70-te generaatori ja harmooniliste teema

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Muidugi võiks nüüd korraliku kalibreeritud helikaardiga üle mõõta. Ja mõõtemääramatust võiks ka ligukaudselt hinnata. Generaator + väljundis olev lisafilter peaks siis tagama 100X (40dB) väiksema moonutuse, kui mõõdame võimendil. Lisandub veel mV-ga mõõtmise mõõtemääramatus, arvutatakse vähemalt 3 mõõtmise keskmine jne.

The accuracy of tuning is critical - a 40dB deep notch will show the distortion as 1%, even though it may be much less. A 60dB notch reduces this to 0.1% and so on. For a 100dB notch, you will need all components accurate to within 10ppm (parts per million), or 0.001%. Even a small temperature change can send the meter needle (or oscilloscope trace) straight off the scale. I know this, because it happens every time I try to measure very low distortion levels, and I can't even get to 0.001% on my meter because my oscillator has more distortion than that.
The ideal measuring meter is an oscilloscope, but a millivoltmeter may be used. Without the oscilloscope you will be unable to see the 'quality' of the distortion components, but use of an amplifier will allow you to listen to the residual - make sure that you have a limiter circuit on the monitoring amp, or a slight bump of the oscillator frequency control will blow your head off!

The final measurement will include the distortion from the audio oscillator, and it is likely that this will be greater than that of many amps. It is not really possible to tell you how you can subtract this from the measured distortion, since the distortion waveform has a huge influence over the result. The distortion waveform is very important - a low average level spiky waveform (typical of crossover distortion) will sound much worse than an apparently higher level of 'clean' 3rd harmonic distortion from a well designed push-pull amplifier stage.

Most sine oscillators will have distortion figures that are well within the measurement range of the distortion analyser, so expecting to be able to measure much below around 0.02% THD is generally unrealistic.

Kõige suurem kitsaskoht on väga väikeste moonutustega generaator ja 50Hz mürad.

[Starfish]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Vaatasin HP339A THD mõõtja skeemi.
Selles on generaatoriks ja filtriks kasutatud sillatud-T.
Generaatori stabiilsuse hoidmine on kavalalt tehtud.
On aktiivne väljundamplituudi jälgimine, selle võrdlemine referentsiga ja veapinge järgi FETiga vastuside juhtimine.
Filter koos lisa ahelatega võimaldab -100dB.

[Starfish]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Teab keegi kommenteerida kui pädev võiks olla THD mõõtmine kasutades läpaka mic sisendit ?
Masin on HPcompaq6910p ja soft: Visual Analyser http://www.sillanumsoft.org/

Mõõtsin oma siinuse generaatori väljundit,
THD 0.004% (1kHz).
Müratasemest olid üle ainult 2. ja 3. h.
THD+n näitab see 0.00000, millegipärast seda see kalkuleerida ei suuda.
FFTsize/Freq. sampling/Bit depth mingite seadete kombinatsiooniga tekitab see spektrisse võõrad harmoonilised.

Opvõimuks on hetkel suvaline JRC4558, sellele lubab tootja (Typical: 0.008%, testtingimused muidugi teised).
Mõned paremad on juba sõelale jäänud.

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Mic sisend ei ole kõige parem variant mitmeski suhtes. Võrdlesin ka arvuti ja analoogtehnika võimalusi. Arvuti puhul kasutatakse päris tihti mõõtmisel A-filtrit, mis arvestab kuulmise iseärasusi ja seetõttu parandab andmete näitajaid.
Ka muud probleemid a/d muundamisel ja kasutatud sagedused, bitid, komponendid jne. Muudest põhimõttelistest erinevustest ei hakka kirjutama.

Peab arvestama, et mõõdetav võimendi võimendab mõõtegeneraatori müra + moonutust oma võimenduse võrra. Nivoode mahajagamisel ja uuel võimendamisel tekivad jälle mõõtevead või tänapäevases mõistes mõõtemääramatus jne. Palju sõltub ka kasutatud komponentidest – näiteks ainuüksi takisti müra-, temperatuuritegur muudab mõõtetulemust. Väikeste moonutuste puhul segab mõõtmist ka 50Hz, 100Hz ja need oleks kasulik eraldi välja filtreerida.

