Ändra en billig LDC -kondensatormikrofon: 7 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:37

Jag har varit en ljudkille länge och en ivrig DIY'er. Vilket betyder att mina favoritprojekt relaterar till ljud. Jag är också övertygad om att ett DIY -projekt ska vara coolt måste vara ett av två resultat för att göra projektet värt att göra. Det måste antingen vara något du inte kan få kommersiellt, eller något du kan bygga själv som är mycket billigare än att köpa det som är tillgängligt kommersiellt. Detta projekt är av det andra slaget. Bygg en billig men bra LDC -mikrofon. LDC står för”Large Membran Condenser”. Detta projekt kan byggas för cirka $ 50 i delar och rivaliserande mikrofoner som kostar mycket mer. Det är tyst, låter väldigt neutralt och hanterar stora SPL (ljudtrycksnivåer).

Först en liten historia av mikrofoner. Det finns tre grundtyper som används för studio- och levande ljudanvändning; dynamiska mikrofoner, bandmikrofoner och kondensatormikrofoner. En dynamisk mikrofon är som en högtalare men omvänd. Ett litet membran är kopplat till en trådspole som rör sig när ljudet träffar membranet. Spolen är i ett magnetfält. När den rör sig genereras en liten elektrisk signal som du sedan kan förstärka eller spela in som representerar ljudet. En bandmikrofon är liknande förutom att bandet, en tunn remsa av folie, vanligtvis aluminium, placeras i ett magnetfält. Ljudvågor får bandet att röra sig i fältet och en elektrisk signal genereras. Läs mer här: Mikrofoner

En kondensatormikrofon börjar med ett mycket tunt membran som har metall sputtat på den så att den leder elektricitet. Membranet sträcks och placeras mycket nära en bakplatta för att bilda en kondensator. Morfar Ryckebusch kallade kondensatorer för kondensatorer och nu vet du att vi verkligen borde kalla dem kondensatormikrofoner … När ljudvågor träffar membranet och det rör sig, ändras kapacitansen. Om det finns en laddning på kondensatorn kommer det att ske en förändring i spänningen som motsvarar ljudet. Liksom de andra två mikrofondesignerna ovan, får du ljudet om du förstärker eller spelar in spänningen. Det finns två stilar av kondensatormikrofoner. Vissa använder en högspänning (50-70 volt) för att ladda kondensorkapseln och andra använder en så kallad Electret Capsule. Electret (elektrostatisk) har en permanent laddning associerad med den läs här: Electret.

Vad detta betyder för oss är att om vi använder en Electret-kapsel behöver du inte tillföra 50-60 volt på den, vilket betyder enklare kretsar.

en av fördelarna med en kondensatormikrofon är att membranet kan vara väldigt lätt och det är lättare att få ett jämnare frekvenssvar med en. Nackdelen är att du måste vara mycket försiktig när du tar bort signalen från membranet utan att lägga till brus som leder oss till elektroniken.

För att dra signalen från kapseln behöver du en enhet med mycket hög impedans. Rör har denna täckt och var det viktigaste sättet detta uppnåddes för 40 år sedan. För att inte gå in i en debatt om sonisk kvalitet på rör vs något annat måste du erkänna; att använda ett rör inuti en mikrofonkropp lämpar sig inte för enkelhet. Eller vanliga DIY -färdigheter! Efter röret uppfanns fälteffekttransistorn eller FET. Det är så de flesta kondensatormikrofoner fungerar idag. Även de riktigt billiga mikrofonkapslarna har en internt monterad. Ett tyskt företag Schoeps. utan tvekan en av de främsta mikrofontillverkarna i världen, designade en krets för kondensatormikrofoner som definierade hur detta gjordes för länge sedan. Se Schoeps Circuit för mer information. (Om du googlar “Schoeps circuit” är det här du hittar!) Kretsen tar slut på fantomström från mikrofonförstärkaren. En del av denna krets används för att generera en stabil högspänning för att ladda kapseln. I vårt fall behöver vi inte det. DIY -gemenskapen förenklade denna krets till sin grundform för elektretkapslar som är nästan identisk med den ursprungliga Schoeps Circuit. Scott Helmke utformade en version av denna krets för sin "Alice" -mikrofon. Jag använder samma krets med lite olika värden och en annan FET -transistor. Jag valde J305 som används av flera av avancerade tillverkare. Jag hittade den här. Du kan verkligen använda reservlistan från Scott. Hans senaste lista är från 2013 och delarna finns tillgängliga från både Mouser och Digikey. Jag byggde kretsen på en liten perfboard som är perfekt för montering inuti mikrofonhuset.

