02-08-2020, 08:56 PM
Analogni signal generator za audio primene
|
02-08-2020, 09:05 PM
Nisam rekao,ali vjerojatno nije toliko bitno. Polemio sam baš sve dijelove na PCB što uključuje i ono otporno djelilo na ulazu u LM311,tako da mi je oscilator opterećen još i sa time.
02-10-2020, 07:06 PM
(02-08-2020, 09:05 PM)Khadgar2007 Wrote: Nisam rekao,ali vjerojatno nije toliko bitno. Polemio sam baš sve dijelove na PCB što uključuje i ono otporno djelilo na ulazu u LM311,tako da mi je oscilator opterećen još i sa time.Da počnem od ovog gore - to nije problem, 39K na izlazu ne predstavlja opterećenje koje bi moglo da smeta. Sklopio sam oscilator na SMD pločici (samo tri viša opsega, znamo da najniži opseg dobro radi) i mogu u da potvrdim tvoja opažanja. Pri 4Vpp na izlazu oscilator uvek startuje i posle svake promene radne tačke dostiže stabilno stanje. Osnovna razlika između SMD i TH pločice je to što je na ovoj poslednjoj ulaz napajanja mnogo bliži oscilatoru - zapravo je tik uz njega. Sledeći tu činjenicu, pretpostavio sam da bi se ubacivanjem prigušenja u vodove napajanja oscilatora nešto moglo dobiti. Prekinuo sam veze napajanja u neposrednoj blizini op-ampa i na prekide zalemio otpornike od 2R2 (1206). Pored toga, između (+) i (-) tačaka napajanja na op-ampu zalemio sam dodatni elko od 22uF. Rezultat je da sada oscilator uvek startuje pri izlaznom naponu od oko 5Vpp. Nije neko veliko poboljšanje, i nije ni neophodno za dalji rad na projektu, ali je bitno da su sigurnost starta i ponašanje signala tokom promene frekvencije postali robustniji. U prilogu su oscilogrami starta i nagle promene frekvencije oscilatora. Na prvom se vidi hladan start oscilatora na najkritičnijem mestu (2. opseg, f=1,75kHz, pot na minimumu): oscilator je posle 12 sekundi u stacionarnom stanju. Pri startu na max. frekvenciji na 3. opsegu (oko 18kHz), prelazno stanje se završava posle 6 sekundi (prilog 2). Treći prilog pokazuje naglu promenu frekvencije od najviše do najniže i nazad (na 2. opsegu) - prelazna pojava tada traje oko 8 sekundi. Dužina prelazne pojave zavisi od kapaciteta dodatnog elka, ali to još nisam ispitao do kraja. Za dalji je važno sledeće:
Najbolje ponašanje ocilatora se dobija s LM4562. Isprobao sam još nekoliko op-ampova, ali ni jedan nije dao bolje rezultate. Obzirom na cenu, nema ni smisla tražiti nešto eventualno bolje (Viktor je prešao na OPA2156, ali to je neka druga priča). Obzirom da sam već izlemio najveći deo oscilatora na SMD pločici (uključujući preklopnik i rele), zalemiću i ostatak sinusnog generatora skroz do izlaza, pa napraviti merenje THD. Pozdrav
02-10-2020, 08:03 PM
Veoma zanimljivo. Nisam se nadao da će duljina vodova biti problem s obzirom da imamo decoupling kondove tako blizu OPampa. Znam da je oscilator zeznut sklop ali da je ovako zeznut nikada se ne bih nadao.
Kažeš da nisi nikako uspio dobiti 7Vpp? Probati ću nešto iskemijati tako da spojim napajanje baš na pinove decoupling kondenzatora OPampa, trebati će dodati još one 100u koji su sada na klemama napajanja pa da vidim hoće li se stanje poboljšati jer realno govoreći to bi onda bilo identično THT PCBu. Nije baš mala razlika između 7Vpp i 5Vpp iako kao što si rekao i ja mislio nije ti toliko bitno jer na izlaznom stupnju dignemo pojačanje.Uglavnom sada kada si doznao u čemu je problem ja ću se poigrati malo sa raznoraznim varijantama da vidim može li se dobiti kakvo poboljšanje iako teško da ću ja nešto uspjeti kada ti nisi.
