Na donjem linku je opisan projekat samogradnje eliminacionog filtera u Hall topologiji: https://tolisdiy.com/2019/07/19/quick-an...surements/
Dat je i Gerber za pločicu, kao i Gerberi za prednju i zadnju ploču kutije .
Dakle, umesto metalnih ploča, on primenjuje PCB, što smatram odličnom idejom - nema bušenja i turpijanja, bakarni sloj daje izvesnu EMI zaštitu, dobija se gotova ploča u boji po želji i s kompletnim natpisima.
O vrednostima komponenata filtera se može razgovarati, ali je koncept ispravan: radi se o podesivom filteru.
Na toj stranici postoji i projekat DIY mernog pojačavača, tj. univerzalnog ulaza za merenja pomoću audio interfejsa. Za taj projekat ne daje Gerbere već nudi gotove pločice.
Pojačavač nije loš, ali mislim da se može i poboljšati. https://tolisdiy.com/2019/09/07/audio-me...amplifier/
03-29-2021, 01:36 PM (This post was last modified: 03-29-2021, 01:39 PM by gorso69.)
Napravio sam filter sa linka u prethodnom postu.Utrimovao sam kondezatore na 102.5nF i sa cermet potom 100R uspeo sam dobiti slabljenje od 60 i kusur decibela.Kanal 2 je izlaz iz LNA 60dB.Čekam trimer sa
25 obrtaja pa ću videti može li se dobiti još koja desetina decibela.Pločica je mala pa imam ideju da je integrišem sa Viktorom u istu kutiju .
Slabljenje tvog filtera je na donjoj granici upotrebljivosti kada se koristi LNA s pojačanjem od 60dB i osetljivošću audio kartice od 2Vrms.
Ako je ulazni napon u filter 2Vrms, na ulazu u karticu ćeš imati nivo od "-6dBFS i kusur" i to je granica jer izobličenje A/D konvertora kartice tipično raste s približavanjem punoj skali (FS).
Hall-ov filter može da ostvari dubinu ponora od preko 100dB, ali mora dobro da se podesi.
Ne znam da li si podešavao gornju (serijsku) granu otpornika - ako nisi, preporučujem da to uradiš.
To se radi samo jednom i rado ću ti dati uputstvo za podešavanje ako ga nemaš.
Integrisanje filtera sa oscilatorom u istoj kutiji može da ugrozi performanse oscilatora jer se u kutiju vraća signal iz testiranog uređaja. Mislim da ima više smisla ugraditi filter i LNA u istu kutiju jer tada mikrovolti iz filtera imaju najkraći put do LNA. U tom slučaju bi jedino morao da predvidiš rele za premošćavanje LNA - podešavanje dubine eliminacije pri uključenom LNA je moguće tek kada se priđe vrlo blizu ponora. U protivnom, LNA se zalepi za napajanje i podešavanje postaje problematično.
Ako je odnos otpora gornje i donje grane tačno šest i kondenzatori su idealno upareni, onda filter ima teorijski beskonačnu dubinu.
Svako odstupanje istovremeno pomera frekvenciju ponora i slabljenje.
Kao primer, u prilogu je prikazana prenosna funkcija filtera za tri vrednosti otpora trimera, pri čemu je odnos otpora gornje i donje grane 6,03 (odstupanje od 0,5%).
Vidi se je filter izgubio oštrinu i da se teorijsko slabljenje smanjilo na 70dB.
Sličan rezultat se dobija i kada se kapacitet samo jednog kondenzatora promeni za 0,5%.
Preporučujem da prvo probaš šta će se dobiti podešavanjem otpora gornje grane jer je to lakša varijanta od trimovanja kapaciteta.
Umesto sadašnjeg otpornika u gornjoj grani, stavi jedan čiji je otpor za 5 do 10% veći, a paralelno njemu rednu vezu fiksnog otpornika i trimera tako da u krajnjim položajima trimera rezultujući otpor bude za 1 do 2% manji, odn. veći od idealne vrednosti.