Så här fungerar kretsen; låt oss titta på signalvägen och sedan effekten:

1Gig (Yes one gigohm …) motståndet utvecklar signalen som kommer från kapseln. FET och de två 2,43K motstånden bildar en fassplitter och impedansomvandlare. De två.47uF -kondensatorerna kopplar signalerna till de två bipolära transistorerna. Dessa är PNP -transistorer som konfigureras som emitterföljare. De två 100K -motstånden förspänner transistorerna. Uber enkelt. Om du undrar om 1gig -motståndet är det nyckeln till en kondensatormikrofon. Det är också den dyraste komponenten, som kommer in på cirka $ 2 vardera från Digikey. På strömförsörjningssidan ansluter vi mikrofonen till fantomström från en mixer eller förförstärkare. Det ger 48 volt till stift 2 och 3 på XLR -kontakten och de två transistorerna. UPPDATERING oktober 2015: Jag lade till två 22nF -kondensatorer vid XLR -uttagen och två 49Ohm 1% -motstånd på ingångarna till transistorerna för RF -brusdämpning. Jag insåg inte detta förrän jag använde en annan mikrofonförförstärkare i en "bullrig" miljö. Schematisk uppdaterad! 6.8K -motståndet och zenerdioden tar det och sänker det till 12 volt. 10uF- och 68uf -kondensatorerna tillsammans med 330Ohm -motståndet filtrerar detta och ger en stabil spänning till FET -kretsarna. Återigen, mycket enkelt och elegant. Den kritiska komponenten och en som vi inte har pratat om ännu är själva kapseln. Jag använder TSB2555B från JLI elektronik. det är en Transound -kapsel och är det som gör detta projekt till vad det är. Det kostar $ 12,95 och använder nickel istället för guld på membranet. Den används också kommersiellt i minst en mikrofon jag känner till, CAD e100s.

Nu när vi har kapseln och elektroniken klar, kan du faktiskt bygga en av dessa till vilket hus du vill. Jag har provat detta och lärt mig ett par saker. På grund av kapselns höga impedans och FET -elektroniken fungerar tråden mellan de två som en antenn och om inte det hela är helt avskärmad av metall- eller metallskärm kommer du att ha alla möjliga ljud. Både 60hz brum och vitt brus från all RF som läcker in i den. I huvudsak måste du placera kapseln och elektroniken i en Faraday -bur.

Jag hittade ett enklare sätt än att bygga mitt eget. Det visar sig att det finns flera kinesiskt tillverkade riktigt billiga mikrofoner som faktiskt har fantastiska metallhöljen, ganska anständig elektronik (mycket liknande krets …) och en liten kapsel. Och kostnaden är cirka 20 dollar. De utgör en fantastisk givarkropp, vilket är vad vi använder den till. Sök efter dem på eBay genom att söka efter "BM700" och "BM800" mikrofoner. Jag fick min för ungefär $ 22. Intressant som du kan se från bilderna står det inte BM800 på den. Det kom också i en pappersutskickare med skumhöljet men ingen låda. OK, nu när vi har täckt bakgrunden, låt oss bygga en!

Edit: 9 oktober: Här är lite ljud med dessa inspelningar mina barns gymnasieskola: Guyer HS Intermezzo Orchestra

Steg 1: Steg ett: Elektroniken

Elektroniksektionen är enkelt byggd på någon perf -bräda. Jag klippte min till 1”med cirka 1,5” och fyllde den sedan från PNP -transistorerna som arbetade mot FET -änden. Den kritiska delen här är övergången mellan FET -porten och 1gig -motståndet. Lägg märke till att jag "svävar" fram ledningarna. Det är här FET -grinden till kapselkabeln ansluts. Vi vill inte att det vidrör någonting eller använder kretskortet som har flussrester eller lockar till sig fukt i en miljö med hög luftfuktighet. Titta också på FET: s placering. Se databladet i artikeln. Jag hade min pin 1 på FET bakåt tills jag insåg att positionen som nämns i databladet var transistorn uppifrån, inte botten. Om du använder Scotts rekommenderade FET, ladda ner databladet och läs det! Jag lämnade en plats åt sidan för att borra ett hål som var tillräckligt stort för att monteringsskruven skulle hålla den vid chassit. Jag hade faktiskt tur här … Jag byggde det här innan jag tänkte igenom hur jag skulle montera det.

