Zur Spannungsversorgung eines Knowles FG-23629 Mikrofons (für Ultraschall) wird eine rauscharme Spannungsversorgung von ca. 1.3V, zu gewinnen aus 3.3V Eingangsspannung, benötigt. In dem interessierenden Frequenzbereich >70 kHz wird das Spannungsrauschen mit <156dBV (~20nV/rtHz) angegeben. Nominelle Versorsungsspannung ist 1.3V, möglich sind laut Datenblatt 0.9 - 3.0V. Bei 1.3V beträgt die Stromaufnahme max. 50 uA. Würde sich hier eine rauscharme Referenz zur Spannungsversorgung eignen - und wenn ja welche? (Nicht alle Datenblätter machen Angaben zum Spannungsrauschen bei höheren Frequenzen).
Für 50 µA bei 1-3 V und Rauscharm wäre bei mir eine Alkaline AA Zelle die erste Wahl.
Burkhard K. schrieb: > Würde sich hier > eine rauscharme Referenz zur Spannungsversorgung eignen mhm, eine der rauschärmsten Referenzen (LTZ1000) hat bei 7V Ausgang 45nV/sqrt(Hz) oberhalb 1 kHz. (also etwa 6nV / V Ausgang). Eine AD586 hat etwa 100nV/sqrt(Hz) bei 5V Ausgang. Beides sind rauscharme "buried Zener" Referenzen die >10V input brauchen. Bei 3.3V input gibt es nur ca Faktor 5 stärker rauschende "band gap" Referenzen. Die einzige Ausnahme die ich kenne ist die LTC6655. In der 1.25V Version sind etwa 20nV/sqrt(Hz) mit einem 10uF Ausgangskondensator spezifiziert. Dafür genehmigt sich die Referenz auch 5mA Strom. Falls das nicht reicht könnte man auch zusätzlich mit Tiefpaß und rauscharmem Op-Amp nachfiltern. Die einfachere Lösung ist eine NiMh-Zelle (AA) oder eine Alkaline. Gruß Anja
Anja schrieb: > Die einzige Ausnahme die ich kenne ist die LTC6655. Danke, diese Referenz ist mir bei meiner Suche auch aufgefallen, würde gut passen. Fast schon Overkill, "initial accuracy" und "long time stability" spielen für meine Anwendung kaum keine Rolle. > Falls das nicht reicht könnte man auch zusätzlich mit Tiefpaß und > rauscharmem Op-Amp nachfiltern. Das würde ich gerne vermeiden. > Die einfachere Lösung ist eine NiMh-Zelle (AA) oder eine Alkaline. AA wäre im Verhältnis zur restlichen Platine natürlich riesig. Gibt es einen wesentlichen Unterschied zwischen AA und AAA? Die Lösung mit Batterie- oder Akku-Zelle würde einen Analog-Schalter erfordern - wie wirkt der sich auf das Rauschverhalten aus?
Burkhard K. schrieb: > > AA wäre im Verhältnis zur restlichen Platine natürlich riesig. Gibt es > einen wesentlichen Unterschied zwischen AA und AAA? > Ja, eine AAA Alkali Zelle hat weniger Kapazität. Hier mal die Daten einer solchen Zelle: https://d2ei442zrkqy2u.cloudfront.net/wp-content/uploads/2016/03/MN2400_US_CT1.pdf Bei 1mA Entladestrom hat diese Zelle eine Kapazität von 1400 mAh und wird somit nach 1400 Std entladen sein = 58 Tage. Bei 50 µA Entladestrom wird die Zelle nach 1166 Tagen entladen sein was rd. 3 Jahren entspricht. Damit sollte sich ein Schalter erübrigen.
Sind die 50uA wirklich der Betriebsstrom? Oder nicht doch ein Leckstrom ohne Belastung?
