Hallo,
bin neu hier im Forum, habe auch lange gezögert einen Beitrag zu
starten, aber ich drehe mich langsam im Kreis.
Nun zu meinem Anliegen, da ich Röhrenverstärker einfach toll finde
(möchte aber keine Diskussion Röhre vs. Transistor), baue ich mir die
Geräte selber.
Natürlich möchte ich dann auch Frequenzgang, Verzerrungen usw. bestimmen
bzw. durch Schaltungsänderung verbessern.
Bisher mache ich das folgendermaßen, (mit Signalgenerator und
Analogoszilloskope) bestimme die Frequenz bei der die Amplitude 0.7 mal
kleiner geworden ist (Frequenzgang) und bei den Verzerrungen versuche
ich abzuschätzen ob bei einem Sinussignal beide Amplituden gleich groß
sind bzw. versuche abzuschätzen wie (un) -verzerrt ein Rechtecksignal
verstärkt wird.
Das ist alles relativ ungenau, deshalb habe mit Arta und Audiotester
experimentiert, bin aber nicht richtig glücklich geworden, da ich immer
mit Spannungsteiler (hohe Spannungen) arbeiten mußte und die Frequenz
ist meistens auf 20kHz begrenzt, wenn das Signal mehrere Stufen
durchläuft ist das natürlich zu wenig.
In den letzten Wochen habe ich mich mit digitalen Speicheroszi's
auseinandergesetzt, angeregt durch die Tatsache, der math. Funktionen
und FFT, aber ich bin mir nicht sicher, ob diese Messungen sehr
effizient sind was heißen soll THD < 1%.
Langsam bin ich etwas ratlos.
Wer kann helfen?
Grüße
Hans
Eine grobe Abschätzung von Signalverfälschung kannst du schon mit deinem
Oszilloskop im X-Y Betrieb wagen. Du legst an X das Signal direkt aus
dem Signalgenerator und an Y den Ausgang deines Verstärkers. Ein idealer
Verstärker sollte nun bei richtig eingestellter Verstärkung der
Oszikanäle eine saubere diagonale Linie ergeben ( X = Y ).
Im realen Leben ist nichts ideal, deswegen wirst du sehen, das es sowohl
frequenz- als auch lautstärkeabhängige Abweichung von der Ideallinie
gibt. Das erlaubt dir schon mal eine Bewertung der Schaltung, inklusive
Phasengang.
Echte Klirrfaktormessungen sind schon schwieriger, dazu bedarf es
erstens eines sehr sauberen Sinusgenerators und zweitens eines guten
Klirrfaktormessgerätes.
Wie so oft zählt aber das Ergebnis. Ein subjektiv gut klingender
Verstärker ist dir als Röhrenfan vermutlich sowieso wichtiger als ein
von vorne bis hinten linearer aber steriler Amp.
Für einfache Audiomessungen ist der kleine Vellemann
recht gut geeignet:
http://www.velleman.eu/products/view/?id=377622
Durch den eingebauten Generator sind Frequenzgänge
ruckzuck aufgezeichnet.
Mit 154 € bei Reichelt auch erschwinglich.
avr
Im Prinzip sollte eine Soundkarte im PC mit dem richtigen Programm schon
gute Dienste tun. Was noch fehlt, ist eine Schaltung, die den Eingang
des PC schützt, und natürlich einen passenden Spannungsteiler und ggf.
ein Puffer.
Ein andere Möglichkeit für die Beurteilung der Verzerrungen ist es die
Differenz aus Eingangssignal und Ausgangssignal zu bilden - manche
analoge 2 Kanal Oszilloskope können das, auch mit verschiedener
Verstärkung. Die Amplituden muss man so weit möglich abgleichen.
Eine weitere Möglichkeit ist ein Sauberer Sinus, und dann ein
Notchfilter - damit lassen sich auch kleinere Verzerrungen noch
erkennen, weil die Grundwelle stark (z.B. 40 dB) unterdrückt wird.
