PREAMPLIFICADOR PARA EL ECM8000

Esta pensado originalmente para un ECM8000 de Berhingher, pero puede adaptarse fácilmente a otros micrófonos electret, especialmente lo que lleven transformador a la salida.

Este preamplificador es completamente excesivo en todas sus características: rechazo al ruido de interferencia, relación señal-ruido, ancho de banda, desde luego para el ECM8000 sobra, se garantiza que los humbrales mínimos del micrófono están alrededor de 40dB por encima de los del preamplificador y a la altura de las mejores tarjetas de sonido no profesionales.

El ECM800 lleva una cápsula electret-condensador. Estas cápsulas constan de un micrófono propiamente dicho de condensador, y de una amplificación propia hecha con un transistor JFET en una etapa clase A single-ended.

De ahí la necesidad de una alimentación phantom, que por supuesto debe ser de ultrabajo ruido ya que esta etapa no tiene rechazo al ruido. Lo mejor es utilizar una batería. (con dos o tres pilas de 9V es suficiente).

Aquí la carga no es una resistencia sino el primario de un transformador. En el secundario está la salida, perfectamente balanceada, y llega a un conector XLR.

La alimentación debe llegar a los dos pines del secundario, y se toma de un punto medio. De esta manera se cancela el flujo DC creado por la circulación de corriente, lo que permitirá al pequeño núcleo tener una menor distorsión por saturación.

Se ven los bloques principales. Conector, cable de entrada, trafo de entrada, amplificación, búffers de salida, línea de salida y trafo de fin de línea.

Hay varias características a destacar: la primera de ellas es el uso de transformadores de entrada y fin de línea. Nada tiene un mejor CMRR que un transformador, y en esta aplicación, su uso es crítico y sólo los óptimos resultados obtenidos justifican su elevado coste.

El conector es un conector XLR hembra de aire, y el cable es un cable de micrófono de bajo ruido, muy estándar y cuya longitud es muy recomendable que no exceda 1.5 metros, 1 metro preferiblemente.

La alimentación phantom se introduce por los dos conductores del cable, así los flujos magnéticos en los transformadores se cancelarán y no habrá que lidiar con saturaciones. Para evitar que la corriente circule por el bobinado del primer transformador, se introduce en el circuito a través de dos resistencias.

Su nivel de ruido está a 3.5nV/Hz^.5, y un tema muy importante, la esquina de ruido está a 2.7Hz, lejos de la banda audible y medible, lo que evitará los errores habiuales generados con operacionales más económicos como el TL071 a bajas frecuencias. En todo caso, el NE5534 puede valer, pero no se asegura una precisión DC tan grande, de hecho el offset de salida puede llegar a 1V.

El motivo de usar dos operacionales para la salida es que permite trabajar mucho más cómodamente al OP37, recordemos que tiene una gran ganancia y no se puede confiar al 100% en la realimentación negativa. Una de las formas de facilitar su trabajo es evitar que su etapa de salida (nada en especial) cargue con una baja impedancia. Una versión anterior de este mismo circuito así lo demuestra.

EL NE5534 tiene un problema, no es estable para ganancia unidad, pero es fácil compensarlo con un condensador de 22pF entre sus pines 5 y 8 (crean un polo dominante aprovechando el efecto Miller).

Para la etapa inversora es posible compensarlo con un condensador menor, ya que la ganancia -1 es en realidad ganancia 2, y con el margen de fase de 45º, acaba siendo estable. Pero dado que va a cargar con un cable de gran capacidad y con una baja impedancia, es mejor asegurarse

Respecto a la PCB, se ha utilizado un diseño de bajo ruido.

Todos los op-amp tienen pistas de alimentación y tierra independientes, y condensadores de 1000uF, aparte de condensadores de cerámica multicapa de 100nF opcionales.

La señal está protegida en todas las etapas por planos de tierra a través de pistas propias.

Las pistas

El cable de línea no tiene ningún requerimiento especial en cuanto a calidad. Es un cable de dos conductores trenzados y con malla. La malla sólo se conecta en uno de los extremos.

Al otro lado, se conectan los conductores al primario del transformador, dejando la tierra al aire. El lado del secundario, con máximo 20 cm de cable de micrófono de bajo ruido, se conectan los pines a los cables, sin conectar la malla a nada. En el jack mono de 3.5mm, se conecta uno de los cables del secundario a la señal y el otro a tierra, a través de uno de los cables. Y la malla, se conecta a la tierra del jack.

El nivel de ruido obtenido es símplemente ínfimo, sobra para el ECM8000 y para las cápsulas electret, incluso con 10 metros de cable el nivel de ruido de interferencia sigue estando muy por debajo del las posibilidades de medición del micrófono.

Por una parte, el circuito está muy sobrado, tenemos la garantía de que no se va a colar absolutamente nada de ruido por medios externos y de que podemos colocar el micrófono en la sala de medición y el ordenador en otra, lo que evita el constante fondo de ruido de los ventiladores..

A la derecha se puede ver una muestra del ruido eléctrico captado por la tarjeta de sonido con el control del meclador al máximo, un metro de cable de entrada y seis metros de salida.

El fondo de ruido aleatorio creado por la electrónica está a menos de 100dB, a partir de 500Hz ya está por debajo de 110dB. Las interferencias son el ruido de la red de 50Hz y los múltiples armónicos, pudiendo asegurar que quedarán por debajo de -80dB.

En la gráfica de la derecha se puede observar la comparación entre el ruido de la tarjeta de sonido (SB16) y el ruido captado por el preamplificador.