Аудиокарта - инструмент измерения? Реальность? Заблуждение?

[Vovk_Z]

[uquote="Даджал",url="/forum/viewtopic.php?p=3398328#p3398328"]Картинка явно не соответствует реальным параметрам сигнала, потому любой, только не 0,00003%[/uquote]
- естественно, глупо будет утверджать, что реальный Кг там именно ровно 0,00003%. Однако, можно быть уверенным, процентов на 90-95, что он не более 0,0001%. Если сделать режектор, а тем более активный режектор (а именно ими, на этих уровнях, как правило и измеряют) - то можно говорить более уверенно, и давать намного (на порядок?) меньшую вилку отклонений.

Ваш експеримент, конечно, стоит произвести. Лично мне - прямо сейчас неохота, да и некогда.
Чуть попозжее, если эта тема не утратит актуальность - я сделаю делитель-переходник, и напишу что-то, по своей карте. (Из первых попавшихся под руку коненкторов и резисторов - не гоже его делать).

[As]

Кроме измерений абсолютных величин, где звуковая карта, возможно, уступит измерительному прибору, есть измерения относительные, а тут нынешние кодеки будут вполне "на коне"
Кстати, кое-кто наивно думает, что, если АЦП карты поддерживает дискретизацию 192 килогерца, то и АЧХ линейна почти до ста килогерц, однако, на практике это не так - и хорошо, если хотя бы до 20 килогерц АЧХ более-менее ровная! Высокая частота дискретизации нужна в звуке не для расширения диапазона частот, а для более верной передачи музыкального импульса, снижения фазовых искажений на верхнем краю диапазона частот...

[Даджал]

[uquote="Vovk_Z",url="/forum/viewtopic.php?p=3399639#p3399639"]- естественно, глупо будет утверджать, что реальный Кг там именно ровно 0,00003%. Однако, можно быть уверенным, процентов на 90-95, что он не более 0,0001%. Если сделать режектор, а тем более активный режектор (а именно ими, на этих уровнях, как правило и измеряют) - то можно говорить более уверенно, и давать намного (на порядок?) меньшую вилку отклонений.[/uquote]
Одна десятычная процента - это уже микровольт. И этот микровольт должен гарантированно и точно измеряться так, чтоб от милливольта по напряжению он отличался ровно в тысячу раз. Повторюсь ещё раз - я очень сильно сомневаюсь в том, что карточки способны на это (могу и ошибаться, но пока никто не опроверг моё заблуждение, если оно таковым является). Потому все такие тесты с помощью карт - это погода на Марсе, особенно в тех измерениях, где измеряются малые величины.


[uquote="Vovk_Z",url="/forum/viewtopic.php?p=3399639#p3399639"]Ваш експеримент, конечно, стоит произвести. Лично мне - прямо сейчас неохота, да и некогда.
Чуть попозжее, если эта тема не утратит актуальность - я сделаю делитель-переходник, и напишу что-то, по своей карте. (Из первых попавшихся под руку коненкторов и резисторов - не гоже его делать).[/uquote]
Справедливости ради, вы на написание этого коммента потратили больше времени Я же даже фотку прикрепил, на котрой хорошо видно, что взяты два китайских тюльпана, один кусок проволоки и 2 смд резистора. Пайка заняли минуты 3 от силы. И не вижу смысла искать какие-то особые разъёмы и резисторы

Добавлено after 6 minutes 47 seconds:
[uquote="As",url="/forum/viewtopic.php?p=3400013#p3400013"]Кроме измерений абсолютных величин, где звуковая карта, возможно, уступит измерительному прибору, есть измерения относительные, а тут нынешние кодеки будут вполне "на коне" [/uquote]
Хотелось бы увидеть это "на коне".
А относительные не измерения, а сравнения, если это касается применения аудиокарточек. Вот сомневаюсь я, что аудиокарта достаточно точно покажет относительные отличия низких уровней сигнала. Например, выдаст отличие 100нВ от 10 мкВ в 100 раз, а 50нв от 2мкв в 40?

