Ламповый микрофон своими руками

Ламповый преамп для микрофона, 6Н2П

— А я вот нынче бард, так сказать. Пишу музыку и стихи, а потом и играю. Людям нравится!
— И что, ты по кафешкам играешь? «На похоронах и танцах»?
— Ну не совсем. Вообще, у меня есть желание записать свой диск. У меня даже материал наберется!
— Но мешает кривизна рук или оттоптаность ушей?
— Не, мне просто не во что записаться. Микрофон-то есть, динамический Shure 55SH. Но вот только плохо он работает с ноутбуком, ноут половину частот сжирает. Слушай, а сбацай-ка мне ламповый преамп для него? Только за недорого…

Именно так и началась история, которая привела к рождению преампа пусть и неказистого, но с весьма интересным звучанием.

Содержание / Contents

Вообще, мы довольно долго спорили о том, почему нужен именно ламповый. Транзисторных вариантов с весьма серьезными характеристиками очень много, они проще, легче. Но во главе стола все же торчал теплый ламповый звук. Ведь нет же более инструментов у барда, окромя голоса его и гитары, сердце раздирающей! Иными словами, на все это нужно было наложить ламповую теплоту. Ну что- ж сделать? Надо ваять!

Итак, стояли следующие задачи:

• Сваять преамп именно на лампе (одной или на n-надцати)
• Создать минимально возможную конфигурацию, ввиду низкого бюджета
• Минимальное количество ручек
• Использовать какой-нибудь простой корпус

Тут следует сделать небольшое лирическое отступление. Касаться это отступление будет именно бюджета.
Так уже повелось, что в последнее время пошло какое-то ненормальное засилие различных преампов и эффектов, якобы использующих лампу в своем тракте. Эти устройства можно купить в музыкальных магазинах по смешной цене в 3-4 тысячи российских рублей и высмеивать обладателей полноценно ламповых устройств, потративших на порядок (или несколько) больше денег. Неужели и вправду инженерам старого доброго дядюшки Ляо удалось чудом уменьшить стоимость лампового аппарата? Нет, чудес не бывает, достойный ламповый аппарат будет стоить дорого. При прочтении статьи можно будет понять почему.

В этих якобы ламповых аппаратах лампа не то, что не выполняет свою основную функцию (усиливает сигнал), а просто добавляет помех и гармоник в сигнал, заботливо усиленный транзисторами. У меня (да чего уж, в этих самых интернетах полно подобных случаев) несколько раз был успешный опыт в удалении лампы из подобных аппаратов, после чего выходной сигнал улучшался в разы. Но увы, не все это знают и понимают, потому введенные в заблуждение музыканты покупая вот эту дрянь все пытаются понять, что же они делают не так, из-за чего звук все никак не «фирмовый».
Конец отступления:)

↑ Схема

Да, понимаю, что кого-то испугал уже факт того, что на входе стоит трансформатор. Посему, в общем-то, меня можно обвинить в том, что я, мягко говоря, покривил душой, когда говорил про отсутствие редких и дорогих деталей.
С какой-то то точки зрения да, это правда. Но если следовать всем канонам и выискивать специализированные высокоточные секционированные входные трансформаторы с шибко крутыми характеристиками да еще и известных марок, то и смысла не имеет делать такую схему! Потому я обошелся кое-чем попроще.

↑ Входной трансформатор

Вообще, что же из себя должен представлять входной трансформатор микрофонного преампа:

• Определенный коэффициент трансформации (желательно от 1:7 до 1:16)
• Сердечник из пермаллоя (лучшая АЧХ)
• Броня из стали или лучше из пермаллоя
• Определенное сопротивление первичной обмотки по постоянному току

Если с первыми 3 пунктами в общем-то все понятно, то что же с 4? Какое-такое определенное?
А вот тут мнение различается, причем местами радикально. Кто-то уверяет, что сопротивление должно быть равно сопротивлению источника по постоянному току. В моем случае это было около 250 Ом, посему я и подобрал трансформатор именно с таким сопротивлением. Однако, есть мнение, что очень даже подойдут трансформаторы с сопротивлением на порядок меньше, чем у источника. Ровно как и обитает мнение, что будет лучше на порядок больше. Ну, на порядок меньше трансформатора у меня не было, а вот на порядок больше пробовал и, честно говоря, не обнаружил никакой разницы (на слух).

Про коэффициент трансформации тоже нужно заикнуться. Почему именно такой? Почему не меньше?

