиваются с двух сторон. Остальные цепи раскладываются по нижней стороне, а отверстия в полигоне зенкуются.
Как правило, в предварительных каскадах, этого хватает, что б без лишних медитаций решить проблему земляных петель.
Хотя это и не 100%-я гарантия - следить за этим всё равно надо.

Это не относится к сильноточным каскадам! Для них - раскладка отдельная. Где и как соединять с слаботочной частью - смотреть по месту.

Сплошной земляной полигон довольно сильно снижает и ёмкостную связь, и демпфирует индуктивную.

"Полуторка" - хороший стиль и решает много проблем автоматически, не требуя никаких дополнительных интеллектуальных затрат.
Но, понятное дело, полной уверенности не даёт - в критически важных случаях надо контролировать паразитку отдельным мозговым процессом. Искать слабые места с пристрастием и устранять подозрительные места.

ХИНТ: я работаю с импульсными источниками с конца 70-х годов - и спокойно питаю высококачественные звуковые тракты от ИП.
Полуторка выручает конкретно и регулярно.

Настоятельно рекомендую освоить её...
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:


Простой микрофонный усилитель
© Евгений А. Петров, 1999

Для подключения студийного конденсаторного микрофона к звуковой карте требуется микрофонный предусилитель с фантомным питанием. Стоимость профессиональных предусилителей весьма велика - до нескольких тысяч долларов - и не каждому владельцу бюджетной студии такой монстр оказывается по карману. Потому простейший услилитель на недорогих микросхемах, да еще собранный своими руками, может оказаться для многих начинающих сам-себе-режиссеров удачным выходом из положения. Схема такого предусилителя предлагается ниже...

Но прежде, чем рассматривать собственно схемотехнику микрофонного усилителя, необходимо поговорить о том, как возникают помехи и какими способами современная электроника их побеждает. Основной проблемой являются электромагнитные наводки от разнообразных электроприборов, имеющихся в помещении, где производится звукозапись. По виду действия принято различать мультипликативные и аддитивные помехи. Мультипликативные помехи - это, как правило, помехи модуляционного типа, и возникают они внутри электронных схем или на нелинейных элементах линий связи. Аддитивные помехи - это просто суперпозиция (сумма) полезного сигнала и сигнала помех. Именно такие помехи чаще всего возникают в линиях связи между микрофоном и устройством звукозаписи. В то же время, аддитивная помеха способна в электронной схеме превратиться в мультипликативную, которую простыми средствавми отфильтровать не удастся. Поэтому защита от аддитивных помех очень важна.

Рассмотрим, каким способом помеха может воздействовать на линию связи. Первый путь проникновения помехи - электростатический. Между любыми электропроводящими предметами всегда существует электрическая емкость и микрофонная линия через подобный паразитный конденсатор связана с проводами питания, на которых присутствует переменное напряжение промышленной частоты (50 Гц). Через такую связь, называемую емкостной, помеха и может проникнуть в звукоусилительный тракт.

Емкостная связь проста для понимания и обычно неспециалисты считают, что это главная беда и пытаются бороться именно и только с ней. В то же время, существует другой путь проникновения помехи - индуктивный. Здесь источником помехи является переменное магнитное поле, пронизывающее пространство внутри помещения звукозаписи. Для того, что бы понять принцип появления помех такого рода, следует поднапрячься и вспомнить школьный учебник физики - правило какой-то там руки (простите - сам не помню, левой или правой; с детства их путаю:) Короче, на замкнутом контуре, помещенном в переменное магнитное поле, наводится некоторая э.д.с. Источниками магнитных полей могут быть как фидеры питания, так и (главное) трансформаторы, причем, не только питающие, но и звуковые (например, в ламповых усилителях!!!). Некоторая часть магнитных полей в силу неидеальности конструкции трансформаторов излучается в окружающее пространство. Гитаристы это хорошо знают, когда с гитарой подходят к какому-нибудь включенному усилку :))))

