Viktor Mickevich: precizni audio oscilatori

[Braca]

Twin-T notch filter za 1kHz, konstrukcija S. Groner.

Tri grupe belih elemenata predstavljaju tri kondenzatora od po 10nF, svaki napravljen od po 10 kondenzatora od 1nF/1%. Na taj način se izravnavaju mala odstupanja unutar tolernacije individualnih elemenata i tako povećava verovatnoća da će rezultujuća grupa imati manje odstupanje nego jedan kondenzator od 10nF/1%.

Prazna mesta na pločici su rezervisana za fino podešavanje frekvencije kada se filter priključi na oscilator. To će verovatno biti najteži deo posla.

Kutija je bez šavova a zaptivka na slici smanjuje prolaz EMI u kutiju. Ostaje još da izbušim rupe za preklopnike atenuatora i BNC gnezda.

Ovaj filter je deo mernog lanca za THD, koji će se sastojati od oscilatora, filtera i niskošumnog pretpojačavača. Na ovom poslednjem se radi i biće uskoro novosti.

Pozdrav

[mikikg]

Odlicno je to ispalo. Plocica je dobro odradjena i verujem da je frekvetna karakteristika (osim notch) ravna u megahercima.

Kolika je ulazno/izlazna impedansa filtera?

[Braca]

Odlicno je to ispalo. Plocica je dobro odradjena i verujem da je frekvetna karakteristika (osim notch) ravna u megahercima.

Kolika je ulazno/izlazna impedansa filtera?

Ulazna impedansa je dovoljno visoka za niskoomne izvore, a izlazna je reda veličine 120K. Zato će iza filtera morati da bude visokoomski buffer, najverovatnije sa OPA627.

Pozdrav

[Braca]

Jeste, Dragane, JFET su upotrebljeni radi minimizacije strujnog šuma, a naponski je redukovan paralelnim spajanjem 8 tranzistora. Uz to je uradio i ekstra malošumni strujni izvor za ulazni stepen i na kraju dobio šum od 0,4 nV/sqrt(Hz).
U suštini, taj njegov pojačavač nije previše komplikovan za gradnju, ali pločica je četvoroslojna i ona predstavlja bitan deo kvaliteta.

Pozdrav

Citiram samog sebe, ali sa dobrim povodom.
Upravo sam došao do Gronerovog niskošumnog pretpojačavača - otkupio sam od autora po vrlo prijateljskoj ceni prototip uredjaja na osnovu koga je napisao članak u Linear Audio Vol. 3. Dakle, imam uredjaj i u članku sve njegove merne rezultate.
Za proveru mogućnosti ovog preampa, Groner je izvršio merenje termalnog šuma otpornika od 50R i 1K, i uporedio rezultate sa teorijski izračunatim šumom na datoj temperaturi. Rezultati merenja leže po sredini opsega od +-5% od teorijske vrednosti šuma, što je pogotovo u slučaju otpornika od 50R (oko 0,9nV/sqrt(Hz)) izvanredan rezultat.
Napajanje je ili iz baterija (4x9V), ili iz spoljašnjeg ispravljača.

Trenutno nemam vremena za test, ali jedva čekam da ga uključim i vidim šta mogu da dobijem uz pomoć moje audio kartice.

Pozdrav

[Braca]

Samuel Groner je upravo objavio preliminarne rezultate merenja na svom oscilatoru iz kojih se vidi da je njegov oscilator bolji od generatora u AP SYS2722.

http://www.diyaudio.com/forums/equipment...ost4638686

Obećao je da će taj dizajn podeliti na forumu, ali moram unapred reći da se radi o relativno skupom i složenom projektu.

Pozdrav

[mikikg]

Jeste, Dragane, JFET su upotrebljeni radi minimizacije strujnog šuma, a naponski je redukovan paralelnim spajanjem 8 tranzistora. Uz to je uradio i ekstra malošumni strujni izvor za ulazni stepen i na kraju dobio šum od 0,4 nV/sqrt(Hz).
U suštini, taj njegov pojačavač nije previše komplikovan za gradnju, ali pločica je četvoroslojna i ona predstavlja bitan deo kvaliteta.

Pozdrav

Citiram samog sebe, ali sa dobrim povodom.
Upravo sam došao do Gronerovog niskošumnog pretpojačavača - otkupio sam od autora po vrlo prijateljskoj ceni prototip uredjaja na osnovu koga je napisao članak u Linear Audio Vol. 3. Dakle, imam uredjaj i u članku sve njegove merne rezultate.
Za proveru mogućnosti ovog preampa, Groner je izvršio merenje termalnog šuma otpornika od 50R i 1K, i uporedio rezultate sa teorijski izračunatim šumom na datoj temperaturi. Rezultati merenja leže po sredini opsega od +-5% od teorijske vrednosti šuma, što je pogotovo u slučaju otpornika od 50R (oko 0,9nV/sqrt(Hz)) izvanredan rezultat.
Napajanje je ili iz baterija (4x9V), ili iz spoljašnjeg ispravljača.