Burkhard K. schrieb: > Gibt es > einen wesentlichen Unterschied zwischen AA und AAA? AA hat einen besseren Innenwiderstand. -> auch etwas weniger Rauschen AAA Zellen (NiMh) sind bei mir regelmäßig schneller defekt. > Die Lösung mit Batterie- oder Akku-Zelle würde einen Analog-Schalter > erfordern - wie wirkt der sich auf das Rauschverhalten aus? Naja 60 Ohm entsprechen 1nV/sqrt(Hz) bei guten Widerständen. Bei Analogschaltern und 70 kHz wird es einiges Übersprechen von der Versorgung zusätzlich geben. Aber ich verstehe nicht warum man nicht die Eingangsseite der Referenz schalten können soll. Gruß Anja
Burkhard K. schrieb: > Nicht alle Datenblätter machen Angaben zum Spannungsrauschen bei höheren > Frequenzen Höhere Frequenzen lassen sich problemlos mit RC oder LC Kombinationen dämpfen, spielen also bei so kleinem Strom keine Rolle.
Für NF nimmt man einfach eine simple RC-Siebung, da die genaue Spannung ja keine Rolle spielt. Wegen Mikrofonie aber keine MLCCs benutzen, sondern Elkos. Primärelemente rauschen deutlich (chemische Vorgänge), daher wird auch bei Batteriespeisung für die Eingangsstufen mit RC gesiebt.
Die Batterie dürfte auch kleiner sein, ggf. sogar eine etwas größere Knopfzelle. 50 µA sind schließlich sehr wenig - da lohnt auch noch kein Akku. Das Rauschen wäre minimal höher, aber immer noch sehr niedrig. Ein analoger Schalter wäre auch kein Problem. So empfindlich auf Störungen sollte ein Mikrofon aber eigentlich nicht sein, im Ultraschall Bereich sind auch Kondensatoren recht effektiv - aber natürlich nicht gerade Klasse 2 Keramik, denn die funktionieren ggf. auch als Ultraschall Mikrofon / Sender.
Lurchi schrieb: > natürlich nicht gerade Klasse 2 Keramik, denn die funktionieren > ggf. auch als Ultraschall Mikrofon / Sender. Es gibt genügend Kerkos ohne Mikrofonieeffekt Dazu muss man ins jeweilige Datenblatt gucken. Dies Kerkos sind dann aber räumlich etwas grösser.
Harald W. schrieb: >> natürlich nicht gerade Klasse 2 Keramik > > Es gibt genügend Kerkos ohne Mikrofonieeffekt Daher schrieb er Klasse 2, du weisst nicht, was das bedeutet ?
Einwand Euer Ehren schrieb: > Sind die 50uA wirklich der Betriebsstrom? Im Datenblatt steht: "Amplifier Current Drain: max. 50uA". M.W. enthält die Kapsel an Elektronik lediglich einen JFET zur Impedanzanpassung, der maximale Signalhub liegt unter 50mV pp und Rs wird mit (nominell) 4.4kOhm angegeben.
Angehängte Dateien:
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FG23629-FDAnoise.png
13 KB
Lurchi schrieb: > So empfindlich auf Störungen sollte ein Mikrofon aber eigentlich nicht > sein, Oberhalb von 12,5kHz fällt die Empfindlichkeit mit 12dB pro Oktave ab, was ein Hochpass ausgleichen muss. Bei 100kHz liegt die Gesamtverstärkung bei bei ca. 46dB. (Meine Schaltungsidee zu besichtigen hier: Beitrag "Re: FDA Mikrophonverstärker - Bitte um Review"). Aufgrund dieser hohen Verstärkung nimmt das Rauschen gerade bei hohen Frequenzen stark zu.