Steg 2: Steg två: Demontera originalmikrofonen

Ta mikrofonhuset och skruva loss basen. Detta låter dig glida av metallhylsan som täcker kretsområdet. Obs! Din mikrofon kan variera. Jag köpte släp av dessa från olika leverantörer och de var lika men definitivt olika. Ta bort de två små skruvarna i det ursprungliga kretskortet när hylsan är av. Lossa sedan de tre nedre trådarna. Vi kommer att återanvända dessa för att fästa det nya kortet i XLR -kontakten. Du kan klippa av eller lossa kapselkablarna. Vi kommer att ersätta dem.

Ta nu bort de två skruvarna som håller korgen vid huset. Korgen lossnar och avslöjar den ursprungliga kapseln. Detta original monteras i lite skum och pressas i plastkapselhållaren. Spara skruvarna!

Det finns två skruvar som håller plastkapselhållaren vid metallramen. Ta bort dem och separera de två. Du har nu en helt demonterad mikrofon.

Steg 3: Steg tre: Förbered och installera den nya kapseln

Jag har byggt två av dessa och kapselhållarna var båda olika. I den här kan du försiktigt trycka ut den gamla kapseln och sedan ta bort skummet. Den andra hade inte skummet utan små sidoförlängningar av plast var 90: e grad. Jag skar ut dem med små snippar och använde sedan en droppe varmt lim för att hålla den nya kapseln på plats. I denna mikrofon skar jag en liten bit av skummet och använde det för att trycka på den nya kapseln. Innan du gör detta kommer du att vilja löda på korta ledningar för att gå från kapseln till elektroniken. Jag använde en 24 gauge strängad tråd som jag redan hade. Du kan återanvända de ursprungliga kapselkablarna om du vill. Jag gillar teflonisolerad tråd. Isoleringen smälter inte när den av misstag berörs av ett lödkolv.

Steg 4: Steg fyra: Sätt tillbaka kapselmonteringen

Använd de två små skruvarna och sätt tillbaka kapselfästet. Det finns fyra små hål men bara två av dem är gängade. Detta var samma sak på båda mina mikrofoner. Var försiktig så att inte fliken på metallramens bas. Fliken vetter mot ljudriktningen. Det ligger i linje med metallhylsan som är tryckt med mikrofonens namn. Nu kan detta variera! En av mina var inte märkt alls. Du kan läsa varumärket på den här. Tror inte att det kommer att bli ett känt namn snart. När det är monterat matar de små trådarna till kapseln genom de andra hålen i metallramen.

Steg 5: Steg fem: Montera och anslut elektroniken och montera sedan igen

I mitt fall byggde jag mitt kretskort innan jag kom på hur jag skulle montera det. Detta krävde att man borrade ett hål i det med alla komponenter som redan fanns på det. Inte det bästa sättet att göra detta. Jag hade ett par små 4-40 vinkelfästen för montering av kretskort i min projektbehållare. Med en av dem monterade jag kretskortet på metallramen. Du kan montera baorden direkt så länge du inte skapar några shorts.

Efter montering ansluter du XLR -kontakten enligt schemat. Anslut sedan kapseln. Var försiktig med huvudkapselns positiva ledning när den ansluter till korsningen mellan 1gig ohm -motståndet och FET -portens ledning. Detta flyter i luften för att säkerställa en mycket hög impedansanslutning.

Skjut tillbaka metallhylsan på plats. Notera fliken och motsvarande lilla utskärning på ärmen.

Skruva fast den gängade basen och mikrofonen är klar.

Steg 6: Testning, användning och vidare utforskning

Anslut din nya mikrofon till antingen en mixer eller mikrofonförstärkare med fantommatning och se till att den fungerar. De flesta problemen beror på felkopplingar. Hum eller surr är vanligtvis ett jordledningsfråga.

Denna mikrofon står där uppe med de flesta stora membrankondensorer. Jag äger ett par riktigt bra och det levererar. Fungerar utmärkt på sång, akustisk gitarr. Jag arbetar med att få ett par saker inspelade med det och lägger upp länkar i instruktionsboken när jag gör det.

Jag är verkligen glad över prestandan för denna mikrofon. Det är allt från en $ 13 mic kapsel (mindre om du köper tio …) Jag är 90% klar på ett projekt med flera kapslar för inspelning av stereo. Det instruerbara kommer snart.

Uppdatering oktober 2015: Jag har haft en chans att spela in en orkester med denna Soundcloud -länk. Jag sprang också ljud för volontär Food Truck fest och hade roligt att använda dessa på scenen med flera begåvade sångare och en jazztrio. Mic lät bra och mycket transparent.