Na primer, ako je idealna vrednost 10K, uzmi otpornik od 11K i veži mu paralelno serijski vezan trimer od 50K i otpornik od 91K. Okretanjem trimera dobija se varijacija rezultujućeg otpora između 9,8K i 10,2K, odn. promena frekvencije filtera od oko 2%.
Postavi zatim trimer u donjoj grani na pola hoda, priključi filter na oscilator i podešavaj trimer gornje grane sve dok ne dobiješ maksimalno slabljenje signala. Izmeri zatim rezultujući otpor gornje grane i zalemi na pločicu odg. kombinaciju fiksnih otpornika.
Gore prikazani primer nije zakon - napravi kombinaciju fiksne i promenljive sekcije gornje grane s materijalom koji imaš, pri čemu jedino mora biti ispunjen uslov da nominalna frekvencija filtera bude unutar opsega promene otpora trimera.
04-02-2021, 01:45 PM (This post was last modified: 04-02-2021, 01:50 PM by gorso69.)
Hvala Braco,
odradio sam po uputstvu i na minimumu amplitude odnos gornje i donje grane je bio 6.05 i pitiskivanje nešto ispod 70dB.
Onda sam ponovo trimovao kondezatore
i dobio potiskivanje od preko 90dB i odnos gornje i donje grane 6.017
Danas sam pravio još jedan filter i imao sam problema sa izlaznim signalom iz filtera tj LNA.Nisam mogao da smirim sinusoidu ,nije bila horizontalna nego je naginjala gore-dole.Otkačio sam filter
i merio samo Viktora pa evo slika.
Treći oscilogram odozgo sugeriše smetnje koje su tipične za probleme sa masom, tj. "ground loops".
Na kutiji u koju je ugrađen moj oscilator imam poseban priključak za uzemljenje - ponekad mi je potreban direktan spoj između kutije i priključka mase LNA.
LNA ima pojačanje od 60dB, pa je na ulazu potreban samo 1uV smetnje da bi se na izlazu dobio 1V.
U svakom slučaju, vrati se prvo na konfiguraciju koja je radila, pa ako je tada sve ok, problem je najverovatnije u novom filteru.
Braco,
ovo su merenja direktno na Viktoru,bez filtera i LNA.Javlja se ta frkfencija 1.58Hz
amplitude 2 Vrms.Probaj kad budeš imao vremena tvoj Viktor na osciloskop sa vremenskom bazom
250ms.
04-04-2021, 12:47 PM (This post was last modified: 04-04-2021, 01:36 PM by Braca.)
Tu frekvenciju nisam imao ni sa jednim oscilatorom. Kao što sam već napisao, takve slike dobijam ako mi u signal uđe smetnja iz mreže ili neoklopljenog ispravljača u blizini, ali tada obvojnica ima frekvenciju od 50 ili 100Hz.
Međutim, frekvencija koju dobijaš odgovara dinamici AGC kola: kada okreneš potenciometar za postavljanje izlaznog nivoa, amplituda oscilacija periodično varira tokom nekoliko sekundi sve dok se ne ustali na novoj vrednosti. Frekvencija tih oscilacija kod klasičnih AGC kola sa RC filterom leži baš u opsegu koji vidiš.
Međutim, to što vidiš može da bude i varka digitalnog osciloskopa, pa bi bilo dobro da izlazni signal oscilatora proveriš AC voltmetrom - ako je nivo konstantan, onda je sve u redu.
Primećuješ li varijaciju nivoa i kada na ekranu imaš dvadesetak perioda od 1kHz?
Trenutno sam na poslu proveriću kad dođem kući.Mada znam kad podesim amplitudu na 2Vrms ona ostane zakucana na tu vrednost satima koliko god oscilator bio uključen.
05-22-2021, 11:54 AM (This post was last modified: 05-22-2021, 11:54 AM by Braca.)