Wenn das Mikrofon schon ab 12 kHz in der Empfindlichkeit abfällt, sollte man ggf. nach einer besser geeigneten Kapsel suchen. Es gab zumindest auch mal welche ohne den Abfall. Ich habe mal vor 20 Jahren eine Senheiser Kapsel genutzt - da ging es bei ca. 15 kHz erst einmal noch hoch in der Empfindlichkeit und bis 100 kHz kann auch noch was an, ohne große Tricks. Viele Kapseln haben einen Tiefpass integriert, um den Anstieg der Empfindlichkeit zu kompensieren, so dass es im Audiobereich glatt ist. Das wird ggf. zu den hohen Frequenzen ein Problem. In der Regel nimmt bei den Elektret-mikrofonen das Rauschen zu höheren Frequenzen ab. Wie es allerdings deutlich über 20 kHz aussieht weiss ich nicht. So super niedrig dürfte das Rauschen nicht sein - bei 50 µA sollte man eher nicht mit viel unter 5 nV/Sqrt(HZ) rechnen. Ggf. wäre eine Kapsel mit etwas höherem Strom besser. Um den im Mikrofon intergrierten Tiefpass zu umgehen / auszuschalten könnte man ggf. mit einem Verstärker in Basisschaltung besser weg kommen. Mit dem JFet im Mikrofon hätte man dann eine Kaskode und ggf. mehr Verstärkung auch zu hohen Frequenzen.
Ich will diesen Thread nicht kappern, aber bitte erlaubt mir eine kleine Nebenfrage zu stellen. Anja, du hast von einerLTZ1000 Referenz berichtet. Wo kann man die als Einzelstück kaufen? Vielen Dank!
Hallo, Armer Schlucker schrieb: > Anja, du hast von einerLTZ1000 Referenz > berichtet. Wo kann man die als Einzelstück kaufen? DigiKey, Arrow (Spoerle), LT-direkt(mit Kreditkarte) oder auch Conrad Beschaffungsservice (zum doppelten Preis). Du brauchst dann nur noch die entsprechenden Präzisionswiderstände (Draht oder Metallfolie) dazu. Peter D. schrieb: > sondern Elkos. > Primärelemente rauschen deutlich (chemische Vorgänge), daher wird auch > bei Batteriespeisung für die Eingangsstufen mit RC gesiebt. Elkos rauschen leider auch (ist ja auch Chemie). Insbesonders der Leckstrom spielt eine Rolle. Ich würde wenn möglich Folienkondensatoren verwenden. Gruß Anja
Lurchi schrieb: > Wenn das Mikrofon schon ab 12 kHz in der Empfindlichkeit abfällt, sollte > man ggf. nach einer besser geeigneten Kapsel suchen. Eine Alternative wären tatsächlich Kondensatormikrofone (mit polarisierender Vorspannung). Diese weisen eine quasi flache Empfindlichkeitskurve auf, haben allerdings meist eine starke Richtcharakteristik (hier unerwünscht). Wie sich solche Mikrofone selbst herstellen lassen, beschreibt z.B. Justin A. T. Halls: "A COMPARISON OF BACKPLATE DESIGNS FOR HOMEMADE MICROPHONES FOR AIRBORNE ULTRASOUND", 2004. Aufgrund der benötigten hohen Vorspannung (ca. 150Volt) und der erwähnten Richtcharakteristik habe ich diese Richtung nicht weiter verfolgt. Kommerzielle angebotene Mikrofone + Headstage für den Ultraschallbereich gehen schon mal für tausend Euro+ über den Ladentisch. Das Elektretmikrofon FG-23629 von Knowles ist dagegen fast schon ein Quasi-Standard für Ultraschalldetektoren, mehrere kommerzielle Geräte (Petterson, SSF3 Bat, Dodotronic) arbeiten damit, die Probleme mit der abfallenden Empfindlichkeit lassen sich also in den Griff bekommen - genau das versuche ich mit meinem Projekt. >In der Regel nimmt bei den Elektret-mikrofonen das Rauschen zu höheren >Frequenzen ab. Das ist auch hier der Fall, das Rauschen fällt von 140dBV/rtHz bei 12kHz auf ca. 156 dBV/rtHz bei 100kHz.
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