Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)

irek2 03 Gru 2017 21:13 1833 29
  • (IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)

    Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)

    Wstęp
    Zanim w mojej pracowni pojawił się tego typu miernik szukałem szumów przez włożenie ucha do głośnika. Wszelkie dyskusje o szumach na forach były „cyfrowe” czyli albo coś szumi albo nie szumi. A samo konstruowanie urządzeń audio ograniczało się do kupienia zwykłego wzmacniacza operacyjnego albo niskoszumnego. Teraz wiem, że było to błądzenie w ciemnościach. Tego typu przyrząd całkowicie zmienia podejście do konstruowania toru audio, szczególnie wysokiej jakości. Wiedza zdobyta z jego użytkowania jest wręcz bezcenna. Teraz wiem, że samo użycie drogiego super niskoszumnego wzmacniacza operacyjnego nie gwarantuje niskich szumów!
    Szumofon to w slangu gitarzystów „piecyk” (wzmacniacz gitarowy) nadmiernie szumiący. Ja nazwałem tak swój miernik :)

    Do czego służy
    Miernik służy do pomiaru szumów własnych (wyjściowych) wzmacniaczy mocy, przedwzmacniaczy czy przetworników DAC, a także zasilaczy. Jest niezbędnym przyrządem każdego audio konstruktora. Dzięki niemu w sposób świadomy dobieramy wartości elementów, wzmocnienia, układamy przewody czy ustawiamy „siejące” transformatory/zasilacze.

    Jak działa
    W praktyce jest to mikrowoltomierz napięcia zmiennego, który charakteryzuje się możliwością zmiany szerokości pasma pomiarowego. Zasada działania jest dość prosta. Bardzo niskie napięcie szumów należy wielokrotnie wzmocnić aby umożliwić jego wyprostowanie i zmierzenie zwykłym woltomierzem. Aby mierzyć ekstremalnie niskie napięcia szumów rzędu 1 mikrowolta należy zastosować wzmocnienie rzędu 100.000 razy!, a sam wzmacniacz musi się charakteryzować wyjątkowo niskimi szumami własnymi. To było duże wyzwanie, pierwsze próby ze znanymi super niskoszumnymi scalakami okazały się tylko stratą czasu i pieniędzy na ich zakup. Pobiła ją topologia wielotranzystorowa ze wzmacniaczem operacyjnym i to na typowych, tanich i łatwo dostępnych elementach!

    Budowa
    Na jednym ze zdjęć widzimy schemat blokowy i dwa schematy ideowe. Układ został rozbity na dwie płytki, płytkę wzmacniacza i filtrów z prostownikiem. Super niskoszumny wzmacniacz składa się z wielu stopni wzmocnienia. Pierwszy z nich ma największe wzmocnienie (100x) i to on jest odpowiedzialny za szumy całego toru. Dlatego składa się on z czterech par równolegle połączonych tranzystorów uzupełnionych wzmacniaczem operacyjnym. Łączenie równoległe redukuje szumy tego stopnia. Każde podwojenie ilości tranzystorów zmniejsza szumy o 3 dB. Zdecydowałem się na sensowne cztery pary. Oczywiście sam dobór tranzystorów jest też dość ważny. W prototypie testowałem różne tranzystory. Na początek sławne BC550, które okazały się dość mierne. Mają one niższy szum od standardowych BC547 ale zwykłe wysokonapięciowe BC546 pobiły je na głowę. Oczywiście specjalistyczne tranzystory niskoszumne wykazały tu swoja przewagę. Okazało się jednak, że w tym układzie osiągają minimum szumów przy jednej, góra dwóch parach. Zwiększanie ich ilości nie przynosiło już żadnych korzyści a tylko straty w postaci wydanych pieniędzy. Dlatego osiem sztuk popularnych BC546 z „opampem” NE5532 okazało się najtańszym i najlepszym rozwiązaniem. Kolejne trzy stopnie wzmacniają sygnał 10 razy każdy, co zarazem umożliwia przełączanie zakresów pomiarowych. Na drugim schemacie widzimy blok przełączanych filtrów, prostownik i regulowany wzmacniacz słuchawkowy. Filtry to typowe stopnie odwracające z ustalonym pasmem przenoszenia od dołu i od góry. Filtr „krzywa A” jest to filtr o tzw odwróconej charakterystyce ucha ludzkiego. Stosowany tylko w pomiarach szumów sprzętu audio. Nie mając do dyspozycji szczegółowych danych tego typu filtru został zaprojektowany nieco na oko. Rozrzuty pojedynczych decybeli chyba można darować w amatorskim sprzęcie pomiarowym, a jak się okazuje są różne normy określające filtry tego typu. Kolejny blok to prostownik wartości średniej ze wzmocnieniem ustalonym tak, by napięcie wyjściowe dawało wynik wartości skutecznej. Do ustawienia zera i symetrii służą dwa PR-ki. Prostownik ma przełączane stałe czasowe filtru uśredniającego. Jest to czasami potrzebne do pomiarów niskoczęstotliwościowych. Na końcu znajduje się już sam woltomierz analogowy z przełącznikiem zakresów i kalibracją dla każdego z nich. Dodatkowo mamy jeszcze potencjometr i wzmacniacz słuchawkowy. Całość jest zasilana specjalnym niskoszumnym zasilaczem. Zastosowałem dwa stopnie stabilizacji napięcia, co jest konieczne aby tętnienia zasilania były niższe od szumów własnych stabilizatora. Stabilizatory „zgrubne” to 7815/7915 i końcowe LM317/337 pracujące w topologii niskoszumnej. Sam zasilacz został umieszczony tak aby pole magnetyczne transformatora jak najmniej przenikało na czułe wejście przyrządu. Wejście i pierwszy stopień wzmocnienia najlepiej jakby były ekranowane. To drugi prototyp i w nim zrezygnowałem z tego dość kłopotliwego rozwiązania. Przy pomiarach na dużych czułościach należy zadbać aby blisko wejścia nie pojawiły się jakieś źródła zakłóceń.