Во-первых, основная причина в том, что лампа имеет весьма высокое входное сопротивление. И если к ней напрямую подключить микрофон, то получится то же, что и при подключении его к ноутбуку- часть частот просто поглотится. И это с довеском в виде наводок. Именно потому и нужен трансформатор, способный согласовать одно с другим. Как именно? Очень просто! Коэффициент масштабирования сопротивления равен квадрату коэффициента трансформации. Иными словами, если у меня трансформатор с коэффициентом трансформации 1:7 и я к нему подключаю микрофон с сопротивлением 250 ом, то для лампы это будет, словно я подключил к ней источник с сопротивлением 250 * (7×7) = 12250 Ом! Это отличный показатель, такое сопротивление для лампы будет очень даже к месту.

Во-вторых — шум. Современные транзисторные преампы довольно мало шумят. Это связанно, разумеется, с более совершенной технологией и особенностями конструкции. Точнее- отсутствии теплового шума. Да чему там прямо так особо нагреваться? А лампы, чего уже говорить, просто настоящий обогреватель! Только температура баллона лампы 6Н2П может достигать 90 градусов, что же там творится на спирали накала? Разумеется, тепловой шум там приличный. Особенно, если источника такой слабый, как микрофон.
Тогда для приведения уровня сигнала к норме, приходится сильно увеличивать коэффициент усиления, за счет чего увеличивается и уровень этих самых шумов. А прибор с большим количеством шумов ну никак не может тянуть на уровень сколь нибудь хороший. А тут простой вариант — поставить на вход трансформатор и увеличить сигнал (в моем случае) в 7 раз! Значит, усиление лампы можно ослабить в 7 раз, и ровно во столько же раз уменьшатся шумы. Просто и со вкусом. Но почему тогда я указал, что коэффициент трансформации нужен до 1:16? Можно же вообще увеличить сигнал трансформатором до упора, а лампу так, как буфер поставить? Нет, так не выйдет, пойдут в дело собственные искажения трансформатора, что ухудшит характеристики преампа.

Ну и в-третьих, трансформатор на входе дает то, что не могут дать ни транзисторы, ни лампы- полноценный балансный вход с гальванической развязкой. Те, кого ударяло током с микрофона в губы на репетициях или концертах меня поймут прекрасно.

С типом трансформатора разобрались, теперь полезем в интернет искать их. Обалдеть, да у них ценник от 1500 рублей! Подождите, не туда смотрите. Да, есть профессиональные трансформаторы, но нам-то сейчас это не нужно! Поэтому идем на развал или барахолку. Что искать: старые промышленные модемы невысоких скоростей (до 56 кбит в секунду), старые радиорелейные системы, старые устройства для RS-232 или RS-485, прочую старую цифровую лабуду.
Мне попался очень занятный блок от радиорелейной системы. Именно в нем я нашел вот такие замечтательные трансформаторы:

Надо сказать, что меня слегка удивил большой размер трансформатора и малый вес. И, разумеется, я отогнул крепеж кожуха, чтобы посмотреть, что внутри. Внутри меня ждал небольшого размера трансформатор, весьма небольшого. Нечто наподобие трансформаторов в микрофонах и… обычных компьютерных модемах для телефонных линий!

Да, за исключением отсутствия брони, трансформаторы из некоторых модемов готовы к употреблению в преампе, ведь все как по заказу — пермаллоевый сердечник, коэффициент трансформации примерно 1:7.5, сопротивление первичной обмотки около 300 Ом. Но бывают и исключения. Впрочем, всего-то что и нужно — иметь намоточный станок или терпение.

↑ Лампа

Разобрались с трансформатором, пора лампу мучить. Тут все просто — ECC83, 12AX7 или старая добрая 6Н2П, лучше 6Н2П-ЕВ. Вот и весь секрет успеха. Лучше, разумеется, использовать панельки экранирующими колпаками. Однако, если будет использоваться стальной корпус, то в этом нет никакой необходимости.

↑ О других деталях

Теперь вернемся к нашей схеме. Она отличается простотой. Отдельных моментов заслуживают лишь следующие детали:
С3 и С4 — это конденсаторы подавляющие возбуждение или звон. Рекомендуется (при возможности, разумеется) их не ставить. Но увы, возможность такая бывает не часто. Точно нельзя сказать, что именно влияет на появление возбуждения, то-ли разводка, то-ли лампа, то-ли корпус…
Но одно точно — возбуждение дает звуку отвратительный оттенок. Увидеть его можно только на хорошем осциллографе, потому если есть сомнения, их лучше поставить.
R6 — это резистор, задающий усиление. Вместо него (как раз на нарисованные контакты) можно подключить обычный переменный резистор сопротивлением 15-20 кОм, организовав таким образом регулятор «Gain». Я именно так и сделал.
Более ничего. Неправда ли, очень просто?

