Мой несложный вариант измерения сверхмалых гармонических искажений компьютером

[viktor8m]

Таких тем есть наверное с десяток только на этом форуме и сотни на других, но не понравилась ни одна опубликованная схема по разным причинам, в том числе по достоверности измерения амплитуд гармоник ниже -130дБ (а хочется проверять разные пассивные детали, а также провода и контакты). При построении нужной схемы надо учитывать несколько моментов. Во-первых, схема должна быть малошумящей (причём с учётом всех пассивных элементов, которые при больших значениях шумят больше, чем ОУ). Во-вторых, гармоники надо усилить (чтобы расширить динам. диапазон АЦП), но есть ограничение по максимальному входному напряжению АЦП звуковых плат (как правило это 2.8-3 Vp-p), поэтому максимальное усиление определяется степенью подавления основного тона (реально подавление 60-70дБ). И наконец, схема должна иметь низкие собственные искажения. Для подавления основного тона выбрал стандартный пассивный Т-мост, т.к. у метода компенсации деление амплитуд всех гармоник одинаковое (а у Т-моста верхние гармоники практически не ослабляются), а активный РФ сложен и недопустимо в моём случае искажает. Во всех виденных мною опубликованных схемах с пассивным Т-мостом используют стандартный усилитель с посл. ООС, что не обеспечивает нужного мне собственного уровня искажений (в т.ч. из-за синфазных помех), я же использовал композитный усилитель с парал. ООС (см. схему), в итоге уровень собственных искажений основного тона ниже -140дБ (конденсаторы С1-С4 это полистирол К71-7, резисторы R1-R5 это металлоплёнка на 1 Вт), а выбором ОУ и номиналов пассивных деталей получен собственный входной шум менее 0.3 мкв. Также приняты меры, чтобы не усиливать частоты 50 и 100 Гц (см. АЧХ на рисунке).

[viktor8m]

Композит ваш собран тоже неправильно. Чудовищной величины номиналы корректирующих конденсаторов не вызывали вопроса о правильности выбора типа второго ОУ?

Не знаю, что Вы называете неправильностью (данный усилитель предназначен исключительно для измерений, для музыки он не подойдёт), но Вот его параметры: глубина ООС 126дБ на 1кГц и 92дБ на 10кГц (если учесть усиление под 100, то это совсем не плохо), частота, где петлевое усиление 1, равна 20 МГц, фаза при этом 48 градусов (учитывая запас, я могу уменьшить коррекцию, но и так симулятор показывает искажения меньше шумов, где-то -150дБ для 2кГц). Что касается второго ОУ, то это OPA1632 в однофазном включении (но проверял и с другими ВЧ ОУ, мало что меняется в смысле коррекции).

Вот тут как раз я и не понял, как вы калибруетесь?

Хороший вопрос, думал над этим и пришёл к выводу, что наиболее достоверной калибровкой будет реальное измерение. Берём какой-то УМ с немалыми искажениями (сотые доли процента, чтобы шумы не влияли), устанавливаем генератором на выходе УМ скажем 10В, подаём на данную приставку, измеряем, потом выход УМ просто делим (скажем на 20, при искажениях в сотые доли процента шумы ещё не влияют) и с делителя подаём напрямую (без приставки) на тот же линейный вход звуковой платы и опять мерим, и теперь сравниваем результаты.

[belka]

Вот тут как раз я и не понял, как вы калибруетесь?

Вот, тут мы подошли к моему первому вопросу, ответа на который я так и не получил.

Так вот, когда в системе выбрана реперная точка - нулевой уровень, тогда надо вспоминать про децибелы ослабления уровня сигнала относительно выбранного нами этого самого нулевого уровня. И выражается он как 20log Uнулевой уровень/Uчо получилося.

Посмотрите на картинки, как надо мерять а не гадать. Там конкретное изделие описанное АДВ и мои результаты полностью совпадают с заявленными.

[viktor8m]

Если Вы насчёт проверки 0дБ АЦП, а не проверке приставки, то это проще простого. Или я чего-то не понимаю в Вашем вопросе? Калибровку чего Вы спрашиваете?

