+- 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: Cordell Distortion Magnifier (/showthread.php?tid=2358)
Cordell Distortion Magnifier - Braca - 03-28-2020
Počinjem da lemim uređaj pod gornjim naslovom, pa mislim da će biti potrebna posebna tema.
Miki ima još odavno oficijelni kit za taj sklop, ali pošto nema vremena da ga uradi, ponudio sam mu penzionersku pomoć
.Malo istorije:
Šema uređaja je objavljena pre nepunih 10 godina u Linear Audio Vol. 0 i nije se mogla se dobiti besplatno. Jan Didden je pre nekoliko dana spontano odlučio da je podeli na velikom forumu:
https://www.diyaudio.com/forums/equipment-and-tools/205304-low-distortion-audio-range-oscillator-post6133544.html
Inače, na našem forumu je već bilo reči o tom konceptu:
https://forum.yu3ma.net/thread-853-post-39323.html#pid39323
Koncept se zasniva na oduzimanju pobudnog signala na ulazu u DUT (napr. sinus od 1kHz) od njegovog skaliranog izlaza (uz faznu kompenzaciju), tako da se na izlazu iz DM-a dobija reziduum, odn. signal izobličenja. Teorijski, odn. ako je DUT idealno linearan i pobuda takođe bez izobličenja, taj signal je nula.
Reziduum se onda može analizirati spektralnim analizatorom, njegovim pandanom u vidu zvučne kartice, ili izmeriti RMS voltmetrom.
Na tom principu radi niz poznatih analizatora izobličenja, napr. HP serija od HP331A pa na dalje, do vrhunskih aparata kao što je Shibasoku (nekoliko modela).
Sa aspekta merne tehnike, radi se o mostu kojim se nulira osnovni signal, a zatim pojačava i analizira merna veličina, tj. signal izobličenja. Koncept jednog takvog sklopa koji ide do -140dBc objavili su u kontekstu primene instrumentalnih pojačavača još 1983. god. Scott Wurcer i Walt Jung u Analog Devices App. Note AN-245 (str. 10):
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/5866763300941AN245.pdf
a koga interesuju instrumentalni pojačavači, može se informisati ovde (u knjizi se pominje taj metod):
https://people.eecs.berkeley.edu/~boser/courses/40/labs/docs/ADI%20Instrumentation%20Amplifier%20Guide.pdf
Meni će ovo biti i prilika da uporedim DM s mojom mernom tehnikom.
Pozdrav
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 03-29-2020
Aktuelni status projekta: pločica izlemljena, ali ne i završena
Nisu povezani konektori za ulaz i izlaz, nekoliko kondenzatora i potenciometri (četiri lemna polja na levoj strani pločice).
Razlog je što nisam zadovoljan kvalitetom nekih elemenata iz kita. Pre svega, na putu signala nalaze se kondenzatori, a oni su spakovali poliesterske, za koje se zna da generišu izobličenja.
Drugi problem su RCA gnezda - tri dvostruka i jedno obično, sva s niklovanim kontaktnim površinama.
Pošto je ovo merni instrument koji treba da ide i ispod -140dBc, svaki element mora da ima odgovarajući kvalitet.
Zato, u dogovoru s Mikijem, naručujem C0G kondenzatore i konektore s pozlaćenim kontaktima.
A onda ćemo videti šta DM može da ponudi
.Pozdrav
RE: Cordell Distortion Magnifier - Khadgar2007 - 03-29-2020
Hihi, ipak se radi na ovom projektu. Znam da smo se čuli preko emaila vezano za ovo ali me toliko nije zanimalo pa sam odustao od izrade. Baš me zanima kakav će biti rezultat mjerenja jel se ipak isplati to dodati na moj HP334A ili ne.
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 03-29-2020
Moraću da pogledam šta bi se dobilo udruživanjem ove sprave i tvog HP.
