Hi friends -
I'm going to be making a whole pile of notes here, kind of mostly for me to talk things out...out loud.
It's kind of long winded so I get it if you'd rather move on. Again. If you have some insight you'd like to share, I would seriously appreciate it. I'm in no rush - I figure I might live another 40 years or so I have time.
Designing valve based microphone amps
I am interested in designing some simple microphone amplifiers using tubes. I have a fairly decent knowledge of guitar and bass amplifier circuits and have been regularly studying, repairing and modifying guitar amps for about 8 years or so. I’m no genius but I can more or less understand how all the components work and generally how stages interact on a very basic level. I feel confident that I could copy a design and layout and wire someone else's design now, but I'm just looking to learn, progress and have fun.
I have been studying designing tube based guitar and bass amps by Merlin Blencowe for quite some time and am fairly familiar with his writings. But between that and Small Signal Audio Design by Douglas Self, I’m at a bit of a loss for where to turn. I have studied NYDave’s one bottle and Mila and checked out some of the Gyraf stuff including the dual micamp as well as looked at some classic circuits including the Pultec MB-1 and have been following some of the other threads here as well like Professor Dan’s. Of course I’m pulling knowledge from forum members PRR, abbey road d enfer, ruff records and Winston OBoogie who tend to dig in on the valve design stuff. Among others of course.
So some of the things I don’t understand (I have zero formal training) I think are pretty basic but I’m not entirely sure of even how to ask them.
For example, I more or less understand that we want reasonably high input impedances and also wish to have output impedances as low as we can really. At least I think those things to be true. There are somethings about creating oscillations that give some real limitations and the fact that we can’t have infinite input impedance and zero output impedance. I don’t think so anyway. I don’t really understand what kind of signal we are going to see at the output of the microphone and how much signal we should be trying to aim for at the output? Are we just looking for +4dBu (3.472 Vpp)? There is only some much head room in whatever is following the preamp be it an external EQ, compressor, desk, tape machine, converters, etc. so we don't need to amplify more than that but we do need enough gain for low output mics and quiet signals. Would all of these devices look for the same (nominal?) level at their inputs? Would most of them have approximately the same input impedance? I am using fairly high end gear at my studio limited now perhaps by my 003 interface which will likely be replaced in the coming 2 years (Probably long before I finish this project)
So I guess starting from the beginning, we are going to have an XLR input, positive voltage on pin 2 with respect to pin 3. That’s a good standard. I think I can figure out getting phantom power there, there are enough reasonable examples of how to do that, I can also figure out getting a pad there, no problem. I could easily figure out how to get a polarity switch here too, but I’m not sure I would do that here or at the output? I’m not sure why you would choose one over the other…? Anyway most of this stuff is covered by the Jensen papers. No big deal. So what’s next - we need to get to the first gain stage.
Here’s where I think I’m really running off the rails.
Okay so let’s say I want to have a transformer input…if I look at one version of NYDave’s One Bottle there is a 150:15K which I think would step up my voltage by a factor of 100 (Is that right? That seems like a massive step up? - Surely I'm missing something there, should I be taking the square root of this?) and reduce the current from by the same factor? On another schematic of that circuit I see a different transformer spec’d which is 200:50K upping my voltage by a factor of 250 (again - this seems like I'm wrong - same as above?) and reducing my current by the same amount? The Gyraf Gyratec IX shows an input transformer with a 1:6.45 ratio which only would step up the voltage by a factor of 6.45 right? These are good right? (Probably, I suspect that these things are well designed
) The microphone output would be relatively small and the reduction of current for gain in voltage is good. I want to send a fluctuating voltage signal to the grid. But why such a difference between the Gyratec and the one bottles? Because the one bottle wants to have a similar amount of gain as the Gyratec but with half the gain stages, so we get a boost up front by the transformer? It also gives us a little bonus with the signal to noise ration as well?
ZAJ: Tehát az egyik oka annak, hogy bemeneti transzformátort adjunk hozzá, az az, hogy magának a csőnek lesz némi zaja – azt a zajt, amelyet nem tudunk megváltoztatni, szerintem nem. Növelhetjük a jel feszültségét, de a mikrofon zaját is - de mivel mindkettőt ugyanannyival növeljük, magának a mikrofonnak az S/N aránya ugyanaz marad, és a a csőből származó zaj (ha hozzáadjuk) ennek a zajnak kisebb százalékát teszi ki? Jól értem?