Op valikul tuleb arvestada takistustega, et asjast üldse tolku oleks.
Antud juhul on Op bipolaartransistorid sisendis ja sobib seda tüüpi asendus, näiteks LM4562 kui takistused on sellega sobivad. Või teisel juhul, väljatransistoride korral, näiteks - OPA2134. Mõnel Op on passis pakutud ka firma erinevate Op tabel, mis sobivad konkreetsete sisendtakistuste vahemike korral, et saavutada min mürad.
Hästi töötavad ka mõningad vanemat tüüpi Op, kui on õiges režiimis või skeemi on veidi täiustatud. Valmis asja puhul on see muidugi raskem.
JRC4558 on küll päris jubedus

Uurisin kuidas siis 70-ndatel mõõdeti väga väikest moonutust – ikka transistortehnikaga.
Generaatori puhul olid võtmesõnadeks patareitoide; üliväikese müraga darlingtonid, näiteks MPSA12... MPSA14; väga head, väikese erinevusega bipolaaride paarid; väljakatega voolugeneraatorid. Amplituudi stabiliseerimiseks kasutati klaaskorpuses termistori, millise kasutamisel kasvavad teatavasti moonutused madalamatel ja ka kõrgematel sagedustel. Oleks vaja muuta PID parameeteid, mida selline lihtne lahendus ei võimalda.

Mõõtefiltri ja mõõtevõimendi puhul oli samuti patareitoide, topelt T-filter, mida häälestati kolme eraldi 10- pöördelise täppispotekaga, milliste temperatuuritegur oli 20ppm. Ka ülejäänud takistid, kondekad olid väikese temperatuuriteguriga ja alla 1% täpsusega. Kasutati samuti MPSA trantse.
Ühine korpus oli osaliselt terasest varjega ja maandatud. Suhteliselt lihtsa skeemiga sai mõõta THD=0,00001% alates võimendi moonutust (-140dB).

Ise katsetades leidsin, et topelt-T probleemiks ongi 2. ja 3. harmooniline. Neid tuleb pärast generaatorit täiendavalt filtriga maha suruda. Hea on, kui generaator ja filter on koostatud sama tüüpi ja sama nominaaliga kondensaatoritest, siis on mõõtmisel temperatuuristabiilsus parem.
Takistid peavad olema tavalisest suurema võimsusvaruga ja mõõtefiltri ees peab olema pingejagur suuremate võimsuste moonutuste mõõtmiseks.

[Starfish]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Topelt-T filtril on veel hea omadus et see ei vaja võimendust, sedasi jääb müra vähemalt filtri enda poolt võimendamata.
Sisendis on veel puhver vajalik.
Häälestus võib olla generaatori poolel siis pole mitme potega igakord mässamist või siis veel parem automaathäälestus.
Vähemalt sellise arvestusega on minul siinuse generaator tehtud, esipaneelil on potekas, millega saab reguleerida 4Hz ulatuses.

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Kasutatakse jah igasuguseid variante, generaatori häälestamisega on lihtsam. Eeldusel muidugi, et
T-filter on temperatuuris stabiilne. Ees peab olema ka pingejagur. Hea oleks 10µV tundlikkusega mikrovoltmeeter. Ma kasutan mõõtevõimendit koos mV-ga. On skeeme ka LC filtritega – siis on 1+1 potekat Q reguleerimiseks.
Suvel ehitasin state variable sine wave generaatori ja reguleerisin kvartsidega stabiliseeritud sagedusmõõtja abil sageduse 1kHz paika. Nüüd kütmata toas on ikka sama sagedus, ei ühtegi Hz kõikumist ca 30°C muutumisel. Kondekad on valitud 5% täpsusega K73-15a hulgast, millised on välja mõõdetud võimalikult täpselt. Takistiteks on 1% Philipsi MRS25 temperatuuriteguriga 50ppm/K täppistakistid, on samuti kõik üle mõõdetud ja valitud.