För mer information om DIY -mikrofoner i allmänhet rekommenderar jag starkt gruppen mikrofonbyggare på Groups IO.

Och om du vill bygga eller modifiera en icke -elektretmikrofon, kolla in mikrofondelar. Jag har byggt ett par mikrofoner med hjälp av hans CK-12 kapsel.

Glad inspelning!

Steg 7: Uppdatera januari 2016! Pimp den kretsen

Efter att ha byggt några av dessa, studerat den ursprungliga Schoeps -kretsen och blivit skolad lite av några av veteranerna på mikrofonbyggargruppen, kom jag på en förbättrad krets. Jag kallar det "Pimped Alice" Det finns tre huvudändringar:

1. Tillägg av ytterligare två RF- och EMI -dämpningskondensatorer. De två 470pF -enheterna som knyter basen på de två PNP -transistorerna till jord. Dessa hjälper till med allt som FET plockar upp och begränsar bandbredden för PNP -sändarföljare.

2. Den del som ger 12V till FET -kretsen ändras. Vi har 47uF -kondensatorn laddad upp från fantomströmmen som kommer in i mikrofonen från XLR -stift 2 och 3 genom 49,9 ohm -motstånden och de två PNP -transistorerna. Levererar en trevlig lågimpedansväg för ljudfrekvenser som städar saker och ting lite. Därifrån går vi till 4,7K -motståndet mot zenerdioden. Detta motstånd ställer in och begränsar ledningsströmmen som zenerdioden använder. Zenerdioder kan producera en liten mängd elektrisk brus bara på grund av hur de fungerar. 330 -motståndet och 100uF -kondensatorn filtrerar ut och bibehåller en fin ren likspänning för FET- och 2,4K -motståndsfasdelaren.

3. 1Meg -potten är ny. Detta justerar bias på FET. Detta är förmodligen den största förbättringen i kretsen. När potten justeras försöker vi dela upp spänningen som zenern producerar så att ungefär hälften tappas över FET och den andra halvan delas mellan de två 2,4K motstånden. Detta är ganska lätt att göra. Innan du ansluter den faktiska mikrofonkapseln måste du ansluta kretsen till en mikrofonförstärkare så att vi kan driva kretsen. Mät spänningen på + stiftet på 100uF -kondensatorn som refereras till jord. I mina "som byggda" kretsar hade jag cirka 11,5 till 11,8 volt. Mät spänningen och dela med fyra. Säg att spänningen är 12 VDC. Att dela med fyra ger oss 3 VDC. Medan du mäter vid punkt "A" (se kretsen) justerar du grytan tills du får 3 VDC. Mät spänningen vid punkt “B” du bör ha 9 VDC. Grytan är tio varv, så gör dig redo att rotera den lilla skruven några gånger. Historiskt sett skulle människor göra detta och ersätta fasta motstånd med värdena för potten. Även om det kan spara några cent, är det tidskrävande. Att använda en kruka är mycket lättare.

Du kan se mitt protoboard bygga fram och bak. De två pilarna pekar på PNP -transistorkollektorerna och är där du skulle ansluta motstånden på 49,9ohm på vägen till XLR -kontakten. Återigen sitter 22nF -locken på XLR -kontakten.

En annan riktigt cool sak är en medlem i Mic Builder -gruppen på Yahoo som byggde en av dessa med hjälp av "Pimped" -versionen av kretsen och skickade den till en annan medlem som testade mikrofonen. Läs om det på Audioimprov här: Homeros Pimped Alice. Synopsis är kretsen är mycket låg förvrängning och elektroniskt brus är under vad kapseln kommer att släppa ut i ett lugnt rum. Dessutom konstruerade Homero ett PC -kort för detta och gav nådigt alla dokument för det. Den är enkelsidig och passar in i den kinesiska knocken av mikrofonerna BM-700 och BM-800

Jag har nu fyra av dessa i mitt mikrofonskåp och är supernöjd med dem. Avslutande tankar om delar. FET ovan är ett substitut för J305. Antingen kommer att fungera. När du köper motstånd och kondensatorer sjunker priset betydligt om du köper i mängd. Jag rekommenderar starkt att köpa motstånden hundra i taget och de små kondensatorerna samma. Jag brukar gå mindre för de större elektrolytiska. Om du fortsätter med elektronikens underbara hobby hittar du någon gång att du redan har det du behöver för att bygga nästa projekt.

Tack till Henry och Homero från Mic Builder -gruppen på Yahoo! Tala om en fantastisk samarbetsinsats för byggare, tillverkare och byggmästare där ute.

Andra pris i DIY Audio and Music Contest