U suštini, da bi se dobio iznos THD bez strukture izobličenja (koji harmonici, itd.), ovom sklopu je potreban samo dobar RMS voltmetar i, eventualno, filteri za ograničavanje frekventnog opsega.
Ako se dobro sećam, to sve već postoji u tvom analizatoru.
RE: Cordell Distortion Magnifier - Khadgar2007 - 03-29-2020
Već je u članku u LA-0 rečeno da je spariti ovo sa nekim klasičnim TDH analizatorom pun pogodak tako da ja mislim da ne trebaš gledati šemu HP334A.
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 03-31-2020
Čekajući delove za Cordell DM, malo sam se u LtSpice poigrao s idejom Wurcer/Jung iz AN-245 (referenca u prvom postu).
Razlog je jednostavnost te šeme - u odnosu na Cordell-ov sklop, za početak je potreban samo jedan instrumentalni pojačavač, dva precizna potenciometra i jedan promenljivi kondenzator.
Kao DUT sam uzeo jedan LT1028 s pojačanjem od 6dB, doveo mu na (+) ulaz 1Vrms@1kHz, a na invertujući sinus od 0,1uV@2,5kHz, tako da imamo THD od -140dBc (v. prvi prilog).
Kada u simulatoru potisnemo osnovni signal od 1kHz, očekujemo da to ostane bez uticaja na signal smetnje.
Drugi prilog pokazuje da je to zaista tako: osnovni signal je potisnut za oko 100dB, a smetnja je ostala na -137dBFS, odn. -140dBc (osnovni signal je na +3dBFS). Harmonici na 2 i 3kHz su rezultat modela korišćenog instr. pojačavača i zato sam za smetnju izabrao frekvenciju koja nije u vezi s harmonikama osnovnog signala.
Simulacija pokazuje da postoji još značajna rezerva naniže, ali će ona u stvarnosti biti ograničena šumom instr. pojačavača i ostatka sistema.
Sticajem okolnosti, iz starih dobrih vremena imam INA101 i INA114, pa može da se desi i praktična provera
.Pozdrav
P.S. Ako neko želi da isproba šemu, rado ću okačiti simulacioni model.
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 05-27-2020
Codell-ov DM je gotov, ostaje još da povežem potenciometre, ali se u tom delu dizajner pločice nije proslavio.
O tome ću drugom prilikom, a danas sam na brzinu sastavio prototip mernog mosta Wurcer/Jung iz 1983. godine (ranije već pomenuti AN-245).
Taj most radi dobar deo onoga što i Cordell-ov DM, ali s daleko manje delova: jedan instr. pojačavač, jedan precizni potenciometar i jedan trimer-kondenzator.
Prototip je prikazan u prilogu, ovog puta bez kondenzatora, a pri testiranju sam video da mi u konkretnom slučaju nije ni trebao.
Aktivni element je INA101, potenciometar Bourns(žičani,10K, 10 obrtaja, linearitet 0,25%, nov, stigao prekjuče s jednog CH portala za 5 SFr, inače više od 25 US$ kod Mouser-a
)Kao DUT je poslužio kompozitni pojačavač za slušalice sa 4562 i LME49600, koga sam već ranije merio. Ovoga puta 3Vrms na izlazu, opterećenje 47R.
Prvi rezultat je ohrabrujući, ali ne i oduševljavajući. Bez ikakvih problema se dobija potiskivanje osnovnog signala za nešto preko 60dB, ali u poređenju s 90dB u slučaju notch-filtera, biće potrebno još posla. Kad se priđe minimumu, podešavanje postaje vrlo osetljivo, pa će biti potreban još jedan pot za fino podešavanje, kako je Cordell uradio kod sebe.
Spektar (v. prilog) pokazuje veća izobličenja nego što sam merio s filterom, ali tu moram da uzmem u obzir da INA101 nije idealan pojačavač za ovu primenu.
