Ultra low distortion (<0.00003%) 1kHz (&10kHz) sine generator

[Vovk]

На ebay продавалось пара генераторов, на фиксированные 1 кГц и 10 кГц.
Прикупил, плохим кабелем подключил на скорую руку к лабораторному стабилизированному БП (на LM317/337) и Asus Xonar Essence STX, и вот первые (очень обнадеживающие) результаты.

1 кГц, 2 Вольта:


1 кГц, 1 Вольт:


1 кГц, 0,5 Вольта:

Как видно, характеристики похожи на паспортные (на сколько позволяет понять мой АЦП).
Если это дело собрать в экранированном корпусе с хорошим БП, и, возможно поискать более приличный соединительный кабель, то будет вообще идеально.
Интересно, что при амплитудах сигнала больше 1 В, сильно растут искажения. Пока нету времени выяснить, это растут искажения в АЦП или на выходе генератора (прицепить делитель). Но, собственно, мне уровни сигналов до 1 В, пока, подходят.

[EDDiE]

А что, схемы генераторов со сверхнизкими искажениями Евгения Лукина на современных деталях нельзя было собрать?

[Turbo_man]

А что ваша STX только на вход работает?

[Vovk]

на современных деталях нельзя было собрать?

Ключевое слово "собрать" . Самому дешевле, конечно, но времени свободного немного, а тут - готовые платы, и не сильно дорого.
В конце-концов, есть еще Г3-118 с отдаленно похожими характеристиками, но туда тоже нужно прикладывать руки - менять силовой трансформатор, а это время и, снова, деньги.

А что ваша STX только на вход работает?

Не, нормально работает. Просто, ищу что-то, что
1. дает синусоиду еще лучше чем STX;
2. позволяет иногда баловаться не только, удобной для меня, RMAA;
3. гальванически отвязано от компьютера.

[antiluser]

3. гальванически отвязано от компьютера.

Этот момент очень важен.

[Wired]

Этот момент очень важен.

Я бьі сказал, принципиально важен. Если интересует результат.

[viktor8m]

Я и схему этого генератора видел (схема нормальная, только я бы заменил TL0х на более прецизионные в стабилизаторе выходного напряжения), только ведь она аналоговая, а т.к для измерения низких искажений большинство пользуется сильной FFT (чтобы улучшить имеющиеся звуковые платы), то требуется стабильность частоты на уровне цифровых схем. Что касается гальванической развязки, то внешний ЦАП поможет.

[Wired]

Я и схему этого генератора видел (схема нормальная, только я бы заменил TL084 на более прецизионные в стабилизаторе выходного напряжения), только ведь она аналоговая, а т.к для измерения низких искажений большинство пользуется сильной FFT (чтобы улучшить имеющиеся звуковые платы), то требуется стабильность частоты на уровне цифровых схем. Что касается гальванической развязки, то внешний ЦАП поможет.

Нууу, я бьі конечно посмотрел на ЦАП с параметрами єтого дешевого генератора...

[viktor8m]

Нууу, я бьі конечно посмотрел на ЦАП с параметрами єтого дешевого генератора...

После ЦАП ставится ПФ с нужной крутизной.

[antiluser]

После ЦАП ставится ПФ с нужной крутизной.

Разумно. Можно даже любой сидюк в качестве генератора использовать.

[Vovk]

А что, схемы генераторов со сверхнизкими искажениями Евгения Лукина на современных деталях нельзя было собрать?

Нашел эту его статью. Действительно, схемы не сложные. Достигнутыми автором величинами Кг (0,002-0,003) сейчас, конечно, никого не удивишь (и мене не интересны). Если использовать современные ОУ, то характеристики автоматически улучшатся. Но у меня появилась возможность не тратить время на эксперименты, а прикупить сразу готовую, красивую платку (не возиться лишний раз с паяльником), и я воспользовался возможностью.