↑ Печатка

Как видно, здесь одна плата основная, вторая — плата с лампой.

На основной плате размещается трансформатор и бОльшая часть обвязки лампы. Туда же втыкается плата лампы. На отшибе организован блок питания с резисторами нагрузки анодов. От блока питания нужно провести 3 провода к преампу — V1, V2 и GND. Можно заметить, что я старался свести все земли в одну точку. Туда же подключается земля блока питания и провод, заземляющий корпус.

Резисторы «Gain» и «Level» (выходной уровень) я сделал на 3-х штырьковых разъемах от линеек типа PLS-20. Входное и выходное гнездо типа Jack 6.3, хотя никто не помешает поставить и Canon XLR на проводках. Контакты лампы 4,5 и 9 выведены на край платы. Так можно организовать переключения накала для разных типов ламп — 12AX7 или 6Н2П.
И еще один важный момент: хочу заметить, что на плате лампы установлен один конденсатор. Без него работать не будет:)

↑ Корпус

В качестве корпуса я использовал старый коммутатор D-Link, доставшийся мне сгоревшим за 100 рублей.

↑ О питании

Делайте питание, как вам больше нравится, ставьте стабилизаторы, электронные фильтры и задержки подачи анодного напряжения. Паяльник вам в руки!
У меня всё было проще. На фотке выше видно большой и страшный тороидальный трансформатор, дающий 6.3 и 12 в на выходе, плату блока питания, которая выпрямляет 12 Вольт и, при помощи трансформатора «перевертыша», из 6.3 делает 220, которые после выпрямляются и превращаются в нужные нам 300-310 Вольт постоянки. 12 Вольт мне было нужно для питания выходного буфера (на задней стенке корпуса) который пришлось добавить для выполнения очень специфических задач. Обычно он совершенно не нужен.

↑ Итого

Вот такое чудо было сделано за две недели (с учетом поиска деталей).
При тестировании главным аргументом качества был радостный вопль владельца «О, вот это да, вот это зачет!».
Что-ж, доверюсь на его слух и вкус, и всем рекомендую начинать строение ламповых микрофонных преампов именно с этой конструкции.

↑ Файлы

Как всегда жду вопросов, если кому-то вдруг что либо станет не совсем понятно или любых сопутствующих статье. Ну, а в конце для желающих выкладываю чертеж плат в формате Sprint-Layout:
▼ MyLampMicPre.rar 21,92 Kb ⇣ 117

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник

Ламповый микрофон из Alctron MC410 и Gefell PM 860

Содержание / Contents

Тем более попал мне в руки микрофон «Gefell PM 860» после неумелой попытки ремонта встроенного предварительного усилителя и без фирменного гефеллевского разъема.

Отсутствие маленького качественного трансформатора, который можно было бы затолкать вместе с лампой в ручку Gefell, продиктовало решение собирать схему с выходным трансформатором, вынесенным в блок питания. Так было сделано в «ЛОМО 19А9».

Подходящий по параметрам трансформатор, который подошёл бы на роль выходного, у меня был. У него «благородное звуковое» происхождение, трансформатор стоял в качестве входного в каком-то пульте. Ктр. = 6:1, отвод от середины вторичной обмотки. Железо: ШЛ-16х25.
Первичную обмотку не перематывал. Расчетное количество витков 2400. Провод не знаю, какой-то тонкий.
Вторичная обмотка — 400 витков с отводом посередине. Наматывал параллельно в два провода ПЭТВ ∅0,112 мм.

Выпрямитель со всеми микрофонами и коробочкой используется один. В этом большой плюс, т.к. мы сравниваем работу микрофонов независимо от параметров выходного трансформатора.

Так же понравилась использованная разработчиками идея запитать схему микрофона по трем проводам. Повторять 1:1 заводскую схему мне не хотелось, накидал свою.

Тут появилась и уже больше не оставляла мысль, что делаю не совсем то, что надо бы. Производитель Gefell хоть и именитый, только вот капсюль всего 24 мм, а неплохо попробовать побольше.