[khach]

С низкими уровнями ( которые выше уровня шума) у аудио карт как раз полный порядок. Вот с большими уровнями, близкими к полному размаху сигнала, бывали проблемы. Усилители не прокачивали входные емкости АЦП на верхних частотах диапазона. Лечилось заменой усилителей прямо на карте.
Соотношение амплитуд тоже выдерживается очень точно как раз в силу использования дельта-сигма преобразователя в аудиокартах.


Остальное смотрите ту https://www.akm.com/akm/en/file/ev-boar ... 394AVS.pdf
Конечно AK5394 топовый АЦП, но так мы и звуковые карты не встроенные в материнку рассматриваем.

[Vovk_Z]

[uquote="Даджал",url="/forum/viewtopic.php?p=3400428#p3400428"][uquote="Vovk_Z",url="/forum/viewtopic.php?p=3399639#p3399639"]Ваш експеримент, конечно, стоит произвести. Лично мне - прямо сейчас неохота, да и некогда.
Чуть попозжее, если эта тема не утратит актуальность - я сделаю делитель-переходник, и напишу что-то, по своей карте. (Из первых попавшихся под руку коненкторов и резисторов - не гоже его делать).[/uquote]
Справедливости ради, вы на написание этого коммента потратили больше времени Я же даже фотку прикрепил, на котрой хорошо видно, что взяты два китайских тюльпана, один кусок проволоки и 2 смд резистора. Пайка заняли минуты 3 от силы. И не вижу смысла искать какие-то особые разъёмы и резисторы [/uquote]
- микровольты (даже учитывая то, что мы говорим о переменном токе) нельзя измерять чем попало, используя произвольные разъемы и резисторы.

[Даджал]

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=3400667#p3400667"]С низкими уровнями ( которые выше уровня шума) у аудио карт как раз полный порядок.[/uquote]
Повторюсь, есть у меня сомнения на этот счёт. Я предложил простейший тест, положительные результаты которого с какой-нить звуковой картой, эти сомнения мог бы убрать.

[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=3400667#p3400667"]Вот с большими уровнями, близкими к полному размаху сигнала, бывали проблемы. Усилители не прокачивали входные емкости АЦП на верхних частотах диапазона. Лечилось заменой усилителей прямо на карте.
Соотношение амплитуд тоже выдерживается очень точно как раз в силу использования дельта-сигма преобразователя в аудиокартах.[/uquote]
Карточка кроме самого АЦП содержит и другие элементы, которые оказывают влияние на малый сигнал. Про большой сигнал не будем говорить - тут аттенюатор нужен.


[uquote="khach",url="/forum/viewtopic.php?p=3400667#p3400667"]Остальное смотрите ту https://www.akm.com/akm/en/file/ev-boar ... 394AVS.pdf
Конечно AK5394 топовый АЦП, но так мы и звуковые карты не встроенные в материнку рассматриваем.[/uquote]
Интересный АЦП, хоть до идеала ему и далеко. Всё зависит от конечного устройства, в котором он будет стоять.

P.S. Картинки действительно интересные, особенно интерфейс этих картинок Что о многом говорит

Добавлено after 5 minutes 42 seconds:
[uquote="Vovk_Z",url="/forum/viewtopic.php?p=3400748#p3400748"]- микровольты (даже учитывая то, что мы говорим о переменном токе) нельзя измерять чем попало, используя произвольные разъемы и резисторы.[/uquote]
Вроде как вполне наглядно показал вполне корректную работу такого "аттенюатора" не только на микровольтах, но и на десятках нановольт. Вы же какие-то детские оправдания придумываете. Именно чем попало и можно сигналы такой частоты аттенюировать, что наглядно показывает практика.

[El-Eng]

Я предложил простейший тест, положительные результаты которого с какой-нить звуковой картой, эти сомнения мог бы убрать.

Итак, тест. Исходные данные. Карта: внешняя USB E-MU 0202. Источник сигнала: USB DDS функциональный генератор, 10-битный ЦАП. Частота сигнала: 1,0000КГц. Программа спектроанализатора: Visual analyser. Режим сбора данных: частота выборки: 48КГц, разрядность оцифровки: 16, число точек БПФ: 16384, число усреднений спектра: 10. Делитель на 100000 (-100дБ): резисторы 130КОм - 1,3Ом.

