Прецизионный НЧ-генератор своими руками

[El-Eng]

...если стране нет эталонов с какой-то точностью, то невозможно произвести измерения с точностью лучше, чем у государственного эталона; любые измерения без сличения с эталонами - это профанация, а результат - пальцем в небо
я все это точно не 10-ти летним детям объясняю? если тут средняя школа, то извините...

Прист, вы продолжаете говорить в уничижительном тоне, это как-то несолидно, если не говорит об отсутствии весомых аргументов.
Разве измерение нелинейный искажений производят путем сличения с эталоном искажений? Разве измерение нелинейных искажений не является относительным измерением в котором вычисляется отношение измеренных напряжений (которые измерялись путем сличения с одним и тем же эталоном напряжения)? Разве вы не знаете, что относительные измерения гораздо точнее абсолютных?
Прист, вы меня удивляете!

Ну да, измерение нелинейных искажений звуковой картой на частоте 10 КГц вряд ли можно считать корректным потому, что звуковые карты (по крайней мере те, с которыми я имел дело) содержат фильтр против шумов наложения с частотой среза около 20 КГц. Этот фильтр приводит к ошибке (заниженному результату) даже при высокой частоте выборки (192 КГц), что мы, скорее всего, здесь и видим. Но на частоте около 1 КГц этот фильтр не мешает учету примерно 20 гармоник, что дает вполне адекватный результат.

[Николай_С]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=4645845#p4645845"]Ну да, измерение нелинейных искажений звуковой картой на частоте 10 КГц вряд ли можно считать корректным...[/uquote]
Раз такое дело, давайте понизим частоту измерений до 8,000 и ~9 кГц соответственно.
Впрочем, меня не сильно интересуют гармоники высших порядков. Мне гораздо интересней наличие интермодуляционных искажений, которые имеют разностные частоты порядка 1 кГц и выше.

[Valentin Gvozdev]

Хорошо, интермодуляцию посмотрим.. Только вот коэффициент гармоник для 14 кгц увидеть не удастся. Давайте сделаем на 9-10 КГц, там по крайней мере вторая гармоника учтется.

Скажу сразу - при приближении уровня вспомогательного генератора к уровню основного интермод вырастет прилично. Просто потому, что в этом случае результирующая амплитуда на пиках сигнала возрастет в два раза по сравнению с одним сигналом. А там и так все на пределе линейности.

Добавлено after 6 minutes 24 seconds:

Ну да, измерение нелинейных искажений звуковой картой на частоте 10 КГц вряд ли можно считать корректным потому, что звуковые карты (по крайней мере те, с которыми я имел дело) содержат фильтр против шумов наложения с частотой среза около 20 КГц.

Я об этом писал и прекрасно понимаю..

[Николай_С]

[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4645858#p4645858"]Скажу сразу - при приближении уровня вспомогательного генератора к уровню основного интермод вырастет прилично. Просто потому, что в этом случае результирующая амплитуда на пиках сигнала возрастет в два раза по сравнению с одним сигналом. А там и так все на пределе линейности.[/uquote]
Ничего страшного. Можно изначально уменьшить амплитуду обоих генераторов на -6 дБ.

[khach]

В настоящее время топовым устройством для аудио измерений считается E1DA Cosmos ADC на базе ES9822 Pro АЦП. Не очень дешевое, но доступное.
В проф приборы ES9822 Pro попасть еще не успел, т.к достаточно новый. Но параметры, промерянные, таковы

Код: Выделить всё

Frequency response	5Hz - 180kHz @ 32bit 384kHz (according to interpolation filter)
SNR	>128-129dB(A)
THD+N	0.00007% @ 1kHz, -0.5dBFS, SR48kHz, 20Hz-20kHz
SINAD	>123dB grade-A
Crosstalk	< -140dB @ 1kHz

[Valentin Gvozdev]

Интересно, а как померяли эти самые 0.00007%? Ведь наверное, для этого надо было подать на вход этого АЦП сигнал с Кг заведомо ниже этого значения. Хотя бы 0.00001%. Который, в свою очередь, нужно тоже чем-то было измерить, чтобы убедиться, что он именно такой, а не более грязный.