Pre nekih mesec dana postavio sam na velikom forumu u okviru diskusije o Viktorovom oscilatoru pitanje u kojoj meri smo u stanju da definišemo donju granicu merenja THD opremom sopstvene izrade.
B. Cordell je predložio korišćenje pilot signala poznatog (niskog) nivoa koji se ubrizgava na izlaz oscilatora. Ispostavilo se da mi na izlazu iz oscilatora koji daje pilot signal (DAC audio kartice) treba otpornik od 100M kako bi se na izl. otporu Viktorovog oscilatora od 600R dobilo slabljenje od oko 100dB. Uradio sam to i dobio rezultate, ali je D. Martin savetovao da napravim atenuator niske impedanse, što se svelo na rednu vezu dva atenuatora - 10K/0,8R i 6,19K/600R, ukupna atenuacija od 104dB.
Razlog za primenu atenuatora je to što se provera rezolucije sistema vrši veoma slabim signalima (reda desetak nV), a njih nije moguće direktno dobiti iz nekog oscilatora ili DAC-a.
Na kraju sam odlučio da uradim amplitudnu kalibraciju svog sistema tako što bih poredio rezultat spektralne analize s nivoom dobijenim računom, postepeno smanjujući kalibracioni nivo sve do praga šuma sistema filter/LNA/Motu ADC. Kalibracioni signal se iz Motu DAC-a dovodi na atenuator preko galvanskog izolatora s elektronski kompenziranim transformatorom (Gronerov poklon). Pošto LNA na svom ulazu vidi signal oslabljen otporničkim atenuatorom i "notch" filterom, ukupno slabljenje sam računao pomoću LtSpice.
Prvi test se sastojao u kontroli linearnosti u funkciji amplitude. Počinjući od 1Vrms, smanjivao sam nivo u svakom sledećem koraku za 20dB i poredio račun i merenje. Nivo signala na ulazu u atenuator je svaki put kontrolisan pomoću HP34401A jer napon na izlazu iz DAC-a ipak malo odstupa od vrednosti postavljene na panelu REW generatora.
Taj test je pokazao zanemarujuće razlike između računa i merenja, a ovde ću prikazati samo dva zadnja nivoa - 10 i 3,16mV (10dB razlike zbog blizine paga šuma), izmerena na dve frekvencije: 1997Hz (2. harmonik ponora) i 9333Hz (daleko od ponora, samo tzv. "insertion loss" filtera). Sva merenja su urađena pri standardnoj "loopback" kalibraciji Motu interfejsa, koja je dodatno proverena AC voltmetrom.
Prva dva spektra prikazuju rezultate merenja na 9333Hz i gornja dva nivoa. Vidimo da se rezultati razlikuju za 10dB, kao što račun predviđa.
Sledeća dva spektra sadrže rezultate na frekvenciji od 1997Hz, tačno na mestu koje je od interesa pri testiranju frekvencijom od 1kHz. Ponovo je dobijeno odlično slaganje računa i merenja.
Detaljni rezultati su prikazani u tabeli (peti prilog), a najznačajniji su oni u poslednja četiri reda. "Predicted LNA input level" predstavlja očekivani (proračunati) nivo na ulazu u LNA, red ispod njega sadrži izmerene vrednosti, a naredni - razliku između merenja i računa. Vidimo da odstupanje leži u intervalu od ±0,5dB, što je izvanredan rezultat.
U poslednjem redu vidi se rms nivo signala na ulazu u LNA, odakle sledi da moj sistem može verno da izmeri nivo od 5nV, što u odnosu na FS audio interfejsa predstavlja -180dB . To je konzervativna mera, jer do granice šuma postoji još i rezerva od nekih 5dB.
Do sada nisam nigde video ovakvu analizu i vrlo je interesantno da na velikom forumu nije bilo ni jednog komentara tih rezultata.
Ovo gore predstavlja samo kratak prikaz jednog prilično zahtevnog merenja, pa ako se neko interesuje za detalje, rado ću odgovoriti.