https://www.vishay.com/docs/28724/mrs16m25.pdf

Topelt- T aktiivfilter on häälestatav 3 potekaga 100Ω. Samal temperatuurimuutusel on olnud vaja neid reguleerida max 30 Ω piires. Netis on enamus lahendusi, kus kasutatakse 2 või 1 potekat.
Max efekt on saavutatav kõigi 3 ja Q kasutamisel. Kasutan 4 Op ja 1/10X võimendust. 1 Op on sisendtakistuse suurendamiseks eraldi sisendiga.
Vene tööstusliku generaatori G3-118 T filter on näiteks häälestatav 1+1 potekaga (1kΩ jäme- ja 100Ω peenreguleerimine). Potekad on SP4-2 tüüpi. Konded on militaarsed, väikese temperatuuriteguriga, täppiskondekad K71. Olen näinud ka hilisemat ratsitud varianti, kus detailid on juba kehvemad – 5% kondekad K73-16 ja SP4-1 potekad.
Tehniline kirjeldus G3-118 (alumine allikas) - teh. …1122. lehekülg jt.:

http://www.astena.ru/teh_3.html

Proovisin veel pöördkondekatega 3-10-430pF täppisreguleerimist. Kui kasutada reguleerimisel raadio nööriga ülekannet, saab pööramise ülekandeks 10. Mürad on palju väiksemad kui poteketega – on ainul kobakam Mitmesektsiooniliste puhul saab hakkama 2 kondekaga – ühel 2 tk. järjestikku ja teisel 2 paralleelselt.
Kasulik on teha filter madalama oomiline, siis saab näiteks võimendite mõõtmisel mürad väiksemaks.

LC-filtriga: http://www.turneraudio.com.au/thd-measurement.html

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Katsetasin kolmandat varianti. Hea tulemuse annab ka passiivne T-topeltfilter. Eelduseks on termostabiilsed täppistakistid, kondensaatorid, täppishäälestuseks kaks 2 sektsioonilist 10/430pF pöördkondekat. 10 pöördelised kallid täppispoted on vaatamata oma headele andmetele palju suurema müraga kui pöördkondekad ja viimastel 1/10 nööriga ülekannet polegi vaja - saab suure nupu ja 1,5 pöördega hakkama. Kõige rohkem mõjutas täppishäälestust pöörikas, kus 2 sektsiooni oli järjestikku. Paralleelne, ühe otsaga vastu maad, oli tuimem. Üks pöörikas andis pöörates mürasid, oli ebastabiilne ja tuli välja vahetada – ilmselt oli võlli pöördkontakt oksüdeerunud või vedrusurve kehv. Kui on olemas, siis on õigem kasutada mõlemat kontakti või oksüdeerumisjälgede puhul seda pöörikat mitte kasutada.

K73-15a kondekad on päris head, vahetult pärast trükkplaadile jootmist ja mahajahtumist muutus mahtuvus vaid 0,4%. Toatemperatuuridel generaatori 4V moonutusi mõõtes on tulemus päris stabiilne - 0,0005% e. -106dB. 1mV tundlikkusega millivoltmeetri skaalal oli osuti kõrvalekalle vaid 1 kriips (20µV).
Sama väärtust näitas mV-er ka sisendi lühistamisel – ilmselt on tegelik tulemus veelgi parem. Generaatori tulemuse saab paremaks, kui kasutada terasplekist varjestust ja katsetuste toiteplokist väiksema pulsatsiooni ning müradega toidet. Siis saaks kasutada lisaks mõõtevõimendit. Võib-olla peaks generaatoril kasutama filtritega patareitoidet, kuna 2 topelt OP voolutarve on väike?

[moi]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Proovi seda topelt-T arendust ka: Horowitz ja Hill, Art of Electronics raamatust, teine venekeelne väljaanne lk. 296-297.
Kuna seda ilmselt suht raske leida, siis panen pildi lisaks:

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Kunagi ammu (80-dad) proovisin seda lahendust – töötas küll laiades sageduspiirkondades, kuid teoreetiliselt lõpmatut sumbuvust ei taganud nagu ka ülejäänud filtrid Vajab samuti hea täpsuse, väikese temperatuuriteguriga ja müradega komponente, reguleeritavaid potesid on ainult vähem. Õigem on kasutada ikka fikseeritud sagedustega filtreid.

Topelt T-filter teeb seda sama ja seni kõige parema tulemuse olen saanud ikka aktiivsega, kus on 3 sageduse peenreguleerimist ja 1 reguleerib hüvetegurit. Tänu viimasele on võimalik häälestada eriti täpselt ja vajab juba kolme 1/10 ülekandega aeglustavat pöördkondekat.

Passivfilter on selles osas palju rahulikuma häälestusega. Ka passiivse filtri trükkplaadil on mul jäetud kohad 3 õhkisolatsiooniga trimmerkondele КПВМ, mida pole veel ainult kasutanud. Kui saan filtri metallkarpi, siis saan alles kasutada, kuna praegu jääb piir mõõteriista taha ja mürasid pole mõtet ka isetehtud mõõtevõimendiga võimendada.

