DIY Mic Preamp

[theoctapus]

Επιτέλους, μετά από 2 μήνες αναζήτησεων, μελέτης και κατασκευής, το project DIY Μic Preamp ολοκληρώθηκε. Χαρακτηριστικά:

• Burr-Brown OPA604 στην ενίσχυση
  
• Sowter 4935-F μετασχηματιστής εισόδου
  
• Lundahl LL2811 μετασχηματιστής εξόδου
  
• IC DC servo για την διόρθωση όποιου DC offset στο σήμα εξόδου του IC ενίσχυσης
  
• Περίπου 60db gain
  
• Stepped gain περιστροφικός διακόπτης 12 βημάτων με περίπου 3,5db βήματα και επιπλέον ποτενσιόμετρο με περίπου 6db εύρος για ακριβείς ρυθμίσεις
  
• 20db pad μέσω relay
  
• Αναλογικό VU meter
  
• +48V phantom power
  
• Διπλή έξοδος αντί phase switch
  
• Ground lift switch
  
• Ο μετασχηματιστής ισχύος βρίσκεται σε εξωτερικό κουτί
  
• Δεν υπάρχουν ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές στο signal path
  

Μετρήσεις (30db gain περίπου)

• Frequency response (from 40 Hz to 15 kHz), dB:  +0.06, -0.19
  
• Noise level, dB (A): -87.1
  
• Dynamic range, dB (A): 85.8
  
• THD, %: 0.009
  
• IMD + Noise, %: 0.064
  
• IMD at 10 kHz, %:  0.017
  

Σημείωση: Οι μετρήσεις έγιναν με το RightMark Audio Analyzer 6.2.3 μέσα από την EMU 1212m της οποίας το line out συνδέεται σε ένα pad των περίπου 30db (για attenuation σήματος και ταίριασμα impedances) και αυτό στον προενισχυτή και η έξοδος του προενισχυτή στο Line in της κάρτας. Πιθανώς τα «πραγματικά» νούμερα να είναι καλύτερα δεδομένου ότι το όλο στήσιμο δεν είναι και επαγγελματικό (όχι βέβαια ότι δεν κάνει δουλειά).

Έχουν χρησιμοποιηθεί τα καλύτερα υλικά που μπορούσα να βρώ, και πιο συγκεκριμένα Neutrik XLR connectors με επιχρυσωμένες επαφές, shorting (make-before-break) περιστροφικός διακόπτης, γρήγοροι δίοδοι στην ανόρθωση, Nichicon 105°C low ESR ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές (στα περισσότερα σημεία), Vishay metal film 1% αντιστάσεις (τύπου RN60 και CMF55), WIMA polyester film πυκνωτές, Bourns conductive plastic ποτενσιόμετρο και COG/NPO κεραμικοί πυκνωτές.

Προμηθευτές:

Μετασχηματιστές σήματος: http://www.canford.co.uk/

Μετασχηματιστής ισχύος: http://www.giatras.com/

Λοιπά: gr.mouser.com

Οι παρακάτω περιγραφές είναι λίγο τεχνικές, ελπίζω όμως κατανοητές για κάποιον με λίγες γνώσεις (όπως εγώ άλλωστε).

 

[theoctapus]

Κυρίως κύκλωμα

Στην είσοδο, το δίκτυο κεραμικών πυκνωτών C1, C2, C3 κατευθείαν πάνω στο XLR εισόδου, φιλτράρει RF θόρυβο.

Στην συνέχεια, τα 48V phantom power παρέχονται μέσα από ένα διπλό φίλτρο RC και δύο ταιριασμένες αντιστάσεις (R1 και R2) με ακρίβεια 0,1 Ohm για αυξημένο CMRR.

Ακολουθεί  ένα 20db pad μέσω relay.