(05-22-2021, 11:54 AM)Braca Wrote: ...
Na kraju sam odlučio da uradim amplitudnu kalibraciju svog sistema tako što bih poredio rezultat spektralne analize s nivoom dobijenim računom, postepeno smanjujući kalibracioni nivo sve do praga šuma sistema filter/LNA/Motu ADC. Kalibracioni signal se iz Motu DAC-a dovodi na atenuator preko galvanskog izolatora s elektronski kompenziranim transformatorom (Gronerov poklon). Pošto LNA na svom ulazu vidi signal oslabljen otporničkim atenuatorom i "notch" filterom, ukupno slabljenje sam računao pomoću LtSpice.
...odakle sledi da moj sistem može verno da izmeri nivo od 5nV, što u odnosu na FS audio interfejsa predstavlja -180dB .
To je konzervativna mera, jer do granice šuma postoji još i rezerva od nekih 5dB.
Do sada nisam nigde video ovakvu analizu i vrlo je interesantno da na velikom forumu nije bilo ni jednog komentara tih rezultata.
Ovo gore predstavlja samo kratak prikaz jednog prilično zahtevnog merenja, pa ako se neko interesuje za detalje, rado ću odgovoriti.
Pozdrav
Braca,
jako se interesujem za/oko detalj(e)a tvog mernog lanca, kojemu ti naprosto zavidim!!! :-)
Kalibracija sistema i test praga/nivoa sopstvenog šuma lanca je obavezan i u istom koraku vrlo težak (po preciznosti),
što si i opisao u tvom postu.
Nisam zapazio da si detaljnije opisao @Gronerov poklon-galvanski izolator s elekt.komp trafojem, takodjer bih poupitao oko detalja.
5nV i/ili -180dB je naprosto odličan rezultat.
I to u DIY okruženju, limitiran nekim budjetom, "usred dnevne sobe" i ne u nekom LABu
Takodjer "vidim" još nekih potenciala u svakom od nabrojanih dijelova lanca...ima se zalihe još kojeg -dB!
Što se tiče o "ne-komentarisanju" tvoje analize (tu pa i na velikom forumu),
nema nas baš da se ti može parirati, pa zato i taj rezultat ne-dialoga!
Moram si uzeti vreme, pronači tu diskusiju na velikom forumu,
pa če biti dodatnih pitanja.
Ah da, jesam li rekao da ti zavidim na "lančiču"!!!
:-)
Gronerov izolovani injektor je bio razvijen za sinhronizaciju njegovog najnovijeg oscilatora sa nekim stabilnim referentnim oscilatorom jer svi RC oscilatori imaju drift.
Detalje ćeš dobiti preko PM.
Trenutno se bavim ispitivanjem linearnosti "notch" filtera na ekstremno niskim nivoima (granica šuma) tako što prvo izmerim harmonike nekog sklopa (DUT) pri direktnom prolazu kroz filter, a zatim uključujem atenuator na njegovom ulazu i pratim da li se atenuacija korektno preslikava u spektar. Groner je na ulazu u filter predvideo dvostepeni atenuator od 10 i 20dB, ali ga do sada nisam koristio. Imam tri takva filtera i sada sam u najnovijem ustanovio da je preslikavanje netačno - ako napr. imam drugi harmonik na -100dBc pri isključenom atenuatoru, kada aktiviram -10dB ne dobijem -110dBc, već -114dBc, što znači da filter tu nije linearan. Pretpostavljam da je u pitanju kontaktni otpor na klizaču trimera za podešavanje frekvencije.
Sve ovo je prilično zametan posao, ali sam ga predugo odlagao i sada se to mora isterati do kraja.
Moj prvi filter se ponaša dosta dobro, pa ću uskoro pokazati rezultate.
Verifikacija rezultata predstavlja veliki problem kod samogradnje mernih sklopova za merenje izobličenja, posebno ako se ide u duboke THD oblasti.