Passiivsel on mul 2 topelt pöördkondekaga sageduse reguleerimise ulatus ±0,5% ja trimmerkondekatega lisaks ±0,01%. Detailid on arvutatud ja valitud selliselt, et pöördkondekad oleks keskasendis. Kondensaatorite lõppvalik toimus ikka moonutuste mõõtmise käigus – tuli ajada see valikuga minimaalseks. Täppistakistid on teatud põhjusel 3 ja 6 kaupa paralleelselt (eespool toodud viide lääne väikese müraga täppistakistitele).

Antud takistid olid mul ka erinevates mõõtevõimendites, mõõtemikrofoni eelvõimendis, magnetofoni eelvõimendites, RIAA korrektorites ja reguleerpotekad tuleb kindlasti pärast väljareguleerimist asendada püsitakistitega. Ja seda mürade ning stabiilsuse huvides.

Aktiivset proovisin nii potekate kui pöördkondekatega, kuid potekatel on suured mürad. Vahe on kuni 5 kordne.

Ma arvan, et kui seni lahtised katsefiltrid panna maandatud varjestatud teraskarpi ja toide hästi siluda-filtreerida, siis saab asja veelgi paremaks. Siis selgub alles omatehtud generaatori tegelik moonutus + müra. Esialgu pole kasutanud ka generaatori väljundis passiivset ribafiltrit, mille saaks vajadusel lisada. Võimalus on kasutada ka paremaid OP, kuid mõõtevõimendi puhul oli palju olulisem mõõtepiirkonna mürade spekter ja mõnel vanal ning odavamal originaalsel OP oli see isegi parem.

Minu arvuti helikaart võimaldas 1kHz juures vaid -80dB ja äärtel -60dB ning seda ilma andmeid ilustava A-mõõtefiltrita.

[moi]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Minu arvuti helikaart võimaldas 1kHz juures vaid -80dB ja äärtel -60dB ning seda ilma andmeid ilustava A-mõõtefiltrita.

Umbes 100 EUR-iga peaks saama kasutatu, millel -110 dB pole probleem. Kallima raha eest saab ka üle -140dB:

https://www.diyaudio.com/forums/equipment-and-tools/277808-diy-audio-analyzer-ak5397-ak5394a-ak4490-post5262804.html

seal pildil on nii sisend kui väljund helikaardist.

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Eks ma ole testinud ja mõõtnud ka paremaid helikaarte.
Enamus helikaarte on mõõdetud A-filtriga, mis muudab parameetrid paremaks. Aga OK, ma tegelen hetkel muude filtritega

https://www.soundonsound.com/techniques/testing-pc-soundcard-audio-performance

[moi]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Enamus netist leitavaid mõõtmisi ei ole tehtud A-filtriga.
Ma olen juba väga ammu loobunud generaatorist ja voltmeetrist helikaardi kasuks, ei tunne nagu, et midagi mõne numbri juures jääks puudu.
Korralik helikaart oleks ka su filtri häälestamisel abiks.

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Mind hakkas lihtsalt huvitama analoogmõõtmiste piir, mida on võimalik koduste vahenditega saavutada. Netis olen näinud, et -140dB pole ka piiriks.
Vaatasin huvi pärast, mida on tehtud kunagises transistortehnikas - teemagi on ju 70-datest. Tänapäeval ei valmistata selliseid üliväikese müraga trantse, pole lihtsalt nõudmist.
Tegelikult mõõtes super OP mürasid, tuleb see piir palju varem kätte ja ei ole võrreldes vanadega selles suhtes väga suuri edusamme tehtud. Pigem trikitatakse mõõtetulemustega. Moonutused on küll palju väiksemad, samas on see suures osas ka skeemitehnika küsimus. Ka praegune generaator on tehtud 32 sendiste OP baasil ja esialgsed näitajad on palju paremad kui andmelehel. Pesaga proovides saab 100X kallima OP max -5dB vähemaks ja sedagi mitte kõigi puhul.

Võta või isetehtud mõõtemikrofoni eelvõimendi SSM2019 baasil. Eelmine oli tehtud vene KT3102E baasil, kus mürade vähendamiseks oli sisendis 3tk. paralleelselt ja reaalsed mürad olid märgatavalt väiksemad.