[AS79]

Посмотрите на картинки, как надо мерять а не гадать.

belka, а режектор чем нагружен, входным анализатора?

[kaskod]

Калибровку чего Вы спрашиваете?

Всей измерительной системы.

системе выбрана реперная точка - нулевой уровень

[belka]

Калибровку чего Вы спрашиваете?

Вы знаете точно, сколько дБ подавления имеет на основной частоте Ваш режектор? Вот всё , что осталось после него на выходе надо усилить на 20, 40, 60дБ масштабирующим усилителем с РАВНОМЕРНОЙ АЧХ, а ещё лучше именно на величину подавления режектора.
За нулевой уровень нужно принять максимально возможное напряжение на входе АЦП минус 1 разряд.

---------- Добавлено в 18:17 ---------- Предыдущее сообщение в 18:13 ----------

belka, а режектор чем нагружен, входным анализатора?

Да. 1 мег, 30pf + кабель. Настроил режектор по максимальному подавлению, потом милливольтметром на входах анализатора быстро пробежался - 2 кила, 3 кила и вычислил 10дБ и 6дБ поправку. Можно было и без вольтметра, анализатор всё показывает. Анализатор имеет встроенный формирователь меандра для своей калибровки, но я сравнился, что бы не ошибиться, прибор то древний. Делов то куча.

[viktor8m]

Вы знаете точно, сколько дБ подавления имеет на основной частоте Ваш режектор?

А зачем? Для измерения основного тона я могу померить его вольтметром до режектора (при искажениях в тысячные и меньше это допустимо). Главное, чтобы после приставки основной тон был меньше допустимого для АЦП (а лучше хотя бы в 2 раза меньше для меньших искажений самого АЦП).

с РАВНОМЕРНОЙ АЧХ

У меня так и сделано (это видно, если отдельно снять АЧХ после Т-моста или просто по соотношениям гармоник, они такие же, как и у самого Т-моста).

а ещё лучше именно на величину подавления режектора.

И сколько получим после такого усиления при подаче на режектор скажем 20В? И как такое подать на АЦП?

[boatsman]

Offтопик:
Что вы пристали со своей арифметикой? Типа старые и опытные? Да еще тычете своими приборами. Сказано - реально паяем, и реально меряем.

[belka]

И сколько получим после такого усиления при подаче на режектор скажем 20В?

Зачем на режектор подавать 20 вольт? Сделайте компенсированный делитель на 10, на 20, на столько, сколько нужно. Учитывая входные сопротивление и ёмкость режектора. разумеется. А можно и 20 вольт подать на режектор непосредственно, я объяснял выше, как это будет работать.

Offтопик:
Всё уже разъяснено, разрешите откланяться на этом, а то Слон всё это безобразие еле терпит, он уже разъярился, сердцем чую.

[viktor8m]

Сделайте компенсированный делитель на 10, на 20, на столько, сколько нужно.

Уже отвечал Каскоду, который то же самое предлагает, для искажений меньше -110 - -120дБ такое не пройдёт (см. пост 42).

Offтопик:
а то Слон всё это безобразие еле терпит, он уже разъярился, сердцем чую.

Offтопик:
Почему, это всё к теме, никакого флуда тут нет.

[kaskod]

Offтопик:

Почему, это всё к теме, никакого флуда тут нет.

Терпение даже у ангела кончается

[Electrovoicer]

можно я скромно напомню про более компактное решение?

[viktor8m]

можно я скромно напомню про более компактное решение?

Я естественно это видел, но захотел обеспечить меньшие входные шумы и собственные искажения усилителя гармоник (чтобы измерять ещё меньшие уровни).

[Electrovoicer]

Я естественно это видел, но захотел обеспечить меньшие входные шумы и собственные искажения усилителя гармоник (чтобы измерять ещё меньшие уровни).