Matthias Sch. schrieb:> Eine grobe Abschätzung von Signalverfälschung kannst du schon mit deinem> Oszilloskop im X-Y Betrieb wagen. Du legst an X das Signal direkt aus> dem Signalgenerator und an Y den Ausgang deines Verstärkers. Ein idealer> Verstärker sollte nun bei richtig eingestellter Verstärkung der> Oszikanäle eine saubere diagonale Linie ergeben ( X = Y ).
Ja, nach dieser Methode arbeite ich und wie du schreibst ist es auch nur
eine grobe Abschätzung.
Matthias Sch. schrieb:> Echte Klirrfaktormessungen sind schon schwieriger, dazu bedarf es> erstens eines sehr sauberen Sinusgenerators und zweitens eines guten> Klirrfaktormessgerätes.
--und die Messbrücken kosten richtig Geld und der Messaufwand ist auch
nicht ohne.
Matthias Sch. schrieb:> Wie so oft zählt aber das Ergebnis. Ein subjektiv gut klingender> Verstärker ist dir als Röhrenfan vermutlich sowieso wichtiger als ein> von vorne bis hinten linearer aber steriler Amp.
Ja, letztendlich zählt immer das Ergebnis, aber auch bei der Röhre gilt
der Frequenzbereich sollte deutlich unter 20Hz bzw. oben deutlich über
20KHz liegen und der Klirr sollte auch nicht zu groß sein.
avr schrieb:> Für einfache Audiomessungen ist der kleine Vellemann> recht gut geeignet:>> http://www.velleman.eu/products/view/?id=377622>> Durch den eingebauten Generator sind Frequenzgänge> ruckzuck aufgezeichnet.
Eine gute Idee, hatte das Teil auch schon in der engeren Wahl, da mit
einem 1:10 Tastkopf kein zusätzlicher Spannungsteiler notwendig ist;
aber ich frage mich was die Messergebnisse wert sind, wenn die
Abtastfrequenz nur 8k beträgt.
Hat jemand das Gerät im Einsatz und kann sein Urteil abgeben?
Ulrich schrieb:> Im Prinzip sollte eine Soundkarte im PC mit dem richtigen Programm schon> gute Dienste tun. Was noch fehlt, ist eine Schaltung, die den Eingang> des PC schützt, und natürlich einen passenden Spannungsteiler und ggf.> ein Puffer.
Habe ja wie oben berichtet, mit Soundkarte (habe mir etwa eine 192KHz
besorgt) und PC experimentiert; aber 4 Dinge haben mich gestört; 1. auf
meinem Arbeitstich wurde es immer enger (hab halt nicht mehr Platz), 2.
immer darauf achten das der Spannungsteiler paßt und ich nicht
Soundkarte und vielleicht den PC abschieße 3. die ständige Kalibrierung
und 4. bei einer FFT-Messung mit z.B. 2 kHz bin ich bei der 5.
Harmonischen schon in einem Bereich, wo das Messergebnis mit Vorsicht zu
bewerten ist.
Ulrich schrieb:> Ein andere Möglichkeit für die Beurteilung der Verzerrungen ist es die> Differenz aus Eingangssignal und Ausgangssignal zu bilden - manche> analoge 2 Kanal Oszilloskope können das, auch mit verschiedener> Verstärkung. Die Amplituden muss man so weit möglich abgleichen.
Auch diese Möglichkeit des Oszilloskopes wende ich an, ich das das
Glück, daß meines auch die Differenz von den 2 Eingangssignalen
darstellen kann.
Ulrich schrieb:> Eine weitere Möglichkeit ist ein Sauberer Sinus, und dann ein> Notchfilter - damit lassen sich auch kleinere Verzerrungen noch> erkennen, weil die Grundwelle stark (z.B. 40 dB) unterdrückt wird.
Mit Filter habe ich bisher noch gearbeitet - hört sich aber interessant
an - werde ich ausprobieren.
Generell suche ich eine Möglichkeit, wie ich eine Änderung an der
Schaltung schnell und einfach bewerten bzw. eine Meßreihe schnell
erstellen kann, danach kann der Meßaufwand schon größer werden.