Ja eks helikaarte osta poest ikka nende näitajate järgi, mis on enamus juhtudel mõõdetud A-filtriga. Aga helikaart on hoopis teine teema ja 70-datel selliseid häid vist polnud. Või olid hoopis lampidel.

[moi]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Korralikud tootjad annavad oma helikaartide andmeid mõlemas variandis, nii A-filtriga kui ka ilma selleta.
Kui sa lihtsalt katsetad, kus analoogil see piir on, siis muidugi pole hellikaart oluline.
Aga nii analoogis kui helikaardi puhul saadakse väga häid THD nunbreid ka tänu kõrgetele signaali nivoodele, siin eespool olnud Motu sisend on diferentsiaalne ja maks 12V RMS signaalile.
Analoogis kasutatakse ka nn. moonutuse võimendeid.

[Svago]

Vs: 70-te generaatori ja harmooniliste teema

Jah nii see on, et suuremal nivool mõõtes saab parema tulemused.
Moonutus on ju pingete suhe ja kui murru nimetajas on 10X suurem väärtus (30V versus 3V) , siis on ju 20dB nagu maast leitud.

Mina mõõdan moonutusi just väiksematel nivoodel, nagu ka varem olen kirjutanud. Ma ei kuula ka suurel võimsusel, kuna kasutan hea tundlikkusega kõlareid - samas on hea piisav võimsusevaru. Vaatan võimendi väljundis 500MHz 2 kanaliga ossiga 2 erineva sagedusega sünkroonseid nelinurkasid. Nende kuju ossi ekraanil vaadates saab palju rohkem infot kui mingeid sin tuhandikke mõõtes. Kui ikka nelinurgal on sabad või nelinurk on moondunud meandriks, siis need tuhandikud on mõttetud. Sama on ka sin muutumisel kolmnurgaks kõrgematel sagedustel.

Paljud võimsad võimendid on väikeste moonutustega vaid suurel võimsusel, aga väikestel kasvavad moonutused märgatavalt, samuti kõrgematel sagedustel, milliste nivoo on nagunii muusikas väike. Sellisel juhul on nõrga nivooga kõrged sagedused moonutatud. Mind häirivadki kuulates kõige rohkem dünaamilised ja kõrgete moonutused.

Võimendi peab hästi hakkama saama väga erinevate amplituudiga ja erineva kujuga impulssidega – mitte ainult sin-ga. Sellisele tulemusele võib jõuda skeemitehnika abil, kus on suurt rõhku pandud pnp ja npn sarnasusele ja vooluvõimenduste võrdsusele, lineaarsusele terves tööpiirkonnas alates algvoolust. Päris tihti on pnp ja npn vooluvõimenduse graafikud X-kujulised ja võrdsed vaid 1 punktis, ehkki on suhteliselt lineaarsed. Lisaks on oluline veel suur töösagedus ja võike K mahtuvus. Igasuguste korrigeerivate kondekate asemel saab kasutada õige piirsageduse ja mahtuvustega trantse. Tuleb teha ka stabiilsuse arvutused, et võnkuma ei läheks.

Mõõtmisel on oluline, nagu ikka, ka arvutikaardi kalibreerimine ja mõõtemääramatus. Ega see minu mõõdetud 1 kriipsuvahe 1mV piirkonnas pole mingi mõõtmine, alla 1/3 skaalat ei mõõdeta osutriistaga. Aga mingiks võrdluseks ja häälestuseks indikaatorina kõlbas küll. Aktiivsel filtril oli selleks sees OP baasil mõõtevõimendi.

Kui mõelda loogiliselt, siis saab ju teoreetiliselt selle mõõdetavate suuruste piiri välja arvutada. Küsimusi tekitavad näiteks A/D kasutatavate OP mürad ja sisendtakistuste sobitus signaalallikaga. On ju OP pinge- ja voolumürad ja andmemehel reklaamitud arvud saab vaid optimaalsel sobitusel ja suurematel nivoodel. Aga tegelik elu seeriatoodangul?

Anekdoot:
Netis on kirjutatud, et esimesena kirjutas Venemaa alla Poola iseseisvusdeklaratsioonile.
Värske netikommentaar: Kõike seda jama ei maksa uskuda, mis seal netis kirjutatakse. V.I. Lenin.