JFET Arbeitspunkt
#1
Kann mir jemand auf die Sprünge helfen? Ich habe eine Mikrofonschaltung für ein Kondensatormike, bei der ein Trimmer R17 für die Einstellung des FET-Arbeitspunktes vorhanden ist. Unten habe ich den Eingangsteil der Schaltung mal angehängt (Bitte entschuldigt meine Schmiererei, ich habe das eben nur frei Hand auf dem Tablet um die Mikrofonkapsel und ein paar Verbindungen ergänzt...).
An U3 unten links liegt die von einem Oszillator erzeugte Polarisationsspannung von ca. 60 V für die Kapsel an. Die Schaltung wird ansonsten über Phantomspeisung mit 48 V versorgt.

Leider schreibt man in der Dokumentation nichts darüber, wie man den Arbeitspunkt des JFET sinnvollerweise einstellen soll. Kann mir das einer der Schaltungsprofis erläutern? 

Es handelt sich um einen Platinensatz, mit dem man verschiedene Schaltungsvarianten (Elektret- und extern polarisierte Mikros) aufbauen kann. Schaltpläne, Stücklisten, alles dabei, nur dieses Trimmpoti und seine Benutzung wird nicht erwähnt...

LG Holgi

   
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#2
Die Dimensionierung ist etwas ungünstig gewählt. 
Stell mal so ein, dass über R10 20V anliegen.
Günstiger wäre ein Drainstrom von ca.3,2mA für Aussteuerbarkeit.
Aber erstmal testen.

Gruß Mani 

Kai meldet sich bestimmt noch
Besonders gerne repariere ich meine Philips, Braun, Akai und TEAC Geräte Big Grin
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#3
Hallo Mani, 

bevor ich testen kann, müssen erst mal die 1 Gigaohm-Widerstände da sein, die wohl zu Fuß zu mir unterwegs sind...  Angry

Gruß Holgi
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#4
Denk dran die Widerstände nach dem Einlöten mit Isopropanol und Wattestäbchen zu reinigen und sie dann nicht mehr anzufassen. Ein Fingerabdruck da drauf wäre ähnlich einem Kurzschluß.
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#5
Ja, ist mir klar. Ist auch nicht mein erstes Eigenbau-Mikro... Shy
Ich entferne natürlich auch das Flussmittel von der Platinenunterseite und sprühe das fertige Produkt mit Isolierspray ein.

Hier schon mal ein vorläufiges Foto der Oszillatorplatine (links) für die Polarisationsspannung und des Impedanzwandlers nebst Symmetrierung (rechts). Die GΩ-Widerstände R18 und R19 oben fehlen noch.

   
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#6
Was hast du schon an Mikros gebaut? Dein aktuelles Projekt kenne ich noch garnicht. Auf welchem Mikro basiert das? Und baust du auch eine bessere Kapsel ein?

Fragen über Fragen... :-)
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#7
Eigentlich hat das Ganze damit angefangen:

https://tonbandforum.de/showthread.php?t...+bauen+uns

Als das erfolgreich abgeschlossen war (das Mikro ist eines meiner bestklingenden und rauschärmsten!), habe ich noch ein t.bone Röhrenmikro SCT-800 etwas getunt. Andere Röhre (Spanngitter-ECC83, mikrofoniearm), ein paar Teile durch höherwertige ersetzt, einige weggelassen. Kapsel gegen einen U47-Nachbau ersetzt.... 

Auch ein t.bone Retro junior hat einige Umbauten über sich ergehen lassen müssen, die den Rauschpegel deutlich gesenkt haben. Die Kapsel konnte drinbleiben (Bauart U67, mit leichtem Höhenboost), aber wie bei allen Billigmikros habe ich den keramischen Eingangskondensator gegen eine hochwertige Styroflexausführung ersetzt. 

Andere Mikros bekamen bessere Kapseln oder hochwertige Elkos.

Das jetzige Projekt habe ich eigentlich mehr zur Ablenkung von meinen starken Schmerzen und als Beschäftigungstherapie angefangen. Es wurde wieder ein chinesisches NW800 (Foto) als Gehäusespender genommen — die Dinger kosten mit Spinne und Popschutz 15-20 €. Darin sitzen eine Elektretkapsel und ein einfacher FET-Impedanzwandler, die ich natürlich rausgeschmissen habe. Die Nierenkapsel ist ganz ordentlich und wandert erst mal in die Bastelkiste.

