[LTSpice] Realistische Ersatzschaltung Elektretmikro FG-23629

[Burkhard K. (buks)]

Für die Simulation eines Ultraschallempfängers wäre eine realistische 
Ersatzschaltung des Mikros (Knowles FG-23629) hilfreich. Das 
"Datenblatt" ist mäßig ergiebig:

  * 3 Anschlüsse
  * Spannungsversorgung nominell  : 1.3 V (0.9 V bis 3.0 V)
  * max. Stromaufnahme int. Verst.: 50 uA
  * Quellimpedanz (Freq. ?)       : (2.8k -) 4.4k (-6.8k) Ohm
  * Kapazität      : 13 pF
  * Sensitivität nom. (1kHz)  : 54 dB/Pa (+/- 3 dB)
  * A-weighted Noise (1kHz equiv. SPL): 30 dB

Den erweiterten Frequenzgang (bis 100 kHz) hat Knowles in einer 
separaten AN veröffentlich; danach fällt der Signalpegel oberhalb von 12 
kHz mit 12 dB/Oktave ab. Der Rauschpegel ist in etwa proportional zum 
Frequenzgang.

Aus eigenen Messungen weiss ich, dass der Signalausgang in Ruhe auf ca. 
400 mV DC liegt. Händeklatschen schafft max. 200 mV Spannungshub (p-p). 
Ein Multimeter sieht zwischen Ausgang und GND ca. 17 bis 22kOhm - je 
nach Exemplar. Die Kapsel hat einen Durchmesser von 2.5 mm; Öffnen also 
nicht möglich, Identifikation des verbauten JFETs ebenso.

Mein angehängter Schaltungsaufbau liegt in der Simulation ziemlich 
daneben. Wie komme ich zu einer realistischen Ersatzschaltung 
(Frequenzgang, Rauschpegel, JFET etc., DC-Level)?  Wo genau sitzt die 
"Source-Impedance"?  Welche Messungen kann/sollte ich noch selbst 
vornehmen?

[Helmut S. (helmuts)]

Das ist näherungsweise ein PT2 (Tiefpass 2. Ordnung mit schwacher 
Dämpfung). Das kannst du z. B. mit RLC nachbilden. Hier mein Vorschlag.
Der Schaltplan und die Plotdatei sind für LTspiceXVII.

Bitte noch das richtige Jfet-Modell suchen. Da musst du einen Jfet, 
speziell für kleine Betriebsspannungen, nehmen.

[Burkhard K. (buks)]

Helmut S. schrieb:
> Bitte noch das richtige Jfet-Modell suchen

Vielen Dank. Bin auf der Suche. Mit dem 2N4117 wird das Rauschen 
komplett vom JFET dominiert (und steigt bei niedrigen Frequenzen steil 
an).

Gruß,
Burkhard

[Helmut S. (helmuts)]

Burkhard K. schrieb:
> Helmut S. schrieb:
>> Bitte noch das richtige Jfet-Modell suchen
>
> Vielen Dank. Bin auf der Suche. Mit dem 2N4117 wird das Rauschen
> komplett vom JFET dominiert (und steigt bei niedrigen Frequenzen steil
> an).
>
> Gruß,
> Burkhard

Ich verstehe gar nicht warum du überhaupt einen JFet benötigst. Der ist 
doch normalerweise schon in die Mikrofonkapsel eingebaut.

Falls du eine Mikrofon-Kapsel ohne Jfet hast, dann nimm doch eine höhere 
Versorgungsspannung für deinen Jfet.

Noch was zum lesen.
http://www.ti.com/lit/ug/tidu765/tidu765.pdf

[Lurchi (Gast)]

Ein JFET sollte schon passen für das Modell, und der 2N4117 ist etwa in 
der richtigen Größenordnung (ggf. etwas viel Rauschen weil für hohe 
Spannungen). Allerdings dürfte die Gate Seite im Mikrofon viel 
hochohmiger sein und damit auch Rauschen beitragen. Insbesondere kann 
auch das Stromrauschen vom JFET relevant werden.

Ein zu niedrigen Frequenzen ansteigendes Rauschen ist für eine 
Kondensator / Elektret-Mikrofon normal.

[Burkhard K. (buks)]

Helmut S. schrieb:
> Ich verstehe gar nicht warum du überhaupt einen JFet benötigst. Der ist
> doch normalerweise schon in die Mikrofonkapsel eingebaut.

Kleines Missverständnis - ich will das Mikro incl. verbautem JFet 
simulieren können. Ich suche also keinen externen JFet, sondern einen 
Typen, der dem vorhandenen möglichst nahe kommt.

Das TI Referenzdesign kenne ich bereits, aber das ist doch für Mikros 
mit 2 Anschlüssen - also Source-Schaltung.

[tabtab (Gast)]

Burkhard K. schrieb:

> Kleines Missverständnis - ich will das Mikro incl. verbautem JFet
> simulieren  [LTSpice]

Und dann willst du den Bildschirm anschreien und erwartest ein 
Ausgangssignal des simulierten Mikrofons?
Das Mikro in der Simulation ist doch eher ein rauschender Sinus-, oder 
auch Funktionsgenerator. Was gibts denn da noch zu simulieren?

[Achim B. (bobdylan)]

tabtab schrieb:
> Und dann willst du den Bildschirm anschreien und ...

... klein Achimdoofie hat jetzt Kaffee auf Bildschirm und Tastatur...

[Helmut S. (helmuts)]

Burkhard K. schrieb:
>
> Kleines Missverständnis - ich will das Mikro incl. verbautem JFet
> simulieren können. Ich suche also keinen externen JFet, sondern einen
> Typen, der dem vorhandenen möglichst nahe kommt.
>

Da empfehle ich entweder an Hand des Datenblattes über Rauschwerte etwas 
rein theoretisches zu simulieren oder besser erst mal mit Google zu 
recherchieren. Zu diesem Thema hat bestimmt schon mal jemand etwas 
geschrieben.

Hinweis zu SPICE-Modellen
In fast allen Modellen für Bipolartransistoren, JFets und Mosfets sind 
die  Parameter für das 1/f Rauschen nicht gesetzt.