Trenutno nemam vremena za test, ali jedva čekam da ga uključim i vidim šta mogu da dobijem uz pomoć moje audio kartice.

Pozdrav

Hmm, vidim ja da ce da radi ovde reverzni inzenjering

Mene ovaj konkretan model bas interesuje, ne model koji je u najavi, isuvese je slozen cak i za mene …

[Braca]

Na priloženom linku možete naći rezultate ispitivanja generatora pobude (oscilatora) u tri zadnje generacije AP analizatora, kao i nekadašnjeg Tektronix-ovog modula SG505:

http://www.nanovolt.ch/resources/low_dis...arison.pdf

Tu vidimo gde su aktuelne granice komercijalnih uredjaja.
Na velikom forumu pokušavaju da te granice premaše i dosadašnji rezultati su vrlo ohrabrujući.

Pozdrav

[Braca]

Na priloženom linku možete naći šeme za jedan dobar THD analizator, o kome je bilo dosta diskusije na velikom forumu.
Posebno je interesantan njegov oscilator sa THD < 0,001% i promenljivom izlaznom impedansom, čija konstrukcija u poredjenju sa Gronerovim projektom nije previše komplikovana, odn. skupa.
Na žalost, linkovi za Gerbere su prazni, ali ako bi bilo interesovanja za gradnju, mogao bih da se obratim autoru s molbom da nam ih pošalje.


https://web.archive.org/web/201301281641...hd/thd.htm

Dosta ljudi se raspitivalo za ovaj materijal koji je autor uklonio sa svog sajta. Pre para dana neko je stavio ovaj link na diyAudio.com.

Pozdrav

[Gosha]

Na priloženom linku možete naći šeme za jedan dobar THD analizator, o kome je bilo dosta diskusije na velikom forumu.
Posebno je interesantan njegov oscilator sa THD < 0,001% i promenljivom izlaznom impedansom, čija konstrukcija u poredjenju sa Gronerovim projektom nije previše komplikovana, odn. skupa.
Na žalost, linkovi za Gerbere su prazni, ali ako bi bilo interesovanja za gradnju, mogao bih da se obratim autoru s molbom da nam ih pošalje.


https://web.archive.org/web/201301281641...hd/thd.htm

Dosta ljudi se raspitivalo za ovaj materijal koji je autor uklonio sa svog sajta. Pre para dana neko je stavio ovaj link na diyAudio.com.

Pozdrav

Odavno sam spazio ovu konstrukciju i dopala mi se. U prvom trenutku sam osetio odbojnost zbog ogromnog broja OP-a (koristio je nekoliko paralelovanih) ali dubljom analizom sam shvatio zasto je to tako.
Medjutim, meni je ovaj projekat delovao nedovrseno, nisam pratio veliki diyaudio tako da nemam nikakvih povratnih informacija o njemu. 
Ako se dobavis gerbera i ako si spreman za GB u Mouseru  ja sam raspolozen za gradnju.

[Braca]

Da pokušamo. Možda će biti nešto i na velikom forumu jer sam link preuzeo odatle.
Inače, jedan nedavno završen primerak oscilatora može se videti ovde:
http://www.diyaudio.com/forums/equipment...r-506.html

Pozdrav

[Braca]

Evo jednog jeftinog oscilatora za eksperimentisanje:

http://www.diyaudio.com/forums/equipment...r-508.html

Kineska roba, ali za te pare ne može na Zapadu ni materijal da se kupi.

Pozdrav

[Braca]

A evo i prvih rezultata...

Dobio sam ih (dva komada) pre nekoliko dana, a danas su došli na red za prva merenja.

Pri napajanju sa +-12,5V izlazni napon iznosi 6,75Vrms pri frekv. od 1kHz.

Merio sam čistoću izlaznog signala na polovini nominalnog napona pošto mi je ovaj poslednji previsok za moj MOTU Audio Express interfejs. Da bih izbegao probleme sa USB, MOTU je priključen na laptop preko FireWire400. Softver je bio RMA Pro.

Prvo merenje se odnosi na oscilator u isporučenom stanju, ali sam u potpunosti iskoristio mogućnost za smanjenje izobličenja koje daje trimer u AGC kolu. Pošto sam minimum izobličenja dobio s trimerom u krajnjem položaju, rekao bih da tu još ima rezerve za dalje poboljšanje.
U prvom spektru se vide harmonike skoro do 30kHz, ali su prve četiri dominantne. U ovoj konfiguraciji oscilator nije pogodan za precizno ispitivanje uredjaja.
Drugo merenje sam napravio pošto sam na pločici originalne 5532 (2 kom.) zamenio sa LM4562. Sada su sve više harmonike znatno oslabljene, mada su i dalje vidljive sve do 30kHz.
Pre trećeg merenja sam još zamenio TL071 u AGC kolu sa OPA134A, što je dovelo do bitnog smanjenja treće harmonike (-9dB), a one iznad pete su se skoro stopile s osnovnim šumom.

