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.
Pozdrav
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.
Pozdrav