+- DIY Electronic projects (https://forum.yu3ma.net)
+-- Forum: Merenja i merni uređaji - Measurements and Equipment (https://forum.yu3ma.net/forumdisplay.php?fid=8)
+--- Forum: Merenja i merni uređaji - Measurements and Equipment (https://forum.yu3ma.net/forumdisplay.php?fid=32)
+--- Thread: Merni lanac za DIY audio (/showthread.php?tid=1616)
RE: Merni lanac za DIY audio - gorso69 - 07-17-2021
Hvala Braco na podršci
Viktor je smešten u livenu Al kutiju,napajanje je van kutije neoklopljeno sa TL317HVT i Cadj 22uF.
Merenja ću nastaviti posle vikenda pa ću postovati da vidim ima li napretka
RE: Merni lanac za DIY audio - gorso69 - 07-27-2021
Evo još malo merenja sa BP Preamp NE5532 koje ima pojačanje od 2.5dB i Viktorovog oscilatora
RE: Merni lanac za DIY audio - gorso69 - 07-27-2021
Ovo sam zaboravio Solo kartica ulaz kratko spojen balansni mod.
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 07-27-2021
THD preampa je dobar, pogotovo za 5532, ali kada se pri merenju pomoću audio kartice priđe tim vrednostima nužan je oprez jer komercijalni A/D konvertori tada imaju sve veću relativnu grešku, a dolazi i do superpozicije izobličenja merenog sklopa i kartice.
Ono što me brine je proces u preampu između 13 i 22kHz, koji do sada nisam video ni u jednom od tri primerka koje imam.
Ne znajući tačnu konfiguraciju celog sistema (XLR, balansni ili SE kablovi itd.), ne usuđujuem se da dajem dijagnozu, ali to mora da se eliminiše.
Moguće je da postoji veza sa smetnjama iz mreže, koje su vrlo jake i koje se kod mene ne pojavljuju kada BP preamp merim bez oklapanja, odn. van kutije.
Pregledaj sve veze u sistemu i eksperimentiši sa uzemljenjem, tj. masom. REW može da pomogne ako uzmeš FFT od 128k bez osrednjavanja, i gledaš šta se dešava sa spektrom smetnji pri svakoj promeni konfiguracije.
Još jedna preporuka u vezi prikaza rezultata: po onome što vidim u spektrima, kartica ima FS od oko 10Vrms (tačna vrednost se dobija kalibracijom) i ta vrednost treba da bude upisana u rubriku "FS sine Vrms" u RTA. Vrednost signala na izlazu iz BP preampa, kao napr. 0,675Vrms u prvom spektru, treba da se upiše u rubriku "Manual fundamental (Vrms)" na panelu "Distortion settings". Tako dobijamo konzistentan rezultat za THD (dBc), a pobudni signal tada nije na 0dB (kako je sada), već na -23,4dbFS, kako stoji na panelu u desnom gornjem uglu RTA.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - gorso69 - 07-28-2021
Braco,
pri merenjima su korišteni mikrofonski
balansni kablovi sa slike.RCA na Viktora
i tu su bela i plašt spojeni zajedno.Drugi kraj RCA je lemljen na BP Preamp (ova pločica neće dobiti konektore).TRS ide na balansni ulaz SOLO USB kartice ,drugi kraj zalemljen na izlaz BP.Pri svakom merenju upisao sam vrednost Vrms u
"Distortion settings"."FS sine Vrms" nisam izmerio ali si u pravu bila je čini mi se 9.700Vrms.Ne znam kako je REW došao do nje ja je nisam upisao.I da ne zaboravim sva merenja su rađena sa laptopom napajanim iz baterije i nigde nisam vezivao uzemljenje.
Inače napravio sam uzemljenje samo za merenja (nezavisna sonda 2m od uzemljenja kućne instalacije) ali čekam još neke buksne 4mm da ga stavim u funkciju.
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 07-29-2021
REW "zna" nominalni opseg tvog A/D konvertora iz njegovog drajvera.
Snimljeni signal se konvertuje u WAV format čiji je opseg ±1, a za to je potreban FS konvertora.