    Dokładność pomiarowa
    Projektując i kalibrując miernik skupiłem się na pomiarze czystych sygnałów sinusoidalnych. Potraktowałem go jako prostownik bardzo małego napięcia zmiennego. Po dołączeniu sygnału z generatora za pomocą znanych dzielników na wyjściu miernik miał uzyskać wyższe napięcie stałe o wartości skutecznej przyłożonego napięcia do wejścia. W praktyce cały tor pomiarowy nie musi być kalibrowany a o jego dokładności decyduje precyzja wzmocnienia poszczególnych stopni i prostownika. Przydadzą się tu rezystory jednoprocentowe, choć w amatorskim mierniku 5 % też jest wystarczające. Zwłaszcza, że sam woltomierz analogowy ma klasę dokładności 2,5. Myślę, że dla sygnałów sinusoidalnych dokładność o wartości kilku procent udało się uzyskać, choć zawsze pewną niewiadomą będzie dokładność mierzenia sygnału w postaci szumów. Do precyzyjnej kalibracji przyrządu baaaaaardzoooooo przydałby mi się miernik będący nagroda w konkursie :)

    Dokładność pomiarowa w praktyce
    W dzisiejszych czasach niektórzy z politowaniem patrzą na analogowe mierniki. Nie da się ukryć, że dokładność zastosowanego to tylko 2,5%. Do tego dochodzi błąd wzmocnienia może 1%. Wypadkowo więc będzie jeszcze gorzej niż 2,5% a może będzie to 5%? Więc co to za przyrząd pomiarowy? Otóż 5% to zupełnie wystarczająca dokładność! Oto dowód: Policzmy sobie odstęp sygnału od szumu dla np. jakiegoś odtwarzacza CD czy przedwzmacniacza. Wiemy, że jego rzeczywisty poziom szumów na wyjściu to 20uV a znamionowe napięcie wyjściowe to 2V, liczymy:
    2V / 0,00002V = 100.000 i dalej 100.000 LOG * 20 = 100dB
    Teraz dla błędu 5% czyli miernik pokarze 19uV do 21uV
    2V/ 0,000021 = 95238,1 i dalej LOG*20 =99,58dB
    2V / 0,000019 = 105263,2 i dalej LOG * 20 = 100,44dB
    Oba wyniki po zaokrągleniu do pełnych decybeli dadzą tą sama wartość czyli 100dB odstępu sygnału od szumu! Tak więc 5% dokładności w tym przypadku to wystarczająca dokładność.
    Co do wskazówki analogowej, to wierzcie mi ale w tego typu przyrządzie jest ona koniecznością! Oczywiście niektórzy woleliby aby procesor sam za nich policzył magiczne decybele :)

    Obsługa miernika
    Obsługa jest intuicyjna. Podłączamy wejście pomiarowe miernika do wyjścia badanego toru audio czy napięcia wyjściowego zasilacza. Przełączając zakresy pomiarowe „szukamy” wskazówki na skali, wybieramy też pasmo pomiarowe. Podłączając słuchawki możemy usłyszeć tak na prawdę co za szum/zakłócenia generuje mierzony układ. Jest to najistotniejsza funkcją w całym mierzeniu szumów. To nie o ich poziom bezwzględny chodzi ale o to co w tych szumach się znajduje. Dzięki bezpośredniemu odsłuchowi możemy szybko ocenić czy jest to brum z zasilacza, brzęczenie trafa czy jakieś ćwierkanie napędu CD, czy cyfrówki. Oczywiście pod to wyjście możemy podłączyć analizator widma i wszystko zobaczyć.

    Uwagi
    Nieco uproszczona konstrukcja układowa powoduje pewne kłopoty z pomiarami. Ponieważ wzmacniacz pomiarowy pracuje pełnym pasmem a filtry znajdują się dopiero za nim można zauważyć „nasycanie” wzmacniacza przy pomiarach na dużej czułości i wąskim pasmie. Jest szczególnie słyszalne, gdy niskoczęstotliwościowy szum „zatyka” tor pomiarowy i robi się na chwile cisza. Dzieje się tak np. przy podłączaniu przewodów pomiarowych. Utrudnia to pomiary wąskopasmowe sygnału z dużą wartością niskich częstotliwości. Zawsze po włączeniu węższego pasma, szczególnie krzywej A wskazówka miernika opada. Jeśli wtedy zwiększymy czułość wynik pomiaru może być niewiarygodny. Stopnie wzmocnienia mogą się przesterować sygnałami spoza pasma pomiarowego (nie ma detektora clip). Z tego też względu nie ustawiamy czułości tak aby wskazówka wychyliła się najwięcej. Robimy to tylko przy pracy pełnopasmowej a później redukujemy pasmo i odczytujemy wartość.