   

Gereizt hat mich die Tatsache, dass der komplette Platinensatz aus GB ohne Bestückung auch nur 15 Euronen gekostet hat. Dabei hat man mehrere Optionen zum Aufbau: Mit extern polarisierter oder Elektretkapsel, nach Schoeps-Schaltung oder Eigenentwicklung des englischen Ingenieurs, mit npn- oder pnp-Transistoren. Wenn man die Elektretversion bauen will, benötigt man natürlich nur die Hauptplatine, ohne den Oszillator für die Kapselvorspannung.
Großmembrankapseln habe ich noch ein paar liegen, also legte ich los. Leider benötigt die Firma RS-COMPONENTS sehr lange, um ein paar Widerstände zu verschicken. Am 10.3. bestellt, bis heute nicht angekommen... Angry

Aber der Oszillator, getestet mit 9 V-Batterie, oszilliert schon mal und lässt sich bis auf eine Ausgangsspannung von etwa 62 V einstellen. 
Wenn die 1 GΩ-Dinger eintrudeln, geht es weiter im Text. Die korrekte Einstellung des Arbeitspunkts für den FET kommt mir allerdings zum ersten Mal unter. Leider erwähnen die mitgelieferten Unterlagen diesen Punkt nicht.

LG Holgi
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#8
Das Problem mit RS kenne ich. Bei meinen Gefell-Neumännern (CMV563) musste ich auch mal die Hochohmwiderstände tauschen. Das hat auch gedauert, bis die da waren.

Bei einem habe ich letztes Jahr aufgrund eines knackenden Nebengeräuschs versuchsweise den originalen Styroflex Kondensator gegen einen neuen getauscht. Das hat leider den Sound komplett verändert. Glücklicherweise war der Kondensator nicht das Problem, so daß ich ihn wieder zurückbauen konnte. Aber spannend ist es schon, dass trotz dass der Ersatz auch Styroflex war, der Klangunterschied (im Vergleich zu meinem zweiten CMV gehört) so eklatant war.

Mein aktuelles Reparaturprojekt ist mein UM57. Da hat sich die Bespannung von der Kapsel gelöst. Dafür habe ich eine Thiersch blue-line Kapsel geordert. Außerdem will ich die Schaltung auf die Version von Oliver Archut umbauen. Einen Ersatztrafo von AMI habe ich schon seit einiger Zeit herumliegen. Es bleibt spannend....
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#9
Ich hatte ja auch gehofft, dass sich der liebe Kai hierzu noch meldet, aber der macht sich in letzter Zeit rar. Ich hoffe, bei und mit ihm ist alles ok! Undecided
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#10
Mein Mikro ist jetzt fertig. Es funktioniert auch, verzerrungsfrei mit sattem Ausgangspegel, aber leider rauscht es zu stark! Der Äquivalentrauschpegel muss in der Größenordnung von 25 bis 30 dB liegen — ich kann das ja nur im Vergleich mit anderen Mikrofonen schätzen. Es rauscht etwa so, wie ein einfaches Elektretmikro.Den FET hatte ich versuchsweise schon getauscht. Keine Änderung. 

Der Trimmer für den FET-Arbeitspunkt hat keine hörbare Auswirkung. Die Polarisationsspannung der Kapsel liegt bei 55 V. 

Da der Schaltplan dem Copyright unterliegt, kann ich ihn hier nicht veröffentlichen. Aber es gibt einen Link zur Homepage des Entwicklers, auf der man ihn findet. Ich habe die dritte Version gebaut.

http://robert-jenkins.co.uk/site/index.p...uit-boards

Wenn jemand eine Idee hat, wie ich den Wasserfall abstellen kann... Sad
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#11
Schreib den Entwickler doch mal an...
Du kannst doch bestimmt ganz gut Englisch. Wink
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#12
Hab ich auch schon dran gedacht.... Rolleyes
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#13
Hallo Holgi!

Ich habe mich ja erst kürzlich im Rahmen von Jans Projekt erstmalig mit JFET-Vorverstärkern befasst - bin also durchaus noch "green". Also folgendes ist ehrlich bemüht aber ohne Garantie...

Auffällig ist die Hochohmigkeit von R10, R16. IDS liegt dadurch bei knapp 200µA. Das ist bzgl. Rauschen sehr suboptimal. Da sollten z.B. 2mA fließen.

Zuerst würde ich R15 auf 100Ohm verringern und C9 auf 470µF vergrößern. Mit R15 = 1k fallen an ihm ja pro mA 1V Betriebsspannung weg.

Mit R10 = 1k können wir einen IDS von 2mA erreichen. R18 legst du direkt auf Masse. Mit R16 kann man dann IDS einstellen. Hänge mal eine Reihenschaltung 100Ohm plus Trimmer 500Ohm rein und gleiche auf einen Spannungsabfall über R10 von 2V ab (bzw. VD = 7V bei V_pos = 9V).