Помимо помех промышленной частоты, пространство в студии пронизано более высокочастотными полями. Во первых - это гармоники 50 Гц, которые могут проникать достаточно глубоко в звуковой диапазон... Во вторых - это излучение от импульсных преобразователей в блоке питания компьютера, дисплея, а так же - от строчной развертки дисплея, да и от импульсных сигналов на шинах компьютера. В третьих - это радиопомехи от многочисленных радиопередатчиков (как радио- и телевещательных, так и расплодившихся радиотелефонов). Несмотря на то, что эти помехи лежат намного выше частот звукового диапазона, опасность от них не меньшая, так как мощности этих помех значительно выше, чем в низкочастотном диапазоне в силу законов распространения электромагнитных волн. Как уже говорилось - эти помехи могут элементарно перейти в звуковой диапазон, где от них избавиться будет почти невозможно. Положение усугубляется тем, что отрезки кабеля, проводники печатной платы, элементы экранировки корпуса могут выступать в роли достаточно эффективных приемных антенн, настроенных на тот или иной радиоканал.

Если помехи от радиовещания, связных радиостанций или радиотелефонов проявляются в виде "потусторонних голосов" и этим могут быть легко классифицированы, то помеха от телевизионной передачи как правило квалифицируется, как фон с частотой 50 Гц! Связано это с тем, что телевизионный сигнал промодулирован частотами строчной и кадровой развертки. Кадровая развертка имеет частоту, совпадающую с частотой сети (50 Гц). При этом, мощность этой компоненты в спектре телепередачи наибольшая. В результате детектирования телесигнала, в низкочастотном усилителе будет слышен классический "сетевой" гул. Однако, его можно отличить даже на слух от истинно сетевой помехи - тембр этого гула меняется со временем, причем это изменение связано с изменением сюжета телевизионной картинки - если включить телевизор, то можно будет установить, что изменения тембра синхронны с одной из телепрограмм...

По моим наблюдениям, этой бедой - приемом телевидения - страдает очень большой процент аппаратуры, причем, не только любительского, но и вполне профессионального изготовления. Так что, будьте особенно внимательны при разработке ваших приборов и принимайте специальные меры защиты от радиопомех.

Рассмотрим теперь основные меры борьбы с помехами. Для статической (емкостной) помехи главным средством в звуковом диапазоне является электростатический экран - именно для этого любой звуковой кабель одет в экранирующий чулок. Дополнительным (схемотехническим) средством борьбы является уменьшение входных импедансов. Емкость связи невелика - доли пикофарад. Вместе с входной емкостью устройства и емкостью кабеля (сотни или тысячи пикофарад) образуется делитель напряжения, в результате чего на вход устройства попадает небольшая часть помехи. Характерно, что в этом случае помеху очень эффективно подавляет низкое выходное сопротивление источника. Для микрофона с его согласующим трансформатором оно может составлять десятки или сотни ом. Стандартной величиной считается 600 Ом, под которую и оптимизируются шумовые характеристики усилителя. Низкая величина сопротивления позволяет иметь достаточно большую емкость кабеля, что и позволяет подключать микрофон кабелем длинной 50...100 метров без потери высоких частот.

Несколько сложнее обстоит дело с подавлением магнитной компоненты поля помех. Напомню, что помеха в этом случае ловится рамочной магнитной антенной - петлей из провода. Низкое выходное сопротивление источника в этом случае не оказывает никакого влияния на процесс подавления помехи. Для того, что бы уменьшить наводку этого типа, применяется скручивание проводов связи в витую пару. При этом приемная рамка большого размера, и соответственно, эффективно принимающая магнитную компоненту помехи, заменяется множеством мелких рамок, которые включены встречно и при равномерном однонаправленном поле гасят друг друга. Однако поле бывает равномерным только если источник находится где то далеко, а если же он рядом, то поле имеет резкую неоднородность. При этом, если шаг скручивания велик, то эффективность помехоподавления резко уменьшается. Поэтому, в хорошем микрофонном кабеле жилы скручены сильнее и равномернее, чем в недорогом.

