Klirrmessgerät

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maxheadroom
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Klirrmessgerät

Beitrag von maxheadroom »

Hallo Leute,

die letzten Tage hatte ich die Idee an einem Klirrmessgerät.

Klar, das Soundinterface könnte über RMAA oder ähnlichem auch den Klirr ermittelt, aber es reizt mich so ne Art Standalone lösung.

Als ersten Schritt möchte ich einen sehr genauen und natürlich Klirrarmen Sinus erzeugen.

Als IC Lösung ist momentan dieser hier mein Favorit:
http://www.analog.com/static/imported-f ... AD9833.pdf

Aber ich denke so eine Lösung ist am besten:
http://www.linear.com/docs/4156 (Seite 62)

Hat wer von euch Tipps bzw. Erfahrungen in diesem Thema?

Gruß

Max
freddy get ready, it's time to rocksteady

moregain
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Re: Klirrmessgerät

Beitrag von moregain »

maxheadroom hat geschrieben:Hallo Leute,

die letzten Tage hatte ich die Idee an einem Klirrmessgerät.

Klar, das Soundinterface könnte über RMAA oder ähnlichem auch den Klirr ermittelt, aber es reizt mich so ne Art Standalone lösung.

Als ersten Schritt möchte ich einen sehr genauen und natürlich Klirrarmen Sinus erzeugen.

Als IC Lösung ist momentan dieser hier mein Favorit:
http://www.analog.com/static/imported-f ... AD9833.pdf

Aber ich denke so eine Lösung ist am besten:
http://www.linear.com/docs/4156 (Seite 62)

Hat wer von euch Tipps bzw. Erfahrungen in diesem Thema?

Gruß

Max
Hallo Max,

ein "Klirrmessgerät" selber bauen?

Hmmm...bist Du Dir sicher was Du da vorhast?Fertige "Geräte" für so etwas als "so eine Art Standalone-Lösung" kosten je nach Ausführung ein Vermögen.

Du solltest vielleicht erst einmal darüber klar werden was Du eigentlich genau messen willst.Ansätze dazu gibt es viele z.B. mit einem Spectral-Analyzer oder einem Oszilloskop oder etc......

Ernsthafte Messtechnik ist was für Profis.Irgendein Gerät an irgendein windiges Interface zu stöpseln und am Besten noch mit Freeware irgendwelche lustigen Daten mit schön bunten Kurven zu ermitteln von denen man noch nicht mal weiss was sie eigentlich bedeuten ist schlichtweg Unsinn.
Deshalb rate ich Dir Dich zunächst mit den Grundlagen vertraut zu machen.

Mit "Klirr" meinst Du vermutlich den Klirrfaktor,also in erster Linie nicht-lineare Verzerrungen,nehme ich an?Oder etwas völlig Anderes?

Egal,noch kurz was zum Thema Sinus:
Nicht überall wo Sinus drauf steht ist auch Sinus drin!Ein Sinus ist ein physikalisch reiner Ton,frei von Oberwellen etc.
Wenn Du von einen sehr genauen und "klirrarmen" Sinus sprichst ist das bereits per Definition kein Sinus mehr!
In Sachen Genauigkeit musst Du auf eine stabile Frequenz und eine stabile Amplitude ("Lautstärke") achten.
Eine recht betagte aber einfache und effiziente Möglichkeit so einen Oszillator zu bauen ist die so genannte Wien-Brücke oder auch Wien-Robinson-Brücke..Google mal danach,das Netz ist voll davon.So eine Schaltung ist preiswert zu bauen,wenn´s dann schief geht ist das nicht die Welt!
Die genannten Chip-basierten Schaltungen die Du angegeben hast kenne ich nicht,kann dazu also leider nichts sagen-sorry.