Ono što me privlači je jednostavnost sklopa i primene - za razliku od filtera, koji radi samo na jednoj frekvenciji, ovaj radi u celom audio opsegu.
Pozdrav
RE: Cordell Distortion Magnifier - mikikg - 05-27-2020
Mozda da se proba INA217AIP u DIP-8 kucistu, bilo bi kosrisno da se uradi merenja obe INA-e na istoj plocici pod istim uslovima i da se vidi da li ima razlike, ova INA217 ima tacno 10x manji shum nego INA101.
Imam free samplove negde, mozda i ti porucis semplove, treba probati jer je to idealna situacija da se tako nesto testira i mozda uraditi tako jos koje INA-e, da znamo za kasnije.
RE: Cordell Distortion Magnifier - Macola - 05-27-2020
Možda INA128 koja ima najveći CMRR od tih INA...
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 05-28-2020
INA217 bi bilo dobro rešenje, pre svega po pitanju šuma, a za razliku od INA101, u DS postoji i informacija o THD.
Poredeći prag šuma pri merenju istog sklopa sa LM49600 pomoću eliminacionog filtra i sada, vidim razliku od oko 12dB, u kojoj učestvuju INA101 i pot od 10K.
INA128 zaista ima izvanredan CMRR, ali i viši nivo šuma nego INA101.
Inače, prvi utisak o nivou šuma instr. pojačavača se dobija iz jednačine za pojačanje - što je veći referentni otpor, tim je jači šum.
Na primer, kod INA101, taj otpor iznosi 40K, a kod INA217 imamo 10K.
Kod ADI/LT takođe ima interesantnih pojačavača, kao napr. AD8229 sa 1nV/rtHz šuma i THD boljim od -110dBc na nižim pojačanjima. Doduše, ima i jednu malu manu: košta samo 220 US$
Što se tiče potiskivanja osnovne komponente, moguće je da deo objašnjenja leži kod potenciometra. u AN stoji da treba koristiti pot bez reaktivne komponente, a žičani potenciometar je ima.
Nešto slično mi se pre par dana desilo u jednom drugom sklopu: da bih dobio finije podešavanje u odnosu na trimer, isprobao sam žičani pot sa 10 obrtaja u "notch" filteru. Podešavanje je bilo odlično, ali nisam uspeo da dobijem bolju eliminaciju od -80dB, dok s trimerom uvek postižem bolje od -90dB.
Izgleda da će ovo biti interesantan projekat.
Pozdrav
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 05-30-2020
Došao na red i originalni DM iz Linear Audio Vol. 0 (2010. god.).
Juče sam izlemio i potenciometre, za koje su na pločici predvideli samo kočiće. Za mene je to loše rešenje jer su potenciomteri kritični za podešavanje nule, pa kontakti moraju biti kvalitetni. Trebalo je staviti JST ili slične i hteo sam to i da uradim ali nema dovoljno mesta. Pri ugradnji u kutiju moraće da budu direktno zalemljeni (v. prvi prilog).
DM je napravljen za testiranje snagaša, što nije čudo ako se zna čime se Cordell primarno bavi. Zato se na ulazu očekuje signal pojačan oko 20x (kvazi-standard za poj. snage), čime se onemogućava testiranje većine današnjih pretpojačavača, pogotovo njihovih linijskih ulaza.
Cordell kaže da je moguće testiranje u opsegu pojačanja od 10 do 35, ali je kod mene to bilo moguće tek iznad 16, iako sam koristio delove iz kupljenog kita.
Pošto se ne bavim pojačavačima snage, kao DUT sam koristio jedan neinvertujući sklop sa OPA627 (desni gornji ugao slike) i pojačanjem od 26dB (faktor 20). Zbog toga je max. ulazni napon u DUT bio ograničen na nekih 0,4Vrms.