[Прист]

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=4645845#p4645845"]вы меня удивляете![/uquote]
очевидно время искать и удивляться
коэффициент гармоник (Кг) это отношение среднеквадратического напряжения суммы всех гармоник сигнала, кроме первой гармоники, к среднеквадратичному напряжению первой гармоники.
коэффициент нелинейных искажений (Кни) это отношение среднеквадратического напряжения суммы спектральных компонентов сигнала, отсутствующих в спектре сигнала, к среднеквадратичной сумме всех спектральных компонент входного сигнала
это не одно и тоже, но между ними есть формула пересчета; и это не просто относительные измерения

что бы определить Кг или Кни нужно точно измерить уровни всех частотных компонент , формально до бесконечности; измерять гармоники с уровнем -110...-130 dBm это не такая уж и тривиальная задача; точно провести измерения - это не каке-то палочки в спектре сигнала пальчиком считывать, это нужно, опять же сравнивать с аналогичным уровнем сигнала, который получить не так просто; + влияние шумов; + влияние амплитудной нелинейности тракта оцифровщика и пр. неприятности; поэтому разница в погрешности измерения уровня 0dBm и -130dBm гигантская; погрешность тоже будет гигантская

для Г3-118 измерение гармоник и производили методом подавления основной гармоники селективным фильтром, что бы добраться до других гармоник

для упрощенного вычисления можно ограничиться и 10-ю гармониками, но надо учитывать изменения тракта на этих частотах и частоту дискретизации, которую нужно увеличивать, что неизбежно приведен к увеличению шума и полосы пропускания преобразователя БПФ и увеличению ошибки измерения
для этого и существуют эталоны нелинейных искажений, которые задают значения гармоник, а измерительные приборы дают показания и из чего делается вывод о точности проведенных измерений

то что вы предлагаете - это упрощенное понимание содержания гармоник в сигнале, когда производится одно измерение по отношению к уровню несущей; оно так и называется "уровень гармоники по отношению к уровню несущей" на русском обозначается дБн на буржуйском dBc (что мы и видели на картинках) но это не THD (Total Harmonic Distortion), как пытались представить
да и результат такого измерения отношение двух частот при таком динамическом диапазоне - это пальцем в небо

[Николай_С]

[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4645822#p4645822"]...при правильном подходе и понимании сути вещей и ограничений - это вполне себе отличный измеритель. Который позволяет сделать если не все, то очень многое, причем с хорошей точностью, отличным динамическим диапазоном, недостижимым для многих приборов прошлых лет. И все это - буквально за копейки.. И на самом деле это настоящая революция в радиолюбительских измерениях, прошедшая пару десятков лет назад.[/uquote]
Вот с этим я полностью согласен. Кто бы мог подумать, что прибор, позволяющий нарисовать диаграмму Смитта в частотном диапазоне от 50 кГц до 6 ГГц, будет размером с большой спичечный коробок и стоимостью на Алике 3-10 тыр? Это я про Нановну (NanoVNA). Точность метода её измерения основана на сравнении с тремя эталонными нагрузками: OPEN, SHORT и 50 Ом. Измерения настолько точные, что могут сравниться с наилучшими образцами измерительной техники отечественного производства.

