Измерение низких уровней искажений в Спектралабе.

[shkal]

Пытаюсь измерить искажения источника с низким уровнем (примерно -130дб при выходном сигнале 4в пик-пик). Для этого сигнал с источника подаётся на Т-мост с подавлением 60дб, после чего усиливается классическим дифференциальным усилителем на 3-х ОУ (AD8066+OPA1632) с балансным выходом и Ку=100, с него подаётся на регулируемый балансный вход EMU1616m. Уровень сигнала на входе EMU порядка 500-600мв. Усиление выставляется таким образом, чтобы индикатор уровня показывал -15-20дб. Проблема в том, что уровень гармоник и наводок медленно флуктуирует с размахом в 10-15дб , что делает совершенно невозможным его измерение. Причём изменяется амплитуда не на всех частотах, а довольно хаотично, одна палка вылезет - другая пропадёт. С чем это может быть связано и как с этим бороться? Уровень искажений самой карты и усилителя заведомо сильно ниже, чем требуется для измерения.

[АЛВАЛИ]

Проковырялся две недели, но что делать, так и не знаю.
Модуляцию несущей я не вижу.

Уважаемый shkal, "Измерение низких уровней искажений в Спектралабе", дело нужное канешна и правильное, но зачастую туфтовое. На идеальных (математически) сигналах это работает, на реальных зачастую нет. Причина в джиттере (для АЦПа) и фазовой модуляции исходных сигналов. В данном случае, спектр "мелких" сигналов расплывается (распыляется) и Спектралаб их "в упор не видит". В силу этой модуляции, чем выше номер гармоники, тем пропорционально шире её полоса сигнала, и тем сильнее он (она) "распыляется" по спектру. Добротность контура колебательной системы, большинства звуковых генераторов маленькая, и как следствие фазовый шум большой. Качественные генераторы, строятся по принципу задающего ВЧ-СВЧ генератора, с последующим делением по частоте.

[shkal]

Поспорю я тут почти с каждой фразой.

Причина в джиттере (для АЦПа) и фазовой модуляции исходных сигналов. В данном случае, спектр "мелких" сигналов расплывается (распыляется) и Спектралаб их "в упор не видит"

Прекрасно видит, децибел 20 над шумовой полкой при количестве отсчётов 250000-500000. И дрейф частоты прекрасно виден, просто пик перемещается, а не размазывается (всё для моего конкретного генератора)

Добротность контура колебательной системы, большинства звуковых генераторов маленькая

В моём сейчас доботность порядка 100 и меняется перепайкой одного резистора. При изменеии дбротности в пределах 10-100 эффект остаётся.

Качественные генераторы, строятся по принципу задающего ВЧ-СВЧ генератора, с последующим делением по частоте

Качество зч-генератора определяется не столько стабильностью частоы, сколько другими параметрами. А так чего проще - взял кварцованный генератор и поделил.

У меня тут другая теория возникла, откуда возникает такой эффект. Где-то существует другой источник искажений, которые складываются с входными. Поскольку фазовая хар-ка Т-моста в районе частоты настройки очень крута, то при небольших изменениях частоты они могут складываться от сифазно до противофазно, что и приводит к тому, что я вижу в спектралабе. Т.е. это или сами элементы моста, либо усилитель. Я погрешил на конденсаторы NP0 в мосте, вчера заменил их на полистирол LCR - не помогло. Усилитель - маловероятно, т.к от него требуется всего -90дб при входном сигнале менее 10мв

[Nick]

У меня кстати такого эффекта не было (с аналоговым генератором). Частота плавала немного и нотч фильтр из-за этого немного по разному уменьшал основную (т.е. менялась амплитуда основной), но гармоники были более менее стабильны...

[shkal]

Nick, у тебя генератор, насколько я помню, на фиксированную частоту, дрейф меньше

[misha88]

Shkal, у меня генератор на Т-мосте (он на одну частоту), причём в Т-мосте генератора и фильтра-пробки одни и те же детали (предварительно отобранные с точностью 0.1%), и ничего не плавает. Чтобы проверить, что причина не в частоте или фильтре, вам стоит собрать простенький генератор на Т-мосте, обязательно с теми же деталями, что и в фильтре-пробке, и если проблема останется, то дело не в частоте или фильтре.

[Nick]

Nick, у тебя генератор, насколько я помню, на фиксированную частоту, дрейф меньше

Возможно, но от нагрева она плавала заметно (к сожалению не помню значений).
А если твой нотч использовать не с генератором, а с ЦАП-ом карты, проблемы нет вообще ? (Можешь попробовать с программным вычитанием гармоник, тогда у ЦАП-а их уровень можно сделать очень низким).

---------- Добавлено в 15:59 ---------- Предыдущее сообщение в 15:07 ----------

Прекрасно видит, децибел 20 над шумовой полкой при количестве отсчётов 250000-500000. И дрейф частоты прекрасно виден, просто пик перемещается, а не размазывается (всё для моего конкретного генератора)

Если частота не попадает на "кратную", то уровень может проседать на 6дБ, но не более. Абсолютный уровень при этом не играет значения.

[АЛВАЛИ]

Качество зч-генератора определяется не столько стабильностью частоы, сколько другими параметрами.

Для генератора стандартных сигналов (ГСС), фазовый шум (фазовый дребезг), то есть дрожание сигнала - это ключевой (главный) параметр. Именно он "решает" хороший это генератор или фуфел.

Поспорю я тут почти с каждой фразой.

"И я вас понимаю. Но это не имеет никакого значения."