Μετά τον μετασχηματιστή ειδόδου, ακολουθεί το IC ενίσχυσης (OPA604) και το dc servo (LT1013CP). Στο πρώτο παρέχονται +/-20 V με φίλτρα από ηλεκτρολυτικούς πυκνωτές (όσο το δυνατόν πιο κοντά στις αντίστοιχες εισόδους του IC) και στο δεύτερο +/-12V (ομοίως με φίλτρα πυκνωτών).

Ο περιστροφικός διακόπτης gain προσομοιώνει ένα reverse log ποτενσιόμετρο των 5Κ (για την ακρίβεια το άθροισμα των αντιστάσεων είναι λίγο μικρότερο δίνωντας έτσι στην θέση «0» περίπου 4db ενίσχυσης).

Ο μετασχηματιστής εξόδου έχει διπλό secondary και primary και μέσω jumpers μπορεί να ρυθμιστεί αντίστοιχα. Η default ρύθμιση είναι 1:1 με τόσο το primary όσο και το secondary σε σειρά.

Τα FR1 και FC1 σχηματίζουν ένα φίλτρο για την εξομάλυνση του high frequency resonance του μετασχηματιστή εξόδου (παρόλ’ αυτά, δεν έχω βάλει κάτι εκεί, θέλει δοκιμές και δεν είναι και απαραίτητο).

Τέλος, ακολουθεί μια διπλή έξοδος με ανεστραμμένα τα pin αντι phase διακόπτη. Έτσι μειώνονται τα καλώδια που θα απαιτούνταν και το σήμα δεν περνάει μέσα από διακόπτη. Προφανώς, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα και οι δύο έξοδοι.

Τιμές εξαρτημάτων

• C1, C2, C3: 470pF COG/NPO ceramic

• C4. C6: 180uF 60V electrolytic

• C5: 100nF 100V polyester

• C7, C8: 100uF 35V electrolytic

• C9: 120pF COG/NPO ceramic

• C11: 470nF polyester

• C12, C13: 10uF 35V electrolytic

• C10: 470nF polyester

• C14: 470uF 10V electrolytic

• FC1: ?

• R1, R2: 6,81K 1% metal film 1/4W (ταιριασμένες)

• R3, R4: 150R 1% metal film 1/4W

• R5: 169R 1% metal film 1/4W

• R6, R7: 619R 1% metal film 1/4W

• R8: 56K 1% metal film 1/4W

• R9: 8K 1% metal film 1/4W

• R10: 50R 1% metal film 1/4W

• R11, R12: 1M 1% metal film 1/4W

• R13: 120K 1% metal film 1/4W

• R14: 2K 1% metal film 1/4W

• R15: 1,1K 1% metal film 1/4W

• R17: 634R 1% metal film 1/4W

• R18: 390R 1% metal film 1/4W

• R19: 232R 1% metal film 1/4W

• R20: 143R 1% metal film 1/4W

• R21: 84,5R 1% metal film 1/4W

• R22: 52,3R 1% metal film 1/4W

• R23: 32,4R 1% metal film 1/4W

• R24: 20R 1% metal film 1/4W

• R25: 12,1R 1% metal film 1/4W

• FR1: ?

• VR1: 10K linear

 

[theoctapus]

Εξωτερική τροφοδοσία

Η παροχή εναλλασόμενου ρεύματος βρίσκεται σε εξωτερικό κουτί για τρείς λόγους, α) δεν χώραγε στο κυρίως κουτί  , β) οι όποιες μαγνητικές παρεμβολές λόγω του μαγνητικού πεδίου του μετασχηματιστής, μειώνονται δραστικά, και γ) είχα ωραία βύσματα και καλώδια από ένα παλιό τροφοδοτικό υπολογιστή που με βόλευαν ακριβώς. Ο μετασχηματιστής είναι ένας τοροειδής 2x24V, 50VA από τον Γιατρά. Η ασφάλεια βρίσκεται μέσα στο φίς. Επίσης, το regulation δεν γίνεται εδώ, αλλά στο κυρίως κουτί γιατί θα δυσκόλευε την καλωδίωση (θα απαιτούνταν και ένα ground καλώδιο) και το DC ρεύμα δεν χρειάζεται έτσι να περνάει από μεγάλα σε μήκος καλώδια.