Viel Glück
Frank

EDIT: Mit R15 = 2,2k (und ID =2mA) wird VD = V_Pos / 2 d.h. beste Aussteuerbarkeit und die Verstärkung steigt auch noch.
In Rust We Trust!
T e s l a  B 1 1 6 (A.D.),  R E V O X  B 7 7
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#14
Wie wird denn die Kapsel gespeist? Ist diese Spannung ordentlich gesiebt? Jegliche Störspannung auf der Kapsel-Vorspannung wird ja als Eingangsspannung wirksam. Ist das Rauschen weg, wenn du den Eingang kurzschließt?
In Rust We Trust!
T e s l a  B 1 1 6 (A.D.),  R E V O X  B 7 7
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#15
Die Kapsel wird hochohmig über 470k ohne direkte Abblockung gespeist.
Erscheint mir etwas seltsam, aber hab keine Erfahrung mit Mikros.
Besonders gerne repariere ich meine Philips, Braun, Akai und TEAC Geräte Big Grin
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#16
Danke für eure Tipps. Seltsam ist nur, dass diese Schaltung ja erprobt ist und auf seiner Seite zeigt der Urheber auch eine Rauschkurve, verglichen mit einem kommerziellen Mikro. Und die liegt nur 1-2 dB höher. Es kann also eigentlich keine grundsätzliche Fehldimensionierung vorliegen, meine ich.
Übrigens bekomme ich einen Elko mit 470 uF räumlich nicht unter.
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#17
Moin Holgi, noch ein Versuch?

Das Rauschen kann nur vor oder in Q4 entstehen.
Der Phasensplitter Q3 verstärkt nicht und nimmt etwa 1mA auf. Damit fällt über R15 mindestens 1V ab und für Q3, Q4 stehen knapp 8V Betriebsspannung zur Verfügung.

Mit R17 lässt sich IDS von Q4 etwa zw. 100µA (Schleifer auf GND) über 200µA (Mittelstellung) bis 400...500µA (Schleifer an S von Q4) einstellen. Hängt von den Parametern von Q4 ab. Was eingestellt werden soll, steht nirgendwo. Unter Rausch-Aspekten sollte IDS möglichst groß sein. 
Dementsprechend würden an R16 1...5V abfallen. Dto. über R10.
VDS sollte zw. 2...5V liegen. Demnach sollten über R10, R16 je 3...1,5V abfallen. Das entspräche IDS von 300..150µA. Wenn du also mit R17 2V an S von Q4 einstellen kannst (IDS = 200µA) und dann an D von Q4 etwa 5..6V anliegen, sollte für Q4 alles i.O. sein.

Um die Rauschquelle einzugrenzen, könntest du nacheinander folgende Schritte probieren und beobachten, ob das Rauschen verschwindet:
- Kapsel-Speisung entfernen
- Kapsel entfernen
- Eingang U2 gegen GND kurzschließen

Versuch macht kluch!
LG
Frank
In Rust We Trust!
T e s l a  B 1 1 6 (A.D.),  R E V O X  B 7 7
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#18
Ich habe den Rauschgenerator jetzt erst mal beiseite gelegt. Meine Schmerzen in den ableitenden Harnwegen sind so stark, dass ich keinen Nerv für Basteleien habe. Ich "esse" ja schon seit Wochen Schmerztabletten...
Vielleicht setze ich mich da nach dem Eingriff noch mal dran. Am Donnerstag ist Vorbesprechung im Krankenhaus.

Nehmt es mir nicht übel, dass ich eure Vorschläge nicht sofort umsetze.

LG
Holgi
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#19
Alles klar, null Problemo.
GUTE BESSERUNG!
In Rust We Trust!
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#20
Danke.
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#21
Erst mal Gute Besserung
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#22
Gute Besserung
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#23
Auch von mir gute Besserung!!!
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#24
Ich habe heute von Kaimex per PN eine umfangreiche Abhandlung über die Dimensionierung von FET-Eingangsstufen bekommen, und gleichzeitig den entscheidenden Hinweis: Im Vergleich zur Schaltung des Neumann U87 (Ai) gibt es bei der englischen Schaltung nur einen wesentlichen Unterschied. Beim U87 liegt parallel zum Sourcewiderstand ein Elko gegen Masse. Wenn ich einen solchen parallel zu R16 einbaute, soll der Rauschabstand deutlich größer werden! Er empfahl mir 100 μF.

Gesagt, getan. 100 μ auf die Unterseite der Platine über R16 gelötet — und es rauscht nicht mehr hörbar! Ich schätze, dass der Ersatzgeräuschpegel um gute 10-12 dB gefallen ist. Damit bin ich zufrieden. 
Weniger zufrieden bin ich mit dem Ausgangspegel des Mikros, der ist nämlich rund 15 Dezibel höher als der Durchschnitt meiner Kondensatormikros. Da besteht schon fast Übersteuerungsgefahr für die Eingangsstufe von Mischpult oder Nagra.
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#25
(01.04.2023, 09:21)DropOut schrieb: Moin Holgi, noch ein Versuch?