Делаю БП. Как видно из пробных спектрограмм, генераторы не супер-чувствительны к чистоте питания (по крайней мере, на НЧ).
Сейчас меня больше беспокоит вопрос не НЧ-пульсаций и НЧ-помех в питании (достаточно LM317HV), а проблема связи с сетью через межобмоточную емкость (т.к. кажется, это влияет на точность измерений и в НЧ-диапазоне), и как ее минимизировать подручными средствами.
Единственные "подручные" средства (т.е. то, что реально купить в любую минуту на рынке) - доп. гальваноразвязка в виде пары трансформаторов, причем тороидальные (к сожалению), отпадают. К сожалению, т.к. только их я могу купить качественные. Придется выбирать из Ш, и т.п. секционированных, а они большинство из такого-себе железа.
Таким образом, видится такое соединение: на входе приличный тор 36 Вольт, дальше пара одинаковых (на Ш-сердечниках) - повышающий 48/220 В, и снова понижающий 220/48 В. На выходе всего этого, будет чуть меньше, чем те же 36 Вольт. А вопрос помех от этих доп. трансформаторов остается открытым.

[А.К.]

Сейчас меня больше беспокоит вопрос не НЧ-пульсаций и НЧ-помех в питании (достаточно LM317HV), а проблема связи с сетью через межобмоточную емкость

А если использовать аккумуляторы?

[Vovk]

А если использовать аккумуляторы?

Не, напряжение питания моих плат - 35 В. Повышающий преобразователь тоже, ни к чему.

[Vicy]

Как видно, характеристики похожи на паспортные (на сколько позволяет понять мой АЦП).
Если это дело собрать в экранированном корпусе с хорошим БП, и, возможно поискать более приличный соединительный кабель, то будет вообще идеально.
Интересно, что при амплитудах сигнала больше 1 В, сильно растут искажения. Пока нету времени выяснить, это растут искажения в АЦП или на выходе генератора (прицепить делитель). Но, собственно, мне уровни сигналов до 1 В, пока, подходят.

У меня Asus Xonar D2 с таким же АЦП CS5381. Правда, немного переделанная - выпаян буфер АЦП, непосредственно ко входу АЦП подпаян симметричный экранированный кабель, а буфер АЦП смонтирован на втором конце кабеля, вне корпуса компа (как активный щуп). Работаю не превышая входной уровень -20dB от нуля по умолчанию. Выше этого начинают резко расти собственные искажения АЦП и артефакты. При входном уровне -20dB карточка позволяет с приемлемой достоверностью наблюдать спектр до -125dB (принимая за 0 уровень -20dB). Для расширения диапазона пользуюсь 2Т пассивным фильтром, собранным на качественных полипропиленовых конденсаторах и металлопленочных резисторах, и усилителем после него (на OPA627). Такая система позволяет замерять искажения примерно до уровня 0.03ppm, или - 150dB.
Реальные искажения моего 1kHz генератора при макс. выходе (2.8V RMS) замеряются примерно на уровне 0.1ppm по второй гармонике. Остальные гармоники не видны.

Виктор.

---------- Добавлено в 05:04 ---------- Предыдущее сообщение в 04:46 ----------

Примерно так выглядит спектр прошедший через вырезающий основную частоту фильтр и усилитель (на входе подмешана метка 1950Hz с уровнем 0.1ppm для удобства контроля шкалы) :

[Vovk]

Реальные искажения моего 1kHz генератора при макс. выходе (2.8V RMS) замеряются примерно на уровне 0.1ppm по второй гармонике. Остальные гармоники не видны.

Так это ваш генератор я прикупил?
Я пока застрял на поиске подходящих (малофонящих) ШП/ШЛ трансформаторов "гальваноразвязки" с секционированными обмотками. Остальное - готово (корпус, тор на 40 Вольт, выпрямитель на Шоттки и последовательно два стабилизатора на LM317). БП, большая его половина (выпрямитель и стабилизатор), будет в отдельном корпусе. Во втором корпусе - с платой генератора, будет второй стабилизатор (вторая LM317).

[s3tup]

О, я тоже БП никак не сделаю по человечески
Судя по примененным TL431, питать несколько генераторов, работающих на одну нагрузку от одной обмотки трансформатора не получится - будет замыкание по земле + TLки не работают в отрицательном звене питания = плохо.
Плюс петля по земле, хоть и виртуальной - тоже наверное плохо.
- Или меня сильно глючит - как всегда, параноя? -

Или таки можно от одного БП питать?


