Измерение Кг усилителей в домашних условиях.

[Yauhen]

Конкретный вопрос:
1. Делал ли кто-нибудь «Приставки для измерения коэффициента гармоник» из статьи М.Дорофеева, «Радио», 1990, №6, с62-63?
2. Удовлетворительны ли результаты (удобство измерений, надёжность, достоверность показаний)?
3. Может, были какие-то доработки в сторону улучшения функциональности?

[AudioKiller]

Uni&Vers, Однозначности действительно нет. Дело в том, что один коэффициент Кг (даже если добавить к нему Ки), не в сосотянии описать нелинейеность амплитудной характеристики (которая причина всему), т.к. это функция. Кроме того, и слух неоднозначен (см. напр. Основы психоакустики Алдошиной). Поэтому тут нужно более гибко...

Кстати, и с величинами Кг и Ки "балуются". Например измеряют гармоники до 20 кГц. Известная "аудиофильская" фирма при измерении Кг умудряется пропускать спектр гармоник через фильтр с кривой "А". А работа выходников в режиме В, при котором искажения не исправляются ООС... Тут множество путей улучшения, и не все они прямые.

[ankus]

О конструкциях индикаторов искажений И.Акулиничева в "Радио".
.....3. Селекция сигналов искажений. - 1983, N10, с.42-44.

Эту статью можно скачать на сайте редакции из нового номера - N1/2006 ("ретро"). В статье показаны и осциллограммы различных видов искажений.

[sherif]

Картинки искажений интересные. Осталось выяснить как подключить Приставку Акулиничева к осциллографу, не имеющему входа Х.

[ankus]

Картинки искажений интересные. Осталось выяснить как подключить Приставку Акулиничева к осциллографу, не имеющему входа Х.

Встречаются модели осциллографов, в которых нет усилителя по входу Х, но имеется вход непосредственно на отклоняющие пластины Х.
Есть также осциллографы с дифференциальным входом Y, который удобно использовать для выделения продуктов искажений в неинвертирующем усилителе.

[Uni&Vers]

векторограммы на осциллографе были популярны лет десять назад, например - "Режим класса "АА" в усилителях "TECHNICS"" Радио 5 1998.
То что на них на самом деле изображено - нелинейная часть передаточной (амплитудной) характеристики в динамике - как зависимость Y(X) или выходного сигнала от входного за вычетом линейной части. Два примера есть в "Линеаризация каскадов усиления ..." Радио 12 2005 .
Нарисовать их не сложно, нужно еще научиться их интерпретировать в смысле качества звучания для ненулевых искажений.

[DigBit]

По моему опыту, единственный объективный параметр, жестко коррелирующий с прозрачностью и нейтральностью, это векторная точность.

Полностью разделяю это мнение. Вот только измерить этот параметр на самом деле не так просто, как может
показаться на первый взгляд. Дело в том, что хороше звучать будет тот усилитель, который способен
адекватно без характерного "замыливания" передавать микроизменчивости звукового сигнала, которые
отвечают за передачу воздуха, атмосферы записи, эмоционального воздействия, если хотите. Я слышу
1мВ 1кГц на своих АС, а это 90дб от их максимальной мощности(и не надо говорить о маскировании
слабых сигналов сильными, иначе мы с трудом бы различали звук фальшивящей скрипки в оркестре),
что ниже порога разрешающей способности компенсационного метода оценки нелинейных искажений, особенно
на реальных звуковых сигналах, из за рассогласования АЧХ-ФЧХ компенсатора фазы и собственно УМЗЧ.
Контролировать напряжение в суммирующей точке инвертирующего усилителя, на самом деле весьма
информативный подход, но тоже далеко не исчерпывающий, из за того, что в суммирующей точке, во первых
присутствует не только сигнал искажений, но и полезный сигнал, ослабленный в К петель раз., И из за "
набега" напряжения преимущественно на утразвуковых частотах из за фазового сдвига. Но контролировать
отсутствие срывов слежения ОООС и некоторых других типичных артефактов усиления посредствам наблюдения
формы сигнала в суммирующей точке, а так-же оценки их амплитуды, это одно удовольствие, ничего не надо
скрупулезно балансировать. В феномене транзисторного звучания есть еще одна глава, под названием выходное
сопротивление УМЗЧ и взаимодействие "петли" глубокой-сверхглубокой ОООС с нагрузкой, которая в случае
динамической АС, обладает эффектом дуальности, то есть АС отдает импульсы противо-эдс на выход УМЗЧ и
этот сигнал попадает через делитель общей ООС на вход усилителя. Об этом многие знают. При этом, понятно, что
выходное сопротивление ВК УМЗЧ не охваченного петлей общей ООС сделать равным нулю невозможно, поэтому
последствия подобного взаимодействия УМЗЧ-АС будут в любом случае, и тем сильнее, чем выше петлевое
усиление УМЗЧ, т.е. чем глубже ОООС. Мне кажется, что это одна из причин хорошего звучания ВК Алексея
Никитина, даже в составе УМЗЧ с ОООС, происходит это по моему, из за достаточно
низкого, а главное стабильного, без провалов, выходного сопротивления каскада, отчасти видимо поэтому
усилители ВК которых собран "коллектор в коллектор" то есть в ОЭ, не смотря на худшие скоростные
характеристики, чем ОК, звучат как ни странно весьма неплохо. Теперь о том, что сулит "хорошего"
отдача противо ЭДС АС. В свое время я провел занимательный эксперимент, я взял УМЗЧ с глубокой ОООС,
который звучал несколько, как это принято называть "зажато", то есть страдал недостатком детальности
звучания, хотя с THD, IMD, DIM100, Vmax у него было все в таком порядке, что дай Бог. Я подключил его
к АС, и подал музывкльный сигнал, одновременно записывая его с клемм АС на 24x96 высококачественный ADC,
и записал на жесткий диск. Потом я прослушал запись на другом, звучащем лучше - детальнее УМЗЧ, УМЗЧ с
малыми ИИ из Радио N8 за 2003 год, низкий уровень искажений которого не позволяет заподозрить его в
том, что он облагораживает спектр и тп. Так вот, запись сделанная с "зажатого" УМЗЧ зажатой мне не
показалась.... Видимо, что-то происходит, уже на стадии преобразования электрического сигнала в звуковое
давление, еще раз подчеркну, что тот, "плохой" усилитель был весьма качественным изделием, но звучал не
так детально, не смотря на высокие характеристики, как тот, который использовался в качестве контрольного.
Схему усилителя со сверхглубокой ОООС я выкладывать на форуме не могу.