    Parametry miernika
    Zakresy pomiarowe: 30 uV, 300 uV, 3m V dla „1/3”: 10 uV, 100 uV, 1 mV
    pasma: krzywa A, 20 Hz - 20 kHz, 10 Hz-100 kHz i full (ok 1 Hz - > 200 kHz)

    (IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)(IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)


    Fajne!
  • #2 04 Gru 2017 06:35
    Steryd3
    Poziom 31  

    Nie wiem na ile tego typu przyrząd jest przydatny w warsztacie zajmującym się technikom audio (bo w tej dziedzinie jestem raczej świadomym użytkownikiem a nie profesjonalistą), ale na mnie projekt robi b. dobre wrażenie.
    Sama koncepcja urządzenia nie jest może jakaś super wyszukana ale zastosowane rozwiązania układowe, dobór elementów oraz samo wykonanie dają obraz kunsztu konstruktora.
    Osobiście pokusił bym się na dołożenie w miejsce wskazówkowego miernika jakiejś części cyfrowej. Przypuszczam, że zastosowanie dobrego przetwornika A/C(choćby 12-bitowego) wraz z nawet prostym mikrokontrolerem i wyświetlaczem podniosło by walory sprzętu-tak pomiarowe jak i wizualno-użytkowe.
    Można by się też pokusić- choć to pewnie bardziej dyskusyjne- nad wprowadzeniem przetwornika ADC jeszcze wcześniej i próbować filtracje i uśrednianie sygnału robić już po stronie cyfrowej.

    Reasumując- przedstawioną konstrukcję uważam za bardzo udaną (mimo opisanych na końcu mankamentów) wyróżniającą się na tle innych. Tego typu konstrukcję coś wnoszą(w odróżnieniu od wielu migaczy diodą i niekończącej się serii termometrów na DS18B20) -pokazują innym jak podejść do pewnych zagadnień, dają możliwość podpatrzenia rozwiązań. BRAWO

  • #3 04 Gru 2017 09:10
    drobok
    Poziom 24  

    Szkoda że dokładność urządzenia jest (moim zdaniem) mniej więcej proporcjonalna do wzmocnienia badanego układu, oraz błędnie zakłada że szumy na wejściu są zerowe.

  • #4 04 Gru 2017 09:49
    atom1477
    Poziom 43  

    Fajny układ. Widać że trzeba było się do niego przyłożyć a nie tylko poskładać gotowe płytki Arduino.
    Brakuje schematu bloku zasilania. A on może być ciekawy bo napisałeś:

    irek2 napisał:
    Stabilizatory „zgrubne” to 7815/7915 i końcowe LM317/337 pracujące w topologii niskoszumnej.

  • #5 04 Gru 2017 17:25
    irek2
    Poziom 40  

    drobok napisał:
    Szkoda że dokładność urządzenia jest (moim zdaniem) mniej więcej proporcjonalna do wzmocnienia badanego układu, oraz błędnie zakłada że szumy na wejściu są zerowe.


    Chciales chyba napisac, proporcjonalna do dokladnosci wzmocnienia? Owszem tak jest i wpominam o tym w tekscie.

    Nigdzie nie zalozylem, ze szumy wejscia sa zerowe, mam je policzone a i sam mozesz to zrobic, bo na schemacie jest wypisana wartosc szumow dla maksymalnego wzmocnienia dla roznych pasm pomiarowych. Z tego co pamietam wyszlo mi 2nV/pierwiastek z herca. Niby nic specjalnego ale kupilem scalaki ktore mialy miec 1-1,5nV i wypadly duzo gorzej! Super niskie szumy rzedu 1nV mozna osiagnac tylko dla bardzo duzych wzmocnien dla malych jest to nie mozliwe.

    Przydatnosc urzadzenia do dopieszcania konstrukcji audio jest znacznie wazniejsza niz jego praktyczna dokladnosc ktora do niczego nie jest potrzebna!
    Parametrem odstepu sygnalu od szumu mozna dowolnie manipulowac, robia to od lat producenci sprzetu audio.

  • #6 04 Gru 2017 17:28
    es2
    Poziom 12  

    Tak się zastanawiam, mowa o małych szumach, a ekranowania nie widzę.
    Jakie sa wartości rezystorów? Nie widze na schemacie, a jak wiodomo, im większa wartość rezystora tym bardziej szumi.

  • #7 04 Gru 2017 17:37
    irek2
    Poziom 40  

    atom1477 napisał:
    Fajny układ. Widać że trzeba było się do niego przyłożyć a nie tylko poskładać gotowe płytki Arduino.
    Brakuje schematu bloku zasilania. A on może być ciekawy bo napisałeś:
    irek2 napisał:
    Stabilizatory „zgrubne” to 7815/7915 i końcowe LM317/337 pracujące w topologii niskoszumnej.