Тем более, концепция размещения выходного трансформатора в выносном блоке позволяла легко сделать предварительно макет усилителя, отработать схему, настроить и затем встроить в тело микрофона. Или даже несколько усилителей в несколько микрофонов. А затем менять и сравнивать их.

Для дальнейших опытов (на органы) из Китая был заказан безродный микрофон Alctron MC410 с капсюлем 34 мм.

↑ Коробочка

При настройке на вход «J» подается сигнал уровнем около 400 мВ (выбран опытным путем для получения номинального уровня на входе звукового интерфейса при положении регулятора уровня микрофонного входа звукового интерфейса на +36 дБ из +60 дБ).
Потенциометром R9 в блоке выпрямителя выставляем напряжение накала 5.7 В, контролируя на выходе напряжение накала.
Крутим ручку потенциометра R6 в коробочке и по спектру, контролируемому в «Спектраплюсе» или RMAA, выбираем положение с наименьшими шумами. Замеряем на выходе напряжение смещения и подбираем светодиод или несколько диодов с примерно таким же падением напряжения в микрофон.
Контролируем получившееся напряжение на аноде. Должно получиться 55-65 В (зависит от лампы).

↑ Схема лампового предусилителя конденсаторного микрофона

Входное сопротивление усилителя для согласования с выходом конденсаторного капсюля, имеющего ёмкость порядка 100 пФ и очень высокое выходное сопротивление (под сотню МОм) на нижней рабочей частоте, должно быть примерно на порядок выше – т.е. сеточный резистор R2 получается 1 ГигаОм.

Это в свою очередь накладывает очень жесткие требования к сеточному току лампы, который должен быть минимальным. Не всякая лампа сможет работать с такими токами.
Для применённой 6Ж1П, например, производитель указывает максимальное сопротивление в цепи первой сетки 1 МОм. Так что же эту лампу нельзя применить в данной схеме? Можно! Нам поможет так называемый электрометрический режим с анодным током менее 1 мА, получаемый при пониженных напряжениях на аноде (примерно 57 В) и накала (-5,7 В).
Напряжение на аноде, в свою очередь, служит поляризующим — подается на корпус капсюля (конструкция у Гефелль и Альктрон это позволяет) через RC цепочку C1R1. Она же устраняет отрицательную обратную связь.

Лампа включена по схеме с фиксированным смещением, при котором катод «посажен» на «землю». Напряжение смещения получается из отрицательного напряжения питания подогревателя. Берётся напряжение с катода светодиода LED1 и дополнительно фильтруется RC цепочкой C2R4.

Тут скользкий момент. С подогревателя, находящегося под отрицательным потенциалом, к более положительному катоду полетят электроны. Отсюда и возможные проблемы с фоном, и необходимость особо тщательно фильтровать накальное напряжение. Либо тянуть напряжение накала отдельными проводами, подавать на средний вывод подключенного параллельно подогревателю потенциометра и регулировать положительный потенциал для исключения тока между подогревателем и катодом.

Кому-то может показаться несколько странной схема блока питания. Вначале хотел анодное напряжение получить от RC-фильтра с первой емкостью 15.000 мкФ на 75 В, отсюда и напряжение на вторичной обмотке в 50 В. Дальше думал подать его на источник тока на LM317 и его выход непосредственно подключить к аноду.

Но ничего хорошего из этой затеи, кроме повышенного шума, не получилось. LM317 оставил, переведя его в режим стабилизатора напряжения из-за «плавающего» напряжения сети 220 В.

R3 — токоограничивающий резистор (примерно, на 50 мА) — остался пережитком первоначального варианта с большой емкостью С3 по выходу стабилизатора. Вместе они служили для плавной задержки подачи анодного напряжения. Ввиду габаритов, конденсатор был заменён на менее емкий без потери качества, а резистор R3 убирать не стал.

Дальше тройной RC фильтр R4C4, R5C5, R6C6. Резисторы в нём выбраны по принципу «вот такие номиналы оказались под рукой».
Анодный резистор R7 выбран с оглядкой на нагрузку в виде первичной обмотки трансформатора (по прикидкам 50-55 кОм) и внутреннее сопротивление лампы (где-то 85 кОм).
Обмотка отделена от потенциала анода единственным в цепи звукового сигнала конденсатором С7. Трансформатор с коэффициентом 6:1 согласует небалансный высокоомный выход лампового каскада с балансным низкоомным (1.5 кОм) входом звукового интерфейса.