[AudioKiller]

В 1950-м году в журнале Electrical Engineering некто Shorter предложил при вычислении коэф-та гармоник взвешивать их амплитуды, т.е. перед вычислением Кг умножать амплитуду гармоники на (N^2) / 4. Таким образом учитывается "неприятность" гармоник высокого порядка, и полученные числа хорошо кореллируют с человеческим восприятием.

Но производителей это делать не заставишь и под страхом смерти

[DigBit]

про ОЭ, было сказано, конечно с глубокими местными ООС, а не в чистом виде, конечно-же

[Uni&Vers]

Полностью разделяю это мнение. Вот только измерить этот параметр на самом деле не так просто...
Я слышу 1мВ 1кГц на своих АС, а это 90дб от их максимальной мощности...
иначе мы с трудом бы различали звук фальшивящей скрипки в оркестре)...
особенно на реальных звуковых сигналах, из за рассогласования АЧХ-ФЧХ компенсатора фазы и собственно УМЗЧ...

(1 мВ/10 В)это 0.01%, в нормальных пределах разрешения, а если есть рассогласование АЧХ-ФЧХ то это относится к искажениям. Такой уровень точности не проблема.
Но здесь другое противоречие - если скрипка не фальшивит, ее можно не услышать Надо учитывать что искажения в 0.5-1% могут быть не различимы на слух, что бы не стремиться к бесконечному увеличению нулей после запятой.

[DigBit]

(1 мВ/10 В) это 0.01%

У моих АС максимальная мощность не 12.5вт, а 128вт, т.е. 32в на 8 омах, что, грубо говоря
соответствует приведенным в предыдущем посте 90дб, а это уже проблемная величина для метода
компенсации. А если спускаться вниз по амплитуде, то есть пытаться мерить искажения, скажем
на 1вт(что тоже нужно), то мы столкнемся с шумами, которые еще в большей степени ограничат
возможности СИ. Поэтому, обычно меряют на номинальной мощности, что бы в т.ч. отстроится от шумов.

Но здесь другое противоречие - если скрипка не фальшивит, ее можно не услышать

В таком случае, зачем в оркестре столько лишних скрипок, если они не слышны, поверьте, если
выкинуть пару тройку звучащих в унисон скрипок, то звучание оркестра от этого существенно
пострадает. Из опыта создания семплов для синтезаторов, могу сказать, как важны "неслышимые"
компоненты, может быть они и не так заметны на первый взгляд, но именно они во многом определяют,
что за голос Вы получите в итоге.

Надо учитывать что искажения в 0.5-1% могут быть не различимы на слух

Я в этом не уверен, Михаил, года такая цифра набегает за счет даже одной только второй гармоники
(эксперименты с цифровым эксайтером) то я все-же отчетливо слышу, как звук приобретает специфический
приторный "желатинный" оттенок. Если же брать аппаратуру, скажем, аналоговой магнитной записи, то там
такие искажения обретаются только выше 0дб очень быстро спадая до сотых долей процента при снижении
мгновенного уровня записи, к тому-же, если сказать откровенно, я никогда не слышал абсолютно
прозрачного тракта МЗ. То же самое относится и к ламповым усилкам, искажения которых при малых
мощностях весьма низки, и что характерно, аудиофилы любят их за микродинамику, о чем уже неоднократно писалось.

С уважением.

[ADDED=DigBit]1138910340[/ADDED]

что бы не стремиться к бесконечному увеличению нулей после запятой.

Истина по видимому где то посередине.