Kod moje kartice to je bilo 5Vrms, a detaljnim merenjem sam ustanovio vrednost od 5,32Vrms.
Da se vratimo smetnjama: pošto znamo da su kartica i oscilator u redu, treba se koncentrisati na BP preamp.
Za početak, otkačiti oscilator i ispitati nivo smetnji, odn. izmeriti prag šuma s kratko spojenim ulazom na preampu. Ako si spojio potenciometar za podešavanje izlaznog nivoa, proveriti nivo smetnji na 0dB i max. pojačanju.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - gorso69 - 08-01-2021
Problem sa BP Preampom rešen.Otkačio se plašt u TRS konektoru.Vezano uzemljenje na pločicu.Evo kako sada to izgleda:
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 08-01-2021
Odlično, ovo sada izgleda kako treba.
Spektar prikazuje THD BP preampa i tvoje kartice.
Ako si merio pri jediničnom pojačanju preampa, sada bi trebalo da pri istom nivou (1,39V) izmeriš izobličenje kartice, a zatim iz ta dva rezultata možeš da izračunaš neto THD preampa.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 08-08-2021
Kratak prikaz akcije za minimizaciju nivoa spoljašnjih smetnji na izlazu iz jednog od moja dva LNA. Za starije članove je to rutina, ali mislim da mlađi mogu da imaju koristi.
Radi se o Wurcer-ovoj šemi koju sam realizovao pre neke četiri godine:
https://forum.yu3ma.net/thread-1616-post-73473.html#pid73473
LNA je ugrađen u dvostruko kućište, a u spoljašnjem se nalazi i baterija koja ga napaja.
U prvom prilogu je prag šuma pri čemu je ulaz u LNA zatvoren otpornikom od 50R. Nije loše - 50Hz je na nivou od -175dBFS - ali nisam bio potpuno zadovoljan.
Situacija se poboljšala posle lepljenja folije od mu-metala po svim površinama spoljašnje Al-kutije, osim prednje ploče, gde su BNC gnezda i prekidač napajanja. Glavna smetnja (50Hz) se smanjila za 9dB, 150Hz bez promene, a "sitna boranija" je praktično nestala (drugi prilog).
Treći prilog prikazuje situaciju posle lepljenja mu-metala i na prednju ploču: 50Hz je ispod praga šuma, a 150Hz je na nivou od -190dBFS (ref. 5V, što je ekvivalentno signalu od 1,6nV na ulazu u LNA). Mogući razlog što nije još niže je što sam pri gradnji u "magacinu" imao samo BNC konektore izolovanog tipa, koji između mase signala i mase kutije imaju plastični prsten debljine 1mm, što je dovoljno za ulazak smetnji u kutiju.
Neizolovani BNC konektori imaju manji prečnik, tako da direktna zamena nije moguća, a pri ovom nivou smetnji nemam nameru da pravim novu prednju ploču.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 08-09-2021
Još jedan primer na temu EMI zaštite, ovoga puta na temu integriteta kutije u kojoj se nalazi sklop koga želimo da zaštitimo.
Kao i u prethodnom napisu, iskusnim članovima foruma je ovo poznato.
Dva od moja tri "notch" filtera su ugrađena u trodelnu Hammond-ovu aluminijumsku kutiju sa EMI zaptivkama između čeonih ploča i tela kutije, a za treći sam, eksperimenta radi, uzeo identičnu kutiju, ali kod nje umesto EMI zaptivki postoje gumene, kao zaštita od vlage. Razlika u ceni je oko 6US$, a EMI zaptivke i onako nemaju uticaja na NF smetnje (50Hz i viši harmonici).
Kod Hammond-a nisu razmišljali da te gumene zaptivke sprečavaju električni kontakt između čeonih ploča i kutije (a i zavrtnjevi su obojeni), zbog čega kutija više ne predstavlja Faradejev kavez, odn. neprekidnu konturu.
