Измерение интермодуляционных искажений УМ

[viktor8m]

Разрабатываю схему установки для измерения интермодуляционных искажений УМ (как обычно двумя тонами) и возник вопрос, а какой выбрать разницу частот и амплитуд для действительно максимальной проверки УМ на интермодуляционные искажения, т.е. какой наиболее худший вариант для входного каскада: близкие частоты или с большим разносом, а также амплитуды выбрать одинаковыми или нет (проверки по известным стандартам кажутся мне слишком лёгкими для входного каскада)?

[Alex]

всё упирается в генератор.

Если есть хороший добротный режектор, то нетрудно сделать и аналогичный полосовой (особенно, если импользую.тся не доисторически "двойные Т-мосты" а State Variable фильтры - там уже все есть).
Сигнал генератора. перед подачей на DUT пропускается через такой полосовой, отрезающий гармоники генератора.
Разумется, надо чтобы гармоники самого фильтрра были ниже гармоник измеряемого усилителя.

[Bobby_ii]

Искажения - нет, но можно уменьшить подаваемый на АЦП сигнал - уменьшаться и искажения АЦП, а уменьшение С/Ш компенсировать усреднением.

Как зависят искажения АЦП от амплитуды и частоты? Есть какие-то данные, на которые можно ориентироваться?
До скольки уменьшать сигнал?
За "соседней веткой" не слежу.

ИМХО попытка смоделировать АЧХ реального усилителя пассивными цепями с нужной для этого метода точностью - полная утопия.

Никто моделировать АЧХ/ФЧХ не собирается. Вопрос в амплитуде/фазе нескольких частот по, а это - реально.

Всё-таки считаете, что вычитание будет хуже режекторов? У вычитания много плюсов:
1. проще
2. дешевше
3. универсальнее

[Alex]

Как зависят искажения АЦП от амплитуды и частоты? Есть какие-то данные, на которые можно ориентироваться?

По частоте - обычно растут к НЧ, по амплитуде - увеличиваются с ее ростом.
Данные на которые ориентироваться? Ну хотя бы спектры, снятые при разных уровнях.

За "соседней веткой" не слежу.

Естественно не следишь - ее ведь и небыло, я только несколько часов назад ее создал
Там кстати, и спектры увидишь.

Всё-таки считаете, что вычитание будет хуже режекторов? У вычитания много плюсов:
1. проще
2. дешевше
3. универсальнее

Режектор, в отличие от этого, во 1-х работает, во 2-х дает точные количественные характеристики.

[shkal]

Bobby_ii, вы всё никак не хотите понять - режектор с подавлением 50дб позволяет измерять гармоники с уровнем -140дб, имея АЦП с 100 дб SFDR

[Bobby_ii]

Это я понимаю.
Не понимаю следующее:
- какие искажения внесет сам режектор
- какие искажения вносит фильтр переменных состояний, от чего это зависит? Больно много там ОУ с фазосдвигающими ОС.
- какого подавления можно добиться вычитанием (сдвиг фазы (для каждой частоты отдельно) - регулировка уровня (-//-) - инвертор - сумматор)
- какие искажения внесет схема вычитания

- с какими уровнями сигнала оптимальнее работать? Или меньше сигнал - ниже искажения/больше шум? Т.е. чем меньше - тем лучше, Шум усредняется, т.е. вопрос времени измерений.
- есть ли факторы, ухудшающие результат при увеличении времени измерений? Какие?

Допустим, мои звуковухи дают -110дБ ДД+Ш (по паспорту - больше). Померю что в реальности позже.
Надо "добрать" 30-40дБ (1%). Т.е. уменьшить в 100 раз основные гармоники и в 100раз усилить. Позволит ли вычитание это сделать?
Хочется как-то бюджетно сделать. Особенно если учесть, что у меня с практикой много хуже чем с теорией.

Есть у нас тестовый сигнал амплитудой 1В (например). УМ его усиливает н-р до 20В.
Можно сигнал с УМ поделить на 2, а инвертированный тестовый усилить до 10В, далее 2*10В подаются на сумматор (предположительно - 2 резистора и ОУ в инвертирующем включении)
Можно сигнал с ОУ поделить на 20 и подать на сумматор 2*1В
Можно усиление сделать сразу на сумматоре (будет менее глубокая ОС), можно - на следующем ОУ.
Как лучше?