Deshalb habe ich ja auch mit einem DSO geliebäugelt, aber ich habe keine
Ahnung ob das wirklich sinnvoll ist.
Hat hier jemand Erfahrung?
MaWin schrieb:> Ein einfaches PC Programm mit einer guten Soundkarte hilft:
Habe ich ja ausprobiert, aber wie oben berichtet wurde ich damit nicht
glücklich s.u.
Hans schrieb:> Habe ja wie oben berichtet, mit Soundkarte (habe mir etwa eine 192KHz> besorgt) und PC experimentiert; aber 4 Dinge haben mich gestört; 1. auf> meinem Arbeitstich wurde es immer enger (hab halt nicht mehr Platz), 2.> immer darauf achten das der Spannungsteiler paßt und ich nicht> Soundkarte und vielleicht den PC abschieße 3. die ständige Kalibrierung> und 4. bei einer FFT-Messung mit z.B. 2 kHz bin ich bei der 5.> Harmonischen schon in einem Bereich, wo das Messergebnis mit Vorsicht zu> bewerten ist.
Hans schrieb:> wenn die Abtastfrequenz nur 8k beträgt.
Wo hast du die 8k her?
◦Abtastfrequenz für repetitive Signale: 250Hz bis 25MHz
steht im Datenblatt.
Ich hab das Gerät selber für Audio am Platz, daher die
Empfehlung.
avr
Um die Abweichungen schnell zu sehen geht der Notch Filter eigentlich
ganz gut. Den Filter kann man rein passiv als 2 T Filter aufbauen.
Schwieriger ist da schon der Generator für den sauberen Sinus - für die
relativ großen Verzerrungen bei Röhrenverstärkern sind die Anforderungen
aber nicht ganz so hoch.
Der wesentliche Nachteil ist das man da nur jeweils bei einer Frequenz
misst. In der Regel reicht das aber auch.
Bedenke , das ein Oszillograf in der Regel nur eine Spannungsauflösung
von 8Bit hat. Eine FFt kann in diesen Fall auch nur 48db
Oberwellenabstand messen. Das ist etwas besser, als 0,5% Klirrfaktor.
Am preiswerteseten dürfte eine Klirrfaktormessung noch mit einer
Soundkarte gehen. Da sind dann 0,0015% ( entspricht etwa 16bit )
eventuell noch möglich. Dazu wird aber eine teure USB Soundkarte von
Nöten sein, welche die theoretisch möglichen 24 Bit auch noch halbwegs
auf die Analogebene bringt.
Wenn man dann tatsächlich 18 oder 19 Bit real hat, kann man sich sehr
glücklich schätzen.
NF Messplätze die soweit runter messen, kosten sehr viel Geld und kann
man bei den renomierten Messgeräteschmieden ordern (z.B. Rohde&Schwarz
UPD oder UPL ).
Vielleicht hast du ja mal das Glück einen Tektronix DA4048 oder AA5001
zu ergattern. Die sind zwar immer noch sehr teuer aber schon
erschwinglicher.
Dann hättest du wenigstens schon mal einen Genauen Pegelmesser und
Klirrfaktormessgerät, welche sich auch über den Rechner auslesen lassen.
Das geht dann von 10Hz -160KHz bis 0,001% runter.
Dazu gibt es auch einen passenden ultraklirrarmen Generator, der nennt
sich Tektronix SG5010.
Diese Geräte gibt es auch ohne Rechnerschnittstelle, nennen sich dann
blos anders.
Ralph Berres
avr schrieb:> Wo hast du die 8k her?>> ◦Abtastfrequenz für repetitive Signale: 250Hz bis 25MHz>> steht im Datenblatt.>> Ich hab das Gerät selber für Audio am Platz, daher die> Empfehlung.
Sorry, habe die 8k mit der Aufnahmelänge verwechselt.
Da du den Vellman empfiehlst, für welche Messungen setzt du ihn ein?
Ralph Berres schrieb:> Bedenke , das ein Oszillograf in der Regel nur eine Spannungsauflösung> von 8Bit hat. Eine FFt kann in diesen Fall auch nur 48db> Oberwellenabstand messen. Das ist etwas besser, als 0,5% Klirrfaktor.