U prilogu se vidi razlika između nivoa mrežnih smetnji između korektno izvedene (zeleni trag) i loše zaštite (narandžasto) - celih 20dB na 50Hz, uz prisustvo šest viših harmonika. Merna konfiguracija je u oba slučaja ista - Viktorov oscilator napaja filter od 10nF naponom od 1Vrms, a reziduum se pojačava za 60dB.
Uspostavljanjem kontakta između čeonih ploča i tela kutije (isecanje zaptivke oko zavrtnjeva, skidanje boje i dodavanje podloški) jeftinija kutija potiže istu NF zaštitu kao i ona sa EMI zaptivkama, tj. dobija se zelena linija.
Spektralna linija na 50Hz predstavlja zbir smetnji filtera, oscilatora i LNA, pojačan za 60dB, i u konkretnom slučaju njen iznos je -153dBFS (sveden na ulaz LNA, ref. 5,32Vrms).
U principu, pre ugradnje elektronike, uvek treba proveriti EMI integritet kutije merenjem otpora između njenih delova. Tamo gde nema kontakta, razdvojiti delove i uklanjanjem boje na par pogodnih mesta (oko zavrtnjeva) uspostaviti kontakt. Ja pri tom koristim i elektroprovodnu boju na bazi grafita ili srebra jer se dešava da zbog neravnina po neki put i posle skidanja osnovne boje ne dođe do kontakta.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 09-09-2021
Novo napajanje za Gronerov LNA - u kutiji za Božićne kolačiće. Kutija je od čeličnog lima radi zaštite od EMI.
Doduše, prijekat ima i neku udaljenu vezu s Deda Mrazom: Conrad uskoro zatvara svoju filijalu u ciriškom kantonu i od pre dve nedelje je počeo da daje popust od 30%.
Imali su dobro snabdeveno odeljenje za modelare (dronovi, železnica, itd.), s velikim izborom LiPo baterija, i tu se umešao Deda Mraz, pa su neke od tih baterija i punjača spuštene na ispod 25% normalne cene. Tako sam za manje od 50CHF došao do dve baterije od 18,5V/1500mAh i odg. punjača.
Gronerov LNA ima već u kutiji 4 baterije od po 9V, ali se relativno brzo prazne, a držači su od plastike, pa je cela ta strana kutije praktično otvorena za EMI. Zato će sada LNA ići u drugu, manju i potpuno zatvorenu kutiju, a s kapacitetom od 1500mAh imam skoro za faktor četiri veću rezervu obnovljive struje.
Ovo je tek probna verzija napajanja jer će baterije još morati da dobiju osigurače ili elektronsko ograničenje struje za slučaj kratkog spoja u napajanom sklopu. Razlog za to je što one imaju ekstremno nizak unutrašnji otpor (brojka 60C označava da kratkotrajno mogu da oslobode struju od 90A
).Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 09-16-2021
Novo napajanje i za Wurcer-ov LNA: LiPo baterija od 11,1V/450mAh u čeličnoj kutiji debljine 1,5mm.
Dosadašnje rešenje je bila baterija od 9V u istoj kutiji sa LNA, ali sam odavno hteo da imam viši napon napajanja da bi izlazni signal imao veću amplitudu. Pored toga, LiPo ima ravniju krivu pražnjenja u odnosu na alkalne baterije.
Po podacima sa Conrad-ovog sajta, baterija sa slike ima dužinu od 50mm, pa bi mogla direktno da zameni običnu bateriju od 9V, ali kada je stigla video sam da joj je dužina 55mm i da nema šanse da se spakuje u istu kutiju sa LNA
.Da sam znao da baterija mora u posebnu kutiju bar bih uzeo neku s većim kapacitetom.
Konektor na ulaz u LNA je MiniXLR - par košta oko 5,5US$ (Mouser), potpuno je oklopljen i pravi se sa max. 5 kontakata. Max. debljina kabla je 4,5mm.
Najprijatniji deo ove akcije je izmereni prag šuma: u okruženju u kome radim, na izlazu iz LNA nema više nikakvih smetnji (na ulazu je otpornik od 50 oma), a ništa nije uzemljeno.