[add.ocean]

Valentin Gvozdev,

предлагается такая значить, метрология.
1. правильно ли понимаю, программа показывает спектр сигнала, и амплитуды отдельных составляющих. речь не идет вычислении программой Кг. Первым делом, опубликовать спектр без сигнала - шумы, наводки. Наверное частокол гармоник 50Гц должен быть как-то виден.
2. предлагается опубликовать спектр генератора с 1-й г на 1кГц 1В RMS (или сколько номинал у карты), так чтобы на скриншоте были видны частоты и амплитуды всех гармоник: 2, 3, 4кГц.... Шкала амплитуд, я так понимаю, логарифмическая. И чтобы было видно что 2-я г -110дБ и т.п.
3. К сигналу 1 кГц добавить на уровне -50дБ второй сигнал дробной частоты, такой чтобы ни одна гармоника 1-го сигнала не перекрывалась. Опубликовать итоговый спектр, чтобы были видны амплитуды и частоты всех гармоник обоих рядов. Кстати надо бы делать большие картинки.
4. Поднимая амплитуду сигнала 1кГц, найти порог искажений карты - там сразу будет видно.

[Прист]

[uquote="Николай_С",url="/forum/viewtopic.php?p=4645848#p4645848"]Мне гораздо интересней наличие интермодуляционных искажений, которые имеют разностные частоты порядка 1 кГц и выше.[/uquote]
интермодуляционные искажения это не характеристика генератора, это характеристика анализатора спектра ; причем не собственных гармонических искажений, а комбинационных составляющих на входе
или вы решили их обоих обмерить? тогда кто курица, а кто яйцо?

[Valentin Gvozdev]

коэффициент нелинейных искажений (Кни) это отношение среднеквадратического напряжения суммы спектральных компонентов сигнала, отсутствующих в спектре исходного сигнала, к среднеквадратичной сумме всех спектральных компонент входного сигнала

Вероятно, все же так. Иначе ерунда получается.

[Николай_С]

[uquote="Прист",url="/forum/viewtopic.php?p=4645873#p4645873"]...это характеристика анализатора спектра...[/uquote]
Вот его мы и пытаемся сейчас "сертифицировать" для понимания можно ему верить, или нет.

[Прист]

[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4645875#p4645875"]отношение среднеквадратического напряжения суммы спектральных компонентов сигнала, отсутствующих в спектре исходного сигнала, к среднеквадратичной сумме всех спектральных компонент входного сигнала
Вероятно, все же так. Иначе ерунда получается.[/uquote]

напряжение отсутствующих в спектре компонентов? как-то неожиданно, вы уверены можно измерить то, чего нет?

[Valentin Gvozdev]

интермодуляционные искажения это не характеристика генератора, это характеристика анализатора спектра ; причем не собственных гармонических искажений, а комбинационных составляющих на входе
или вы решили их обоих обмерить? тогда кто курица, а кто яйцо?

Человек хочет узнать именно интермодуляционные характеристики измерительной устновки. Зачем применительно к нашей задаче - мне не совсем понятно. Но пусть будет. Кстати, там при больших уровнях скорее всего еще одна проблема возникнет - интермодуляция на выходных цепях генераторов. Которые не рассчитаны на то, что на них будут подавать внешний сигнал иного генератора.. Проблема решается развязочными резисторами, но только отчасти.. И не факт, что хватить уровня второго генератора, он у меня только 1.5В дает в максимуме.

Поэтому давайте сделаем так.. Для начала подам двухчастотный сигнал с разным соотношением уровней от той же звуковой карты, с ее выхода на ее вход. И посмотрим интермод. Далее повторим опыт с внешними генераторами, заодно подобрав оптимальный способ их развязки. Идет?

Добавлено after 4 minutes 3 seconds:

напряжение отсутствующих в спектре компонентов? как-то неожиданно, вы уверены можно измерить то, чего нет?

коэффициент нелинейных искажений (Кни) это отношение среднеквадратического напряжения суммы спектральных компонентов выходного сигнала, отсутствующих в спектре входного сигнала, к среднеквадратичной сумме всех спектральных компонент входного сигнала

Так, наверное, будет вернее..

[Николай_С]

[uquote="Valentin Gvozdev",url="/forum/viewtopic.php?p=4645879#p4645879"]Поэтому давайте сделаем так.. Для начала подам двухчастотный сигнал с разным соотношением уровней от той же звуковой карты, с ее выхода на ее вход. И посмотрим интермод. Далее повторим опыт с внешними генераторами, заодно подобрав оптимальный способ их развязки. Идет?[/uquote]
Дайте уже хоть как-нибудь начнём измерять. А то от умозаключений уже тошно, нужны практические действия.
А метрологи-теоретики пока придумают новые козни для проверки истинности КНИ равному 0,0001%.