Nije sigurno da je to jedini problem u SMD verziji oscilatora - to je bilo jedno sumnjivo mesto koje je reagovalo na "terapiju".
Meni se čini da je glavni razlog problema na ovoj pločici to što je povratna sprega s ovom sijalicom iz nekog razloga nadkritična, tj. da je potrebna sijalica s većom inercijom. Postoje formule za proračun, ali za to nije dovoljno poznavati samo zavisnost otpora sijalice od struje koja kroz nju teče (izmerio sam za tri tipa sijalice), već je potrebno izmeriti i njenu vremensku konstantu pri grejanju i hlađenju, što bi za ovu vrstu projekta bilo prilično ekstravagantno. Ne znam koliko se isplati ulagati trud da bi se dobilo 7Vpp jer nam ta vrednost nije od prelomnog značaja. Razlika između 5 i 7V je 3dB i lako se nadoknadi u finoj regulaciji zvuka. Naravno, ako imaš vremena isprobaj ideje koje imaš - u svakom slučaju, nešto ćeš naučiti, što je verovatno i najvredniji razlog da se uopšte bavimo ovim hobijem. S tog aspekta, meni je razvoj ovog generatora bio vredan napora, a bilo je i lepo sarađivati i družiti se. Pozdrav P.S. Pri promeni izlaznog napona, Viktorovom oscilatoru treba i više od 5 sekundi da se stabilizuje.
02-10-2020, 11:21 PM
Mene zapravo najviše zanima da li je THD ostao onako dobar ili je otišao vrit,ovo natjeravanje maka na konac je više da nešto naučim.
02-11-2020, 02:46 PM
THD ću proveriti, ali tek kada završim finu regulaciju nivoa. Razlog je niska ulazna impedansa mog MOTU interfejsa (samo 2K), što oscilator ne može vozi bez dodatnih izobličenja.
Inače, izlemio sami i najniži opseg (16 do 175Hz) i rezultati su i tu isti kao kod tebe. Pozdrav
02-12-2020, 11:48 AM
(This post was last modified: 02-12-2020, 12:06 PM by Braca.
Edit Reason: Prag šuma
)
THD sam ipak proverio pre daljeg lemljenja, tj. bez fine regulacije nivoa.
Setio sam se da imam merni pojačavač - u igru je ušao "Crocodile 2" sa svojim THD od ispod -140dBc. Pošto on ima pojačanje od 10dB, signal za merenje je skinut sa razdelnika za generator četvrtki (-10dB), tako da se na ulazu u ADC pojavio nominalni signal oscilatora ("zero sum game" ). Na taj način ADC-a u mom MOTU interfejsu radi u opsegu manjih sopstvenih izobličenja. Merenje je urađeno bez ikakve EMI zaštite, sve je na stolu, "Krokodil" se napaja direktno mrežnim trafoom, nema oklopljenih vodova (v. prvi prilog), pa u spektru treba očekivati smetnje iz mreže. To znači da merenje treba smatrati preliminarnim. Na prvom spektru (drugi prilog) vidimo da i ova verzija oscilatora ispunjava očekivanja. THD na oko 1kHz je -98dBc, tj. u opsegu ranijih merenja, kao i karakter spektra: dominira 3. harmonik, odn. nelinarnost sijalice. Iznenađenje je došlo sa spektrom na 3. opsegu (1,7 do 17kHz), gde na frekvenciji od nešto preko 5kHz vidimo THD od skoro -110dBc . Prema tome, SMD verzija oscilatora ima praktično iste performanse kao i TH verzija. Moguće je da se s uređajima u metalnoj kutiji dobiju i nešto bolji rezultati. Edit: Zaboravih da pomenem, obratite pažnju na prag šuma oscilatora . Pozdrav
02-15-2020, 10:24 PM
(This post was last modified: 02-15-2020, 10:38 PM by Khadgar2007.)