/*
С Уважением,
счастливый обладатель уже трех генераторов
*/

[viktor8m]

Я пока застрял на поиске подходящих (малофонящих) ШП/ШЛ трансформаторов "гальваноразвязки" с секционированными обмотками. Остальное - готово (корпус, тор на 40 Вольт, выпрямитель на Шоттки и последовательно два стабилизатора на LM317). БП, большая его половина (выпрямитель и стабилизатор), будет в отдельном корпусе. Во втором корпусе - с платой генератора, будет второй стабилизатор (вторая LM317).

Я для усилителя шума (на AD8429, с этого усилителя сигнал идёт на скоп) сделал гальваноразвязку с помощью внешнего готового преобразователя на 24В (вставляется прямо в розетку, нашёл не китайский, а немецкого производства, плюс проверил на ВЧ спектроанализаторе, что не излучает), далее эти 24 В поступают в также отдельный первичный аналоговый БП (на LM317) с синфазным фильтром, а с него 18В уже на сам усилитель шума на его внутренний стабилизатор (малошумящий на ОУ).

[antecom]

Тоже посматриваю на такой генератор, только на 10кГц.
Учитывая что при измерениях достаточно включать его на несколько минут, питать планирую от 4-х батареек "крона" - много проще и лучше сетевого БП.

[Vicy]

Да, это мои генераторы . 1kHz генераторы на данный момент прошли три ступени развития (модификации). Примерно до конца июля этого года в генераторах использовались SMD резисторы 1206 от Yageo. Параметры генераторов были неплохие, но заметно хуже последующих. Лимит по гармоникам 0.5ppm. Оказалось, что основную долю искажений вносят резисторы в цепи сигнала. После этого, основные сигнальные резисторы (7 штук) были заменены на металлопленочные в SMD корпусе MELF (цилиндрические). Лимит по искажениям 0.3ppm (я его указываю по сей день). Реально замеряемая вторая гармоника на уровне 0.15ppm. В настоящий момент генераторы имеют в цепи сигнала только металлопленочные резисторы (11 штук).
Несколько генераторов можно питать от одного изолированного однополярного источника 35V. Каждый генератор потребляет 25mA. На плате генратора в каждом проводе питания резистор 100 ом (симметричная развязка от 35V). Питание схемы генратора +/-15V обеспечивают шунтовые стабилизаторы TL431 на плате. 35V источник не очень критический - одного LM317 вполне хватает. Сетевой трансформатор, конечно, желательно секционированный. Сам пользуюсь похожим источником. У нас небольшие секционированные трансформаторы не проблема. Польская фирма TME ( http://www.tme.eu ) поставляет. Производители таких трансформаторов BREVE TUFVASSONS и INDEL.

---------- Добавлено в 22:03 ---------- Предыдущее сообщение в 21:40 ----------

Тоже посматриваю на такой генератор, только на 10кГц.
Учитывая что при измерениях достаточно включать его на несколько минут, питать планирую от 4-х батареек "крона" - много проще и лучше сетевого БП.

Надо признать, что 10kHz по гармоникам похуже. Лимт у них 0.5ppm. Реально замеряемые искажения зависят от нагрузки выхода. Третья гармоника, при нагрузке 600ом на выходе, замеряется примерно 0.3ppm. Без нагрузки - меньше. Видимо сказывается падение усиления LM4562 на этой частоте.
Недавно появилась еще одна частота - 20Hz. На ebay пока не выставляю. Этот генератор имеет фиксированный уровень выхода 2.8V RMS и долгое время установления после включения - 15 минут - по причине больших постоянных времени АРУ. У генератора 20Hz без нагрузки гармоники порядка 0.1ppm. С нагрузкой вторая гармоника растет до 0.25ppm - возможно, по причине термического эффекта в LM4562.
В планах - 20kHz.

[Vovk]

Учитывая что при измерениях достаточно включать его на несколько минут, питать планирую от 4-х батареек "крона" - много проще и лучше сетевого БП.

А это мысль. Четыре недорогие "Кроны" - это около пяти долларов, и никакого гемора с БП! Все поместится в одну коробку. Никакой связи с сетью!
Потребление платы 10 кГц без нагрузки около 25 мА, если правильно помню (замерял), т.е. немного.

---------- Добавлено в 01:04 ---------- Предыдущее сообщение в 00:59 ----------

В планах - 20kHz.

А не планируете сделать сразу "комплекный" генератор, для тестов, типа TIM30, TIM100? Или 60+7000 Гц?