Hozok ide néhány számot az űrből… viseljetek el.
Transzformátor nélküli:
1 mV jel a mikrofonból
1 µV zaj a mikrofonból
5 µV zaj a csőből
Tehát ha a cső erősítése 100. 100 mV jel és 105 µV zaj lenne a kimeneten?
Tehát a csőzaj a teljes zaj 4,67%-a.
transzformátorral (1:6,45)
1 mV jel a mikrofonból transzformátoron keresztül: 6,45 mV
1 µV zaj a mikrofonból a transzformátoron keresztül: 6,45 µV
5 µV zaj a csőből
Tehát ismét 100-as erősítéssel 645 mV jelet és 650 µV zajt kapunk (igen - tudom, hogy ezek a számok durva - de ez elméletben legalább helyes?)
És itt a csőzaj 0,7%?
Még mindig nem értem, hogyan néz ki a mikrofonból érkező jel. Meg tudom nézni egy mikrofon érzékenységét, például az SM7B-emet, amely egy kissé népszerű mikrofonnak tűnik, viszonylag olcsó és némileg alacsony teljesítményű, szigorúan a többi mikrofonommal való összehasonlítás alapján, de ez nem igazán jelent semmit. én még. Nem igazán értem, hogyan kell olvasni vagy értelmezni. Tehát - 1 kHz-en, szakadt áramköri feszültségnél (bármit is jelentsen ez) azt látom, hogy -59 dBV/Pa (1,12 mV) - 1 Pascal = 94 db SPL.
Tehát azt hiszem, ha a mikrofonkapszula 1 pascal nyomást lát (1 kHz-es frekvencián), akkor a mikrofon 1,12 mV-ot vagy -59 dBv-t ad ki? Keverem az RMS-t és a PP-t?
A mikrofon olvasmánya azt írja, hogy a normál beszédhez három hüvelykre a rácstól +60 dB erősítésű mikrofon előerősítőre van szükség, és sok modern mikrofonerősítő csak 40-50 dB erősítést biztosít.
Látod, nagyjából értem, hogyan működik az áramkör DC funkciója. Megértem az előfeszítések típusait, hogyan kell kiolvasni a DC terhelési vonalakat, többé-kevésbé hogyan kell specifikálni az egyes szakaszokhoz tartozó alkatrészeket, sávszélesség szempontjából/nem teljesen (lemezellenállás, katódellenállás/bypass sapka, szakaszközi csatoló kondenzátorok, rácsszivárgás , grid stopper) Kezdetlegesen ismerem a negatív visszacsatolást és annak működését többnyire, de úgy érzem, hiányzik néhány kulcsfontosságú tudás, ami a dolgok kis jeloldalát illeti. Hogyan néznek ki ezek a jelek – hová akarjuk vinni őket? Mennyire kell felerősítenünk ezeket a jeleket. Úgy érzem, hogy D. Self tíz parancsolatának egyike az, hogy ne erősítsd, majd gyengítsd, de lehet, hogy egy másik is az, hogy ne gyengíts, majd erősíts… Szeretném, ha képes lennék megtervezni, hogy megfeleljen ezeknek a kritériumoknak. Tudom, hogy félvezetőkről beszél, de feltételezem, hogy valószínűleg ez a legjobb gyakorlat mindkettőnél? Végső soron minél kevesebb csillapítást csinálunk, annál kevesebb ellenállás van sorba kapcsolva a jellel, és annál kevesebb a Johnson-zaj? Jól értem? Kell egyáltalán aggódnom ezek miatt a zajproblémák miatt, amikor csövekkel dolgozom, vagy maga a csőzaj elnyomja-e a zaj más formái miatti aggodalmakat? Nincs szükségem tiszta, zajtalan előerősítőre. Van egy szép GML 8403-am és néhány másik szép mikrofonerősítőm ehhez.
Nem akarok új terméket gyártani, hogy piacra vigyem. Csak szórakozni szeretnék, és elkészíteni néhány eszközt az otthoni stúdiómban. Ennek a közösségnek és néhány más segítőkész embernek köszönhetően úgy érzem, hogy egyre közelebb kerülök, de nagyon nehezen értem meg, mi az, amit nem tudok.
Hamarosan teszek itt egy újabb bejegyzést néhány konkrétabb tervvel, amin körbejártam.