    Dzieki :)

    Ten zasilacz to nic wielkiego, to podstawy elektroniki a aplikacja LM-ow to zwykla aplikacja z dodanym Cadj. Malo kto wie, ze zmniejsza to jego impedancje wyjsciowa i szumy. A dowiedzialem sie o tym dopiero jak zbudowalem szumofon. Wazne jest jednak zapewniene iodpowiedniego tlumienia dla napiecia tetnien zasilania a jest to mozliwie tylko przy zastosowaniu dwoch szeregow polaczonych stabilizatorow. I znow jak sie nie ma czym mierzyc tetnien na poziomie mikrowoltow to sie o tym nie wie :)

    Zasilacz w tej aplikacji ma szumy wyjsciowe 25uV a mam jeszcze wersje z szumami na granicy pomiary czyli 2uV :)

    Dodano po 6 [minuty]:

    es2 napisał:
    Tak się zastanawiam, mowa o małych szumach, a ekranowania nie widzę.
    Jakie sa wartości rezystorów? Nie widze na schemacie, a jak wiodomo, im większa wartość rezystora tym bardziej szumi.


    O ekranie jest w tekscie. Pierwsza wersja miala a w drugiej, prostszej, oszczedzilem :) Ekran redukuje brum ale wszystko zalezy co mierzymy jesli typowe wzmacniacze z szumami >30uV to obejdzie sie bez ekranowania.

    Co do rezystorow to masz racje i neistety malo kto o tym wie. Widzielem nawet aplikacje superniskoszumnego AD797 na rezystorach o zgrozo 47kom!! Masakra! Zwykly NE5532 zaczyna szumiec ponizej 2kom a powyzej to szum rezystorow wiec po co komu lepszy scalak jak nie wiec co to szum termiczny rezystancji?

    A z ciekawostek dodam, ze na wejsciu ukladu znajduje sie szeregowy rezystor zabezpieczajacy o wartosci 10om. Poczatkowo byl 100om ale wnosil wieksze szumy :) Uklad ma duze szumy pradowe ale bardzo male napieciowe. Stopnie wyjsciowe audio maja niskie impedancje wyjsciowe wiec to nie przeszkadza.

  • #8 04 Gru 2017 21:13
    drobok
    Poziom 24  

    Nie chciałem, ty mierzysz podłogę szumową w danym miejscu. A urządzenie mierzone na wejściu też ma jakiś szum który wzmacnia, to jest właśnie twój błąd pomiaru.
    es2, szum opornika nie zależy od jego rezystancji. Szum~tłumienia.

  • #9 04 Gru 2017 21:16
    es2
    Poziom 12  

    drobok napisał:
    szum opornika nie zależy od jego rezystancji. Szum~tłumienia.

    A szumy termiczne?

  • #10 04 Gru 2017 21:31
    drobok
    Poziom 24  

    Wzór nyquista jest dla kwadratu napięcia, dla mocy dzielisz napięcie przez rezystancję i opór się skraca.

  • #11 04 Gru 2017 22:39
    irek2
    Poziom 40  

    Jest wiele ksiażek o szumach, sa wzory na szumy napięciowe, prądowe, termiczne itd itp. W konsekwencji nikt tego nie czyta i mało kto wie o co z szumami chodzi!
    Ja się skupiłem na praktyce! Stad ten miernik, który otwiera oczy (uszy)! Praktyka jest taka, że duża rezystancja = duży szum. Mierząc praktyczny układ, zmniejszamy wartości jego rezystancji tak aby szum był najmniejszy. Ustalamy próg przy którym dalsze zmniejszanie nie wnosi poprawy. I wtedy możemy sięgnąć po lepszego opampa czy zmienić prąd we wzmacniaczu dyskretnym itd itp. Stopnień wejściowym szumofonu pracuje na bardzo dużym prądzie, bo tak najmniej szumiał. Za to parametry DC są fatalne ale bez znaczenia.

    Idea powstania urządzenia była prosta. Mam wzmacniacz, podłączam go do kolumny głośnikowej i słucham jak bardzo szumi/ brumi. Niestety w dobrej klasy sprzęcie nie wiele słychać. Wiec prosty pomysł jak nie słychać to trzeba wzmocnić! Ale wzmocnić wzmacniaczem który ma niższe szumy od tego mierzonego. Do tego doszły filtry, prostownik i miernik. Ot cała filozofia. Czemu nikt nie zrobił tego wcześniej? Ale może wiecie kto próbował? Ja wiem, ukazał się na ten temat cały artykuł :)

  • #12 05 Gru 2017 01:20
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 41  

    Drobiazg, ale...już Ci tej ,,Curv'y" :D na panelu nie chcieli wydrukować ? :D Zdecyduj się na jeden język w opisach. A jak już, to zamiast ,,Average" powinno byc ,,Response time", czyli ,,Czas odpowiedzi". Przydał by się też kalibrator - jakaś dobrze obciążona dioda Zenera i niech sobie szumi jako wzorzec.. Co do reszty to zupelnie przyzwoicie wykonany prosty przyrząd warsztatowy, ale to tylko miliwoltomierz selektywny w pasmie akustycznym. Nie odróżni np. Szumu Bialego od Różowego, to już musi zrobić Ucho Właściciela. Jak się nie ma oscyloskopu, może byc ,,Szumofon"
    a raczej ,,Noisephone". :D. Na marginesie lubie takiego typu wskaźniki analogowe, w końcu na nich się wychowałem :D a nie Star Treki na Arduino.