[shkal]

ГСС и НЧ-генератор - это несколько разные приборы.
АЛВАЛИ, для каких конкретно звуковых измерений Вам нужен низкий фазовый шум? (кроме попыток измерения джиттера АЦП)

[Борисыч44]

shkal,
Мне видится такой механизм - изменение амплитуды гармоник возможно из за паразитной ЧМ (там как раз учавствуют 2f, 3f и тд) собственные гармоники генератора складываются с гармониками от ЧМ, а модуляция появляется от биения 50Гц сетевых и 50Гц кадровой развертки ТВ - они как раз медленно плывут друг относительно друга.

[shkal]

Насколько я понимаю, ЧМ не создаёт гармоник несущей. Кроме того, если бы была ЧМ, то я бы видел палки на расстоянийй 50 Гц от частоты генератора (а она в опытах 20 кГц), а их нет.
Там, похоже, тот механизм, который я описывал - гармоники генератора складываются с гармониками измерительного усилителя, фаза входной гармоники от частоты зависит мало, а гармоники усилителя - очень сильно (они опр. фазой входного сигнала, т.е. прошедьшего через Т-мост).
Кстати, никто не может посоветовать сдвоенный декомпенсированный до Ку 5-10 операционник в соике с низкими искажениями на 20-40 кГц? С питанием +-12-15В

[Борисыч44]

гармоники генератора складываются с гармониками измерительного усилителя,

т е гармоники изм. ус. должны быть ~ на 60дБ выше чем у самого генератора, а он случаем не подсвистывает?

Кстати давным давно измерял по подобной схеме Г3-118, объект, режектор от 118го, СК4-56 (его чутья хватало без усиления) и "болтанки" не припомню, может правда генератор чудит?

[shkal]

На 50дб, поскольку Т-мост давит 2-ую гармонику тоже на 10 дб, и надо как минимум 10дб запаса, чтобы надёжно измерить - итого 40 дб, и ОУ в усилителе работают с Ку=100, а в генераторе =1

[Борисыч44]

Кстати в "Искусстве схемотехники" была классная схемка заменителя 2го Т моста - она довольно широко перестраивается 1им переменником (я добавлял второй для точной балансировки)

[sia_2]

Насколько я понимаю, ЧМ не создаёт гармоник несущей. Кроме того, если бы была ЧМ, то я бы видел палки на расстоянийй 50 Гц от частоты генератора (а она в опытах 20 кГц), а их нет.
Там, похоже, тот механизм, который я описывал - гармоники генератора складываются с гармониками измерительного усилителя, фаза входной гармоники от частоты зависит мало, а гармоники усилителя - очень сильно (они опр. фазой входного сигнала, т.е. прошедьшего через Т-мост).
Кстати, никто не может посоветовать сдвоенный декомпенсированный до Ку 5-10 операционник в соике с низкими искажениями на 20-40 кГц? С питанием +-12-15В

Из реально добываемого - поставить AD8067 2 штуки. Сдвоенных и высоковольтных с реально малыми искажениями практически нет, разве что MAX9633, но он биполярный (хотя и с линеаризацией по входу). Сорри, перепутал с ADA4898-2.

[boatsman]

Сдвоенных и высоковольтных с реально малыми искажениями практически нет,

Вот ведь дожили мы, биполярное 15В - уже "высоковольтное".... Что дальше-то будет?

[shkal]

Проблема решилась на удивление просто. Дело было в передаче чисто механических вибраций на переменник регулировки частоты. Как только я заменил его на два постоянных резистора, впаянных непосредственно в плату, эффект уменьшился до приемлимых 2-3дб. Видимо, за время взятия отсчётов одного БПФ происходило случайное плавание фазы гармоник, о чём мне и написал С.Агеев. Единственное, чего я не могу понять, почему это не оказывает такой=же эффект на первую гармонику.

[sia_2]

Проблема решилась на удивление просто. Дело было в передаче чисто механических вибраций на переменник регулировки частоты. Как только я заменил его на два постоянных резистора, впаянных непосредственно в плату, эффект уменьшился до приемлимых 2-3дб. Видимо, за время взятия отсчётов одного БПФ происходило случайное плавание фазы гармоник, о чём мне и написал С.Агеев. Единственное, чего я не могу понять, почему это не оказывает такой=же эффект на первую гармонику.

Эффект от плавания частоты пропорционален номеру гармоники, на основной частоте и первых гармониках уход фазы за время измерения блока БПФ обычно слишком мал, чтобы проявиться явно.

[tomtit]

To sia_2. Недавно беседовал с продукт менеджером по ОУ от МАКСИМ (он заезжал в нашу контору), спросил насчет МАХ9632.
Оказалось все, как обычно, большая бип. диффпара на входе, о линеаризации по входу он ничего не слышал.

[shkal]

9632 и 9633 - разные ОУ ,у 9633 шумовой ток аж 12пА\Гц^1/2

[sia_2]

To sia_2. Недавно беседовал с продукт менеджером по ОУ от МАКСИМ (он заезжал в нашу контору), спросил насчет МАХ9632.
Оказалось все, как обычно, большая бип. диффпара на входе, о линеаризации по входу он ничего не слышал.

Линеаризация биполярного входа за счет использования "перекосов" параллельно включенных дифпар есть только у некоторых микросхем AD, патент Барри Джильберта (этот способ дает меньшее увеличение шума, чем эмиттерные резисторы). У MAXIM все самое обычное, LME49990 и то лучше MAX9633/9632 за счет бОльшего GB.