Jedino što sam primetio je da pri ovom naponu LNA po uključenju zaosciluje na oko 0,45Hz i treba mu oko 45 sekundi da se potpuno smiri. O tome je bilo reči na velikom forumu, ali kod mene to do sada nije bio slučaj. Verovatno će biti potrebno da se malo smanji struja kroz ulazni FET.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Bocko - 09-16-2021
Lepo se ti nama "igraš" 😉
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 09-16-2021
Igra bez granica je stigla na granicu - ovo je prvi put da mi LNA sa 60dB pojačanja ima potpuno čist izlaz.
To znači da je nivo EMI u ove dve kutije i kablu znatno ispod -180dBFS (ref. 5Vrms)
.
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 09-17-2021
Evo i rezultata merenja THD Viktorovog oscilatora uz korišćenje Gronerovog eliminacionog filtera i nove verzije LNA. Izlazni napon oscilatora je bio 1Vrms.
Prvi prilog prikazuje spektar dobijen podesivim filterom s kondenzatorima od 10nF i ulaznim otporom od 110K (prvi koji sam uopšte napravio), a drugi isto merenje, ali s filterom od 100nF/11K.
U oba slučaja THD je ispod granice šuma, a EMI se sastoji samo od jedne frekvencije (50Hz) koja najverovatnije dolazi iz oscilatora jer se jedino on napaja iz mrežnog ispravljača.
Prag šuma je definisan šumom filtera, a na THD panelu (levo gore, rubrika N) vidi se razlika u šumu dve verzije filtera: -77,3 (10nF/110K) prema -82,8dBFS (100nF/11K), odn. 5,5dB. Po odnosu ulaznih otpora, ta razlika bi morala biti 10dB, ali zbog sabiranja šuma oscilatora, LNA i A/D lanca, njen udeo se smanjuje.
Sve u svemu, ovo je trenutni maksimum mernog lanca s Wurcer-ovim LNA. Ostaje još da ga uporedim s referencom - Gronerovim LNA, mada ne očekujem neke velike razlike jer, kao što sam napomenuo, ulazni otpor filtera određuje prag šuma celog sistema.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Khadgar2007 - 09-17-2021
Ajde da netko komentira nešto pa makar i red radi.
Što su ti oni mali peakovi na frekvencijama na otprilike 150Hz i 250Hz na 100n/11k grafu? Toga nemaš na onom prethodnom.
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 09-18-2021
Komentar nije baš reda radi, ta dva špica odgovaraju trećem i petom harmoniku mrežne frekvencije i predstavljaju EMI.
Pored impedanse, postoji i mala konstrukciona razlika između tih filtera. Kod onog od 10nF/110K, BNC konektori i prekidači atenuatora su maticama prišvršćeni na prednju ploču, dok su kod onog od 100nF/11K oni zalemljeni na PCB. Zbog toga između njih i prednje ploče postoji zazor od oko 0,5mm po periferiji, pa sam pretpostavio da je EM zračenje kroz ta četiri otvora ušlo u kutiju.
Međutim, imam i jedan filter od 10nF/110K s fiksnom frekvencijom, istovetne građe kao što je onaj od 100nF/11K (bez matica), ali je njegov spektar bez smetnji na 150 i 250Hz. To znači da moja prethodna hipoteza nije dokazana.
Moguće je da je pri montaži filtera u kutiju negde ostao mali zazor, ali obzirom na nizak nivo smetnji ne isplati se ulagati veliki napor u traženje greške.
Kad smo već na toj temi, u prilogu su rezultati merenja obe verzije filtera s Gronerovim LNA i napajanjem iz kutije za keks
. Vidimo da filter od 100nF/11K sada nema smetnju na 150Hz, a ona na 250Hz ima isti nivo kao i u verziji s WLNA.Prag šuma je na istom nivou kao i kod WLNA iako je razlika u šumu ta dva LNA oko 8dB. Kao što sam ranije napomenuo, šum sistema pri merenju THD određuje elim. filter, pa se zato za to merenje ne isplati ulagati u LNA koji je po šumu mnogo bolji od filtera (Gronerov LNA ima na ulazu 8 uparenih FET-ova, a Wurcer-ov samo jedan).