    Steryd3 napisał:
    wyświetlaczem podniosło by walory sprzętu-tak pomiarowe jak i wizualno-użytkowe.
    A fujjj :cry:

  • #13 05 Gru 2017 17:58
    irek2
    Poziom 40  

    Niestety tlumaczenie angielskich elektronicznych zwrotow czesto jest niemozliwe stad te curvy ale tylko miedzy nami :)

    No wlasnie, jak skalibrowac miernik szumu? Nie ma na rynku miernikow szumu a skad wziac wzorcowy szum? :)

    O przepraszam! Nie miliwoltomierz, bo to robi kazdy miernik uniwersalny! To jest mikrowoltomierz!! O rozdzielczosci 0,3uV! W dodatku o pasmie 1hz -1Mhz (w wpierwszej wersji) teraz pasmo zredukowalem do 200khz, bo i tak prostownik nie dawal rady :)

    Wskazniki analogowe sa niezbedne w tego typu przyrządzie! Szumy nie sa stale wiec widac ciagle wahajaca sie wskazowke. W domenie cyfrowej byłyby to ciągle skaczące cyferki :)

    Nie napisałem jeszcze o jednym. Aby obliczyć stosunek sygnał szum należy podzielić przyjęte napięcie odniesienia ( no właśnie jakie je przyjąć :) )przez wartość zmierzonych szumów potem "zlogarytmowac" i pomnożyć przez 20 :) Wystraszylem? :) Dlatego o tym nie wspominam :) Niech Ci co ich wystraszyłem nadal myślą, że ich karta muzyczna i RMAA dobrze mierzy poziom szumów :)

    Co do odróżniania szumy białego od różowego to i owszem ucho jest w tym najlepsze, oczywiście można podłączyc analizator widma np zwykłą kartę muzyczna. Ale doświadczenie z tym przyrządem nauczyło mnie odróżniać brum z trafa (brrrrr), brum z zasilacza (buuuuuu) czy brum elektrostatyczny (bzzzzzz)! Bezcenne? :) I oczywiście szum rezystorow (bialy, ssssssss), półprzewodnikow (różowy, szzzzzzzz) czy wybuchowy mowie na niego brudnych połprzewódnikow, tak szumią tranzystory średniej mocy, nie umiem zaszumieć ale podobnie brzmi szum gotującej wody :)

  • #14 05 Gru 2017 18:19
    Freddy
    Poziom 43  

    irek2 napisał:
    Niestety tlumaczenie angielskich elektronicznych zwrotow czesto jest niemozliwe stad te curvy ale tylko miedzy nami
    Dlaczego? Normalny człowiek nie będzie żadnych docinek wrzucał - "A weighted curve" - tak powinno być.

  • #15 05 Gru 2017 18:43
    irek2
    Poziom 40  

    Wiem, ale to troche za dlugie okreslenie :) Czytajac stare ksiazki o sprzecie audio w pamieci zapadla mi "krzywa A" i uznalem, ze to bedzie taki slodki powrot do historii :)

  • #16 05 Gru 2017 18:46
    Steryd3
    Poziom 31  

    Krzysztof Kamienski napisał:

    Steryd3 napisał:
    wyświetlaczem podniosło by walory sprzętu-tak pomiarowe jak i wizualno-użytkowe.
    A fujjj

    Dla jednego fuj dla drugiego nie fuj. Ja wiem, że jak się niektórym młodość wspomni, lampowe oscyloskopy z miłym zielonkawym luminoforem i wskazówkowe multimetry z oznaczeniami w cyrylicy zdobyte cudem na bazarku to aż się łezka w oku zakręci. Oczywiście wskazówka ma pewne zalety, ma i też wady...ale nie przesadzajmy. Pewnie temat ten był wałkowany tysiące razy. Większość multimetrów nie bez przyczyn ma wyświetlacz cyfrowy a dla wielbicieli wyświetlania analogowego przewidziano marną namiastkę w postaci bargrafu. :)

  • #17 05 Gru 2017 19:07
    irek2
    Poziom 40  

    Wierz mi, ze akurat w tym przypadku ta analogowa wskazówka jest konieczna! Spójrz na moje cztery kolejne projekty w tym dziale, wszystkie sa cyfrowe!
    Musialbys troche pouzywac tego przyrzadu, zeby docenic ta wyhylajaca sie wskazowke :)
    Oczywiscie myslalem o cyfryzacji wyniku. Rozdzielczosc ADC nie jest krytyczna 10bitow wystarczy. Moznaby od razu obliczyc stosunek sygnal szum, tylko trzebaby wpisywac wartosc napiecia referencyjnego. W domowym audio nie ma norm dotyczacych standardowego poziomu napiecia czy impedancji. No i ja programuje w bascomie a on chyba nie potrafi liczyc logarytmow :(

    Miernik cyfrowy wyswietla z czestotliwoscia 2-5razy na sekunda, bargraf ok 30razy!! Przepraszam, mierzy z taka czestotliwoscia a jak szybko poradzi sobie z tym wyswietlacz to juz inna sprawa. Bargraf to nie bajer w pewnych sytuacjach sie przydaje :)