 

[theoctapus]

Εσωτερική τροφοδοσία

Η εσωτερική τροφοδοσία είναι διπλή. Η μια παίρνει το ένα κανάλι εναλλασόμενου και παρέχει τα +/-20V, τα +/-12V για τα ICs του προενισχυτή, καθώς και τα 48V. Το άλλο κανάλι παρέχει τα 12V για το VU buffer, τα leds του VU και το pad relay και τα 9V επίσης για το pad relay.

Τα 48V ρυθμίζονται από ένα high-voltage IC regulator (TL783) μέσα από ένα voltage doubler κύκλωμα (D5, D6, C1, C2, C3, C4). Στο κύκλωμα υπάρχουν δίοδοι προστασίας (D11, D12) και ένα zener diode μαζί με αντίστοιχη αντίσταση για το led indicator του phantom power.

Τα +/-20V ρυθμίζονται από ένα συμμετρικό κύκλωμα με τα ICs regulators LM317 (Q2) και LM337 (Q3). Η ανόρθωση του εναλλασόμενου γίνεται με γρήγορες διόδους GI852 για μειωμένο θόρυβο, σε σχήμα ρόμβου. Αντί για έναν μεγάλο ηλεκτρολυτικό πυκνωτή σε κάθε κανάλι, έχουν μπεί μικρότεροι παράλληλα μαζί με polyester πυκνωτές, για μειωμένη ευαισθησία σε RF θόρυβο. Και εδώ υπάρχουν οι κατάλληλες δίοδοι προστασίας.

Τα 12V μαζί με τα 9V παρέχονται από ένα ξεχωριστό αλλά όμοιο κύκλωμα με το LM317 (Q4) στο regulation για τα 12V και ένα 78L09 regulation IC (Q5) για τα 9V.

Σε όλα τα ICs (εκτός του Q5) έχουν μπεί ψύκτρες. Ειδικά το Q4 ζεσταίνεται πιο πολύ από τ’ άλλα.

Σημείωση: Τα πράσινα κουτάκια κοντά σε κάθε IC, είναι τριμεράκια για την ρύθμιση της εξόδου του κάθε καναλιού. Η πάνω γωνία είναι το pin 1, η κάτω το 3 και στην μέση το 2.

Το κύκλωμα για τα +/- 12V παίρνει είσοδο από την +/- 20V έξοδο του κυρίως κυκλώματος και μέσω ενός 78L12 positive regulator IC, ενός 79L12 negative regulator IC και μερικών πυκνωτών, παρέχει την κατάλληλη έξοδο.

Τιμές εξαρτημάτων

• D1, D2, D3, D4: GI852

• D5, D6, D14: 1N5408

• D7, D8, D9, D10: 1N4007

• D11, D15, D18, D19: 1N4004

• D12, D16, D17, D20: 1N914

• D13: Z39V-1,3W zener

• C1, C2, C5, C6, C14, C22, C30, C34: 100nF polyester

• C3, C4: 4700uF 63V electrolytic

• C7: 100uF 100V electrolytic

• C8, C9, C10, C11, C18, C19, C26, C27: 1000uF 50V electrolytic

• C12, C20, C28, C17, C25, C33: 47nF polyester

• C15, C23, C31: 10uF 35V electrolytic

• C13, C21, C29: 2200uF 50V electrolytic

• C16, C24, C32: 120uF 35V electrolytic

• R1: 270R 1% metal film 1/4W

• R2: Δεν θυμάμαι. Είχα ένα ψιλομπέρδεμα εκεί. Με δοκιμές και σύμφωνα την εξίσωση 48=1,27(1+ (R2+VR1)/R1), βρίσκεται η άκρη.