Ovako, kao i uvijek kod mene neka brzina i ne pisanje rezultata pri mjerenju. Budući da je još uvijek ovo testni primjerak malo sam se igrao tj. nisam odmah krenuo na tvoje riješenje.
Za početak nisam imao 2R2 već 10R otpornike i to tht. Kada gledaš smd PCB imaš dva voda na gornjem sloju koji vode +/- napon prema oscilatoru. Njima sam jednu metaliziranu rupu razbušio tako da više nije metalizirana i tu sam ubacio 10R otpornike i ubacio sam 22u na pinove napajanja OPampa. Dobio sam nešto bolji rezultat ali i dalje mi se nekada oscilator zna zblesirati. Ajde ne budi lijen pogledao sam i oblik napona na pinovima napajanja oscilatora( + i - prema masi) i ima što da vidim, nisam zapamtio točno brojke ali na 20mV/div sam imao sigurno amplitudu od 2 ili 3 podioka ripple napajanja. Dodao sam 100nF preko onog 22uF i još 1uF preko svakog smd konda u decouplingu OPampa i to itekako otklonilo ripple koji je na zadnja dva opsega pao na nekih 3mVpp ali na prvom opsegu je ogromnih 180mVpp. Da napomenem budući da imam sada ikebanu ne mogu upotrijebiti "oprugu" umjesto krokodilke za spajanje mase osciloskopa tako da možda i sonda tu igra ulogu. Uglavnom budući da otprilike znamo di je problem ja ću sada složiti GF do kraja i ispitati ga sa izlaznim pojačalom da vidim jel sve ok. Ako i je ok svejedno ću se detaljnije pozabaviti sa oscilatorom jer to se mora riješiti. Baš sam se sjetio Elveea i njegovog redizajna HP428 strujne sonde.U toj šemi imaš oscilator koji se napaja iz također zajedničkog napajanja čitavog sklopa, i oscilator je odvojen sa 47R/220uF decouplingom, kada sam krenuo crtati PCB pitao sam se zašto je odvojio to sa RC članom, e pa više se ne pitam. Također me trenutačno iskustvo podsjetilo da kada ću nastaviti crtanje tog PCBa debelo obratim pozornost di sam stavio taj RC član i da možda dodam mjesto za još koji blok kond.
02-16-2020, 07:22 PM
(This post was last modified: 02-16-2020, 07:26 PM by Khadgar2007.)
Ovako krenuo sam dalje, upiknuo IC za generiranje kvadratnog signala i dobio sam na izlazu kvadrat. Onda sam krenuo na trokut. Tu je malo zapelo. Kada je oscilator na 1kHz ne mogu dobiti na C12 više od 0,1V. Vrijednosti napona na svakoj dekadi kada je frekvencija maksimalna su sljedeće. 1. 20mV, 2. 200mV, 3. 2V i 4. 8V-što mi malo smrdi jer bi trebalo biti linearno tj. oko 20V.
Na pin2 LM331 imam oko 1,9V.
02-17-2020, 07:38 PM
(This post was last modified: 02-17-2020, 07:44 PM by Braca.
Edit Reason: Dodat oscilogram
)
Vidim da si već odmakao s lemljenjem, ali prilog počinjem s oscilatorom.
Pokušao sam još par stvari, ali nisam stigao daleko. Presekao sam vod mase na mestu gde se račva prema SW1 i SW2, masu na SW1 vezao direktno na GP, masu sijalica odovojio i vezao na kontakt 2 konektora za potenciometar, aili nisam dobio skoro ništa. Oscilator na prvom opsegu (17 - 170Hz) daje bez problema 4Vpp, ali je problem hladni start i nagla promena frekvencije od max. na min. i nazad na max. Kada je postavljena max. frekvencija, odmah po startu, odn. ngaloj promeni frekvencije dolazi do relaksacionih oscilacija između (+) i (-) napajanja i one se smiruju samo ako se frekvencija smanji na nekih 100Hz. Tih problema nema ako se hladni start izvodi na pola hoda potenciometra, odn. promena frekvencije vrši nekom normalnom brzinom. Meni to nije baš prihvatljivo kao konačno rešenje, a pošto nemam drugih ideja za još neke izmene na pločici, ovde su dve varijante za dalji rad:
02-17-2020, 08:08 PM
Da, upravo to sam i ja vidio na svome primjerku. Sve iznad 4Vpp daje veoma čudne rezultate koji ovise o svačemu,a ionako zapravo samo sa gledišta izlaznog napona sve se to nadoknadi u izlaznom stupnju. Jedini problem je vrijeme stabilizacije.