Ako treba meriti šum napr. vrhunskih regulatora ili niskošumnih sklopova, onda se mora koristiti što bolji LNA.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 12-24-2021
Viktorov oscilator ima izvanredno čist signal, ali mu izl. impedansa od 600 oma i nepostojanje izl. stepena dosta ograničava primenu. Na primer, kada ga direktno priključim na Motu Audio Express (ul. impedansa od 2K). njegov THD se pogoršava za skoro 20dB. Rešenje je balansni izlaz sa niskom impedansom i dovoljno struje da "vozi" i atenuator od 50 oma. Obzirom da balansni signal nije uvek potreban, sklop mora da podnese namerno ili slučajno uzemljenje trenutno nepotrebnog izl. signala.
Podrazumeva se maksimalno nizak THD, mada nije neophodno da bude baš na nivou oscilatora.
Zadnjih meseci nisam bio u stanju da se posvetim tom projektu, ali sam povremeno barem listao literaturu.
Jedan od prvih takvih sklopova je 1980. god. objavljen na str. 12 HP žurnala u okviru opisa njihovog audio analizatora HP8903A:
https://www.hpl.hp.com/hpjournal/pdfs/IssuePDFs/1980-08.pdf
Sklop na svakom opampu sadrži kombinaciju negativne i pozitivne (!) povratne sprege, plus ukrštenu negativnu povratnu spregu.
Izlaznu struju obezbeđuje komplementarni PNP/NPN par u svakoj grani, a ceo sklop je izveden kao kompozitna struktura: https://www.proaudiodesignforum.com/images/jpg/HP8903_Floating_Output_Tiled.jpg
Malo nostalgije: bilo je to vreme kada se iz takvih časopisa moglo dosta toga naučiti.
Kasnije su se pojavile slične topologije s ukrštenom povratnom spregom, od kojih se meni najviše svidela verzija iz Self-ove knjige "Small signal design handbook". Nemam šemu pri sebi (ne pišem od kuće), ali se slična šema nalazi ovde (Figure 2):
https://www.edn.com/cross-coupled-output-stages-for-balanced-audio-interfaces/
Self-ova šema se dobija ako se izbaci U2, a mesto gde je njegov izlaz poveže s masom.
Ideja je bila da se taj sklop realizuje sa pojačavačem za slušalice OPA1622, odn. njegovom varijantom koja na čipu ima otpornike od po 1K za pov. spregu, uparene na 0,005% (INA1620). Pri izl. struji od 40mA, taj čip ima THD od -134dBc. Mana za DIY je što se on ne može zalemiti rukom, ali TI zato za 25 US$ nudi evaluacioni modul koji mi uz dodatak jedne pomoćne pločice i uklanjanje jednog kratkog spoja na modulu omogućava realizaciju Self-ove šeme
.Pre dva dana sam dobio malo vremena i uradio prototip sa slike u prilogu. Na dodatnoj pločici se nalaze otpornici poprečne pov. sprege i mreže za fino podešavanje balansa. Modul na levoj strani predstavlja jedinični bafer sa OPA1612 koji je neophodan zbog vrlo niske ulazne impedanse sklopa sa INA1620.
Balansiranje sklopa je kritično - čak ni u simulaciji se ne dobija simetrija
. Zato je grubo simetriranje urađeno malom korekturom jednog od dva otpornika ukrštene pov. sprege, a fino pomoću trimera za balans na 1mV razlike između dva izlaza.Za pov. spregu sam koristio otpornike od 0,1%, ali to nije bilo dovoljno da bi se ušlo u opseg finog podešavanja balansa. Pored toga, ni dve polovine INA1620 nisu identične
Uradio sam i prva merenja, ali o tome ću kasnije.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 01-15-2022
Nisam imao puno vremena za detaljno ispitivanje, ali izgleda da ovo sa INA1620 u Selfovoj šemi neće ići - previše je osetljivo na impedansu sklopa koga napaja.
Kada podesim simetriju pri opterećenju od napr. 2 x 1K, a zatim priključim neku drugu impedansu, balans se pokvari.