1. Для того, чтобы исключить переполнение, установим уровень входного сигнала равным -10дБ от полной шкалы. На картинке хорошо видны уровень шума и гармоники сигнала.



2. Подадим сигнал через делитель: ясно виден пик на частоте 1КГц с уровнем -110дБ.



Надеюсь, сомнений больше нет.

-10dB.png

(80.39 КБ) 2031 скачивание

-110dB.png

(77.07 КБ) 1925 скачиваний

[Андрей Бедов]

El-Eng, бестолку.
Человек настроен предвзято с самого начала.

[ssc]

Итак, тест.

..ага..

Частота сигнала: 1,0000КГц

..не нужна она мне... ..на 1 киле даже на осцилле не видно ступеньки в УМ в классе В..

..желаю испытания с опорной частотой в 20кГц и видеть 15..20 гармонику в поле обзора...чем можете помочь..?...

..а эти потрахушки на 1 кГц - как кошке апельсины..самообман..

[As]

...Зато, учитывая исключительную линейность кодеков нынешних звуковух, можно использовать для оценки линейности УМЗЧ сигналы специальной формы, тогда ограниченность частотного диапазона измерителя будет менее важна... Правда, что-то мало я видел программ, исследующих цепи по их реакции на сигнал, отличный от синуса, прямоугольника и шумоподобного...

[ssc]

Зато, учитывая исключительную линейность кодеков нынешних звуковух, можно использовать для оценки линейности УМЗЧ сигналы специальной формы, тогда ограниченность частотного диапазона измерителя будет менее важна...

..я не представляю себе, как можно использовать "сигналы специальной формы" для общепринятого анализа нелинейности УМ - в цифрах..
..линейность кодеков - это тоже, знаете ли, понятие относительное и зажатое в рамки условностей, которые мы сами себе же и придумали..

Правда, что-то мало я видел программ, исследующих цепи по их реакции на сигнал, отличный от синуса, прямоугольника и шумоподобного...

..я их вообще не видел и видеть не хочу...во всяком случае, до тех пор, пока мне не расширят полосу анализа, ну, хотя бы, килогерц до 500, + доп. математика..

..вот тогда и поговорим..

[As]

На самом деле, частотная характеристика усилителя - довольно малозначительный параметр, важна линейная зависимость выходного сигнала от входного... Линейность нынешних кодеков заметно выше линейности УМЗЧ, так что параметры можно высчитывать по принципу того же "векторного индикатора", только матрицирование делать чисто программным...

[ssc]

На самом деле, частотная характеристика усилителя - довольно малозначительный параметр

..с какого бы это перепугу..?..нелинейность усилителя склонна возрастать одновременно с ростом частоты усиливаемого сигнала..
..если бы вы сказали - неравномерность частотной характеристики - я бы еще понял, хотя и поспорил бы...

..а контролирующего прибора..?.. ..интересно, а учитывается ли райтмарком содержание гармоник высших порядков..?..это я к любителям колб и германия, которые утверждают, что их творения имеют короткий спектр... ..угу, щазз...звенят как колокольчики, вплоть до 10..15 гармоникии и выше, опять таки, какой смысл спорить о линейности усилителя в начале частотного диапазона, в том месте, где частота сигнала еще не достигла точки среза первого полюса АЧХ,,?...

[As]

...Однако же, простейшие усилители, отлаженные по "векторному индикатору", на слух звучат предпочтительнее, чем настроенные по минимуму гармоник... Думаю, коэффициент гармоник вообще малоинформативен - давайте сразу интермодуляцию измерять, можно и на самом верху воспроизводимого диапазона - только тогда звуковуха в качестве генератора никак не пригодится, там даже у лучших собственные искажения весьма заметны...

[El-Eng]

..не нужна она мне...

А я это и не вам...

..желаю испытания с опорной частотой в 20кГц и видеть 15..20 гармонику в поле обзора...чем можете помочь..?...

Звуковая карта, даже с частотой выборки в 192КГц, тут не поможет из-за 20КГц ФНЧ на входе (мне не встречались карты без него). Проще всего взять USB осциллограф. Вот картинка от Hantek DSO-2090. Конечно, к результатам измерений нужно относиться с долей скепсиса , но сама картинка вполне информативна.