Recimo kod XR2206 vrijeme stabilizacije ne postoji, amplituda je stabilna kao zemlja jedino je THD u banani, ali zato mogu bez problema vidjeti frekventnu karakteristiku nekog audio uređaja, samo okrećem pot i gledam koliko mi se amplituda na izlazu uređaja mijenja. E sada koliko će to biti moguće kod ovog GFa ne znam, jer dok se ne stabilizira amplituda je barem 4-5 puta veća tako da bi pogotovo kod izlaznog pojačala moglo biti svašta. A stvarno čovjek bi rekao da neće biti problema sa ovako dizajniranim PCBom, SMD sve u malom pakiranju... Jedino što mi pada na pamet je ground plane iznad oscilatora,možda je trebalo bez toga ali i Ronovarova ima isto ground plane.
02-17-2020, 08:18 PM
(02-16-2020, 07:22 PM)Khadgar2007 Wrote: Ovako krenuo sam dalje, upiknuo IC za generiranje kvadratnog signala i dobio sam na izlazu kvadrat. Onda sam krenuo na trokut. Tu je malo zapelo. Kada je oscilator na 1kHz ne mogu dobiti na C12 više od 0,1V. Vrijednosti napona na svakoj dekadi kada je frekvencija maksimalna su sljedeće. 1. 20mV, 2. 200mV, 3. 2V i 4. 8V-što mi malo smrdi jer bi trebalo biti linearno tj. oko 20V.Naponi na izlazu iz LM331 su u redu. Nelinearnost na zadnjem opsegu je namerna: LM13700 u ovoj aplikaciji ne sme imati veću izlaznu frekvenciju od 100kHz, što odgovara naponu od oko 7V na ulazu U4A. Ograničenje napona je postignuto malom vrednošću kondenzatora C9 (dovoljno za linearnost u drugoj i trećoj dekadi, a u najnižoj dekadi mu dodajemo još C10 od 3n3). Pozdrav
02-18-2020, 02:33 PM
Evo sada sam prepravio po tvojim uputama. Maknuo sam LA2, stavio 1k otpornik. Podesio napon na 4Vpp/3,9Vpp i to radi ok. Inače stavio sam čak 100R otpornike za razdvajanje napajanja oscilatora od ostatka i sada vidim da nemam simetrično napajanje na oscilatoru. Na OPampu imam +11,3V/-12,8V.
Inače da se vratim malo na eksperimentiranje. Probao sam dovesti napajanje direktno na OPamp i nažalost nisam dobio neko poboljšanje.Na 7Vpp izlaza prvi i drugi opseg i dalje su se zblesirali kao i prije dok su treći i četvrti radili kako treba. Probao sam sa i bez dodatnog decouplinga(1uF blok i 100uF) na pinovima napajanja OPampa i nisam dobio neku znatnu razliku.
02-19-2020, 04:03 PM
100R u liniji napajanja je mnogo, naročito na višim frekvencijama, gde je PSRR opampa niži.