Nochmal abschliessend:Ernsthafte Messtechnik betreiben zu wollen bedeutet sehr hohe Kosten für Messgeräte,oder aber man gibt sich mit einer etwas groberen Übersicht/ungenaueren Messwerten zufrieden-da reicht eine PC-basierte Lösung oder ein Scope oft völlig aus...denn wen interessiert schon die tolle Zahl an der fünfhundertsten Kommastelle wenn´s nicht klingt? :wink:

Viel Spaß beim Googeln und Schlaumachen wünscht Dir

Udo.
Vive la resistance!

maxheadroom
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Beitrag von maxheadroom »

Hallo Udo,

danke für deine Antwort!
Auf die Idee bin ich gekommen weil mein Funktionsgenerator (der schon sicher 40 Jahre alt ist) den Geist aufgegeben hat. Weine ihm nicht nach, da er über die Frequenz keinen konstanten Pegel aufgeben konnte. Bei tiefen Frequenzen ist er auch nicht stabil gelaufen.
Deshalb dachte ich mir warum nicht selber bauen.
Klar, in der Bucht findet man sicher Funtionsgeneratoren für kleines Geld, aber ich möchte so ein Teil mal selber bauen mit meinen Wünschen.
Möchte ein Stand-Alone Lösung, also nicht aus dem PC raus, mit dBu Anzeige und wahlweise symmetrische bzw. unsymmetrische Ausgänge. Bei den Symmetrischen wahlweise elektronisch symmetriert und galvanisch erdfrei, 600 bzw. 200 Ohm.
Da mir der Mikrocontroller nicht fern ist, dachte ich mir auch eine Lösung zu wählen mit dem AD9833, der über SPI steuerbar ist.
Damit kann ich dann auch das ganze über ein paar drehimpulsgeber und taster steuern.

Das Datenblatt des AS9833 liefert einen THD bei ca. 6,1kHz von maximal -51dBc, das ist umgerechnet 0,28%. Im Besten Fall -66dBc = 0,05%
Auf der Suche nach was besseren bin ich dann auch die Application Note von Linear gestoßen. Dieser sollte fast unmessbaren THD besitzen :-)

Gruß

Max
freddy get ready, it's time to rocksteady

AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

Hallo Max,

0,28 % Oberwellenanteil sind eigentlich nur für Schätzzwecke, denn er verfälscht in diesem Maße das Messergebnis.

Wie Udo schon bemerkte, bringt der Wien-Brücken-Generator i.d.R. einen sauberen Sinus. Die größten Verzerrungen der Generatoren entstehen bei der nachfolgenden Verstärkung dieses Sinus.

Daher sollte man beim Einsatz der NF-Generatoren für Klirrfaktormessungen möglichst wenig Dämpfung direkt am Ausgang wählen und den Ausgangspegel möglichst am Ausgang des Wien-Generators (also vor dem internen Verstärker) auf das gewünschte Maß abregeln. Das kann der Forderung nach möglichst geringem Ausgangswiderstand widersprechen - man wählt für die geringste Dämpfung am Ausgang ja den höchsten noch zulässigen Ausgangswiderstand.

Die Messung des Ausgangspegels intern im Generator wird dadurch verfälscht..., notwendig wäre ein separates Millivoltmeter mit direktem Anschluß an den Ausgangsklemmen. Ist es nun sinnvoll, dieses extra in den Generator einzubauen, wo man es doch auch für andere Meßzwecke benötigt?

Der Aufbau von Generatoren bringt fast immer einen unsymmetrischen Ausgang mit sich; will man einen symmetrischen und klirrarmen, so benötigt man i.d.R. einen Symmetrierübertrager (mit allen Übertrager-"Eigenschaften" wie Frequenzgang und zunehmender Asymmetrie bei höchsten Frequenzen)..., diese Forderung steigert den Aufwand erheblich. Klirrfaktoren lassen sich i.d.R. mit einem asymmetrischen Signal messen.

Ich verwende als klirrarme Signalquelle fast 60 Jahre alte aufgearbeitete Geräte von Rohde und Schwarz: als Generator einen SRB (der bedarfsweise für erdfreien Ausgang einen Symmetrierübertrager nachgeschaltet bekommt) und schalte einen oder zwei passive Oktavbandpässe direkt hinter den Generator (zur Unterdrückung der Restoberwellen). Die Ausgangsspannung messe ich direkt am Eingang der Meßschaltung mit einem Millivoltmeter (UVN mit symmetrischem und asymmetrischem Eingang).