Для передачи звукового сигнала нужны два провода. Обычно в бытовой технике один провод используется как сигнальный, другой - как "земляной". (Термин "земляной" произошел от ранних систем телефонной связи, когда в качестве возвратного провода действительно использовалась земля - в целях экономии дефицитных тогда проводов). В качестве кабеля для связи по такому принципу используется экранированный одножильный кабель, называемый несимметричным. Емкостная компонента помехи гасится экраном, а магнитная невелика, так как экран охватывает жилу со всех сторон. Тем не менее, помехоподавляющих свойств такой линии связи достаточно только при большом уровне сигнала, соответствующем "линейному" и на небольшом расстоянии. В случае же с микрофоном сигнал в сотню раз слабей, а линия связи значительно длинней. Это обусловило применение в профессиональной технике так называемых симметричных линий связи. Суть идеи состоит в том, что если отделить оба провода (прямой и возвратный), по которым течет полезный сигнал от "земли", то помеха, наводимая на каждый из проводов будет одинакова, и этим можно воспользоваться для взаимной компенсации помех.

Обратите внимание так же на то, что в линиях связи несимметричного типа любой ток, протекающий по земляному проводу создает на сопротивлении этого провода (хоть и небольшом - доли Ома - но вполне реальном) помеху, складывающуюся с основным сигналом. Для того, что бы оценить величину такой помехи зададимся начальными параметрами, не слишком далекими от реальности: ток помехи - 1 мА, сопротивление 1 Ом. В этом случае напряжение помехи будет 1 мВ. Сравните с полезным сигналом микрофона ~10 мВ !!!! Конечно, во многих случаях эти величины могут быть заметно меньшими, но тем не менее, пример показывает, что при неудачном раскладе, вклад этой помехи будет очень велик. Важный вопрос - откуда могут взяться все эти паразитные токи на земляном проводе ? Дело в том, что практически вся аппаратура питается от сети 220 В. При этом, для уменьшения помех в радиодиапазоне, сетевые провода соединены с корпусом прибора помехоподаляющими конденсаторами (особенно, в устройствах с импульсным питанием - компьютерах, дисплеях). Да и если такого конденсатора в приборе не предусматривается, то емкость между сетевой и вторичными обмотками питающего трансформатора достаточно велика, чтоб создать заметный ток через земляной провод межблочного кабеля. Кстати, именно по этой причине поворот вилки питания в розетке влияет на уровень помех. А фильтры помех (типа "Пилот" или аналогичные) могут вовсе не улучшить положение с фонами и помехами, а заметно его ухудшить !

Все это показывает, что основной задачей при создании любой студии, насыщенной разнообразными приборами, является выбор правильной схемы "земли", то есть соединения приборов между собой. Вообще то эта тема достаточно объемна и выходит за рамки вопроса о микрофонном усилителе, поэтому пока придется удовлетвориться вышесказанным.

Именно "проблема земли" предопределила применение в профессиональной технике симметричных линий связи. Ведь в вашей студии число приборов вряд ли перевалит за десяток и с ними рано или поздно можно разобраться и при несимметричной схеме. А что делать техникам и инженерам в профессиональной студии, если число приборов переваливает за несколько сотен? Только симметричная линия способна резко уменьшить все эти проблемы. Суть ее в том, что сигнал отделен от земляного провода и не передается по нему. Соответственно, помехи от уравнивающих токов тоже не сказываются. Разумеется, можно использовать отделение сигнала от земли и при несимметричной схеме входных и выходных устройств. Но уж коль все равно использован кабель с дополнительным проводом (то есть - витая пара в экране), то глупо не воспользоваться дополнительным преимуществом, которое дает именно симметричная линия связи - дополнительное помехоподавление за счет симметрирования как кабеля, так и входных и выходных сопротивлений на аудиоприборах.

