Opnemer electronica met FET ingang

[Hans]

Edit 30/3/2017: Dit is mijn oorspronkelijke bericht over het toevoegen van een PNP tor aan het oude FET circuit. Stond in een niet meer gebruikt deel van het forum. Hans

============================
Zoals beloofd hier het resultaat van wat metingen aan de opnemer elektronica. De metingen zijn gebeurd aan een spinnetje volgens het schema van de oorspronkelijke Philips opnemers. Dus met een BFW11 en een 10K source weerstand, aan de gate van de FET een 1M weestand naar massa en een 100nF inkoppel C.
Gemeten is over de 10k weerstand in de DHCP-2, en op de testprint zowel na de stroomspiegel (opnemer A) als na de inverterende opamp (opnemer B). Tussen de drie ontvangende stukjes elektronica waren geen verschillen te meten die boven de meetonnauwkeurigheid uitkwamen.
Naast meten heb ik hetzelfde circuit ook gesimuleerd.

Hier is een grafiek met de meetresultaten en de simulatie:

Opn meting & sim.png

De gele lijn zijn de metingen, de blauwe is de simulatie van hetzelfde circuit. De metingen heb ik niet verder gedaan als tot 1Vpiek omdat de uitgang van mijn DA converter niet meer signaal af kon geven, het verdere verloop is zeer goed in te schatten met de simulatie.

In de grafiek staat ook een rode lijn van een alternatief opnemer circuit. Nog steeds met maar 2 draden, maar wel met een extra pnp tor en een extra weerstand op het opnemer printje. Iets wat ik in de jaren 70 niet in mijn hoofd durfde te halen met die toch wat grote componenten. Maar met de huidige SMD spulletjes moet dit gewoon kunnen denk ik.
Hieronder de schema's zoals ik die in de simulaties en metingen heb gebruikt, links het oude schema en rechts de versie met extra tor en weerstand.

Opnemers.png

De voordelen van dit nieuwe circuit zijn de veel lagere vervorming en de wat grotere uitstuurbaarheid. De enige vraag die ik nog heb is wat het ruisniveau van deze schakeling is in vergelijking met de oude, maar dat ga ik nog wel meten als we weer thuis zijn.

Hieronder nog het resultaat van een paar simulaties waarin de invloed van R3 te zien is op het resultaat. Er is voor R3 duidelijk een sweet spot in de buurt van 100k.

Opn simulaties.png

Groeten,
Hans

[Rene_N]

Edit: er zit inderdaad een probleem in de stroomspiegel. Ik had erachter een emittorvolger geplakt, DC gekoppeld, deze stond daardoor veel te laag in DC. Zie updates later.

Zoals beloofd een aantal metingen aan de FET zonder de luidspreker. Aantal opmerkelijke ontdekkingen .

FET met stroomspiegel (2xBC557)
FET en BC558 met stroomspiegel
FET en ipv de stroomspiegel een 10k weerstand gevolgd door een emitter volger
FET en BC558 en 10k ipv stroomspiegel

Als eerste wat kaders, om welke spanningen gaat het nu? Ik heb de spanning gemeten mbv de 12mm piezo in 8067 W8, de afgegeven spanning komt aardig overeen met een originele MFB speaker.

Bij 310Hz, 22 Volt eff aan de 8 Ohm luidspreker, 60 watt: 500 mV. Geluidsdukmeter geeft 105dBc bij 1 meter
Bij 110Hz, 22 Volt eff aan de 8 Ohm luidspreker, 60 watt: 750 mV. Geluidsdukmeter geeft 105dBc bij 1 meter

Mijn Maya44 soundkaart geeft 667mV max, ik heb dit gebruikt om de FET aan te sturen (piezo verwijderd).

