Cuando se intenta capturar fenómenos acústicos débiles, ¿los diseños de amplificación de tubos de vacío son superiores a los circuitos integrados? En este tipo de aplicación, la sensibilidad y la amplificación de bajo ruido son los objetivos deseados. ¿Debería estar satisfecho con los amplificadores operacionales modernos y de bajo nivel de ruido típicos, o si deseo el mejor rendimiento posible, necesito desenterrar libros antiguos y planear la construcción de un tubo de vacío personalizado?
En el esquema, depende de la fuente de la señal, es decir, del tipo de micrófono.
Hay algunos tubos de vacío de muy bajo ruido.
Hay algunos amplificadores IC de bajo ruido, pero no muchos.
También hay semiconductores discretos, tanto bipolares como JFET, y estos a menudo son la mejor opción para una etapa de entrada, posiblemente utilizando un IC para las etapas posteriores de ganancia y salida.
Entre los tubos de vacío, el 7586 (Nuvistor) tiene una buena reputación. (También algunas marcas del triodo 6060 si recuerdo bien, y creo que el V301 si tiene una fuente confiable de componentes de la era WW2 ...).
Para usar una válvula como un amplificador de bajo ruido, debe recordar que en realidad tiene una resistencia de ruido bastante alta, por lo que logra su mejor figura de ruido con una alta impedancia de fuente. Después de todo, puede mantener las impedancias del circuito de la red arbitrariamente altas.
Por lo tanto, una válvula operada como un seguidor de cátodo es una buena opción para proporcionar ganancia de corriente cuando se alimenta desde una cápsula de micrófono capacitor (típicamente 30pf). Es necesario desviar la entrada con una resistencia de fuga de rejilla en la región de 1 Gohm o superior (considere la constante de tiempo RC y verá que esto determina el rendimiento de LF del micrófono). Ver Neumann U47 etc.
Pero para una impedancia de fuente baja, como un micrófono de cinta, la única forma en que la válvula puede lograr un bajo nivel de ruido es haciendo coincidir la impedancia de la fuente con la impedancia de ruido del micrófono con un transformador elevador de alta relación.
Un buen reemplazo para un tubo de vacío en aplicaciones similares (alta fuente Z) es un JFET adecuado de bajo ruido. Consiga el "Libro de datos discreto" de NatSemi de 1978: ahora es una rareza pero contiene más información buena de la que puede encontrar en cualquier otro lugar, incluidos los voltajes de ruido frente a la frecuencia y la corriente para una amplia gama de dispositivos.
Encontrará que algunos FET de área relativamente grande (destinados a la conmutación) tienen voltajes de ruido relativamente bajos. Efectivamente estos son múltiples JFets pequeños en paralelo. Vea la suma completa de fuentes de ruido ... Preste especial atención al "Proceso 55" (2N5459) operado a corrientes de drenaje de 1 mA o más.
Por lo que sé, para una impedancia de fuente baja, aún no puede vencer a los transistores bipolares, generalmente PNP, y generalmente de potencia media (nuevamente, área relativamente grande). Incluso el BC214 no es malo (vea el libro de datos Nat Semi nuevamente) pero algunos diseñadores recomiendan el Hitachi 2SC2547 (y si necesita un equivalente de NPN, creo que el 2SA1075). Con estos, a corrientes de alrededor de 10 mA, puede reducir la resistencia al ruido del transistor en algún lugar dentro del rango de 10-30 ohmios.
Te dejaré que lo conviertas a nV / rtHz y lo compares con los mejores sistemas operativos que puedes encontrar, o el AD797 ...
Entre los tubos de vacío y los semiconductores discretos, cada uno usado de la mejor manera, dudo que encuentre más de una diferencia de dB en el nivel de ruido.
En última instancia, por supuesto, está limitado por la figura de ruido de la cápsula del micrófono, es decir, el movimiento browniano de las moléculas de aire que la golpean. Nuevamente, una cápsula de área grande es más silenciosa (¿siente un tema aquí?) A expensas de un rendimiento de HF inferior (cuando sus dimensiones exceden 1/4 de la longitud de onda de la señal de sonido). Ha habido micrófonos de doble diafragma (LF grande, HF pequeño) con cruces internos para superar este inconveniente.
Y como observa @ pjc50, cualquier mejora adicional más allá de esto proviene, efectivamente, de múltiples micrófonos en paralelo: con DSP no solo para superar las desventajas de su dispersión espacial sino también para ofrecer ventajas como la formación de haces sintéticos.
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