• R3: 1,8K 1% metal film 1/2W

• R4, R5, R6: 150R 1% metal film 1/4W

• Πράσινα τερτραγωνάκια: 5K trimmers

• Q1: TL783KC

• Q2, Q4: LM317

• Q3: LM337

• Q5: 78L09

Τιμές εξαρτημάτων

• C1, C4: 33uF 35V electrolytic

• C2, C3: 100nF polyester

• Q1: 78L12

• Q2: 79L12

 

[theoctapus]

VU buffer

Το συγκεκριμένο κύκλωμα εξυπηρετεί τους εξής σκοπούς: 1) Ανορθώνει το σήμα που παίρνει από την έξοδο του προενισχυτή ώστε να μπορεί να το τροφοδοτήσει στο VU, μέσω δύο διόδων (D1 και D2). Aν το VU έχει ενσωματωμένη την ανόρθωση, οι αντίστοιχες δίοδοι δεν χρειάζονται, 2) παρουσιάζει μεγάλο impedance παράλληλα στην έξοδο του προενισχυτή ώστε να μην την επηρεάζει, και 3) παρέχει ένα τρίμερ για την ρύθμιση της απόκρισης του VU. Η παροχή ρεύματος μπορεί να είναι από 9V ως 12V.

Τιμές εξαρτημάτων

• D1, D2: BAT85

• Δίοδος παροχής: 1N4001

• X1: TL071

 

[theoctapus]

Relay

Η χρήση relay αντί διακόπτη για το pad είναι προτιμότερη γιατί το σήμα δεν χρειάζεται να περάσει από καλώδια, πρός και από τον διακόπτη. Στην απλή περίπτωση ένα DPDT relay για ασθενή σήματα (εδώ χρησιμοποιήθηκε ένα Omron G5V-2-H1), μαζί με μια δίοδο παράλληλα στην παροχή ρεύματος (για προστασία του relay) είναι ένα επαρκές κύκλωμα. Όμως, οι αλλαγές στην ροή του ρευματος δημιουργούν πολύ γρήγορες transients ακμές, οι οποίες προκαλούν clicks στο σήμα. Το συγκεκριμένο κύκλωμα αντιμετωπίζει το πρόβλημα αυτό. Το σήμα On/Off είναι ένα 9V. Όταν στο κύκλωμα παρέχεται το 9V σήμα, τότε το relay ενεργοποιείται. Η Rpad είναι η R5 του κυκλώματος ενίσχυσης.

 

[theoctapus]

Αα, ναι, συνολικό κόστος, περίπου 300 ευρώ. Όχι, δεν είναι και τσάμπα.

Αυτά....

 

[Vaggelis_Revolted]

Ωραίος τόσο για τον κόπο σου, όσο και για το γεγονός ότι το μοιράζεσαι στο Net. Σε σύγκριση με έναν αντίστοιχο mic pre του εμπορίου στην ίδια τιμή, που κυμαίνεται ποιοτικά; Αξίζει, με άλλα λόγια, (πέρα από την χαρά του DIY, η οποία είναι ανεκτίμητη) από οικονομικής άποψης, ή ας πούμε ένας preamp με αντίστοιχο κύκλωμα μπορεί να βρεθεί στο ίδιο εύρος τιμής;

Επίσης από θέμα θορύβου, σε τι επίπεδα κυμαίνεται στις hot ρυθμίσεις; (περιλαμβάνεις μετρήσεις, αλλά πες μας πρακτική παρατήρηση, αν για παράδειγμα χρωματίσεις το σήμα με το input σχεδόν τέρμα!)

Όπως και να χει, πολλά μπράβο, cheers!

 

[theoctapus]

Σε σύγκριση με έναν αντίστοιχο mic pre του εμπορίου στην ίδια τιμή, που κυμαίνεται ποιοτικά;

Τι εννοείς ποιοτικά;

Σαν κατασκευή; Προφανώς και δεν μπορώ να φτάσω την ποιότητα μιας γραμμής παραγωγής, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν είμαι πολύ ικανοποιημένος από το αποτέλεσμα.