Теперь несколько слов о проблеме высокочастотной помехи. Она усугублена тем, что симметрирование здесь помогает мало - ведь провод длинной в полметра имеет заметную индуктивность, не говоря уж о скрученной паре. Таким образом, индуктивность проводов отсекает дальний от входа конец линии и на все процессы влияет только ближний конец кабеля, который элементарно превращается в настроенную приемную антенну. Причем, это зависит от геометрической конфигурации - вы наверняка возились с суррогатными антеннами, то есть куском провода, вставленным в антенное гнездо на телевизоре или тюнере и знаете, что все зависит от того, под каким углом провод изогнут, в каком направлении протянут и так далее. Можно настроиться на один канал, а можно и на другой - но редко на все сразу :) А чем, с этой точки зрения, отрезок аудиокабеля лучше ? Да ничем ! И что поступает на вход вашего усилителя в радиодиапазоне - неведомо никому. Так что все зависит от того, насколько он защищен от перевода аддитивной помехи в мультипликативную - то есть, от детектирования радиосигналов. Кроме того, особенности процессов в области радиочастот таковы, что элементарно происходит переизлучение принятого ВЧ сигнала на пассивных антеннах. То есть, вы можете хорошо заэкранировать вашу конструкцию, успешно защитить ее по входу, но совершенно позабыть о выходе. В результате, ВЫХОДНОЙ кабель примет помеху и переизлучит ее во внутреннее пространство под экраном вашего прибора. Все! Что называется - приехали... Эффект тот же - фон от кадровой развертки телеканала. Что характерно - ночью телеканалы не работают и уровень помех меньше... Знакомо? :)))
 
Sagittarius

Sagittarius

Старовер

Репутация:

Специально отдельным постом.

Я использую "полуторную" конструкцию ПП.
Берётся двухсторонний стеклотекстолит. Одна сторона (под деталями) используется, как сплошной полигон - без вырезов!
Это земля - выводы питания припаиваются с двух сторон. Остальные цепи раскладываются по нижней стороне, а отверстия в полигоне зенкуются.
Как правило, в предварительных каскадах, этого хватает, что б без лишних медитаций решить проблему земляных петель.
Хотя это и не 100%-я гарантия - следить за этим всё равно надо.

Это не относится к сильноточным каскадам! Для них - раскладка отдельная. Где и как соединять с слаботочной частью - смотреть по месту.

Сплошной земляной полигон довольно сильно снижает и ёмкостную связь, и демпфирует индуктивную.

"Полуторка" - хороший стиль и решает много проблем автоматически, не требуя никаких дополнительных интеллектуальных затрат.
Но, понятное дело, полной уверенности не даёт - в критически важных случаях надо контролировать паразитку отдельным мозговым процессом. Искать слабые места с пристрастием и устранять подозрительные места.

ХИНТ: я работаю с импульсными источниками с конца 70-х годов - и спокойно питаю высококачественные звуковые тракты от ИП.
Полуторка выручает конкретно и регулярно.

Настоятельно рекомендую освоить её...
 
voron

voron

Старожил

Репутация:

В качестве примера практической реализации полуторки.
В данном случае это макет (первый - сразу после симулятора и разводки, без отладки на шанхае).





Комментарии к конструктиву макета:

- на виде сверху видна щель между основным полигоном и местным полигоном, который использован в секции питания (слева на снимке);

- на виде снизу видна перемычка, соединяющая землю питателя с общей приборной землёй (справа, снизу - под красным проводком) - 1206-зеро. Таким образом отсечены петлевые токи, имеющиеся в подсхеме источников питания;

ХИНТ: при последующей модификации прибора я оставил питательный полигон только на солд-сайд, а сверху укрыл общим полигоном, с которым компоненты питателя просто не соприкасаются - так проще, но помехи всё равно отсечены. Привязка земель в одной точке сохранена.