    Co do oscyloskopu to mam tani analogowy 20Mhz i dosc nowoczesny cyfrowy (Rigol 1054Z) jak i dostep do najnowszych, super wypasionych. I musze powiedziec, ze do techniki audio analogowka jeszcze wygrywa! Chodzi o obserwacje dynamicznie zmieniajacego sie przebiegu audio. Wykrycie delikatnych podwzbudzen wzmacniacza przy konkretnej amplitudzie jest latwiejsze. Choc cyfrowki zaczynaja byc szybkie a wbudowane FFT daje duzo wieksze mozliwosci w wykrywaniu wzbudzen. No i nareszcie producenci docenili duza pamiec oscyloskopu bez tego wydluzajac podstawe czasu spadalo probkowanie a wiec pasmo pomiarowe! Analog nawet na dlugich podstawach czasu ma pelne pasmo czego nie osiagnie zadna cyfrowka! Podlacz do cyfrowki wyjscie wzmacniacza pracujacego w klasie D czy wyjscia zasilacza impulsowego. Kluczowanie 500khz zmodulowanego kilkoma hercami :) Obecnie producenci oscyloskopow zaczynaja myslec jak sensownie mierzyc zmodulowany PWM :) No i nadal wykrywanie szybkich pojedynczych impulsow jest problematyczne. Juz siegnelo 50khz w tanim sprzecie do nawet 1Mhz w w wyzszej polce. Tzw szybkosc wyswietlania.

  • #19 05 Gru 2017 19:19
    irek2
    Poziom 40  

    IHF-A juz lepiej tylko to takie bezdusznie techniczne okreslenie, ze sam bym sie go przestraszyl :) No i chyba mysialbym spelnic z jakas dokladnoscia ta norme, żeby sie nia szczycić na froncie :)

  • #21 05 Gru 2017 19:45
    Steryd3
    Poziom 31  

    Wywód o bazarku i ruskich miernikach raczej miał mieć bardziej zabarwienie humorystyczne niż techniczne, ale u niektórych-najczęściej starszych i nie bez zasług- elektroników rzeczywiście można czasem odnaleźć tę nutę myślenia bardziej melancholijnego niż technicznego.

    Nie twierdziłem, że wskazówka nie ma swoich zalet tylko, że warto podyskutować nad wyświetlaczem cyfrowym i temu wbijałem tą szpilkę. Argument typu "fuj" niewiele wnosi :)

    Co do wskazówki...istotnie nie używałem urządzenia i nie wiem co się lepiej sprawdza. Wskazówka szybko pokazuje "gdzie się jest" z wynikiem. Pokazuje lepiej dynamikę zmian wartości mierzonej i bardziej obrazuje jej charakter. Czasem niestety też nieco ją fałszuje bezwładnością ustroju pomiarowego. O słynnym błędzie paralaksy nawet nie wspominam bo tu chyba nie ma to większego znaczenia.

    Kolega sam podał kilka argumentów do ucyfrowienia urządzenia...myślę że Bascom'em z logarytmem dał by sobie radę...choć ja preferuję C i to już z logarytmem radzi sobie wyśmienicie:)

    Ostatecznie można rozważyć wyświetlanie graficzne lub pozostawienie wskazówki a dodanie tylko części cyfrowej do "wyższych celów".

    Zastanawiałem się kiedy ktoś podniesie argument przeciw ucyfrawianiu pt. cyfrówka wprowadza zakłócenia...

  • #22 05 Gru 2017 21:45
    irek2
    Poziom 40  

    Przegladalem kiedys dokumentacje sprzetu pomiarowego audio presision. Glownie ze wzgledu na THD. Skonstruowalem generator 1khz o "zerowych" znieksztalceniach. Razem z moja karta muzyczna pokazuja THD 0,0003%. Czy bardziej znieksztalca generator czy karta tego nie wiem :) W kazdym razie zobaczylem co potrafi audio precision i, ze ponziej pewnej amplitudy THD musza rosnac, bo po prostu harmoniczne gina w trawie szumowej.

    Cyfrowka i zaklocenia, owszem. Pewnie bylby jakis klopot. Kiedys mierzylem szumy wyjsciowe wysokiej klasy odtwarzacza CD. Podlaczam jeden kanal, cisza, cos szumi ale ok. Wiec mysle jest ok. Ale dla pewnosci podepne drugi. No i slysze traktor a wskazowka lata :) Zle pociagneli masy i cos wlazilo na jeden kanal. Odpiecie uziemienia mechanizmu napedowego zlikwidowalo problem :)

    Co do szumofona to nie wiem czemu jeszcze nikt nie spytal dlaczego to nie ma pomiaru TRUE RMS :)

    A co do procesorow, to chetnie nawiarze wspolprace z kims kto potrafi na xmedze sprobkowac sygnal audio i obliczyc FFT. Kawal dobrej roboty odwalil kolega ktory zaprojektowal AVT2999. Pisalem do niego ale zero czasu, sporo bledow ma w projekcie ale kto by je poprawial :) W kazdym razie zostawil pelna dokumentacje w sensie pliki zrodlowe chyba w C.

  • #23 06 Gru 2017 22:31
    Thunderacer
    Poziom 15  

    irek2 napisał:
    Razem z moja karta muzyczna pokazuja THD 0,0003%.



    To znaczy "mierzyłeś" sygnał wejściem karty muzycznej za pomocą jakiegoś programu i uznałeś taki poziom zawartości harmonicznych za realny?