De FET en BC558 meten de volgende gelijkspanningen:
Source 3 volt, Drain 5.33 volt
Emittor 6 volt, basis 5,33 volt, collector 3 volt

Als referentie de vervorming van de soundkaart:

Referentie alleen de soundkaart input min output max.png

FET en BC558 met stroomspiegel
168mV

FET en BC558 168mV.png

667mV

FET en BC558 667mV.png

FET met stroomspiegel->iets slechter dan met de BC558
667mV

FET 667mV met stroomspiegel.png

FET en BC558 met 10k ipv stroomspiegel->stroomspiegel werkt iets beter
168mV

FET en BC558 168mV met 10K ipv stroomspiegel.png

667mV

FET en BC558 667mV met 10K ipv stroomspiegel.png

FET met 10k ipv stroomspiegel->het eenvoudigst (zoals ook toegepast in de 587) en werkt het beste
168mV

FET 168mV met 10K ipv stroomspiegel.png

667mV

FET 667mV met 10K ipv stroomspiegel.png

Grappig toch? Ik had de 10k truc al toegepast bij de 544 en 532 en daar al betere resultaten gezien. Of je het kunt horen betwijfel ik

Groet,


Rene

[David]

Dus kaal je geluidskaart geeft meer vervorming (-55dB) dan met een opnemer met 10k (-70dB).

Volgens mij klopt er iets niet.

Plaatjes volgorde is ook niet logisch met soms minder vervorming bij MEER uitsturing.

Hmmmm....

[Rene_N]

Vervormingsschaal staat aan de rechterkant van de grafiek...

[David]

Och jee wat onhandig. Die vallen er bij mijn scherm ook af als ik op de grafiek klik (MacBook, ik vind t een onding). Maar idd.

[Hans]

Interessant al die metingen.

Zoals je hier kunt zien gaat het bij een 8" woofer en een typical FET allemaal best goed.
De vervormings problemen beginnen wat toe te nemen bij FET's met een Vgs die aan de lage kant van het spreidingsgebied zit.

Bij een 7" woofer neemt bij dezelfde geluidsdruk de spanning die de piezo afgeeft toe, de FET wordt dan weer ietsje kritischer.
Als je een moderne lange slag 5" of 7" woofer gaat gebruiken neemt de versnelling van de conus (en de piezo spaning) weer een stuk verder toe. Dat is een van de redenen dat ik voor nieuwe ontwerpen de enkele FET wil gaan vervangen door een FET opamp.

Gr. Hans

[Rene_N]

Kan de FET nog worden verbeterd mbv de SRPP opzet? Heeft iemand daar wel eens mee geëxperimenteerd?

preamps-f3.gif

Plaatje van Elliott als voorbeeld, er zijn verschillende SRPP mogelijkheden, met en zonder de elco bij de source...

Groet,

Rene

[Hans]

Kan de FET nog worden verbeterd mbv de SRPP opzet?

Om als versnellingspnemer tot lage frequenties bruikbaar te zijn moet een piezo worden afgesloten met een hoge weerstand, orde grootte 10 M.

Gr. Hans

PS Als je nog wat verder gaat kom je al snel in de buurt van een discreet opgebouwde opamp.

[Rene_N]

Ik ga wel wat proberen . Een TL072 is uiteraard beter maar een goed werkend FETje is wel eenvoudiger.

Enig idee trouwens waarom de 10nF parallel aan de piezo meer vervorming geeft bij 2kHz?

Waarom geeft de extra BC558 naast de FET zo weinig verbetering? Gesimuleerd zag het er veel beter uit. Ik zal de stroomspiegel nog een keer dubbel checken, misschien wat fout gedaan...

Opn meting %26 sim.png

Groet,


Rene

[Hans]

...Enig idee trouwens waarom de 10nF parallel aan de piezo meer vervorming geeft bij 2kHz?

Niet echt. Zal er wel mee te maken hebben dat boven 1 kHz de piezo zich niet meer puur capacitief gedraagt.
Is voor deze toepassing ook niet belangrijk. Boven 100Hz neemt in de mfb systemen de vervormingsreductie al af. Bij 2 kHz is er geen akoestische terugkoppeling meer.

Gr. Hans