Спойлер

Hantek.png

(93.29 КБ) 471 скачивание

[khach]

[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3400986#p3400986"]..желаю испытания с опорной частотой в 20кГц и видеть 15..20 гармонику в поле обзора...чем можете помочь..?... [/uquote]
Для это используется двухчастотный метод- подаем две частоты с разносом например в 33 гц ( не кратные 50 гц сети) и наблюдаем все комбинационные частоты в районе хоть 1 кгц, хоть 20 кгц.
А 20 гармоника 20 кгц- это уже совсем другой прибор. Или селективный вольтметр с переносом частоты в мегагерцовом диапазоне, или фурье преобразователь на ПЛИС. В принципе на чем то типа LTC2380-24 эти гармоники получится вытянуть. Но это уже совсем не звуковая карта, и прийдется настраивать цифровой фильтр внутри АЦП под задачу.
Это вообще то абсолютно независимый кусок электроники- прием и обработка ультразвуковых сигналов ( до 1 МГц) с динамикой 120 дб и выше. Вот только его военное применение "немного" ограничивает доступность материалов в открытой печати.
[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3400922#p3400922"]Карта: внешняя USB E-MU 0202. Источник сигнала: USB DDS функциональный генератор, 10-битный ЦАП. Частота сигнала: 1,0000КГц.[/uquote]
10 битным ФГ тестировать 24 битную карту? Ну надеюсь всем очевидно что лес гармоник это не вина звуковой карточки а только ФГ? А по поводу амплитуды тут еше надо аттенюатор проверять на соответствие. Потому что 110 дб в одном звене это нонсенс, используют цепочку 20-40 дб аттенюаторов, хорошо заэкранированных, с соответствующей нагрузкой. Или аттенюатор на трансформаторах, на звуковых частотах они более точны, т.к коэффициент ослабления задается соотношением витков. И шумят они меньше, чем резисторы. Конечно для 120 дб ослабления надо городить цепочку из 4 трансформаторов по 30 дб ( 1:1000) для точных измерений.

[As]

А что, 24-битная на 20 000 будет много точнее? (Особенно при дискретизации 44100...)

[El-Eng]

10 битным ФГ тестировать 24 битную карту?

Разве речь о тесте звуковой карты? ТС хотел убедиться в способности звуковой карты, а точнее Фурье-анализа, видеть сигналы, отличающиеся на 100дБ.

А по поводу амплитуды тут еше надо аттенюатор проверять на соответствие. Потому что 110 дб в одном звене это нонсенс...

Давайте оценим требуемую величину паразитных параметров (очевидно, что это - емкости), которые могут повлиять на делитель. Для изменения коэффициента деления в 1.1 раза (примерно на 1дБ) нужно, чтобы импеданс паразитных емкостей на частоте 1КГц был примерно в 10 раз больше, чем сопротивление использованных резисторов. Другими словами, импеданс емкости, параллельной входу карты, должен быть порядка 13Ом, а импеданс паразитной параллельной емкости последовательного с выходом генератора резистора должен быть порядка 1.3МОм. 13Ом на 1КГц это примерно 12мкФ. 1.3МОм это, соответственно, 120пФ. Очевидно, что полученные требуемые значения паразитных емкостей многократно больше реально ожидаемых величин.

[khach]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3401223#p3401223"]1.3МОм это, соответственно, 120пФ. Очевидно, что полученные требуемые значения паразитных емкостей многократно больше реально ожидаемых величин.[/uquote]
Для 1 кгц- согласен, только не забываем о 10% точности мегамоных резисторов, а найти металлопленочный 1-процентный на мегаомы- еще та задача. Но если взять частоты 10 кгц или выше- то мы как раз видим, что паразитные емкости монтажа аттенюатора сравнимы с заданной точностью по амплитуде. Обычно средства измерения выбираются так, чтобы удовлетворять требованию погрешностей во всем диапазоне частот поверяемого или проверяемого средства измерений. т.е до 20 кгц, или даже до 48, если речь идет об Hi-end аудиокартах.
Там еще есть проблема с источником опорного напряжения- он плывет с прогревом кристалла АЦП. Поэтому или надо калибровать амплитуду непосредственно перед измерениями, или применять внешний источник опорного напряжения и сравнивать с ним результаты измерений. Поскольку большинство аудиокарт не измеряет постоянные уровни, то к источнику опорного приходится добавлять модулятор ЗЧ.
Это я так, занудствую. На самом деле только учитывая множество факторов только и можно гарантировать параметры измерений с помощью звуковой карты.