[anli]

В 1950-м году в журнале Electrical Engineering некто Shorter предложил при вычислении коэф-та гармоник взвешивать их амплитуды, т.е. перед вычислением Кг умножать амплитуду гармоники на (N^2) / 4. Таким образом учитывается "неприятность" гармоник высокого порядка, и полученные числа хорошо кореллируют с человеческим восприятием.

Не говоря о том, что спектр - не единственное, за что (или против чего ) приходится воевать, думаю, что такая формула верна лишь в самом грубом приближении. То есть, не более, чем констатация преположения, что спектр должен бысто спадать, а не формула как руководство к действию. Нам нравится на непонятное навести "красивость и простоту"
Что касается спектра, то тут много дополнительных степеней свободы: разная чувствительность уха к разным частотам, зависимость спектра от уровня, чётные-нечётные ряды и т.д., и т.п.

[Alex_Jet]

Разъясните, пожалуйста, по каким измерениям фирмы-производители строят зависимости THD(Frequency) и THD(Power Output).
Первый график построен, по моему, методом вычисления суммы всех высших грамоник, появляющихся при подаче на усилительное устройство основной гармоники. После вычисления КГ на данной частоте, подают следующий тон другой (большей) частоты и снова вычисляют КГ и тд. То есть используется бегущий синус?
Второй график, наверное, построен на основе измерения КГ на фиксированной частоте (1кГц?) при изменении (увеличении) выходного напряжения усилителя.
Верно ли я рассуждаю? И где об этом можно почитать (желательно на нашем родном языке)?
Вот примеры:

[ИГВИН]

Первый график получают с ИНИ - измерителя нелинейных искажений. На вход подают чистый синус, с выхода - в ИНИ.
Последний вырезает из поданного напряжения частоту первой гармоники (частоту генератора), а остальное подает на вольтметр, градуированный в процентах. Это принцип. Автоматические ИНИ следят за входной частотой, генератор гонят по диапазону...

Второй график так и получается как тебе подумалось

Вообще это всё давно автоматизировано, и получают наверняка с компьютера: сигнал со звуковой карты, фиксирует СпектраЛаб.

[Alex_Jet]

Первый график получают с ИНИ - измерителя нелинейных искажений. На вход подают чистый синус, с выхода - в ИНИ.
Последний вырезает из поданного напряжения частоту первой гармоники (частоту генератора), а остальное подает на вольтметр, градуированный в процентах. Это принцип. Автоматические ИНИ следят за входной частотой, генератор гонят по диапазону...

Про этот метод знаю не понаслышке - был курс метрологии с лабораторными работами .
Я же спрашивал про другое – как получают зависимость КНИ(частота)? Гонят основную гармонику по частоте (от 20Гц до 20кГц), измеряя искажения, создающиеся при этом в усилительном устройстве?
Вообще я с ИНИ не имею дело, а использую SpectraLAB.

[ИГВИН]

Гонят основную гармонику по частоте (от 20Гц до 20кГц)

Я бы так и сделал. Только хитрые фирмы бывает, обрезают полосу сверху. Где то было вообще - гармоники взвесили по кривой А. Чтоб красивше було.

[Yauhen]

Вообще я с ИНИ не имею дело, а использую SpectraLAB.

Гм... А какую гармонику частоты 20 кГц увидит Спектралаб?

[ИГВИН]

Гм... А какую гармонику частоты 20 кГц увидит Спектралаб?

Yauhen,

[Alex_Jet]

Гм... А какую гармонику частоты 20 кГц увидит Спектралаб?

У меня хотя бы вторую увидит . А с хорошими картами и 4-ю тоже .

[anli]

У меня хотя бы вторую увидит . А с хорошими картами и 4-ю тоже

С большой верятностью АЦП содержит фильтр, срезающий всё, что выше звукового диапазона - и это независимо от частоты сэмплирования. Так что если спектролаб что и кажет, то это, может случиться, в большей степени гармоники АЦП и миксера, нежели сигнала. Я даже и не пытаюсь ставить 96KHz и смотреть гармоники, попадающие за 20KHz, дабы не вводить себя в заблуждение

[Alex_Jet]

С большой верятностью АЦП содержит фильтр, срезающий всё, что выше звукового диапазона - и это независимо от частоты сэмплирования. Так что если спектролаб что и кажет, то это, может случиться, в большей степени гармоники АЦП и миксера, нежели сигнала. Я даже и не пытаюсь ставить 96KHz и смотреть гармоники, попадающие за 20KHz, дабы не вводить себя в заблуждение

Фильтр конечно есть, но по АЧХ в режиме Loopback завал 0.5дБ на 40кГц . Вот глянте: http://alex-jet.narod.ru/articles/Au...surements.html.
Поэтому можно рассмотреть, какой уровень второй гармоники от 20кГц (ИМХО). Вообще, как я считаю, с хорошей звуковухой можно и 4-ю гармонику таким образом рассмотреть. Правда незнаю - все таки только рассмотреть или можно правдиво измерить?

Еще вопросик, а то подзабыл - надо в книжки лезть: коэффициент гармоник подчиняется принципу суперпозиции? То есть можно ли сказать, что если измерить КНИ связки звуковуха+усилитель и вычесть гармоники звуковухи, то мы получим реальные гармоники самого усилителя?