[Борисыч44]

у меня с практикой много хуже чем с теорией.

значит пора к практике переходить

тестовый усилить до 10В, далее 2*10В

Не, тестовый лучше совсем не трогать (-140дб это уже где все влияет), усиливайте ошибку - там по крайней мере амплитуды маленькие

Удачи в набивании своих шишек ;)

[Alex]

Или меньше сигнал - ниже искажения/больше шум?

Именно так.

Т.е. чем меньше - тем лучше, Шум усредняется, т.е. вопрос времени измерений.

Усреднение шума тоже имеет свои пределы, можно так сигнал уменьшить, что его гармоники потонут в шумах невзирая на усреднение.

[shkal]

Если ходить путём активных фильтров, то здесь всё расписано. http://www.audio-perfection.com/forum/thread-87.html
Но это не мой путь. Мой метод - аналоговый генератор - DUT - пассивный режектор в виде Т-моста - усилитель Х100 с балансным входом и батарейным питанием - вход звуковой карты.
И надо отдавать себе отчёт в том, что построение активного устройства на нескольких ОУ с уровнем искажений -130-140дб - это некоторые танцы с бубном даже для опытных разработчиков.
Пассивный T-мост - это наименее искажающий элемент в цепочке (при использовании приличных резисторов и конденсаторов)

[Alex]

Допустим, мои звуковухи дают -110дБ ДД+Ш (по паспорту - больше). Померю что в реальности позже.
Надо "добрать" 30-40дБ (1%). Т.е. уменьшить в 100 раз основные гармоники и в 100раз усилить. Позволит ли вычитание это сделать?

40дБ и с режектором не легко, вот 20 - вполне, но для этого -110дб ДД мало.

Вот тут: https://forum.vegalab.ru/showthread....81#post1952481 уже более-менее достаточно, хотя для точных измерений режектор тоже не помешает.

[Bobby_ii]

Объясните мне-идиоту связь между битностью АЦП/ЦАП и его теоретическим ДД.
Я понимаю, что каждый значащий бит - это +6дБ. Но вот как быть с самым младшим битом и тем, что у нас переменное напряжение (т.е. мерим от середины шкалы, "бит знака" как понимаю, не совсем применимо).
Если тупо умножать на 6, то 16бит - это 96дБ, 20бит - 120дБ, 24бит - 144дБ.
если точность +-0.5МЗР, "размах" получается битность - 1, т.е. при 16бит -1 = 15бит, 15бит/0.5бит = 16бит .

Шумовая полка уменьшается усреднением. 2х усреднение дает -3дБ (теоретически). Т.е. шумовую полку можно опустить даже ниже теоретического разрешения АЦП/ЦАП (на стационарном сигнале).

Просто -140дБ - это ОЧЕНЬ БЛИЗКО к -144дБ. А я не понимаю, даст ли (теоретически) 24бит АЦП эти самые 144дБ?
Также не понимаю, как относиться к измеренным гармоникам ниже теоретического ДД? Как к статистически - достоверным?

[Игорь Гапонов]

Объясните мне-идиоту связь между битностью АЦП/ЦАП и его теоретическим ДД.
...

Есть две оценки: спектральная и амплитудно-временная. Амплитудно-временная оценка аналогична оценке точности любой линейки. О спектральной смотри ниже.

Об усреднении. Если шум и сигнал вообще никак не коррелируют (лучший случай канала/прибора с шумом/ошибкой), то при повторяющихся измерениях усреднение результатов измерений приведёт к увеличению С/Ш в sq(N) раз. N - число измерений. Т.е. 10000 измерений в лучшем для сигнала случае дадут прибавку на два порядка точности. Но надо все эти 10000 раз поддерживать сигнал с такой же точностью, т.е. на четыре порядка лучше "исходного разрешения" или на два порядка лучше "результирующего". Если точность воспроизведения сигнала такая же, как ошибка квантования и не коррелирует с ней, то улучшения С/Ш не происходит. Именно из-за этой "воспроизводимости" эталоны очень дороги.