Moraće da sačeka neko bolje vreme.
U međuvremenu sam se pozabavio izlaznim baferom za Viktorov oscilator jer mi je bio potreban kao drajver za INA1620. Ovaj poslednji ima ulaznu impedansu od 1K, a ako pobuđujem oba kanala, oscilator vidi impedansu od 500 oma, a to je za njega vrlo veliko opterećenje.
Taj bafer se vidi na slici iz prethodnog priloga i u prvoj verziji je bio izveden sa OPA1612 u master/slave šemi:
https://e2e.ti.com/blogs_/archives/b/thesignal/posts/paralleling-op-amps-is-it-possible
Pošto nisam hteo pojačanje, povezao sam samo R2 (1K) u paraleli sa 50pF i dobio loš rezultat (prethodno sam izlazni otpor Viktorovog oscilatora u cilju smanjenja šuma smanjio sa 600 na 100R).
Prvi prilog pokazuje da drugi harmonik leži na -142dBc (-92,1 + korektura za filter i LNA, ukupno -50dB, izl. napon oscilatora 2,5Vrms), a postoji i lepo vidljiv treći harmonik, koga na izlazu oscilatora skoro da nema.
Sve u svemu, neprihvatljivo, tim pre što je opterećenje bafera bilo samo 11K (samo "notch" filter).
Onda sam se setio da je TI kod 1656 pri jediničnom pojačanju, izlazu od 3Vrms i opterećenju od 2K izmerio drugi i treći hamonik na nivou od oko -163dBc
(v. Fig. 12 u DS).Zamenio sam 1612 sa 1656, smanjio otpor u NFB na 100R i dobio bafer "kakav sam odavno želeo"
U drugom prilogu je poređenje oscilatora u verziji sa izlazom od 100R (direktno u filter) i bafera pod opterećenjem od 2K, oba pri izl. naponu od 2,5Vrms.
U odnosu na oscilator (crvena boja, krive su razvojene da bi se bolje videle), bafer ima istu vrednost 2. harmonika, a treći i ostali harmonici nisu od značaja. Integrisani šum (400 do 22000Hz) je kod bafera samo za 1,5dB viši nego kod oscilatora.
To je to - otklonjen je jedini nedostatak Viktorovog oscilatora (porast izobličenja pri niskoj ulaznoj impedansi DUT-a), pa će bafer "za stalno" biti ugrađen u kutiju oscilatora.
Noviji modeli Viktorovog oscilatora imaju izl. otpor od 100R, ali verzija sa baferom ima dvostruko veću struju (paralelna veza dveju polovina 1656) i imaće izl. otpor od 50R, ne opterećujući pri tom oscilator.
Ostaje još samo da proverim da li regulatori oscilatora mogu da podnesu dodatno opterećenje zbog napajanja bafera.
Pozdrav
RE: Merni lanac za DIY audio - Braca - 01-23-2022
Brišući neka stara merenja naleteh na jedan pokušaj ponavljanja eksperimenta koji je Groner izveo sa svojim LNA mereći termički šum otpornika od 50R (on je koristio AP SYS2722).
Tada sam za spektralnu analizu koristio program SpectrumLab, koji nije imao neke naročite mogućnosti za analizu signala, tako da je sve ostalo na tom jednom snimljenom spektru.
REW ima znatno bolje mogućnosti (mada bih i za njega imao spisak želja), pa su me zasvrbeli prsti da Gronerov eksperiment ponovim u novim uslovima.
Poznato je da svaki provodnik generiše beli šum čiji iznos zavisi od otpora i temperature, i koji se može lako izračunati.
Na primer, otpor od 50R generiše pri temperaturi od 22°C šum spektralne gustine od 0,903nV/rtHz, što u čujnom audio opsegu od 20 do 20000Hz daje efektivnu vrednost od oko 0,128uV. Pojačan za 60dB u nekom bešumnom LNA, na njegovom izlazu imamo 128uV.