Jedna od mogućnosti je poređenje sopstvenih rezultata sa objavljenim vrednostima dobijenim pomoću profesionalne tehnike, kao napr. THD op-ampova u odg. DS.
Noviji proizvodi postižu veoma niske nivoe harmonika, pa se proces verifikacije svodi na ponavljanje merenja koje je izvršio proizvođač.
Na žalost, nema mnogo upotrebljivih rezultata jer u pisanju DS-a učestvuje i marketing, a oni razmišljaju drukčije od inženjera. Jedan loš primer je LME4562, čiji je DS pun dijagrama THD, ali bez osnovnih informacija kako su merenja obavljena.
Jedan od pozitivnih izuzetaka je DS za OPA828, gde je na Fig. 41 prikazan nivo ništa manje od četiri harmonike u zavisnosti od frekvencije. Tu vidimo da je dominantan drugi harmonik (-140dBc), a ostala tri su - u opsegu do 10kHz - niža za 20dB.
Ono što nedostaje su podaci o uslovima merenja, kao što topologija, opterećenje i izlazni napon. Tu se moraju praviti pretpostavke koje se zasnivaju na drugim podacima u DS.
Najniži THD se obično dobija u topologiji jedničnog buffer-a (max. povratna sprega i min. šum). U DS vidim da su merenja uglavnom vršena pri izl. naponu od 3Vrms.
Viktorov oscilator ne ide do 3V, a pisano je na forumima da mu izobličenja rastu s izl. naponom i da su najniža na oko 1Vrms. Zato mi je prvi problem bio da dođem do pojačavača od 10dB čiji je THD reda -150dBc. Isprobao sam nekoliko varijanti, a onda se setio Groner-Polak-ovog kompozitnog op-ampa. Da skratim priču, u prvom prilogu je njegov spektar pri izl. naponu od 3Vrms (pojačanje od 10dB), opterećenog samo elim. filterom (oko 2,6K). Tek pri dužini FFT od 2E6 tačaka (rezolucija od 23mHz) postao je vidljiv 2. harmonik, na nivou ispod -150dBc (spuštamo se za 50dB zbog atenuacije filtera na 2kHz i pojačanja LNA). S takvim izvorom signala se može izmeriti THD čipa kao što je OPA828, što se vidi u drugom prilogu.
Drugi harmonik ima nivo od -91,6dBc, što posle spuštanja za 50dB daje -141,6dBc, odn. vrednost iz Fig. 41 DS-a. Niži harmonici su ispod granice šuma mog sistema.
Za početak nije loše, ali ima potrebe za poboljšanjima i dopunama.
Prvi dijagram je ok, ali mi jedinica dB ništa ne govori jer nema podatka pri kom ulaznom naponu je izvršeno merenje. Pretpostavljam da si se pridržavao preporuke da se kalibracioni podaci snimaju na -6 do -12dBFS.
Drugi prilog je problematičan, najpre zbog jedinica. Prag šuma leži na nekih -60dB, što na prvi pogled ukazuje na katastrofalno lošu karticu, ali je uzrok to što opet nema reference na koju se tih -60dB odnosi. Bez prikaza svih parametara merenja i analize taj dijagram je neupotrebljiv za izvlačenje bilo kakvih zaključaka.
Vertikalna rezolucija je gruba, treba je postaviti na opseg od 0 do -150dBFS.
Dobro je da svaki put kada RTA upisuješ na disk bude vidljiv panel s parametrima analize (zupčanik u desnom gornjem uglu), a za analizu preporučujem (za početak) Fs od 48kHz, FFT Length: 512k, Averaging: Forever, Window: Blackmann-Harris 7, Max. overlap: 87,5%. Zbog velikog preklapanja, za dobar rezultat će biti potrebno oko 100 osrednjavanja.
Treći dijagram prikazuje totalno izobličenje kartice od izlaza iz DAC-a do izlaza iz A/D konvertora. Međutim, opet dB bez reference, pa ne mogu da komentarišem rezultat.