Накал лампы запитан от стабилизатора тока на LM337, ток подобран таким, чтобы получить напряжение накала в районе 5,7 В под нагрузкой.
В результате всего перечисленного, схема получилась достаточно занятная.

Отличия от схемы «ЛОМО 19А9»:
1. Лампа работает с катодом, привязанным к земле.
2. Смещение фиксированное.
3. Нет отрицательной обратной связи с анода (точнее она очень ослаблена, исчезающе мала).
4. В цепи прохождения звука от капсюля до (в моём случае) звуковой карты всего один конденсатор.
Последние два пункта совсем по «аудиофильскому фен-шую».

↑ Детали для лампового микрофона

C1 = 1µ х160V плёночный (у меня RFT), К73-17
C1 = 330µ х160V электролитический
C2 = 1µ х160V пленочный (у меня RFT), К73-17
C2 = 330µ х160V электролитический
C3 = 2200µ х10V электролитический
C3 = 4µ7 х250V пленочный, К73-17
C4 = 220µ х160V электролитический
C5 = 220µ х160V электролитический
C6 = 30µ х160V МБГО (так получилось)
C7 = 4µ7 х250V пленочный, К73-17
C8 = 4700µ х16V электролитический
C9 = 2200µ х16V электролитический
C10 = 2.2µ х63V пленочный (у меня RFT), К73-17

D1 = N4003
D2 = N4003

J1 = XLR-F3
J2 = XLR-F3

LED 1 = АЛ307 (тип подбирается по необходимому сеточному напряжению, см. статью)

P1 = XLR-M3
P2 = XLR-M3
P3 = XLR-M3

R1 = 10m 0.125 Вт
R1 = 2,2k 0.125 Вт
R2 = 1 G, у меня в стеклянном оформлении, похож на геркон. Выпуск конца 60-х прошлого века. Приобретены на радиорынке рынке по случаю с номиналами от 150 МОм до 1 ГОма.
R2 = 100 0.125 Вт
R3 = 2k7 0.125 Вт
R3 = 24 0.25 Вт
R4 = 10М 0.125 Вт
R4 = 15k 0.25 Вт
R5 = 12k 0.25 Вт
R6 = 21k5 0.25 Вт
R7 = 43k 0.25 Вт
R8 = 1k 0.5 Вт Вт
R9 = 15 ПП3-40

VD1 = Д814 Б (В, Г) 8-10 штук — набрать напряжение 92 В

VDS1 = Д7Б (напряжение накальной обмотки оказалось мало, пришлось ставить германиевые)

VR1 = LM317
VR2 = LM337

↑ Измерения

Нелинейные искажения (вторая гармоника на уровне примерно -70 дБ):

↑ Интерпретация результатов

АЧХ усилителя в звуковом диапазоне по уровню +- 0.5 дБ от 60 Гц до 20 кГц линейная. Могло быть и лучше, но тут нужен другой согласующий трансформатор, с секционированием обмоток.
Уровень шума для лампового микрофона с вынесенным согласующим трансформатором, я считаю, получился приличным. Нет всплесков выше -80 дБ. В наушниках при номинальном уровне записи шум не слышен. Тем более в нестудийных условиях обычного жилого дома с уровнем акустического фона -60. -65 дБ.
Нелинейные искажения радуют глаз второй гармоникой не выше -70 дБ. Для лампового каскада без обратной связи, мне кажется, очень хорошо.
Интермодуляция — при всевозможных вариантах видим продукты интермодуляции в районе -80 дБ, что ниже порога акустического шума.

Вообще, я редко вижу результаты измерений. Не с чем сравнивать. Поэтому с радостью почитаю комментарии опытных камрадов на этот счет.

↑ Иллюстрации конструктива

↑ Оценка работы

Да самое главное. Звучание. Про себя говорить не буду: сам делал, меня полностью устраивает. Моим друзьям-музыкантам нравится. Получил несколько положительных отзывов на специализированных форумах.
Описывать звук задача неблагодарная. Лучше сами послушайте семплы.

↑ Семплы

Тишина. Речь (начитка текста). Щелчок пальцами и хлопок в ладони. Очень показательно для простой оценки динамического диапазона.
▼ tekst.wav 3,37 Mb ⇣ 105
▼ schelchek-alktron.wav 726,09 Kb ⇣ 83

Запись на Alctron в обычной пустой жилой комнате. Обычные студенты технических специальностей. Никакой обработки не делалось.
▼ semply.zip 9,06 Mb ⇣ 91

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Опробовано в лаборатории редакции или читателями.

Источник