И, да - на макете использовано картонное мордозадие: люблю оргалит - ковырять просто, а с влагой ему встретиться в данном применении не судьба. Клеится ПВА. Можно выклеивать весьма сложные формы!
Зато достать на халяву - не проблема...

ЗЫ: пилю оргалит на своей шайтан-машинке - китайском ЧПУшничке CNC 2418. Для макетных дел - то, что доктор прописал...
 
Rus2000

Rus2000

I=U/R

Репутация:

Специально отдельным постом.

Я использую "полуторную" конструкцию ПП.
Берётся двухсторонний стеклотекстолит. Одна сторона (под деталями) используется, как сплошной полигон - без вырезов!
Это земля - выводы питания припаиваются с двух сторон. Остальные цепи раскладываются по нижней стороне, а отверстия в полигоне зенкуются.
Как правило, в предварительных каскадах, этого хватает, что б без лишних медитаций решить проблему земляных петель.
Хотя это и не 100%-я гарантия - следить за этим всё равно надо.

Это не относится к сильноточным каскадам! Для них - раскладка отдельная. Где и как соединять с слаботочной частью - смотреть по месту.

Сплошной земляной полигон довольно сильно снижает и ёмкостную связь, и демпфирует индуктивную.

"Полуторка" - хороший стиль и решает много проблем автоматически, не требуя никаких дополнительных интеллектуальных затрат.
Но, понятное дело, полной уверенности не даёт - в критически важных случаях надо контролировать паразитку отдельным мозговым процессом. Искать слабые места с пристрастием и устранять подозрительные места.

ХИНТ: я работаю с импульсными источниками с конца 70-х годов - и спокойно питаю высококачественные звуковые тракты от ИП.
Полуторка выручает конкретно и регулярно.

Настоятельно рекомендую освоить её...
На стороне земляного полигона есть некоторое количество проводных перемычек.
Насколько критично выполнение их короткими печатными проводниками?
Разумеется, некоторые разрывы земляного полигона при этом пояляются, но насколько это критично при минимальной длине перемычек, выполненных печатными проводниками?
 
Последнее редактирование:
voron

voron

Старожил

Репутация:

На стороне земляного полигона есть некоторое количество проводных перемычек.
Насколько критично выполнение их короткими печатными проводниками?
С точки зрения помехозащищённости - сплошняк конечно лучше. Но по большому счёту, короткие перемычки - типа тех, что на моих снимках - большой проблемы не внесут.
Я обычно их перемычками по второму слою и рисую - и потом отдаю в производство, если надо.
Длинные - нежелательно. Что тоже очевидно.
Но всё - в разумных пределах: здравый смысл никто не отменит.
 
Rus2000

Rus2000

I=U/R

Репутация:

Ок. Спасибо.
Мнения совпадают.
Еще желательно избегать острых углов у проводников, все повороты дорожек желательно выполнять с радиусом закругления, хотя бы, 1,5-2,0 мм.
Ну и особое внимание проводникам с большими импульсными токами (например, плечи ВК) - так же выполнять без острых углов и накрывать земляным полигоном с некоторым запасом по ширине (1,5-2,5 мм).
 
voron

voron

Старожил

Репутация:

Не вижу преимуществ у скруглений.
А расчёт по току - это отдельная тема...
 
Phantomas

Phantomas

VIP

Репутация:

Не вижу преимуществ у скруглений.
Таки польза есть. Острый угол на радио частотах, это всегда излучатель, а учитывая на каких частотах имеются гармоники, то польза от этого несомненно есть.
 
voron

voron

Старожил

Репутация:

Ой...
Ну тут опять злоупотреблениями запахло...

Подобные эффекты напрямую связаны с длиной волны - потому разница может иметь место только на субмиллиметровых диапазонах.
 
Rus2000

Rus2000

I=U/R

Репутация:

Понятно, что на СВЧ усь вряд ли будет излучать.
Но минимизировать возможность приема таких частот можно, несложно и недорого.
 
Сверху Снизу