Gronerov LNA ima deklarisani, na ulaz svedeni šum od 0,39nV/rtHz, koji se mora dodati šumu otpornika. Šum se sabira po formuli za efektivnu vrednost, što znači kv. koren iz sume kvadrata činilaca. U konkretnom slučaju to je sqrt(0,903^2 + 0,39^2) = 0,984nV/rtHz na ulazu u LNA, odn. 984nV/rtHz na izlazu, što mirno možemo da zaokruglimo na 1uV/rtHz. Ovo poslednje, uvećano za šum audio kartice je vrednost koju očekujemo da vidimo na spektru u REW.
Ta dva spektra su prikazana na prvom prilogu: donji spektar je izmeren tako što je ulaz u Motu Audio Express zatvoren otpornikom od 50R, a gornji odgovara napred navedenoj situaciji (50R na ulazu u LNA, poj. 60dB).
Vidimo da je grafički procenjena srednja vrednost šuma od 695nV/rtHz (gornji spektar) za oko 300 nV/rtHz niža od očekivane, ali to još nije kraj priče.
Pri Furijeovoj analizi se ukupna energija signala raspodeljuje u individualne fahove (bins) konstantne širine po frekvenciji. Energija sinusnih komponenata (osnovni ton i harmonici) se pojavljuje u vidu diskretnih linija (koje imaju i svoju "debljinu"), dok se energija belog šuma ravnomerno raspodeljuje po celom spektru i zato se nalazi na znatno nižem nivou u spektru.
Osnovna namena programa za spektralnu analizu je dobijanje korektnih vrednosti individualnih pikova i zato se sirovi spektar koriguje faktorima koji zavise od primenjenog spektralnog prozora (u mom slučaju je to bio Blackman-Harris 7). Međutim, korekcija koja je potrebna za dobijanje tačnih diskretnih spektralnih komponenata kvari nivo šuma, pa ako je šum ono što nas interesuje, onda se prethodno izvršena korekcija mora poništiti, ali samo kod šuma.
Ovo gore verovatno zvuči nelogično i komplikovano i ne nalazi se baš u svim publikacijama o spektralnoj analizi. U opisu aplikacije RTA u REW se samo pominje da su diskretne komponente korigovane, ali o šumu nema reči.
Faktor korekcije se obično označava sa NENBW (Normalized Equivalent Bandwidth) i predstavlja osobinu spektralnog prozora. Iznos korekture se dobija njegovim množenjem s rezolucijom spektralne analize i tada dobija ime ENBW.
Bez ulaženja u detalje (to ću rado objasniti na nekom budućem skupu u Kg
), za konkretni spektralni prozor i spektralnu rezoluciju on iznosi 1,441 i kada njim pomnožimo vrednost sa slike (699,2) dobijamo 1,007uV/rtHz, kao što proračun predviđa.Pažljivi čitalac je verovatno već uočio da taj šum ustvari predstavlja zbir šuma mernog sistema (Motu) i šuma na izlazu iz LNA. Međutim, šum mernog sistema je skoro 20dB niži od zbirnog, pa ne utiče mnogo na rezultat: 100*1,441 = 144,1nv/rtHz, dakle sledi neto šum LNA+50R: sqrt(1007^2 - 144,1^2) = 997nV/rtHz
Šum otpornika od 50R dobijamo ako od upravo izračunate vrednosti odbijemo nominalni šum LNA od 0,4nV/rtHz. Međutim, ja sam takođe izmerio šum LNA s kratko spojenim ulazom i dobio na izlazu 450nV/rtHz, pa šum otpornika od 50R možemo proračunati na dva načina (svedeno na ulaz LNA):
- Preko deklarisanog šuma LNA od 0,4nV/rtHz: sqrt(0,997^2 - 0,4^2) = 0,913nV/rtHz
- Preko izmerenog šuma LNA od 0,45nV/rtHz: sqrt(0,997^2 - 0,45^2) = 0,899nV/rtHz
Ima još jedno naravoučenije iz gore opisanog primera: prag šuma se često prikazuje u testovima audio uređaja. Međutim, ako takav spektar ne prate podaci o mernoj proceduri, on nije vredan papira na kome je štampan.
Pozdrav