Gruß Andreas

maxheadroom
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Beitrag von maxheadroom »

Hallo Andreas,

vielen Dank für deine Antwort.
Es ist jedesmal eine Freude deine Erklärungen zu lesen :-)

Ich werde mal einen Versuchsaufbau machen und die Werte messen.

Bezüglich der Verstärkung nach dem Wien-Brücken-Generator:
Es gibt ja mittlereile OPVs mit sehr geringen Verzerrungen.
Auf die Schnelle habe ich mal sowas gefunden:
http://www.siliconchip.com.au/cms/A_109045/article.html

Gruß Max
freddy get ready, it's time to rocksteady

jensenmann
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Beitrag von jensenmann »

der LM4562 ist der gleiche wie der LME49720, einziger Unterschied: letzteren gint es als Samples :wink:
Jens

maxheadroom
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Beitrag von maxheadroom »

Hall Leute,

nur mal so ne Frage zum technischen Verständnis:

Wenn man bei folgender Schaltung die vorhandenen OPVs 5532 und TL084 gegen welche mit geringen THD lt Datenblatt austauscht, erreich man dann Gesamt einen besseren THD?

http://www.redcircuits.com/Page82.htm

Gruß

Max
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AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

Hallo Max,

die 5532 haben einen ausreichend geringen Klirffaktor, der 084 beeinflußt das Ausgangssignal nicht.

Das Problem ist die einfache Pegelregelung am Ausgang: je nach Stellung von P2 ergibt sich ein anderer Ausgangswiderstand. Will man mit dem Gerät die Durchlaßkurve eines Filters aufnehmen, so führt dies zu Fehlmessungen je nach Pegel.

Die Pegelfeinregelung sollte unmittelbar hinter dem Oszillator und vor dem Ausgangsverstärker erfolgen; an den Ausgang gehören schaltbare Dämpfungsglieder mit definierten und frequenzunabhängigen Ausgangswiderstand (z.B. T- oder π-Glieder).

Gruß Andreas

maxheadroom
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Beitrag von maxheadroom »

Hallo Andreas,

bekomme ich einen besseren Gesamtwert wenn ich anstatt den 5532 welche einsetze die einen THD von 0,00003% haben?

Gruß Max
freddy get ready, it's time to rocksteady

AndreasS
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Beitrag von AndreasS »

Hallo Max,

der Klirr entsteht durch die Nichlinearität der Bauelementkennlinie; er ist somit abhängig von der Aussteuerung in Relation zur Betriebsspannung. So wirst Du bei 15 Volt Spannungsversorgung mehr Oberwellen haben als bei 150 Volt Spannungsversorgung (näherungsweise kann man mit einer Halbierung des Oberwellenanteils bei Verdopplung der Betriebsspannung rechnen).

Ebenso nehmen bei gleicher Betriebsspannung die Verzerrungen mit der Aussteuerung zu..., ungefähr quadratisch (der Anteil der Oberwellen am Signal - das ist der Klirrfaktor - demzufolge linear).

Klirrfaktorangaben sollte man daher immer zusammen mit dem Signalpegel machen.

Du kannst den Oberwellenanteil durch Gegenkopplung absenken (dabei entstehen aber auch wieder gering Oberwellen höherer Ordnung), verlierst dabei aber Verstärkung. Ein Mehr an Verstärkung innerhalb der Gegenkopplungsschleife hat aber Stabilitätsgrenzen - daher sind Klirrfaktorangaben auch nur mit Angabe der Frequenz oder des Frequenzbereiches sinnvoll. Datenblattangaben beschönigen natürlich häufig.

Gruß Andreas

_arno
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Registriert: So Apr 10, 2011 4:50 pm

Beitrag von _arno »

Hallo,

"Fuzzmeasure" (Software für Mac OSX) misst den Klirrfaktor, sowie andere Kenngrößen.

Arno

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