[Valentin Gvozdev]

Кстати, КНИ и Кг при малых искажениях практически совпадают. Можно подсчитыать разницу при обсуждаемом порядке этих величин - она ничтожна.

[Прист]

[uquote="Николай_С",url="/forum/viewtopic.php?p=4645877#p4645877"]Вот его мы и пытаемся сейчас "сертифицировать" для понимания можно ему верить, или нет.[/uquote]
интермодуляция тут не причём, она не про Кг или Кни
если уж ходите понять как это перделке можно верить (да прости меня изобретатель этого цифрового чуда!!!!) то подайте на него сигналы известного уровня 0 dBm в интересующей вас полосе частот; потом ослабьте их калиброванным внешним аттенюатором на 130 dB и сравните уровни, поймете как он врет по уровню на малых сигналах
потом оцените его собственные гармонические искажения, с этим будет сложнее. Надо нагородить фильтр с определенной полосой среза, подать на вход сигнал, фильтр, по идее, обрежет все гармоники исходного сигнала и что осталось в спектре - это уже собственные гармоники анализатора спектра их можно и учесть потом в измерениях

[Николай_С]

[uquote="Прист",url="/forum/viewtopic.php?p=4645883#p4645883"][uquote="Николай_С",url="/forum/viewtopic.php?p=4645877#p4645877"]Вот его мы и пытаемся сейчас "сертифицировать" для понимания можно ему верить, или нет.[/uquote]
интермодуляция тут не причём, она не про Кг или Кни...[/uquote]
Ну вот... Началось...

...калиброванным внешним аттенюатором на 130 dB...

А где бы такой взять? У Вас, случаем, не завалялся лишний?
Потом, что можно намерить звуковухой, динамический диапазон которой составляет всего 60 дБ?

[El-Eng]

...оно так и называется "уровень гармоники по отношению к уровню несущей" на русском обозначается дБн на буржуйском dBc (что мы и видели на картинках) но это не THD (Total Harmonic Distortion), как пытались представить...

Прист, да что вы, в самом деле? Если у вас есть результат БПФ в децибелах, то можно рассчитать и дБн, и Кг, и Кни.

...подайте на него сигналы известного уровня 0 dBm в интересующей вас полосе частот; потом ослабьте их калиброванным внешним аттенюатором на 130 dB и сравните уровни, поймете как он врет по уровню на малых сигналах...

Здесь я делал подобные измерения. Результат: при входном сигнале 1 В RMS (0 дБ) карта корректно измеряет уровни по крайней мере до -120 дБ.

...что можно намерить звуковухой, динамический диапазон которой составляет всего 60 дБ?

98 дБ для 16 разрядов. Главное преимущество БПФ в том, что оно в значительной мере снимает это ограничение.

[Прист]

[uquote="Николай_С",url="/forum/viewtopic.php?p=4645886#p4645886"]на 130 dB...А где бы такой взять? У Вас, случаем, не завалялся лишний? [/uquote]
лишний не завалялся , есть куча любимых и разных аттенюаторов , но они все не лишние

Потом, что можно намерить звуковухой, динамический диапазон которой составляет всего 60 дБ?
а на картинках, что тут приводили, динамические диапазон под сотку

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=4645897#p4645897"]при входном сигнале 1 В RMS (0 дБ) карта корректно измеряет уровни по крайней мере до -120 дБ.[/uquote]
чем ослабляли на 100 дБ? или чем проверяли? что это корректно

[uquote="El-Eng",url="/forum/viewtopic.php?p=4645897#p4645897"]Здесь я делал подобные измерения.[/uquote]
Даджал вам все про это сказал, как-то он для меня бОльший авторитет чем ваши изыскания