Procedura se sastoji od traženja maksimalnog potiskivanja osnovne komponente signala, u mom slučaju 1kHz. Za to postoje dva potenciometra - jedan za grubo (1K) i drugi za fino podešavanje (100R) - oba u levom donjem uglu slike. U tu svrhu se od skaliranog signala DUT-a oduzima pobudni signal.
Kada se postigne minimum po amplitudi, onda se pomoću druga dva potenciometra uskladi i faza, prvo grubo (plavi pot na slici, žičani, 10 obrtaja) a zatim fino (cermet, 100R). Tu sam s mojim DUT-om imao sreće - faza je "legla" malo pre kraja rotacije grubog potenciometra.
Na desnoj strani pločice su dva istovetna izlaza za reziduum, tj. signal u kome se nominalno nalaze samo izobličenja. On se može meriti već u tom stanju, ali se odnos signal/šum može još dodatno poboljšati u dva stepena. Mrenje se svodi na očitavanje RMS vrednosti AC milivoltmetrom ili spektralnom analizom.
Na prvom spektru u prilogu vidi se sastav reziduuma u nativnom stanju, tj. bez poboljšanja SNR. Ima puno mrežnih smetnji jer je sve na stolu, ali se spektralne komponente jasno vide.
U drugom prilogu je spektar posle korekcije s faktorom 100 (da ne ulazim u detalje) gde se lepo vidi da je šum eliminisan, ali ne i smetnje iz mreže jer one nisu deo procesa merenja.
Dakle, aparat radi kako je zamišljeno, a još treba da izvršim kvantifikaciju rezultata i poređenje s drugim metodom merenja (notch-filter i LNA).
Meni je i dalje simpatičnija šema iz AN-245 zbog jednostavnosti i činjenice da se skaliranje signala DUT-a obavlja pasivnim elementima, što znači da se izobličenja oscilatora poništavaju bez učešća elektronike, čime se smanjuju i zahtevi za čistoćom njegovog signala.
Dakle, biće još rezultata...
Pozdrav
RE: Cordell Distortion Magnifier - Khadgar2007 - 05-30-2020
Što se tiče konektora za potenciometre. Ja koristim samo muške varijante tih 2,54mm rasterskih lemnih letvica pa onda zalemim žicu,nikada ne koristim kombinaciju M+Ž za tip konektora.Također već odavno sam odustao od lemljenja žice direktno na PCB jer ako treba nešto rastavljati a PCB je prišarafljen na šasiju treba sve skidati dolje.
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 07-18-2020
Dva nova rezultata sa šemom Wurcer/Jung (AN-245, link u prilogu #1 ove teme).
U međuvremenu mi je stigao odličan instrumentalni pojačavač AD8429 (offset od max. 50uV, THD: -130dBc@1kHz, GBW: 15MHz). Nije bio jeftin - 12,50US$, ali Mouser jeftiniju verziju dobija tek u oktobru, a to mi je daleko.
U prvom prilogu je spektar izobličenja neinvertujućeg pojačavača sa AD797, pojačanje 6dB, koji je poslužio kao DUT. Posle balansiranja mosta, koje se na osciloskopu vidi kao šum, reziduum je pojačan Gronerovim LNA i doveden na ulaz MOTU AudioExpress.
Nivo na izlazu iz DUT-a je +12dBu (3Vrms), a ukupno pojačanje reziduuma je 66dB (60dB u LNA i 6dB u mernom mostu). Bez ulaženja u detalje, drugi harmonik ima nivo od -132dBc, što je realan rezultat na 1kHz - ADI u DS navodi THD od -120dBc@3Vrms@10kHz, pa pošto THD generalno raste s frekvencijom, on na 1kHz mora biti niži od -120dBc.
Harmonik na 8kHz ne pripada mernom sistemu, već verovatno SMPS-u u laptopu. Nema ga uvek, ali se uvek pojavljuje na istoj frekvenciji.
