Метод измерения реального разрешения усилителя

[Костя Мусатов]

Предлагаю ввести единую практику по измерениям реального разрешения усилителя. Поскольку музыкальный сигнал многочастотный и сложный, то измерения IMD и THD часто мало говорят о том, что потом реально услышим. Существует достаточно понятный и повторяемый метод многочастотного сигнала. Частоты не должны образовывать кратные блоки, что бы не маскировались гармоники, по крайней мере нижние. Аналогично должно быть и с кросс частотами. Предлагаю ввести ряд из 10 частот от 20Гц до 20кГц:
20
43.1
92.8
200
431
928
2000
4909
9283
20000

Теперь о методике измерения. Делать разные уровни на разных частотах, в соответствии со статистикой может и хорошо, но весьма сложно. Потому предлагаю использовать равные уровни сигналов. Я использую такой метод последние 3 года и не нашел явного ухода результатов от практического прослушивания. Если вы используете симулятор, то вместо генератора поставьте такой объект:

.SUBCKT V10SIN 1 11
+ PARAMS: AMP=1
V1 1 2 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 20)
V2 2 3 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 43.1)
V3 3 4 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 92.8)
V4 4 5 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 200)
V5 5 6 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 431)
V6 6 7 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 928)
V7 7 8 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 2000)
V8 8 9 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 4909)
V9 9 10 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 9283)
V10 10 11 SINE(0 {AMP/3.16227766016} 20000)
.ENDS

Обратите внимание, что коэффициент амплитуды не 10, а корень из 10. В этом случае мы получаем мощность на выходе усилителя на комплексном сигнале эквивалентную, для случая моночастотного сигнала.

Если вы используете Спектралаб или Спектраплюс, то там уровень пиковый и коэффициент мощности окажется -10дБ, если сравнивать с моносинусоидальным сигналом.

Теперь как интерпретировать результат.
Примерный вид сигнала и его спектр есть на картинках.
В спектре проводим среднестатистическую линию по пикам внесигнальных составляющих. Положение ее на СЧ в районе 1кГц берем как базовый уровень помех, а по пикам сигналов берем уровень сигнала. Так определяем реальное разрешение усилителя. Отдельно можно говорить о разрешении на НЧ, СЧ и ВЧ.

В представленном примере разрешение составило 35 дБ. Между прочим уровень гармоник или интермод для сигнала той же энергии составляет уже около 65 дБ.

По моим наблюдениям такой метод очень неплохо кореллирует с результатами прослушивания.

Отдельное замечание. У усилителей с мягким клиппингом реальное разрешение на высоких мощностях оказывается часто даже лучше, чем у высоколинейных усилителей только из-за жесткого клиппинга и появления на нем большой шумовой подставки.

[Костя Мусатов]

Если взять слишком короткий интервал анализа=усреднения, то, например, искажение может просто не случиться (ну, не попал пик в анализируемый отрезок, не случилось клиппинга).

Есть набор частот тестового сигнала. У этого набора есть период повторение, т.е. такой промежуток, за который гарантированно умещается целое число волн. Поскольку худшая частота 43,1, то период повторения 10 секунд. Да, вы это написали и сами.

на интервале более 10 секунд.

Не более, а кратно. Но достаточно просто 10 секунд.

[Nikolay_Po]

10с и кратно 10с - полностью поддерживаю. Согласитесь, что 3-4 секунды - маловато для повторяемости и точности.
Я не потому беспокоюсь, что Вы что-то "не правильно" делаете, а потому, что вижу более широкую сферу применения теста: кроме чисто аналоговых устройств так можно тестировать рисэмплеры, преобразователи и т.п. дискретные устройства, у которых динамический диапазон и искажения могут на порядки отличаться от аналоговых усилителей. Если делать тест - то стабильный, повторяемый и с большим запасом по пределам измерений, по применимости.
В любом случае, спасибо всем за внимание. Даже если буду недопонят, уже получил здесь достаточно информации.

P.S. Ещё, не забудьте про трёхмерное представление, о котором писал Aquarius в собщении #64 и пример диаграммы которого я приводил выше. Это намного более информативно для специалиста, чем просто число.