Das Rauschen kann nur vor oder in Q4 entstehen.
Der Phasensplitter Q3 verstärkt nicht und nimmt etwa 1mA auf. Damit fällt über R15 mindestens 1V ab und für Q3, Q4 stehen knapp 8V Betriebsspannung zur Verfügung.

Mit R17 lässt sich IDS von Q4 etwa zw. 100µA (Schleifer auf GND) über 200µA (Mittelstellung) bis 400...500µA (Schleifer an S von Q4) einstellen. Hängt von den Parametern von Q4 ab. Was eingestellt werden soll, steht nirgendwo. Unter Rausch-Aspekten sollte IDS möglichst groß sein. 
Dementsprechend würden an R16 1...5V abfallen. Dto. über R10.
VDS sollte zw. 2...5V liegen. Demnach sollten über R10, R16 je 3...1,5V abfallen. Das entspräche IDS von 300..150µA. Wenn du also mit R17 2V an S von Q4 einstellen kannst (IDS = 200µA) und dann an D von Q4 etwa 5..6V anliegen, sollte für Q4 alles i.O. sein. (...)

Ich habe jetzt einen 2SK170 als FET drin und den erwähnten Parallelkondensator zu R16. Den Trimmer R17 habe ich so eingestellt, dass am Sourceanschluss des FET ca. 1,9 V zu messen sind. Am D sind es dann etwas über 6 V. Da ich eine 10 V-Z-Diode eingebaut habe (9,1 hatte ich gerade nicht da), bekommt Q4 knapp 9 V Betriebsspannung.

Somit funktioniert das Mikro jetzt rauscharm und ohne klangliche Mängel. Der Ersatzgeräuschpegel wird nach Vergleich mit anderen Mikros nun bei 10-15 dB (entspr. einem bewerteten Geräuschspannungsabstand von 84-79 dB) liegen.
Nur der Ausgangspegel dürfte gern um den gleichen Wert niedriger ausfallen, ohne dass das Rauschen wieder zunimmt. Kai hatte mir auch dazu schon Tipps gegeben, die allerdings nur teilweise umsetzbar sind (z.B. aus Platzgründen).

Es geht voran.

   

   
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#26
Freut mich zu hören, Holgi. Auf einen C parallel zu R16 als rauschmindernde Maßnahme wäre ich nicht gekommen.

Du suchst eine pegelmindernde Maßnahme? Wenn sie den SNR nicht mindern soll, muss sie nach Q4 stattfinden und wenn sie platzsparend sein soll, möglichst vor Q3 (weil dann nur ein mal). R12 || R11 ≈ 32k. Wenn du zw. C12 und Basis Q3 33k schaltest, sollte das die Spannung halbieren (-6dB). Mit 100k wird die Spannung geviertelt (-12dB) usw.

Liebe Grüße und Wünsche
Frank

P.S.: Am besten findet der Widerstand einen Platz zw. PIN 1 und 2 von J1.
In Rust We Trust!
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#27
Danke, probiere ich aus!
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#28
War leider enttäuschend. Ich habe anstelle der Drahtbrücke zwischen 1 und 2 von J1 einen im Rastermaß passenden Spindeltrimmer mit 250 kΩ eingesetzt (ein Endbein abgekniffen). Wenn ich den Pegel runterdrehe, rauscht das Mikro wieder stärker. 

Ich habe jetzt auch wirklich keine Lust mehr. Mein Blasenstein schmerzt, ich kann kaum sitzen. Eventuell wird die Geschichte fortgesetzt, wenn ich im Krkhs. war. Erst mal vielen Dank Heart .

Und tschüs.
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#29
Das ist in der Tat enttäuschend. D. h., dass Q1...Q3 noch relevant rauschen (was ich nicht erwartet habe), obwohl da nicht verstärkt wird (?). Ziemlich unkonventionell - vorsichtig ausgedrückt.
Dann kann man die Spannung nur ganz "hinten" senken, um das SNR zu behalten. Dazu wird Kai dir Vorschläge gemacht haben, wo mir auch nichts besseres einfällt.
Die Funktion von Q1/2 (speziell in der NPN Variante) verstehe ich übrigens überhaupt nicht, die Betriebsspannung ist eigentlich falsch rum oder kommt da noch was an XLR rein?

Bessere dich erst mal, Daumendrück
Frank
In Rust We Trust!
T e s l a  B 1 1 6 (A.D.),  R E V O X  B 7 7
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#30
Ja klar. Über XLR kommt die Phantomspeisung mit 48 V. Die beiden Innenadern des Kabels führen Pluspotenzial, der Schirm Minus.
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