Gruba rezolucija, kao i ranije - sve iznad +10 i ispod -150dBFS je suvišno.
Četvrti prilog prikazuje spektar Viktorovog oscilatora i THD kartice. U suštini, tu vidimo izobličenja A/D konvertora i njegove elektronike jer je Viktor bolji za 30-tak dB. Prag šuma je tanak, ali ne zato što je stvarno takav, već zbog vertikalne rezolucije.
Kartica ima dobre osobine, vrlo čist spektar (8 i 16kHz treba zanemariti - to su smetnje iz USB modula).
Spektar je prikazan kao dBFS, pa pretpostavljam da je izlazni napon oscilatora bio oko 1 do 1.5Vrms.
Kao što napisah, dobro za početak, ali treba u potpunosti iskoristiti potencijal za poboljšanje. Ako verzija REW koja je korišćena za ovo merenje nije aktuelna, u svakom slučaju uzeti najnoviju.
(07-16-2021, 09:36 PM)gorso69 Wrote: Evo ponovljenih merenja
Ovo sada izgleda odlično!
Impresioniran sam čistoćom donjeg dela spektra pri merenju s oscilatorom i moram da kažem da to još nisam postigao u mom sistemu, pa me interesuje kako napajaš oscilator i da li je ugrađen u kutiju.
Ima još par stvari koje treba da razjasnimo, a tiču se uglavnom referentnih nivoa pri merenju.
Kao prvo, da li si ustanovio tačnu vrednost mernog opsega kartice (FS). Kalibracija se vrši na nižem nivou, ali vrednost FS mora da bude poznata zbog skaliranja rezultata.
FS možeš da ustanoviš u petlji (loopback) tako što pri spektralnoj analizi pri svakom novom spektru povećavaš izlazni nivo generatora sve dok ne dođe do klipovanja (nagli skok harmonika). FS je onda nekoliko mV ispod tog nivoa. Podrazumeva se da izlazni nivo kontrolišeš voltmetrom.
Ta vrednost se onda upisuje u kućicu "FS sine Vrms" u RTA.
Na primer, moja kartica ima nominalni FS od 5Vrms. Gore opisanom tehnikom ustanovio sam da klipuje na 5,35Vrms i kao FS primenjujem vrednost od 5,32Vrms.
Razlog za ovu priču je što prag šuma tvoje kartice, izmeren pri kratkom spoju, iznosi -139,4dBFS, a u spektru Viktorovog oscilatora on leži oko 15dB niže, na -154,2dBFS. To nije moguće jer oscilator ima na izlazu serijski otpor od 100R (možda čak i 600R, zavisno od modela) čiji se šum sabira sa šumom oscilatora i ulaza kartice, pa pri istoj vrednosti FS taj prag šuma mora da bude iznad praga šuma kratkog spoja.
Pošto na spektru kratkog spoja vidim i zelenu liniju generatora na -11,9dBFS, moguće je da je RTA uzeo taj nivo kao referencu za FS. Generator treba da bude uključen samo ako se zaista koristi.
Pri prikazivanju rezultata konkretnog merenja pomoću spoljašnjeg oscilatora ili generatora na kartici treba koristiti jedinicu dBc. To se postiže unošenjem ref. vrednosti (u konkretnom slučaju, izl. napon oscilatora izmeren voltmetrom ili panelom "Levels") u panel "Distortion settings" i čekiranjem opcije "Manual fundamental".
Još nešto u vezi hor. rezolucije: pri Fs od 48kHz, najviša frekvencija u spektru je 24kHz, ali je ona dejstvom ulaznog filtera izobličena i u spektru ne treba ići dalje od 22kHz.
Na levoj strani prikaza spektra je dovoljno početi od 20Hz - niže od toga samo ako je neophodno.
.
. To je konzervativna mera, jer do granice šuma postoji još i rezerva od nekih 5dB.