Σαν "ήχος"; Υποτίθεται ότι προσομοιάζει υλοποιήσεις της ΑΡΙ, αρα ο ήχος ελπίζω να είναι "καλός". Δεν έχω προλάβει να κάνω διεξοδικές δοκιμές. Μέχρι στιγμής μου αρέσει.

Σαν νούμερα; Οι μετρήσεις που έχω κάνει είναι σε πολύ καλό επίπεδο, ειδικά για DIY.

Αξίζει, με άλλα λόγια, (πέρα από την χαρά του DIY, η οποία είναι ανεκτίμητη) από οικονομικής άποψης, ή ας πούμε ένας preamp με αντίστοιχο κύκλωμα μπορεί να βρεθεί στο ίδιο εύρος τιμής;

Είναι σχετικό. Υπάρχει τέτοια ποικιλία εκεί έξω που για κάποιον μπορεί μια άλλη υλοποίηση πιο φθηνή, του εμπορίου, να του ακούγεται καλύτερα. Προσωπικά, και χωρίς να έχω κατάλληλη hands on εμπειρία με αντίστοιχης αρχιτεκτονικής προενισχυτές, απλά αποφάσισα να πάρω το ρίσκο. Πάντως, προενισχυτή με τέτοια χαρακτηριστικά σ' αυτήν την τιμή, λίγο δύσκολο να βρείς. Φαντάσου ότι από τα 300 ευρώ, τα 120 ήταν μόνο το κόστος των μετασχηματιστών εισόδου. Υπάρχουν βεβαίως και φθηνότεροι.

Επίσης από θέμα θορύβου, σε τι επίπεδα κυμαίνεται στις hot ρυθμίσεις; (περιλαμβάνεις μετρήσεις, αλλά πες μας πρακτική παρατήρηση, αν για παράδειγμα χρωματίσεις το σήμα με το input σχεδόν τέρμα!)

Μέχρι στιγμής δεν έχω αντιληφθεί audible θόρυβο. Προφανώς με hot ρυθμίσεις αυξάνεται το noise level, αλλά και πάλι δεν αυξάνεται πέρα του -75db (αν θυμάμαι καλά). Όσον αφορά τον χρωματισμό (που ελπίζω να δίνει λίγο) ακόμα δεν έχω κάνει πολλές δοκιμές για να έχω ένα ασφαλές συμπέρασμα.

Όπως και να χει, πολλά μπράβο, cheers!

Thankz...

 

[freerock1974]

Φιλε μου,τα θερμα μου συγχαρητηρια!

Ειμαι παντελως ασχετος για να  αξιολογησω (ισως το ηχητικο αποτελεσμα να μπορω-but who cares)αλλα το μερακι σου ειναι αξιοθαυμαστο,οπως και αλλων ΚΜΣ(Καντο Μονος Σου)

που κυκλοφορουν στο νοιζ.

Τα 300 ευρω δεν ειναι τιποτα μπροστα στη χαρα της δημιουργιας που πιστευω σου εδωσε η κατασκευη.

Ευχαριστουμε που το μοιραστηκες μαζι μας!

MΠΡΑΒΟ!

 

[theoctapus]

freerock1974 many thankz λέμε...

 

[ntroulis]

Αν και δεν σκαμπαζω τιποτα .... 1000 μπραβο

 

[theoctapus]

Αν και δεν σκαμπαζω τιποτα .... 1000 μπραβο

Σ' ευχαριστώ αδερφέ.

Φαντάσου ότι από τα 300 ευρώ, τα 120 ήταν μόνο το κόστος των μετασχηματιστών εισόδου. Υπάρχουν βεβαίως και φθηνότεροι.

Διόρθωση: Εννοούσα μετασχηματιστές σήματος.