Измеритель ультранизких искажений с собственными искажениями менее -160 дБс (0,000001%).
Разработан макетный вариант малогабаритной измерительной установки, позволяющей оценивать уровень гармонических и интермодуляционных искажений 2-го порядка пассивных компонентов и усилительных конструкций на фиксированной частоте.
Установка работает совместно со звуковой картой, в моем варианте ASUS Xonar Essence STX. Карта вынесена за пределы компьютера на самодельном PCI-E удлинителе и помещена в экран. Сигнал снимается с выхода наушников.
В состав установки входят: ФНЧ, подавляющий гармоники измерительного сигнала с выхода звуковой карты, режекторный фильтр с усилителем и блок питания. Частота измерения выбрана в районе 6 кГц.
ФНЧ выполнен по двухкаскадной схеме на основе идентичных композитных усилителей. Первый каскад ориентирован на максимальную фильтрацию, второй - на минимизацию шумов. Коэффициент передачи 20дБ, подавление гармоник порядка 60дБ.
Режектор выполнен на основе 2Т моста, имеет подавление порядка 80дБ и входное сопротивление около 8кОм. Усилитель с частичной фильтрацией низких частот имеет усиление 30дБ. Параметры режектора выбраны с учетом минимизации шумов.
Питание +/- 13,5В обеспечивает линейный БП, стабилизаторы TPS7A4901 и TPS7A3001. Общее потребление 40мА.
Конструктивное исполнение моноблочное, 3 платы одинаковых размеров 60х34мм расположены стопкой и помещены в металлический корпус 40х65х45мм. На 1-ой плате собран ФНЧ, на 2-ой режектор, усилитель и стабилизатор, на 3-ей сетевой трансформатор, диодный мост и конденсаторы. ФНЧ и режектор имеют дополнительные индивидуальные экраны. Все соединения безразъемные. Кабели экранированные. Резисторы тонкопленочные minimelf, конденсаторы керамические NP0.
Проведены предварительные измерения собственной нелинейности с помощью SpectraPLUS. Предполагалась основная зависимость от амплитуды сигнала и сопротивления нагрузки на ФНЧ. Измерения проведены в диапазоне напряжений 3-5,4В (RMS) с шагом 1дБ с различной нагрузкой: 1,3к, 2к, 2,5к, 3,5к, 7,5к. Измерения малых величин в бытовых условия с высоким уровнем внешних помех крайне затруднено, возможностей SpectraPLUS уже не хватает, даже на предельных установках полос и усреднений наблюдаются ощутимые флюктуации, влияние шума и помех. Результаты усреднялись, графики "подравнивались" до близкой к линейной зависимости.
Гармоники более высоких порядков ниже первых двух, их измерение на фоне шумов затруднительно. Характер поведения 2 и 3 гармоник различен. Предположительно, основной вклад в 2 гармонику вносит ФНЧ, а в 3 гармонику режектор.
Интермодуляция 2-го порядка измерялась подачей двух сигналов (-6дБ) с небольшим разносом - до десятков герц. Результаты хорошо скоррелированы со 2 гармоникой, значения - того же порядка. Вариация разноса частот в пределах погрешности измерений не выявила какого-либо влияния на уровень искажений.
Прогрев до стабилизации параметров составляет около 10 мин., нагрев 15-20 град., температурный уход 2Т моста около 1,5 Гц.
Хотелось бы подчеркнуть, что полученные результаты носят предварительный и оценочный характер. Основная проблема - стабильность и достоверность измерений малых величин в условиях помех и шумов. Требуется новая программная обработка. Математика не сложная. Как вариант - вижу Matlab в режиме реального времени, однако имею очень ограниченный опыт работы с ним, а изучать почти с нуля нет возможности. Если есть заинтересованные коллеги по цеху, буду рад помощи. Предложения можно в личку. (ficus008@mail.ru)
В приложении схема, АЧХ ФНЧ, графики измерений, примеры спектрограмм для Uвых 3В и 4В (RMS) при нагрузке 3,5кОм в полосе 20 и 40 кГц соответственно (персчет значений по маркерам с учетом коэфф. передачи режектора и Uвых показывает уровень гармоник с шумом менее -162 дБс).
Сообщение от ficus
Социальные закладки