[Даджал]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3400922#p3400922"]

Я предложил простейший тест, положительные результаты которого с какой-нить звуковой картой, эти сомнения мог бы убрать.

Итак, тест. Исходные данные. Карта: внешняя USB E-MU 0202. Источник сигнала: USB DDS функциональный генератор, 10-битный ЦАП. Частота сигнала: 1,0000КГц. Программа спектроанализатора: Visual analyser. Режим сбора данных: частота выборки: 48КГц, разрядность оцифровки: 16, число точек БПФ: 16384, число усреднений спектра: 10. Делитель на 100000 (-100дБ): резисторы 130КОм - 1,3Ом.

1. Для того, чтобы исключить переполнение, установим уровень входного сигнала равным -10дБ от полной шкалы. На картинке хорошо видны уровень шума и гармоники сигнала.
2. Подадим сигнал через делитель: ясно виден пик на частоте 1КГц с уровнем -110дБ.
Надеюсь, сомнений больше нет. [/uquote]
Напомню своё первое сообщение, в котором описывались мои сомнения:
[uquote="Даджал",url="/forum/viewtopic.php?p=3392433#p3392433"]Предлагаю тем, кто активно использует звуковую карту в качестве прибора и привык доверять её результатам, попробовать провести простенький тест, который покажет эффективность таких "измерений" - есть у меня сомнения, что звуковая карта сможет достоверно измерить уровень сигнала в десятки нановольт.[/uquote]
Как видим, мои сомнения вы не развеяли. В возможности карточек более менее измерять микровольты я и не сомневался, а речь я завёл про "измерения" свермалых величин тогож THD, где уже требуется достоверное измерение нановольтовых уровней. Картинку с достоверным измерением 56 нановольт (-145 дбВ) я привёл в первом сообщении ( 5,62 мВ через "на-коленке-собранный" аттенюатор на 100дб). На ней видно как выходную напругу генератора (0,0056 вольта), так и уровень сигнала в -145 дбВ.

Добавлено after 21 minute 5 seconds:
[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3400986#p3400986"]..не нужна она мне... ..на 1 киле даже на осцилле не видно ступеньки в УМ в классе В.. [/uquote]
Отлично ступеньку видно. Вот картинки с классического усилка, у которого THD в районе 0,03% при номинальном токе покоя, а здесь ток покоя уменьшен до 5 мкА. Левая (верхняя) осциллограмма - это вход, правая (нижняя) - выход.

Картинки по токам покоя: 5 мкА, 500мкА, 5мА и 50мА



[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3400986#p3400986"]..желаю испытания с опорной частотой в 20кГц и видеть 15..20 гармонику в поле обзора...чем можете помочь..?...

..а эти потрахушки на 1 кГц - как кошке апельсины..самообман..[/uquote]
Вы для дельфинов музыку делать собрались? На такой частоте чувствительность к искажениям минимальная. Лучше всего мы их слышим в районе 1-3 кГц.

Добавлено after 55 minutes 33 seconds:
[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=3401223#p3401223"]ТС хотел убедиться в способности звуковой карты, а точнее Фурье-анализа, видеть сигналы, отличающиеся на 100дБ.[/uquote]
Вы как-то совсем невнимательно читаете, потому и придумываете то, чего не было.
ТС не хотел увидеть сигналы, отличающиеся на 100дБ. ТС предложил лёгкий способ получения сигнала с нановольтовым уровнем, так как прекрасно осознавал, что не все генераторы способны выдавать столь низкие уровни выходного сигнала, причём с приемлимой точностью. А вот милливольты способен выдать, наверное, любой китайский DDS генератор - осталось их уменьшить в 100 тыс раз, с чем прекрасно справляется простейший аттенюатор.
Вот ТС и хотел увидеть что-то в районе -145 дБВ, а совсем не работу 100дБ аттенюатора - десяток микровольт, наверное, любой карточке доступны.