Ovo je jako dobar rezultat, pa mislim da ću u dogledno vreme otvoriti poseban projekat za ovaj uređaj. Jednostavniji je od Cordell-ovog DM-a, lakši je za upotrebu od kombinacije "notch" filtera i LNA, a opseg pojačanja DUT-a počinje na 0dB (Cordell: od +20dB).
Ostaje da se reši problem kompenzacije faze (trenutno lemim male kondenzatore sve dok faza ne "legne"). Za desetak dana očekujem neke vazdušne trimer-kondenzatore od 40pF (gde mi je sad ona kutija s delovima za KT od pre 50 godina
), pa ću onda videti da li je to pravo rešenje.Za ilustraciju, u drugom prilogu je spektrogram iste konfiguracije, jedino je koaks između DM-a i LNA zamenjen jednim koji sam pokušao da uradim bez lemljenja ("crimp"-ovan klještima koja su se našla pri ruci).
Na nivoima reda 1V se ne vide smetnje, ali na milivoltima stvari postaju očigledne.
Pozdrav
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 02-03-2021
Bato MM mi je dao priliku da upotrebim Cordell-ov DM u situaciji za koju je razvijen - merenje THD pojačavača snage.
On kao DUT očekuje sklop s pojačanjem od 20 do 40dB, mada je kod mene radio tek počev od 24dB.
U svakom slučaju, DM je idealan za merenje pojačavača u mostnom spoju jer mu je ulaz simetričan, ali sam ipak koristio BP preamp kao interfejs da bih poređenje rezultata vršio pod istim uslovima kao i kod prethodno izvršenih merenja pomoću filtera i LNA. Uzgred, sa aspekta CMRR, BP ima bolje ulazno kolo nego Cordell-ov DM, ali to ovog momenta nije od ključnog značaja.
Prvi prilog prikazuje spektar pri snazi od 5W@4R, izmeren pomoću filtera i LNA (već prikazan u matičnoj temi Bato MM), a u drugom prilogu je spektar dobijen pomoću DM.
Vidimo da su nivoi individualnih spektralnih linija skoro isti, pa se THD razlikuje samo za 0,9dB, što je uveliko u granicama tačnosti obe metode.
Razlika u nivou smetnji je velika, postoji i neki autonomni proces na 13kHz, alito ne predstavlja iznenađenje jer je DM na stolu, neoklopljen, dok je sistem sa filterom i LNA propisno zaštićen od EMI. Ugradnjom u kutiju te smetnje bi morale nestati.
Moj zaključak je da se radi o vrlo dobrom uređaju za merenje nelinearnosti pojačavača snage do nivoa THD od bar -120dBc, što je znatno niže od sklopova koji se tipično realizuju u samogradnji. Napor pri merenju je manji nego u slučaju sistema filter/LNA, a posebna vrednost je što se merenje može vršiti na bilo kojoj frekvenciji.
DM je posebno interesantan za one koji već poseduju neki stariji instrument za merenje THD jer mu snižavaju prag osetljivosti za 20, odn. 40dB.
Sledeći korak je pakovanje u kutiju, a na proleće, ako Corona dozvoli, on će biti u KG (siguran sam da se Miki već raduje
).Pozdrav
RE: Cordell Distortion Magnifier - Braca - 02-14-2021
Ruski "Distortion magnifier" iz 1990. godine:
http://archive.radio.ru/web/1990/06/062/
Vrlo jednostavna šema (samo jedan op-amp), a iznos reziduuma se očitava osciloskopom.
Princip merenja je isti kao kod Cordell-ovog sklopa - izlazni signal poj. snage se oduzima od pobudnog signala, pri čemu signal generator mora da ima visokonaponski signal.
Na primer, za pojačavač od 100W@4R, SG mora da ima izl. napon od 20V. Izgleda da su takvi generatori u SSSR tada bili uobičajeni.
Autor navodi granicu merenja THD od 0,001%, tj. -100dBc, i to uz korišćenje njihovih tadašnjih osciloskopa.
Pozdrav