Шум квантования приводится обычно в "спектральной" оценке относительно максимума "0дБ" для допущения, что шум, типа, белый и пушистый, а сигнал равен максимуму . Однако, такое может быть только для входной постоянки=макс, а АЦП/файл выше 8-10бит по "амплидуно-временной" оценке точности (пушистость шума 99%). Ну не получается спектральной плотности мощности шума в реалиях этих "теоретических" 1/12 от единицы младшего разряда! Поэтому ни одна фирма до сих пор не рекомендует использовать DS-алгоритм для высокоскоростных измерений ("умалчивает"). Посмотрите любой даташит от AD или TI, раздел "рекомендацию на области применения".

[ИГВИН]

Пассивный T-мост - это наименее искажающий элемент в цепочке (при использовании приличных резисторов и конденсаторов)

Только надо учесть, что вторую гармонику он валит децибел на шесть, и третью на два примерно.
Но это учитывать нетрудно.
Я имею в виду двойной Т-мост, которым комплектовались Г3-118.

[viktor8m]

Но надо все эти 10000 раз поддерживать сигнал с такой же точностью, т.е. на четыре порядка лучше "исходного разрешения" или на два порядка лучше "результирующего".

Жалко, что большинство это не понимает, используя неподходящий инструментарий (я из-за этого отказался от аналоговых генераторов для проверки малых искажений).

какие искажения внесет сам режектор

Пассивный, если не на керамике и не на слабых резисторах (чтобы не увеличить шум, лучше резисторы использовать до 1к, но тогда они должны быть не менее, чем на 0.5 Вт) искажает мало, самые большие там искажения это по фазе, а у меня есть некоторые сомнения, что программы измерения искажений не чувствительны к фазе. Для измерения интерм. искажений пассивный режектор не подходит из-за необходимости проверять близлежащие к основным частотам компоненты.

какого подавления можно добиться вычитанием (сдвиг фазы (для каждой частоты отдельно) - регулировка уровня (-//-) - инвертор - сумматор)

Зависит от точности согласования амплитуды и фазы, придётся делать отдельно грубую и тонкую подстройку, плавать точность будет обязательно, если надо ниже -30 дБ.

какие искажения внесет схема вычитания

Как и любая схема (зависит, насколько на выходе подавлена основная гармоника), поэтому нужно использовать малоискажающие и малошумящие ОУ (наиболее универсальный вариант LME49990) и обязательно только с парал. ООС (т.е. в инвер. варианте), поэтому сигналы от УМ и от генератора должны быть противоположными после компенсатора фазы. Но у вычитателя есть один большой недостаток, появляется землянная петля, т.к. генератор подключен и к УМ и к вычитателю.

есть ли факторы, ухудшающие результат при увеличении времени измерений? Какие?

Нестабильность как генератора (по частоте, амплитуде и фазе), так и выделяющего устройства (режектора или, если используется вычитатель, то компенсатора амплитуды и фазы).

[Bobby_ii]

Пассивный T-мост - это наименее искажающий элемент в цепочке (при использовании приличных резисторов и конденсаторов)

Пассивный, если не на керамике и не на слабых резисторах (чтобы не увеличить шум, лучше резисторы использовать до 1к, но тогда они должны быть не менее, чем на 0.5 Вт) искажает мало

В таком мосте конденсаторы "нагружены" и работают в режиме, близком к измеренному в данных статьях:
Звучание конденсаторов в фильтрах акустических систем (Audiokiller 24.11.2009)
Сравнение неэлектролитических конденсаторов для усилителей (Audiokiller 18.02.2008)
Сравнение неэлектролитических конденсаторов для усилителей 2 (Audiokiller 18.02.2008)
Сравнение неэлектролитических конденсаторов для усилителей 3 (Audiokiller 12.03.2008)
Может, он что не так мерил? Или я начитамшись перепуганный?

Игорь Гапонов, слишком сложно. Ничего не понял. Если можно, то лучше в личке или по почте.

LME49990

Где его можно купить по человеческим ценам? ЧипЫДип предлагают за 1000р/шт.

Но у вычитателя есть один большой недостаток, появляется землянная петля, т.к. генератор подключен и к УМ и к вычитателю.

При измерениях можно общую "мекку" делать, т.е. подсаживать к УМ.

[shkal]

Может, он что не так мерил? Или я начитамшись перепуганный?

Я использую полистирол LCR
http://ru.farnell.com/lcr-components...rad/dp/9520236
и могу сказать, что примерно до -140дб там всё чисто.
Ставить в T-мост лавсан, бумагу или керамику X7R мне в голову не приходило
Измерения тоже несколько странные из-за внезапно вылезающих и пропадающих гармоник высоких порядков.

[viktor8m]

При измерениях можно общую "мекку" делать, т.е. подсаживать к УМ.

Тогда измерения не будут отражать реальность. При реальном использовании УМ источник музыки подключают к входным гнёздам и соответственно выходные гнёзда соединяются с колонками, и именно также надо проверять УМ на искажения, т.е. на вход сигнал генератора и с выхода на измеритель. Но включение земли внутри УМ непосредственно влияет на искажения, а тут появляется дополнительное внешнее замыкание земель входа и выхода. Если же подключать земли генератора и сумматора (а значит и звуковой платы) в одной точке, т.е. или на входном гнезде или на выходном гнезде, то это не тот путь, который проходит по земле сигнал при прослушивании музыки, и измерения не будут объективными.

Где его можно купить по человеческим ценам? ЧипЫДип предлагают за 1000р/шт.

В Элитане посмотрите.

[Игорь Гапонов]

...

Игорь Гапонов, слишком сложно. Ничего не понял. Если можно, то лучше в личке или по почте.


...

Уж проще некуда, как мне кажется. Например, Вы же сами тут спрашивали, почему пассивный режектор или ФНЧ хужее активного. Так у меня указаны прямые требования к узлам установки, использующей их, узлов, статистические свойства для повышения точности, невзирая на их реализацию. Писать в ЛС не буду. Лучше сами черпните из кладезей.

[Openreel]

из-за внезапно вылезающих и пропадающих гармоник высоких порядков.

Сталкивался с такой штукой. 99% с питания приходят приветы, особенно если звуковуха(или внешний АЦП/ЦАП) не с импульсника питается, а с линейного питальника.
Во всяком случае у меня была четкая корреляция появления и пропадания этих гармоник с процессами происходящими в сети, но допер до этого не быстро.

[Alex]

Поэтому ни одна фирма до сих пор не рекомендует использовать DS-алгоритм для высокоскоростных измерений ("умалчивает"). Посмотрите любой даташит от AD или TI, раздел "рекомендацию на области применения".

Ну, это не совсем так, у тех-же контор есть например ADS1675, AD7760, которые как раз для относительно скоростных измерений.

а с линейного питальника.
Во всяком случае у меня была четкая корреляция появления и пропадания этих гармоник с процессами происходящими в сети, но допер до этого не быстро.

Вот потому я свои АЦП от аккумуляторов и питаю

[viktor8m]

Я подумал, как всё же решить проблему земель при использовании вычитателя, и вот на рисунке один из вариантов, здесь источник V6 это генератор, он подключен ко входу усилителя Х1 и показанная земля подсоединена к входным гнёздам усилителя. Цепь Х2 это компенсатор фазы, там же регулировка амплитуды, всё также относительно входной земли. R4 это нагрузка, т.е. концы этого резистора это выходные гнёзда усилителя, а R5 показывает связь выходной и входной земли внутри усилителя, т.е. именно на этом резисторе выделяется ошибка земель. Х6 это вычитатель (фазы Х1 и Х2 противоположны), а Х5 это усилитель ошибки земли, причём с тем же усилением по цепи ООС, как и у вычитателя Х6, в итоге, если сигнал с выхода Х6 снимать не относительно земли, а относительно выхода Х5 (потребуется дифференциальный вход звуковой платы или АЦП), то ошибка земли не проявляется, хотя и вычитатель работает относительно разных земель усилителя (один вход относительно входной земли, а второй относительно выходной, и при этом нет земляной петли).