хотел бы отметить две вещи:
1. шум. у AD8429 при усилении 60дб НЧ-шум лишь 100нВ п-п
2. собственные искажения AD8429 при усилении 60дб - не выше -110дб. Кроме того, они "прикладываются" уже к тому, что осталось после режектора. Таким образом, чисто теоретически можно различать искажения источника порядка -170дБ. Разумеется, этому помешает шумовая полка.
Ну и не надо забывать про CMRR.
Стоит этот великолепный инструментальный усилитель всего 8 долларов или около того.

[viktor8m]

Кроме того, они "прикладываются" уже к тому, что осталось после режектора. Таким образом, чисто теоретически можно различать искажения источника порядка -170дБ.

В этом Вы заблуждаетесь. Указанные в даташите собственные искажения AD8429 при усилении 60дб приведены для 10Vpp на выходе, т.е. для 10mVpp на входе (у нас макс. выходное напряжение 3Vpp и соответственно входное 3mVpp, тогда коэф. гармоник несколько меньше, пусть даже -120дБ). Пусть у Вас подавление режектора -70дБ, тогда для 10Vpp на входе режектора на его выходе 3mVpp и это и есть то, что осталось после режектора, так что ни о каких -170дБ говорить не приходится, будут в лучшем случае -120дБ, а значит Ваш усилитель добавит (с неизвестно какими фазами) к гармоникам проверяемого устройства свои, которые не дадут достоверно измерить ниже -120дБ. Именно поэтому я не применил AD8429.

Зачем на режектор подавать 20 вольт? Сделайте компенсированный делитель на 10, на 20, на столько, сколько нужно.

Я вот подумал ещё, хотя я и против делителя перед режектором (и уже объяснил выше почему), но что, если добавить не делитель, а ещё один такой же режектор последовательно, тогда теряем всего 10дБ на второй гармонике и ещё меньше на следующих, зато подавление основного тона получается чуть ли не 120дБ и более, а значит последующий усилитель гармоник можно сделать на тысячи (не обязательно один, лучше наверное поставить два каскада с меньшими усилениями) и соответственно значительно опустить планку ДД (учитывая низкие шумы у первого усилителя, порядка 0.3мкВ), что позволит мерять ещё более слабые гармоники.

[Electrovoicer]

В этом Вы заблуждаетесь. Указанные в даташите собственные искажения AD8429 при усилении 60дб приведены для 10Vpp на выходе, т.е. для 10mVpp на входе (у нас макс. выходное напряжение 3Vpp и соответственно входное 3mVpp, тогда коэф. гармоник несколько меньше, пусть даже -120дБ). Пусть у Вас подавление режектора -70дБ, тогда для 10Vpp на входе режектора на его выходе 3mVpp и это и есть то, что осталось после режектора, так что ни о каких -170дБ говорить не приходится, будут в лучшем случае -120дБ, а значит Ваш усилитель добавит (с неизвестно какими фазами) к гармоникам проверяемого устройства свои, которые не дадут достоверно измерить ниже -120дБ. Именно поэтому я не применил AD8429.

боюсь, что я не заблуждаюсь

[viktor8m]

боюсь, что я не заблуждаюсь

Так если у Вас на выходе режектора при 10-30Vpp (3.5-11Vrms) на его входе (зависит от подавления режектора, но сомневаюсь, что оно больше 70дБ) будет именно то напряжение, для которого в даташите указаны искажения, то как они вдруг по Вашим соображениям превратятся в -170дБ?

[shkal]

Виктор, ты ошибаешься. Подумай.

[AS79]

будет именно то напряжение, для которого в даташите указаны искажения, то как они вдруг по Вашим соображениям превратятся в -170дБ

Тут не много хитрее, искажения будут как в даташите, но гармоники измеряемого усилителя будут на 60дБ больше гармоник измерителя, что и позволит увидеть -170. Как то так
-170дБ это искажения измерителя относительно входного сигнала(до режектора), это без учета шумов.

Пример для AD8429, G=1000, Uout=10Vp-p, THD=111dB, режекция 60dB, Uin=10Vp-p.

[АЛВАЛИ]

для искажений меньше -110 - -120дБ такое не пройдёт

Правильно и без вариантов!