  • #24 07 Gru 2017 19:36
    irek2
    Poziom 40  

    A dlaczego mialby byc nierealny? Mysle, ze sam generator ma nizsze znieksztalcenia a to co widze to tylko znieksztalcenia karty muzycznej.

  • #25 07 Gru 2017 19:44
    atom1477
    Poziom 43  

    Niestety ale Thunderacer może dobrze gadać.
    Sam badałem THD za pomocą dość dobrej zewnętrznej karty dźwiękowej i było ono dość dobre, a potem się okazało że to był wynik nieprawidłowego obliczania THD przy użyciu programu Audacity przy małym poziomie sygnału (nie wiem dlaczego ale tak wychodziło).
    Dodatkowo generator z mostkiem Wiena i żarówką też się okazał nie być zbyt dobry.

  • #26 07 Gru 2017 19:45
    Thunderacer
    Poziom 15  

    irek2 napisał:
    A dlaczego mialby byc nierealny? Mysle, ze sam generator ma nizsze znieksztalcenia a to co widze to tylko znieksztalcenia karty muzycznej.


    Wykonanie generatora o stałej f i małej zawartości harmonicznych jest wykonalne. Wątpliwości budzi dokładność pomiaru kartą dźwiękową. Rząd wielkości, który podałeś jest mierzalny raczej tylko przez profesjonalną aparaturę.

  • #27 07 Gru 2017 21:05
    irek2
    Poziom 40  

    Mam polprofesjonalna EMU0404 ktora ma katalogowo >0,001% w petli DAC-ADC. Wiec sam ADC moze miec realnie mniej. Oczywiscie pomiary na poziomie ponizej 0,001% to juz abstrakcja. Wszystko ma wplyw no i konczy sie odstep sygnalu od szumu dlatego dla niskich poziomow napiec rosna THD nie ze wzgledu na zawartosc harmonicznych a ze wzgledu na trawe szumowa. Obecnie graniczna wartoscia mierzalnosci jest 0,0001%. Podawane THD dla haj-endowych opampow sa o rzad lub dwa nizsze ale nie wynikaja z rzeczywisctych pomiarow tylko z obliczen!

    (IREK) Miernik poziomu szumów sprzętu audio (szumofon)

    Przy projekcie generatora staralem sie o niskie szumy i czyste zasilanie aby nie bylo brumu na 50, 100hz itd. Jak widac to sie udalo.
    Sam generator to mostek wiena na opampie o praktycznie niemierzalnych znieksztalceniach i wspomnianym niskoszumnym zasilaczu. Najwazniejsza byla stabilizacja amplitudy, bo przy tak niskich THD to wlasnie ta droga przedostawaly sie harmoniczne.

    Pomiar przed tuningiem karty. EMU0404 ma fabryczna wade na wejsciu lewego kanalu jest zle poprowadzona roznicowa para sciezek sygnalowych. Stad na koncu pasma (gorny wykres) prazki harmonicznych z wewnetrznej przetwornicy napiecia znajdujacej sie obok.

  • #28 09 Gru 2017 11:03
    rwaligora
    Poziom 9  

    Ogólnie fajna konstrukcja. I od razu kilka pytań :
    - czy obecność zasilacza sieciowego nie wnosi zbyt dużych zakłóceń nx50Hz ?
    Z praktyki wiem, że eliminacja przydźwięku sieci jest bardzo trudna, konstruując wzmacniacze audio o wysokiej czułości, chocby nie wiem co zawsze dostawałem w "tle" przydźwięki, dlatego w konstrukcjach typu ultralownoise stosuje tylko zasilanie bateryjne.
    - jak duży wpływ ma temperatura układu na szumy własne ?
    - czy układu nie da się uprościć - zobacz np notę katalogową układu LTC1968, na ostatniej stronie jest bardzo prosty układzik pomiaru szumu RMS, innymi słowy czemu nie można zastosować jakiś nowych niskoszumnych wzmacniaczy op.
    Prawdę mówiąc kłopotliwy jest dobór wzmacniacza I stopnia, może chociaż jakieś układy typu MAT (dwa parowane tranzystory niskoszumne)
    - wydaje mi się, że ekran jednak powinien być zwłaszcza na układach wzmacniaczy, bo co np. z zakłóceniami radiowymi
    oczywiście sa filtry, ale jak to mówią - lepiej zapobiegać.
    A i gniazdo we chyba lepsze będzie BNC, Pan z EEVbloga, nie byłby zadowolony, widząc takiego iskrzaka jako wejście obwodu niskoszumowego ;-)

  • #29 09 Gru 2017 11:07
    atom1477
    Poziom 43  

    irek2 napisał:
    Podawane THD dla haj-endowych opampow sa o rzad lub dwa nizsze ale nie wynikaja z rzeczywisctych pomiarow tylko z obliczen!

    Wynikają z pomiarów. Tylko że robionych nie bezpośrednio ale za pomocą różnych sztuczek.

