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2018年10月23日 (火曜日)

小型マイクアンプのS/N

ちょっと前の小型マイクアンプの製作で紹介したマイクアンプのS/Nを計測してみました。PCB製作の試作ではありますが、それなりに考えて基板を作っています。
目標は3桁(100dB超え)に設定していますが、そんな簡単にはいかないのではないかと思っています。

まずは計測システムだけでの測定です。このフロアレベルが下限になります。ただし、計測は相対値で行っていますので、数字を絶対値と勘違いしないようにお願いします。
フロアレベルは、抵抗などの熱雑音以下にはなりませんし、技術の進歩で熱雑音のレベルは案外近いところに存在しています。抵抗値が大きいと、それが熱雑音のボトルネックになったりします。
・測定系のノイズレベル
Ua4fx
測定用のUSBサウンドインターフェースの入力を終端している状態です。50サンプリングの平均で計測していますが、今回の測定システムでは1khzで-126.82dBてした。
スペックでは-114dBですので、測定結果は多少甘めではないかと思います。

・マイクアンプ利得最大時の信号増幅
Balout1khz
低周波発振器で1khzを出力して、マイクアンプに入力、マイクアンプの利得を最大にして-5dBになるように発振器の出力を調整しました。マイクアンプは利得最大で動作しています。
ハデに高調波がならんでいますが、これは低周波発振器で発生しているのです・・・・そのうち、キチンとした低周波発振器用意します。
これじゃぁ、ANIのマイクアンプは高調波発生器と言われちゃいますね。
   
 
・マイクアンプ利得最大でのノイズ
Balout1khz_2

1khzで-5dBを計測した状態のまま(利得最大)で、マイクアンプのマイク端子を終端した時の状態です。-5dBが入力が無くなって-105.6dBまで落ちました。
このマイクアンプの最大利得時のS/Nは-105.6-(-5)=-100.6dBと100dBを超えることができました。
素子や回路自体は-105dB以上のポテンシャルがありますので、部品の配置や実装方法、パターン配置などで少しS/Nが悪化してしまいましたが、実際に計測してS/Nが100dBを超えているマイクアンプは多くありません。

問題なのは50Hzとその奇数倍高調波です。測定時はマイクアンプは乾電池を電源としていますので、電源経由のノイズではありません。残る可能性はマイクアンプ内蔵のDCDCか、シャックにある大型トランスからの誘導ハムか・・・どちらかでしょう。
内蔵のDCDCは発振周波数が300kHzz程度のハズなので、誘導ハムの可能性が高いですが、デスクトップPCのサウンドインターフェースとマイクアンプを接続した時「のみ」にグラウンドループでできて、商用電源のハムが乗ってる可能性も否定できません。これは今後の課題とします。

・周波数特性
Balout
ホワイトノイズによる簡易的な測定ですが、6kHz辺りまでは問題なさそうですが、10kHz辺りから急激に落ち込んでいます。どこかでローパスができちゃってる可能性がありますねぇ。
オーディオ用としては20kHz辺りまではフラットさが欲しいですね。無線用としては全く問題ありませんが、汎用マイクアンプとての利用を想定して改善点としておきます。

ハム音の問題は残っていますが、とても小型で静かなマイクアンプができたので嬉しいです。というわけで、現在更に進化したマイクアンプの製作に取りかかっています。
今回の課題もいくつかは対策をして、機能も充実させて、使いやすいマイクアンプにする予定です。

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