S izuzetkom druge harmonike, koja je sve vreme ostala na istom nivou, ovaj oscilator je već na nivou onoga u MOTU interfejsu, što nije loše za 11 dolara + tri bolja opampa. Medjutim, time potencijal za poboljšanje nije iscrpljen - opseg regulacije izobličenja trimerom, kondenzatori, a pitanje je i da li je FET 2SK30A-GR u AGC kolu original jer se više ne proizvodi, a na internetu se za NOS traži i više od 15 dolara po komadu!

Dakle, biće još rezultata.

Pozdrav

[Gosha]

Braco,
ovo su mnogo dobri rezultati za ovako jednostavan sklop.
Mozda se moze probati i neki drugi J-FET ovaj 2SK30 je prilicno nelinearan.
Na takvim pozicijama obicno se koriste tranzistori sa sto manjim Rdson
kao sto su 2N4091, 2N4391, VCR2N.
Znam da  imas BF862 ali cini mi se da je i on prilicno nelinearan, ali nista ne kosta da probas i sa njim.
Mozda bi moglo da se proba i sa polikarbonatima u na mestu C1 i C2 (47nF).

Radi se o ovom sklopu?

[Braca]

Slažem se.

Viktor koristi u svom oscilatoru MMBF4391, pa ću pogledati i njegove podatke.
Inače, stavio sam ove rezultate i na veliki forum i došlo je još par predloga za poboljšanje, ali i mišljenje da merenje audio karticom pri ovako niskim izobličenjima nije pouzdano. To mo nije nepoznato i zato i pravim "twin T" filter.
Lik koji je predložio izmene u AGC kolu (1audio) je naručio ove pločice za sebe, pa pošto je vrlo iskusan i dobro opremljen mernom tehnikom jedva čekam da vidim njegova merenja.

http://www.diyaudio.com/forums/equipment...r-527.html

Konndenzatori će biti prva stvar koju ću isprobati jer mi ovi na pločici ne ulivaju poverenje. Mislim da imam neke polipropilenske u rezervi, pa ćemo videti.

Pozdrav

[Gosha]

Braco 
ako se malo bolje pogleda sema ovog Gronerovog filtra, to nije twin T vec twin pi filtar.

Ja do sada nisam sreo ovakvu topologiju.

p.s. Pricamo o filtru za koji imamo iste plocice

[Braca]

U pravu si, ja ga sve vreme po inerciji nazivam "twin-T".

Može se nazvati i "twin PI", ali mu je pravo ime "Hall network", po imenu čoveka koji ga je izumeo. Ta topologija je malo poznata i ja je nisam našao u standardnoj literaturi, već tek na osnovu navoda u Gronerovom tekstu.
Prednost u odnosu na twin-T je što su svi kondenzatori identični i što se slabljenje i frekvencija filtera mogu jednostavno menjati.
Detalje o toj topologiji tome možeš da nadješ na sledeća dva linka:

http://electronicdesign.com/analog/redis...ll-network

http://traktoria.org/files/radio/filter_...filter.pdf

Na donjem linku je sredjen tekst, ali ga treba dopuniti komentarima, odn. korekturama s prvog linka.

Groner nije predvideo trimere za fino podešavanje, već lemna mesta za paralelne otpornike kojima se filter navuče na frekvenciju oscilatora (sa nominalnim vrednostima u šemi frekvencija je 920Hz, pa je podešavanje neophodno). Medjutim, to je mučna procedura, tako da planiram da tokom testiranja ipak vežem neki mali trimer u seriju sa dodatnim otpornikom u gornjoj grani. Plan bi bio da pomoću paralelnih otpornika u donjoj i gornjoj grani frekvenciju dovedem na nekih 990Hz, a zatim da podesim trimerom.
Napravio sam i Excel formular za taj proračun, ali treba još da ga sredim.

Ovaj kineski oscilator ima prednost što mu se frekvencija može menjati pomoću dva trimera, pa je onda moguće njega podesiti na frekvenciju filtera, jer nije neophodno da se DUT pobudjuje na tačno 1000Hz.

Pozdrav

[Braca]

Goša, na ovom linku imaš noviju verziju članka:

http://traktoria.org/files/radio/filter_...etwork.pdf

Pozdrav

[Braca]

Poigrao sam se malo sa Gronerovim filterom i doživeo onu vrstu zadovoljstva koju osećam kada se teorija, odn. rezultat simulacije poklopi s merenjima.

