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.

[Olegyurich]

В представленном примере разрешение составило 35 дБ.

Это плохо или хорошо?

[Olegyurich]

то вместо генератора поставьте такой объект:

Можно про это поподробнее? Вот у меня там генератор стоит, мне его вообще убрать, а в текстовое поле вписать текст? А как их связать?

Да, и как этот метод работает на ламповых однотактниках? Сколько получается разрешение, не проверяли?

[Игорь Гапонов]

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

т.е получается, что на "синусоидальном кластере 10" искажений приблизительно в тридцать раз больше, чем на "синусоидальном кластере 2(1)" (65-35= 30дБ)? Или меньше? Интересно бы поймать корреляцию с количеством "диссонирующих" (некратных) синусоид. Что-то число "30дБ" тесно завязано на число "10"

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.

С твоего позволения добавлю немного "математики" для доказательства. Типа,

Pх=Uх^2/R, Pу=Uу^2/R, Pх=Pу, Uх^2/R=Uу^2/R, Uх^2=Uу^2,

а дальше, т.к. произведения синусов разных частот "в мощности" (т.е. энергия за их общий период) равны нулю (*), то для "десятичастотного" Ux и "одночастоного" Uу имеем

А1^2+....+А10^2=Ау^2.

При равенстве амплитуд в Ux, получим 10A1^2=Ay^2 отсюда A1=Ay/кв.кор(10).....

Обобщая на "синусоидальный кластер N" пишем

An=Ay/кв.кор.(N)

(*) Замечание. Чтобы это выполнялось, необходимо довольно большое время усреднения ("общий период" при измерении мощности). Типа, надо чтобы все "биения" энергии свершились в полном цикле!

[Костя Мусатов]

Это плохо или хорошо?

Это уже не очень хорошо. Хуже примерно 60 уже можно начать замечать. Хуже 30 уже сильно заметно.

Добавлено через 1 минуту

Можно про это поподробнее? Вот у меня там генератор стоит, мне его вообще убрать, а в текстовое поле вписать текст? А как их связать?

Нужно самому нарисовать двухполюсник и присвоить ему эту модель. Потом использовать этот двухполюсник вместо генератора.

Добавлено через 1 минуту

т.е получается, что на "синусоидальном кластере 10" искажений приблизительно в тридцать раз больше, чем на "синусоидальном кластере 2(1)" (65-35= 30дБ)? Или меньше? Интересно бы поймать корреляцию с количеством "диссонирующих" (некратных) синусоид. Что-то число "30дБ" тесно завязано на число "10"

Тут вся проблема только в том, что у комплексного сигнала есть достаточно большие выбросы. Т.е. пикфактор сложного сигнала значительно больше чем простого при той же мощности.

[Игорь Гапонов]

Тогда, наверное, надо ограничивать именно "пик" напруги на входе? И на "синус-кластере N" получится 1/N в каждой амплитуде. Т.е. мощность на выходе таки упадёт в N раз..... Может просто "два измерения" проводить? Это не слишком и много....

[Audiomaniac]

А микрокап умеет такие картинки делать?

[Olegyurich]

Я попробовал, получилась какая-то фигня (см. аттач).
Костя, и какое нужно ставить время интегрирования?
Я поставил 1 с.
Да и как с лампоаыми ( да и не ламповыми ) однотактниками, которые имеют несколько % Кг и хорошо звучат? У них на многочастотном сигнале лучше 30 дБ вряд ли получится.
С моделью у меня не вышло, напихал просто 10 генераторов в параллель.

[sia_2]

Предлагаю ввести единую практику по измерениям реального разрешения усилителя.

Костя, методически все в принципе правильно, но есть два "но".
Первое - то, что для корректного измерения многочастотных сигналов нужен или хороший анализатор спектра, или реально хороший АЦП измерительного класса. Обычная звуковая карта пригодна только для плохих или очень плохих в данном контексте усилителей.
Второе - то, что "разрешение", как измеренное таким способом, так и другими, практически не влияет на субъективные предпочтения довольно значительного числа людей. Проще говоря, кто к чему привык, то и будет "внутренним идеалом". Даже если этот "внутренний идеал" кривой во всех измерениях - человек найдет там "душевность", "проникновенность" и прочие достоинства, невзирая ни на какие картинки. Это психология, а не техника.

Offтопик:
Не представляет особой технической проблемы сделать усилитель, обеспечивающий уровень продуктов искажений заведомо ниже -110...120 дБ, однако за пределами чисто измерительных и студийных применений необходимости в этом по большому счету нет.

[Velzivul]

Попробовал свою EMU 1212m PCI луп тестом прогнать по данной методике

[anatol0]

Второе - то, что "разрешение", как измеренное таким способом, так и другими, практически не влияет на субъективные предпочтения довольно значительного числа людей.