U međuvremenu sam sve mase oscilatora (osim releja) vezao na GP, ali nisam dobio nikakvu promenu. Izgleda da na SMD pločici preko neke parazitne impedanse dolazi do dodatne pozitivne povratne sprege na IC1A i zbog nje nije moguće postići stabilno stanje na višim izlaznim naponima. Nemam dokaza za tu hipotezu, ali to proizilazi iz teorije oscilatora s Wien-ovim mostom. U svakom slučaju, dosadašnje intervencije na pločici nisu donele mnogo poboljšanja, pa na najnižem opsegu ostajemo pri dve alternative koje sam ranije izneo. Stabilizacija oscilatora u prvoj dekadi traje na na TH pločici s dve lampe oko 7s (prvi prilog), na SMD pločici s dve lampe oko 14s (drugi prilog), a na SMD pločici s jednom lampom (LA3) oko 20s (treći prilog). Tranzijenti na višim osezima nisu problem, što se vidi pri poređenju osilograma hladnog starta na 1700Hz (druga dekada). Vidimo da se prelazni proces na SMD pločici (četvrti prilog) završava možda sekundu kasnije nego onaj na TH pločici (peti prilog). Treba još napomenuti da svi analogni oscilatori imaju dužu ili kraću vremensku konstantu u procesu stabilizacije amplitude. Kod oscilatora s lampom ona je najpre definisana vremenskom konstantom lampe, a kod drugih metoda stabilizacije ona zavisi od načina kojim se dobija signal za upavljanje izvršnim elementom (LDR, diode, FET, itd.). Zavisnost te vremenske konstante od dizajna pločice, i to na najnižem opsegu frekvencije, za mene predstavlja poveliko iznenađenje, iako sam na prvom (improvizovanom) prototipu primetio da mi je na najnižem opsegu oscilator bio vrlo stabilan na mrežnoj frekvenciji i njenim umnošcima. Uklanjanjem izvora smetnje od 50Hz, ta pojava je nestala. Pozdrav
02-19-2020, 05:07 PM
Moje skromno misljenje je da je SMD plocica routing u pitanju...po vremenu stabilizacije djeluje da je SMD duplo losiji routing od TH plocice.
Ono sto me brine je 7s stabilizacija oscilatora u prvoj dekadi...ocekivao sam ispod 1s da bude. Braco kako ti se ponasa prototip na experimentalnoj plocic i spojeno u zraku? Jel isto tako dugo vrijeme stabilizacije? Pitam iz razloga da eliminiramo PCB routing i razmjestaj komponenti .... cini mi se da ppboljsanjem sheme tj upotrebom drugog opampa i boljim routingom te razmjestanjem komponenti moze se dobiti vrijeme stabilizacije ispod 1s...mozda dodati error correction sklop zanadzor izlaznog signala i amplitude koji bi nadzirao brzi startup i jos manji THD...cudi me da SMD ide samo do 4Vpp i 14s vrijeme stavilizacije...vjerujem da moze to bolje i brze.
SAMO-BANOVAN OD 01.11.2024
02-19-2020, 06:07 PM
Jasno je, jedina razlika između TH i SMD verzije je pločica. Problem je što ne vidim zbog čega imamo tolike razlike.
Kao što sam ranije napisao, isprobao sam nekoliko op-ampova i nije bilo bitnih razlika. Inače, dobiti kod analognog oscilatora vreme stabilizacije reda jedne sekunde na niskim frekvencijama zahteva sasvim drugojačiji pristup kontroli amplitude. Sijalica 327 ima toplotnu vremensku konstantu od 0,7 sekundi, pa pod uslovom da ostali elementi nemaju inerciju, samo njoj je potrebno 3,5s da dođe na 99% odziva. Drugi metodi za kontrolu amplitude takođe traže vreme - ako se meri rms vrednost izlaznog signala koja varira, treba verovatno bar 1s (20 perioda na f=20Hz) da se nešto dobije, a zatim sledi filtriranje jer se u suštini tu radi o ispravljanju napona. Ne zaboravimo da se čak i male promene regulacionog napona u spektru vide kao izobličenja. Kao primer, u prilogu je prikaz hladnog starta Viktorovog oscilatora (takođe Wien-ov most), kod koga je izvršni element FET - vidimo da mu na 1kHz