Šema filtera je na prvoj slici dole i sa nominalnim vrednostima elemenata (R1=120K, R2=R3=10K) dobija se frekvencija ponora od 920Hz i slabljenje od nekih 80dB. Naravno, to su vrednosti koje odgovaraju idealnim elementima, odn. nultoj toleranciji njihovih vrednosti.
Koristeći dobri, stari RC generator Iskra MA3604 dobio sam pri ulaznom naponu u filter od 5Vrms reziduum koji je prikazan na drugoj slici. Slabljenje filtera iznosi u ovom slučaju oko 64dB, i zbog tolerancije elemenata manje je od teorijske vrednosti.

Medjutim, ovo je istovremeno i prikaz merenja THD+N RC generatora i osciloskopa, jer uklanjanjem osnovne učestanosti signala ostatak čini izobličenje i šum tog generatora i mernog instrumenta, tj. osciloskopa. Vizuelno, signal još uvek sadrži osnovnu učestanost, ali je očigledno prisustvo bar jedne više harmonike i šuma. Prema tome, pošto osnovna učestanost još postoji u reziduumu, THD+N je ovde bolji od 64dB, odn. 0,07%, što ne predstavlja iznenadjenje kada se uzme u obzir starost instrumenta.

Napravio sam i jednu improvizovanu verziju filtera na pločici s ubadanjem delova, koristeći pri tom kondenzatore sa tolernacijom od 10% i otpornike od 1% i dobio slabljenje od 43dB. Cilj mi je bio da ispitam podesivu verziju filtera koja je opisana u ranije navedenoj publikaciji. Koriošćenjem potenciometra od 10K izmedju R2 i R3 (oba po 5K) dobio sam lepu varijaciju karakteristične frekvencije i bez problema "navukao" filter na frekvenciju kineskog generatora iz prethodnih priloga.

Sada nameravam da napravim podesivu verziju Gronerovog filtera uz korišćenje kvalitetnih elemenata da bih video gde su joj granice atenuacije osnovne učestanosti. Ako se dobije dobra atenuacija, uklonila bi se glavna prepreka za korišćenje ovog filtera pri merenju THD, a to je mučno podešavanje frekvencije lemljenjem paralenih kombinacija otpornika. Uz male modifikacije Gronerove pločice (dovoljan je skalpel ) dobilo bi se na taj način fleksibilno rešenje za povećanje tačnosti merenja THD u DIY uslovima.

Pozdrav

[Braca]

Nastavak dobrih rezultata...

Dodavanjem paralelnih otpornika Gronerovom osnovnom filteru doveo sam ga na teorijsku frekvenciju od 1kHz jer je to istovremeno i izlazna frekvencija ranije pomenutog kineskog oscilatora. Pošto filter ima veoma strm ponor (notch) dobio sam slabljenje reda 65dB, što je bilo logično jer nije bilo za očekivanje da će se te dve frekvencije odmah poklopiti. Ta situacija se lepo vidi na prvom oscilogramu (plavo je oscilator, žuto izlaz iz filtera) - ulaz i izlaz nisu u fazi, a teorija kaže da na karakterističnoj frekvenciji faza trenutno menja znak, odn. prolazi kroz nulu. Razlika frekvencija nije velika, ali pri toj strmini filtra faza reaguje vrlo osetljivo.

Pošto oscilator ima trimere za fino podešavanje frekvencije imamo mogućnost da variranjem njegove frekvencije postignemo saglasnost frekvencija, što bi trebalo da proizvede maksimalno slabljenje.
Na drugom oscilogramu vidimo da se teorija i eksperiment ponovo slažu: signali su u fazi, tj. frekvencije se poklapaju, a slabljenje sada iznosi lepih 75dB, i to u uslovima merenja na stolu, bez oklapanja, BNC konektora i ostalih mera, tako da mora da se računa i sa parazitnim prolazom nekog malog dela signala od ulaza na izlaz.
Dalja merenja na ovaj način nisu moguća, pa zato sledi kompletiranje filtera, pažljivo pranje pločice i ugradnja u kutiju sa EMI zaptivačima. Za dalja merenja moram još da napravim i niskošumni pojačavač sa visokom ulaznom impedansom (izl. impedansa filtera je oko 120K) i pojačanjem od 40dB, tako da će moja rezerva vojne verzije OPA627 iz nekih drugih vremena konačno doći do izražaja .

Pozdrav

[Gosha]

Braco,
ovde je i dalje dominantan osnovni harmonik sto upucuje na nedovoljno slabljenje filtra ili nedovoljno dobru uskladjenost frekvencije oscilatora i notch frekvencije. Kako sam ja shvatio, druga slika je slucaj kada si notch "navukao" na oscilator pomocu trimera ali i dalje se ne nazire nista od visih harmonika.
Vise mi se svidja oscilogram iz predhodnog posta .