Rauschproblem bei Schaltung von Mikrofonkapsel + Symmetrierer

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julez45
Schaut ab und zu mal vorbei

#1 erstellt: 24. Feb 2019, 14:46

Guten Tag verehrte Hifi-Gemeinde und Elektroniker,

dies ist mein erster Thread in diesem Forum und ich hoffe, dass ich hier richtig bin.

Für ein Projekt in der Uni müssen wir uns um eine möglichst rauscharme Schaltung kümmern, die ein Audio-Signal einer Elektret-Kondensator-Mikrofonkapsel symmetrieren soll.

Es handelt sich um folgende Kapsel: Primo EM273
(Datenblatt:

http://www.primomic.de/pdf/EM273.pdf)

Die Kapsel haben wir, wie in der im Datenblatt angegeben Schaltung(SourceFolger-Schaltung), beschaltet und den Grundrauschpegel anhand eines Audio Precision (APX) Messgerätes gemessen.
Auf Anweisung unseres Professors wurde allerdings eine +9V Betriebsspannung angelegt, um mehr Nutzsignal zu erhalten.
=>Ergebnis: Ruherauschpegel bei -108dBu, also erstmal so wie erwartet.

Da wir ein asymmetrisches Signal erhalten, haben wir auf kürzestem Wege einen Symmetrierer
(DRV134 :

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv134.pdf) dahinter geschaltet.
Dieser hat einen Ruherauschpegel (Output Noise) bei -98dBu, dies wurde isoliert gemessen und bestätigt.

Unsere Schaltung sieht nun so aus:

Kapselsignal wird mit einem 1µF Folienkondensator entkoppelt und an den Eingang vom Symmetrierer gespeist.

Als wir den Ruherauschpegel dieser Schaltung ermittelt haben, mussten wir feststellen, dass wir bei -92dBu, statt den erwarteten -98dBu, liegen.Die Messung fand in einem reflektionsarmen Raum statt.

Wir haben den DRV134 mit einem THAT1646 (http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_1606-1646_Datasheet.pdf) ausgetauscht, da er bei -101dBu (also 3dB weniger) rauscht.
Dieser wurde auch isoliert geprüft und bestätigt.
In unserer Schaltung eingebaut, mussten wir jedoch feststellen, dass wir bei -91dBu nun rauschen( also nochmal 1dB schlechter, trotz eigentlich besserem Output Noise).

Da ich bei weitem kein Elektronik-Profi bin, gehen mir hier die Ideen aus, warum wir in unserer Schaltung den Noise Floor anheben, obwohl die Bauteile rauschärmer sein sollten.

Ich bin für jede Idee dankbar!

LG

Julien

[Beitrag von julez45 am 24. Feb 2019, 16:36 bearbeitet]

eckibear
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 24. Feb 2019, 23:02

Wie sieht das jeweilige Rauschspektrum aus, v.A. bei den tiefen Frequenzen?
Sind die Messwerte unbewertet, oder z.Bsp. nach "A"-Kurve?
Der DRV134 hat ein rustikales Grundrauschen von 70nV/sqrt(Hz)! Unterhalb von 100Hz hebt es noch einmal ganz gut ab. Sieht sehr nach einem FET-Eingang aus, obwohl die interne Widerstandsmatrix eine Eingangsimpedanz von 10k erzeugt (typ. Optimum für bipolare Typen). Ein Rauschspektrum des Eingangsstroms fehlt leider, was aber ein weiterer Hinweis auf FETs am Eingang ist.
M.E. ist das hohe Spannungsrauschen ein vorläufiger show stopper für eure Anwendung. Vermutlich wurde das Teil vorrangig für hochpegelige Signale entwickelt. Daher muss mindestens eine rauscharme Vorstufe mit ca. 10-20dB Verstärkung dazwischen. Das Optimum zu berechnen sollte euer Prof. locker hinkriegen. Ansonsten kann er das gegen € gerne bekommen. Bei Unis erhebe ich jedoch einen fast unanständigen, aber gerechtfertigten, Schmerzensgeldaufschlag

.

Die THAT-Apotheke scheibt nix wirklich Brauchbares zum Rauschen, nur dass die Messungen mit einer Quellimpedanz von Null Ohm ausgeführt wurden. Evtl. sind das aber ohnehin bipolare Typen, die ganz andere Rauscheigenschaften haben als FETs.

Je nach Zielsetzung und Eigenschaften des Vorverstärkers solltet ihr den 1u Koppelkondensator ggf. noch vergrößern, denn dieser ist Bestandteil der Rauschimpedanz des Eingangs. Wenn dort ein Elko rein soll achtet auf "low leakage" Spezifikation (Leckströme im Elko erzeugen Rauschen).