trebaju 4 sekunde da se stabilizuje, a slično je i pri svakoj promeni amplitude. Kada ga koristim za merenje, posle svake promene amplitude čekam bar 10 sekundi, ili posmatram spektar na PC-u i uključujem osrednjavanje tek kada se amplituda smiri unutar 0,1dB. Ako su u pitanju oscilatori koji moraju brzo da menjaju frekvenciju, ne gubeći pri tom na izobličenjima, najpristupačnija varijanta su AD konvertori, odn. zvučne kartice. Nevolja kod njih je što je kod komercijalnih čipova teško postići THD niži od -130dBc. Koliko znam, postoji samo jedan DAC koji ide ispod -140dBc, ali on ima i nalepnicu s cenom na sebi (Putzeys Mola-Mola DAC). Pozdrav
02-19-2020, 06:41 PM
Ok...znaci TH verzija plocice je savrseno pogodjena za 7s startup sto je realno najbrzi start sto se moze dobit sijalicama. To me je zanimalo...ja mislim da u SMD verziji treba to gusce biti sve skupa nego je sada razba ano i vjerujem da bi se dobili jos bolji rezultati nego TH verzija....routing i razmjestaj komponenti je i mene mucio i nisam bio siguran da ce da radi kao prototip na experimentalnoj plocici...a sad vidim da su rezultati isti i savrseno pogodjeni layout...raduje me to...toliko od mend...pozz
SAMO-BANOVAN OD 01.11.2024
02-19-2020, 08:29 PM
Činjenica je da sada ne znam od kuda bi počeo crtati novi PCB. Ok mogu kao što mi je Ronovar predložio uzeti njegov layout i prebaciti ga u SMD ali to nije riješenje. Ako izuzmemo samo što su kleme napajanja blizu OPampa a kod mene nisu(iako sam u zadnjoj probi spojio napajanje direktno na OPamp) sam oscilator je za razliku od Ronovara odvojen od ostatka sklopa, dok je kod njega sve zgusnuto i vidim da baš vodovi oko oscilatora putuju posvuda. Jedina baš velika razlika je ta što sam su moji vodovi sigurno za 1/3 deblji od onih na THT pločici.
Ono što mi sada pada na pamet tj. od kuda da krenem je sljedeće. Da napravim layout samog oscilatora napravim kod kuće PCB i ispitam ga jer davati kinezima pare za 5 ili 10 PCBa i potrošiti vremena za razvoj kompletnog layouta nema smisla.
02-19-2020, 09:47 PM
(This post was last modified: 02-19-2020, 10:21 PM by Khadgar2007.)
Ovako, da krenem, zadnje što mi je palo na pamet je da reda radi probam promijeniti kondenzatore u prvom opsegu, nisam imao 0,47u već samo 1u(neki blok rastera pinova 5mm,znači nikakva egzotika) pa zalemim njih i vratim LA2. Upalim oscilator prebacim na prvi opseg i što vidim... Skop mi je na 2V/div budući da sam prtljao po trimeru za prvi opseg sinusoida mi viri "van" ekrana i ide u cliping, a njezina stabilnost je neupitna, kao piramide u Egiptu. Smanjim ja to na 7Vpp petljam po prekidaču,potenciometru nema šanse da ode bacim oscilator van njegova radnog područja,ugasim/upalim dok je pot okrenut na najveću frekvenciju na prvom području i opet stabilno samo tako.
Napajanje zalemljeno na konektor, ostavljeni otpornici od 100R i onih 22u//100n preko pinova napajanja(4,8) OPampa, decoupling OPampa koji sam imao paralelno sa postojećim je već odavno maknut. Ovi žuti su bili prije u oscilatoru. Imam jedne od 0,47u ali ti su od 1000V i mrcine, ali mogao bi probati zalemiti ih da vidim rezultat. edit: probao sam sa tim mrcinama i dobio isto što i sa onim prethodnim od 0,47u. Ostavim ja gromade i idemo maknuti C20(onaj za kompenzaciju u oscilatoru) što dobijem, stanje se poboljšalo samo tako. I dalje mogu zblesirati oscilator ako jako brzo okrenem frekvenciju na max u prva dva područja ali recimo nekim sporijim okretanjem bez problema amplituda se uspije stabilizirati. |
« Next Oldest | Next Newest »
|
Users browsing this thread: 5 Guest(s)