  • #30 09 Gru 2017 17:55
    irek2
    Poziom 40  

    rwaligora

    Zasilacz ma ultraniskie szumy i zerowy brum. Dwa stopie stabilizacji napiecia. Juz gdzies sie o nim rozpisalem ale to osobny temat. Glownym problemem bylo przenikanie rozproszonego strumienia magnetycznego z transformatora. Akurat model na zdjeciach ma male trafo, któro bardzo nie sieje, zostalo umieszczone jak najdalej i jego wplyw jest zauwazalny ale akceptowalny. Ekranowanie poprawia sytuacje ale nie jest konieczne. Jesli przyrzad mialby stac blisko jakiegos zrodla zaklocen wtedy na pewno bedzie konieczne. Ale mowimy tu o amatorskim przyrzadzie. Zawsze na poczatku zwiera sie przewod pomiarowy i patrzy co mamy na wskazowce, najlepiej tez tego posluchac. To taka kalibracja od zewnetrznych zaklocen. Juz mi sie tak udalo znalezc odpowiedni prawdziwie ekranowany przewod czincz-czincz. A o takivwcale nie latwo. Test z szumofonem nie wymaga przeciecia przewodu :)

    Wspomne tylko o pierwszej wersji szumofonu w ktorej zastosowalem trafo zasilajace z rdzeniem , chyba mozna je nazwac 4xC. Czyli dwa obwody magnetyczne, taka osemka. Sporo sialo i spedzilem troche czasu zanim znalazlem odpowiedni kąt w ktorym zaklocenia sie znosza. Ale mimo to musialem zastosowalec ekran stopnia wejsciowego. Wiem jak uciazliwe jest wycinanie, wyginanie i lutowanie go. Wiec w tej nieco uproszczonej wersji nie chce straszyc potencjanych wykonawcow przyrzadu :)

    Co do szukania brzeczenia w glosnikach we wzmacniaczu to spedzilem ze dwie godziny na kreceniu trafem mojego uniampa300. Wzmacniacz od dwoch lat prezentowany na Audio Video Show. Niestety szumofon jest monofoniczny wiec moglem sluchac tylko jednego kanalu i jak juz ustawilem trafo na minimum brumow to w drugim kanale nie bylo to minimum :) do tego doszedl wplyw pozycji potka volume i tak krok po kroku udalo sie ustawic trafo po ok dwoch godzinach :) Jak ja zazdroszcze tym co nie maja szumofonu i przykrecaja trafo tak jak im wygodniej ;) A zeby zobrazowac jaki to byl brum dodam, ze sama koncowka ma 40uV szumu a z dobrze ustawionym trafem 50uV z kiepsko ponad 100uV wiec to tez bylo akceptowalne. Jak wlozy sie ucho do glosnika niskotonowego kolumny nic sie nie uslyszy, tylko delikatny szum w wysokotonowce.

    Co do innych niskoszumnych opampow to przecwiczylem rozne konfiguracje. Ta jest najlepsza i najtansza! NE5532 to niskoszumne kostki po 1zl! Wstawialem zamiast nich opampy po ponad 10zeta i nic to nie zmienialo! Kluczowe sa tranzystory wejsciowe, bo to szum tego stopnia o wszystkim decyduje. I tu BC546 sa wystarczajace inne bardziej niskoszumne uzyskuja ten sam efekt przy mniejszej ilosci. Ale ich multiplikacja juz nie zmiejsza szumow. Tak wiec mamy dobry efekt na popularnych i tanich podzespolach :)

    Scalaki, przetworniki RMS znam, sa drogie i niezbyt dostepne. Po co mi one skoro przyrzad dziala? Ja nie musze miec laboratoryjnej dokladnosci. Mierze szum, slucham z czego sie sklada, poprawiam konstrukcje tak, zeby byl jak najnizszy to wszystko.
    To, ze wielcy produceni maja referencyjny sprzet pomiarowy to nei znaczy, ze nie pisza bzdur w wynikach swoich pomiarow :)

    Gniazdo wejsciowe to tylko bizuteria. Tu nie mamy w.cz wiec BNC nie jest konieczne. Łatwiej o kabelek czincz niz BNC.

    Z ciekawych tematow pomiaru szumow jest mierzenie wzmacniaczy pracujacych w klasie D czy przetwornikow DAC bez filtu na wyjsciu. Szumofon przy nich glupieje, bo sie nasyca smieciami w.cz. Dlatego ta wersja ma wyjscie zasilania +-12V do przyszlosciowego dolaczania filtrow aktywnych czy innych superniskoszumnych stopni wejsciowych.
    Dodano po 5 [minuty]:

    atom1477 napisał:
    irek2 napisał:
    Podawane THD dla haj-endowych opampow sa o rzad lub dwa nizsze ale nie wynikaja z rzeczywisctych pomiarow tylko z obliczen!

    Wynikają z pomiarów. Tylko że robionych nie bezpośrednio ale za pomocą różnych sztuczek.


    Dokladnie i jest to opisane w notach haj endowych opampow.

    Mierzymy THD opampa przy wzmocnieniu 100razy a pozniej wynik dzielimy na 100 :)
    Probowalem zmierzyc THD NE5532 przy wzmocnieniu 50x i mi sie nie udalo :) Sam generator z analizatorem widma pokazuje u mnie THD 0,0003% i tyle samo po wzmocnieniu 50x w NE5532! Co ciekawe udalo mi sie wychwycic znieksztalcenia wprowadzane przez dzielnik rezystorowy SMD! Dokladnie 2k/220ohm 0805. THD wzrosly do 0,0005%! Wlutowanie zwyklych przewlekanych cwiartek weglowych wrocilo THD do 0,0003%!

TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo