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)?

[MAXIM_A]

Понятно, что искажение сигнала в усилителе имеет комплексную природу (т.е. причиной искажений являются сразу множество факторов и элементов) и измерение интерм. искажений призвано оценить только конкретную характеристику, а именно качество воспроизведения одновременно нескольких частот, но ведь это очень важно для передачи звука.

Совершенно верно, и эта метода, оставаясь достаточно простой, определяет качество усилителя, его звучание.

[Игорь Гапонов]

Совершенно верно, и эта метода, оставаясь достаточно простой, определяет качество усилителя, его звучание.

1. какое именно "качество звучания усилителя" определяет?
2. сколько нужно "тест-частот"? Две? Семь?
3. если "достаточно двух (или пятнадцати, вставьте нужное количество)", то как по измерению уровня и спектрального распределения их комбинационных составляющих вычислить "сектр интермодуляции" для тест-сигнала с непрерывным спектром?

[Olegyurich]

Думаю, что нескольких десятков частот уже достаточно (хотя бы в первом приближении), кстати подобные методики уже обсуждались. Обеспечить это технически сейчас уже не проблема.

[Johny]

эта метода, ....определяет качество усилителя

Наверно, метода ничего не определяет. Усилитель сам по-себе, метода сама по-себе.

---------- Добавлено в 16:25 ---------- Предыдущее сообщение в 16:20 ----------

Думаю, что нескольких десятков частот уже достаточно

Пары частот вполне достаточно. Нелинейность усилителя не зависит от количества частот, но метод измерения нелинейности с использованием двух частот позволяет всего лишь удобно исследовать нелинейность (статическую) на краях частотного диапазона, когда одночастотный метод на краю диапазона может давать большую погрешность из-за спада АЧХ.

[Olegyurich]

Нелинейность усилителя не зависит от количества частот

Еще как зависит))
Точнее измеренное значение этой нелинейности.

[Johny]

Можно не останавливаться.....

[anatol0]

кстати подобные методики уже обсуждались

Многочастотные методы
Единственный и главный вопрос - корреляция цифр и субъективного восприятия.

[Olegyurich]

Многочастотные методы

Да, что то типа этого, на Веге тоже была тема.

[viktor8m]

В обычных звуковоспроизводящих системах, "одновременно" воспроизводится в одном канале только одно "мгновенное" значение входного сигнала.

Так это всегда так при любом сигнале, в т.ч. при проверке на интерм. искажения. Разные варианты проверок на интерм. искажения в отличие от однотональных проверок хороши именно сложным характером сигнала (как по форме, так и по амплитуде), что уже приближается к форме реального звукового сигнала.

"Усреднение", в том или ином виде присутствующее в традиционных спектральных оценках и/или измерениях для повышения спектрального разрешения, по-видимому, нехарактерно для слуха человека.

Все измерения призваны оценить косяки в схеме, деталях и конструкции, а не оценить качество звуковоспроизведения.

Пары частот вполне достаточно.

Я тоже думаю, что 3-х частот (две рядом и одна далеко от них, причём дальняя может быть и не синусоидальная для динамической проверки) хватает для поиска косяков, всё равно, сколько не будет численность частот, это не будет реальным звуковым сигналом, а возможности измерения (возможность зрительного отсеивания гармоник и комбинационных частот) резко ухудшаются.

[Johny]

Все спектральные методы, применяемые при изучении нелинейности звукового устройства, отличаются чувствительностью к определенным характеристикам передаточной функции этого устройства и призваны выявить эти характеристики.
Сама же передаточная функция определена схемотехникой и конструктивом устройства.
Если кому-то это не нравится, как помочь этому - непонятно. Можно почитать учебник, может ещё что-нибудь.

[Игорь Гапонов]

Частотные спектральные методы обладают объективными (принципиальными) недостатками наряду с достоинствами (последние сейчас практически исчерпали себя). Некоторые характеристики устройств/каналов (включая характеристики нелинейности) просто невозможно измерить "спектрами", а некоторые параметры, основанные на "гармониках", не отражают действительности. Примеры такого "неотражения нелинейности"- непропорциональное изменение амплитуды "первой гармоники" при изменении амплитуды входного синуса (частный случай более общего случая совпадение комбинационных частот, это приводит к занижению-завышению любимого всеми Кг), изменение фазы и/или задержки сигнала с изменением уровня (что характерно для систем с гистерезисом/памятью), невозможность в общем случае вычисления "по спектру" амплитудно-амплитудной характеристики ....

И хотел бы заметить, что НЕТ ОСНОВАНИЙ различать "статические" и "динамические" нелинейные эффекты.

[viktor8m]

Некоторые характеристики устройств/каналов (включая характеристики нелинейности) просто невозможно измерить "спектрами", а некоторые параметры, основанные на "гармониках", не отражают действительности.

А кто обещал, что проверка на интерм. искажения (с любой методикой) есть главная и единственно необходимая проверка? Это лишь удобный с точки зрения измерений способ, позволяющий оценить некоторые косяки, вот и всё. Не понимаю, о чём тут спорить. Если у Вас есть предложения по объективным методам измерений, то предлагайте (можно и тут).

Примеры такого "неотражения нелинейности"- непропорциональное изменение амплитуды "первой гармоники" при изменении амплитуды входного синуса

Не понял это предложение. Если под "первой гармоникой" понимается основная частота, то если её амплитуда непропорционально меняется (видимо имеется ввиду в показаниях АЦП) при изменении амплитуды входного синуса, то или АЦП (или его входная часть) дрянь или неправильно меряется амплитуда входного синуса (кстати меряли тем же АЦП или вольтметром?).

И хотел бы заметить, что НЕТ ОСНОВАНИЙ различать "статические" и "динамические" нелинейные эффекты.

Я же написАл, никто и не различает нелинейности усилителя на реальной музыке на статические и динамические, а касается это лишь способов измерения (хотя проверка в статике и искуственная для звуковых усилителей, но она проще и переходить к динамическим способам проверки имеет смысл только, если не видны косяки при статических методах).

[Игорь Гапонов]

viktor8m

Повторю.

Если Вы собираетесь настраивать конкретный усилитель с конкретной схемотехнической идеей и её воплощением в железо (или иное конкретное устройство), то Вам необходимо или использовать готовый или сочинять свой "сервис мануал".

Если Вы собираетесь "измерять качество аудиоусилителя", то это до сих пор не решённая удовлетворительно проблема.

Вы, судя по всему, пытаетесь убить двух зайцев. Причём первый заяц уже мёртв (стандартные измерения), а второй оставил только неясные следы (инструментальные методы оценки качества). И, судя по всему, ПОКА не чувствуете разницы между нотой и "первой гармоникой" (она же- "основная частота", но этот нюанс "первая/основная" как раз не существенен).

Скрытый текст

Вот как "образуется" непропорциональность по первой гармонике:

Предположим, у Вас усилитель имеет амплитудно-амплитудную характеристику

y(x)=x+x^3; x- входное воздействие.

Пусть x=sin(wt) (т.е. "одна первая-основная гармоника на входе").

Подставим, получим

y(sin(wt))=sin(wt)+(sin(wt))^3=sin(wt)+0,75sin(wt)-0,25sin(3wt)=1,75sin(wt)-0,25sin(3wt)

Повторив тоже самое для x=2sin(wt), получим

y(2sin(wt))=2sin(wt)+2sin(wt))^3=2sin(wt)+8*(0,75sin(wt)-0,25sin(3wt))=8sin(wt)-2sin(3wt)

Видно, что амплитуда "первой гармоники" на выходе непропорциональна входной. Т.е. как бы в такт сигналу изменяется коэфф. усиления:

Получим в первом случае "Кг"=0,25/1,75=14%, во втором "Кг"=2/8=25% . Однако, т.к. имеется нелинейность только третьего порядка, то при удвоении входной амплитуды должно произойти учетверение относительной нелинейности. Продукт НИ - "третья гармоника" - в восемь раз вырос (так и должно быть для "произвольного сигнала", например, "ноты с основным тоном w"), а "неискажённый продукт" - "первая гармоника/основной тон"- вместо двух аж в 4,55 раза вырос. Однако, если умудриться измерить отношение "продукт НИ/входная нота" то всё окажется на своих местах: при удвоении уровня "ноты" произойдёт учетверение "нелинейности ноты". Т.е в данном случае "Кг" занижает "истинную нелинейность" более, чем в два раза.

[свернуть]

[ИГВИН]

Игорь Гапонов, Игорь, ваше мнение по поводу взвешивания гармоник (весового коэффициента и т.п.).
Можно считать его ближе к реальной "ушной" оценке?

[Johny]

...y(x)=x+x^3; x- входное воздействие.

Пример, конечно с изыском! Но годится только для красивой иллюстрации самой мысли.
Чешется спросить: "и много Вы видели таких усилителей?"
Чуть подправить, и уже совсем приземляемся в реальность:
y(x)=x+Аx^3; x- входное воздействие; А - коэффициент в передаточной функции (<<1).
Конечно, если речь идет о "приличных" усилителях.
Опять же "старые методы" вполне себе реабилитированы.

[viktor8m]

Если Вы собираетесь "измерять качество аудиоусилителя"

С чего Вы взяли? Эта тема посвящена не вообще оценки качества усилителей, а исключительно разным методам и средствам проверки того, что называется "интерм. искажения" (ещё раз, это метрологический термин) для проверки определённых косяков и если с помощью этих проверок эти косяки будут убраны, это конечно же ещё не будет говорить о каком-то суперкачестве воспроизведения, есть ещё много других факторов (в т.ч. мне неизвестных, поэтому я много что читаю), но оставив эти косяки, уверен, качество пострадает. Поэтому не понимаю, о чём спор. Вы предлагаете совсем убрать проверку усилителя на искажения? Чем она Вам мешает (она ведь не единственная проверка)? Я считаю, что спорить можно о допустимых пределах, но не о необходимости проверки.

Видно, что амплитуда "первой гармоники" на выходе непропорциональна входной. Т.е. как бы в такт сигналу изменяется коэфф. усиления

Так в чём дело, изложите свою методику измерить это.

[Игорь Гапонов]

2 ИНГВИН

Я давно уже (лет 15 с гаком как) не сторонник спектральных оценок НИ широкополосного сигнала (ШП=(Fmax-Fmin)/sq(Fmax*Fmin)>1). Да и узкополосного тоже. То, что серьёзные исследователи обращают пристальное внимание на разный "вес" ("вклад") нелинейных эффектов в зависимости от порядка нелинейности, говорит о двух вещах, известной и неизвестной. И обе они связаны с существованием твёрдой негативной оценки некоторых () усилителей с меньшим регистрируемым "простым Кг". Самое парадоксальное то, что неизвестную вещь пытаются здесь найти в известно как измеряемых параметрах НИ. "Слон аудиоманьяка" (). Однако, я очень сомневаюсь, что маньяк нашёл настоящего слона искажений, которого другие не видят, несмотря на его, маньяка, "неспектральные заявления".

"Ушная оценка НИ" - плохой термин. Я вон в каком-нить "элементарном НИ-случае" (например, ламповые однотакты на "номинальной" мощности) слышу не "спектральные хвосты с шумовым пьедесталом", а ухудшение разборчивости переданных звуковых образов относительно исходных, хотя звук и приятен .

[ИГВИН]

Offтопик:
Говоря про "ушную оценку", я имел в виду интегрированную, т.е. просто звуковое впечатление, не оценка ушами наличия/степени искажений.
В целом ответ вполне понятен, и сходен с моим отношением.
Но при случае измеряю, без фанатизма

[Игорь Гапонов]

Ингвин

Ну, дык, слона мы, похоже, обнаружили и малёха даже пытаемся приручить. Но лично я, в отличии от маньяка, за открытую, однако, достоверную информацию. И только поэтому: как только будут результаты независимо от успеха опубликую подробности именно для репрезентативности и/или дальнейшего развития исходного кода слона. Гнездо слона предположительно находится в пампасах, описанных вот в этой старой нашей статье Шопен в Палате Мер и Весов (2002, осень):
http://www.sky.od.ua/%7Eeugeny/evclid.pdf

[viktor8m]

описанных вот в этой старой нашей статье Шопен в Палате Мер и Весов (2002, осень):
http://www.sky.od.ua/%7Eeugeny/evclid.pdf

Посмотрел на метод измерения в конце статьи, действительно хорошая идея для проверки нелинейности усиления на сложном сигнале (а вот для синуса или суммы синусов со стабильной амплитудой всего этого не надо, подходит как раз спектральный анализ или просто измерять вольтаж на входе и выходе без нужды крутить согласованно аттенюаторы). Кстати по мне, Вашу установку можно резко упростить, убрав плавную регулировку (блок 5), а просто проверять при нескольких фиксированных значениях деления (скажем 3-х, максимальная мощность на выходе, средняя и минимально комфортная).