Есть похожая методика "Измерение нелинейных искажений на шумовом сигнале.". Насколько я помню, это сокращённый вариант. В более полной статье в "Радио" А.П. Сырицо приводил данные о корреляции субъектиных параметров с измерениями на шумовом сигнале.

[anli]

о корреляции субъектиных параметров с измерениями

Самое заковыристое тут то, что любая метода имеет ненулевую корреляцию с аудио-впечатлениями. И ни одна - близкую к единице.

[anatol0]

Offтопик:

Самое заковыристое тут то, что любая метода имеет ненулевую корреляцию с аудио-впечатлениями.

Так это вообще принципиальный вопрос, скорее философский, - корреляция субъективных и объективных параметров, причём - не только в аудио...

[sia_2]

Offтопик:

Так это вообще принципиальный вопрос, скорее философский, - корреляция субъективных и объективных параметров, причём - не только в аудио...

Offтопик:
Угу. Типа "да моя легкая двенашка с нитросом так рвет с места, и дает такое ощущение скорости - куда твоему тяжелому корвету".

[PMCF]

Предлагаю взглянуть на вопрос с такой точки:
1. Доказано, что на звук влияет количество паек, качество припоя и т.д.
2. Могут пайки влиять на какие-либо измерения с сигналами порядка 1в? Ответ нет, никто ничего не намеряет.
3. Могут ли пайки влиять на прохождение сигналов уровня мкВ? Ответ да, также как и контакты реле, разъемы, провода и т.д.
4. Вывод: нужна методика измерения на сигналах уровня мкВ. Это именно те "блохи", которых ловят снижением числа каскадов и использованием всяких "звучащих" аудиофильских компонентов.

[Audiomaniac]

Попробовал свою EMU 1212m PCI луп тестом прогнать по данной методике

Вот где хайендъ то.

[Костя Мусатов]

Тогда, наверное, надо ограничивать именно "пик" напруги на входе? И на "синус-кластере N" получится 1/N в каждой амплитуде. Т.е. мощность на выходе таки упадёт в N раз..... Может просто "два измерения" проводить? Это не слишком и много....

Можно просто указать метод измерения - по пикам или по мощности.

Добавлено через 2 минуты

Костя, и какое нужно ставить время интегрирования?

В симуляторе надо ставить время не менее 50мс, а если хочется разрешить на НЧ, то 500мс. Да, и точность симуляции надо поднимать, иначе выходят интермоды от погрешностей симулярования.

Добавлено через 2 минуты

Второе - то, что "разрешение", как измеренное таким способом, так и другими, практически не влияет на субъективные предпочтения довольно значительного числа людей. Проще говоря, кто к чему привык, то и будет "внутренним идеалом". Даже если этот "внутренний идеал" кривой во всех измерениях - человек найдет там "душевность", "проникновенность" и прочие достоинства, невзирая ни на какие картинки. Это психология, а не техника.

Это абсолютно так. Есть очень много параметров оценки звучания. Но если есть достаточный опыт слуховой экспертизы, то разрешение можно выделить в отдельный параметр и не мешать его с натуральностью передачи, тембральным балансом и т.д.

Добавлено через 1 минуту

Попробовал свою EMU 1212m PCI луп тестом прогнать по данной методике

Мой WT192X дает нечто подобное.

Добавлено через 1 минуту

Самое заковыристое тут то, что любая метода имеет ненулевую корреляцию с аудио-впечатлениями. И ни одна - близкую к единице.

Андрей, просто не нужно сверять результат измерений с общим впечатлением от усилителя. Я говорю только и исключительно о реальном разрешении.

Добавлено через 3 минуты
PMCF
Пайки, провода, и т.п. больше влияет на тональный и тембральный баланс, на натуральность, окраски. Реальное разрешение у большинства проводов и паек на порядок выше, чем у усилителей.


Еще раз.

Я предлагаю методику измерения, которую бы приняли на форуме для более точной оценки работы усилителя по параметру "реальное разрешение". Я не предлагаю методик комплексной оценки звучания через объективные измерения, у меня таковой нет.

[PMCF]

Я предлагаю методику измерения, которую бы приняли на форуме для более точной оценки работы усилителя по параметру "реальное разрешение". Я не предлагаю методик комплексной оценки звучания через объективные измерения, у меня таковой нет.

Как будет выглядеть измерительный стенд на базе такой методики в железе, с типами приборов?

[Velzivul]

Мой WT192X дает нечто подобное.

Забыл сказать карточка у меня не в первозданном виде (все ОУ AD8066,ключи убраны и немного поколдлвал с питанием).

[Olegyurich]

В симуляторе надо ставить время не менее 50мс, а если хочется разрешить на НЧ, то 500мс. Да, и точность симуляции надо поднимать, иначе выходят интермоды от погрешностей симулярования.

Я ставил 1с, шаг интегрирования ставил 50 нс, все равно получается фигня. Прошу помощи!