Opnemer electronica met FET ingang

[RMSAcoustics]

En kostprijs en beschikbaarheid en montagegemak al zit dat laatste ook in de base strainprolematiek.
Maar vervorming lijkt me geen issue inderdaad.
Rob

[Rene_N]

Inderdaad mooi werk, erg fijn om te weten .

Ook een factor is gewicht (maar niet voor iedere toepassing...)

Groet,

Rene

[Hans]

Ook een factor is gewicht (maar niet voor iedere toepassing...)

Eigenlijk alleen als je een tweeweg systeem(pje) aan het maken bent en je tweeter niet laag genoeg kan doorlopen.
Als je 8" of grotere woofers gebruikt in een 3- of 4-weg systeem is dat niet erg kritisch.
Ook met de oude vrij zware Philips opnemer en een 7" woofer was/is een redelijk goed 2-weg systeem te maken.

[Hans]

Na de verhuizing begint er bij mij er weer wat aandacht voor techniek te ontstaan. Een paar dingen die mij triggerden om eens wat beter naar te kijken waren het printplaat doosje en daarnaast het onderwerp ruis.

Inmiddels heb ik een ontwerp van een doosje gemaakt wat PcbWay, na een vraag en antwoord spelletje van paar dagen, aan het maken is. Een paar kreten: doosje van 13x9.5x6mm; 1mm print materiaal; SMD 0805; FET sourcevolger. De rest van de details komt als de boel over een week of twee binnen is.

Voor de FET sourcevolger ben ik wat ruis simulaties gaan doen. Daar kwam iets uit wat een beetje onlogisch aanvoelt maar wat helemaal klopt bij het soort schakelingen waar we het hier over hebben: een grotere weerstand over de piezo geeft lagere ruis in een voor MFB belangrijk frequentiegebied.
De volgende schakeling heb ik gesimuleerd:

FET_SF_Var-R_schema.png

Dit is de output, vertikaal staat de ruis in V/sqrt(Hz):

FET_SF_Var-R_BF861.png

In het volgende plaatje is duidelijker te zien wat er gebeurt:

FET_SF_Var-R_BF861 0,1Hz.png

Bij 0,1Hz is de hoeveelheid ruis netjes evenredig met √(Hz), bij een 2x grotere weerstand is er 3dB meer ruis. Boven het kantelpunt van R1-C1 neemt de ruis af met 6dB/oct, met als gevolg dat boven het kantelpunt de ruis 6dB afneemt als het RC product verdubbelt. Het resultaat is dat in het gebied waar MFB actief is de ruis met 3dB af neemt als de afsluitweerstand 2x zo groot wordt.

Op basis van alleen ruis is de conclusie dus dat een zo groot mogelijke afsluitweerstand het minste ruis oplevert.
Echter.
In de specificatiebladen van grote weerstanden vond ik een specificatie voor Voltage Coefficient in %/V, de afwijking van de nominale weerstand bij een spanning van 1V, niet-lineariteit noemen we dat.
In de spec. van Vishay D/CRCW-HR vond ik max 0,1%/V voor weerstanden <100M en max 0,3%/V boven 100M. In de spec. van Welwyn HR weerstanden staat het volgende interessante tabelletje met VC waarden:

Welwyn VCoeff.png

Hoeveel vervorming van het opnemer signaal dit oplevert is niet zo maar in te schatten, hangt sterk af van de vorm van de niet-lineariteit. Het makkelijkste is waarschijnlijk om een paar vervormingsmetingen te doen aan de stroom door de weerstand.

[RMSAcoustics]

Hans, vraagje.
Wat is hier de ruisbron in je simulatie?
De FET, de weerstand of de sensor?
Rob

[Hans]

Rob,

De ruisbronnen in deze LTspice simulatie zijn de weerstand parallel aan de 1.5nF C, de FET en de 3k3 source weerstand. De opnemer is vervangen door een 1.5nF C, is dus ruisvrij in de simulatie. De spanningsbronnen zijn ruisvrij.
De BF861 van deze simulatie is de FET met de kleinste ruisbijdrage waarvan ik ook een bruikbaar spice simulatie model kon vinden.
Ik zal nog soortgelijke simulaties laten zien met een paar andere types FET, en van simulaties met een FET opamp (TL072 en OPA140) als buffer in plaats van de FET.

[RMSAcoustics]

Interessant werk,
Kan ik die simulaties vergelijken met mijn metingen aan ACH01 met FET en OPA 140.
Thx, Rob

[Hans]

De zelfde simulaties met voor de FET een BF545B en een 2N4416 (MMBF4416), de rest is gelijk aan de vorige simulatie.

BF545B

FET_SF_Var-R_BF545.png

2N4416

FET_SF_Var-R_2N4416.png

[Hans]

Ruis simulaties met een FET-opamp buffer in plaats van een FET source follower.

Het gesimuleerde schema:

V+Opa.png

Resultaat met een TL072:

V+TL072; var R1.png

Resultaat met een OPA140:

V+OPA140; Var R1.png

De verticale schaal is steeds de zelfde als bij de simulaties met een losse FET.

Uit de simulaties blijkt dat beneden 50Hz de ruis van de grote weerstand overheerst, zowel bij een FET buffer als bij een opamp buffer. Bij hogere frequenties is de ruis bijdrage van de gebruikte buffer niet meer te verwaarlozen.

[Rene_N]

En gaat de ruis ook naar beneden bij een grotere condensator waarde? Bv 4nF voor de geknipte piëzo. En omhoog bij kleinere capaciteit, bv 780 pf bij de kleine murata's.

Groet René