Daraus kann ich schließen, daß auch ein DSO für diesen Zweck nicht
sinnvoll ist?
Hans schrieb:> Daraus kann ich schließen, daß auch ein DSO für diesen Zweck nicht>> sinnvoll ist?
So ist es.
Wenn du von Hand auswerten willst, eine alte Klirrfaktormessbrücke von
HP
( Ist nervig, da du nach Frequenzwechsel jedesmal mit Frequenz und
Balance neu das Klirrminimum suchen must, und bei Pegeländerung sogar
neu die Spannungseinstellung vornehmen must ), oder irgend eine
automatische Messbrücke eines beliebigen Herstellers. Hameg hat auch
eine, welche bis etwa 0,01% runter misst. Ist aber nur halbautomatisch.
Die haben auch einen passenden Generator.
Wenn du keine Soundkarte verwenden willst, rechne mit Minimum 1000 Euro,
die du in die hand nehmen must. Alternative ist eine
Klirrfaktormessbrücke selbst zu bauen, was auch keine Hexerei ist,
sofern man nicht in die Gefilden von 0,001% runter will.
Ein 12 Bit DDS Generator kann etwa bis zu 0,02% Klirrfaktor Sinus
generieren, wenn man einen sauberen Tiefpass gegen Aliasing drin hat.
Bis 0,02% könnte man also auch einen Sinusgenerator mit vertretbaren
Aufwand bauen. Bei höheren Ansprüchen wirds haarig.
Aber ich frage mich , ob es Sinn macht für eine spezielle Messaufgabe
erst mal seine Messtechnik selbst zu entwickeln.
Messtechnik zu entwickeln ist fast ein eigenständiges Hobby und
unheimlich zeitaufwendig mitunter frustrierend.
Wenn man wenig bis gar kein Geld zur Verfügung hat, bleibt einen nur die
Lösung mit der Soundkarte oder versuchen jemanden zu finden, der Zugriff
auf solche Messtechnik hat.
Die schnellen adhoc lowcost Bastellösungen führen eher selten zum Ziel.
Ralph Berres
hallo Ralph,
danke für die ausführliche Ausführung.
Ja das mit der Messbrücke ist eine ziemliche aufwendige Messerei, darum
habe ich das auch nicht weiterverfolgt.
Nebenbei an eine absolute low Budget Lösung dachte ich auch nicht, eine
gute Soundkarte gibt es nicht für lau, auch für ein DSO legt man 500€
hin.
Ich möchte auch keine Messgeräte entwickeln, sondern ich suche eine
einfache und effektive Lösung, um bei einer Messreihe die Verzerrungen
bzw. Klirr zu ermitteln.
Hans
Hans schrieb:> Ja das mit der Messbrücke ist eine ziemliche aufwendige Messerei, darum>> habe ich das auch nicht weiterverfolgt.
Kommt also wohl nur automatische Messbrücken oder guter FFT Analyzer in
Frage.
Hans schrieb:> Ich möchte auch keine Messgeräte entwickeln, sondern ich suche eine>> einfache und effektive Lösung, um bei einer Messreihe die Verzerrungen>> bzw. Klirr zu ermitteln.
Habe ich auch gewollt. Die Investitionen dafür war bei mir
Tektronix TM5000 Einschubträger
Tektronix AA5001 NF Analyzer
Tektronix SG5010 NF Generator Klirrarm
waren schon mal ca 1500 Euro mit viel Glück gebraucht erworben.
Weiterhin da es ja automatisiert ablaufen soll.
IECbusKarte HP82341C ( Isabus ) ca 600 Euro ( heute bekommt man eine
HP82350 PCI-Bus für ca 320 Euro in der Bucht.
einen Rechner
HT-Basic ca 1800 Euro man kann auch visuellBasic C++ oder ähnliches
nehmen, dann muss man sich aber auch um das Ansprechen der IECbuskarte
kümmern, was oft sehr aufwendig ist.
ca 15 Jahre Arbeit um ein entsprechendes Basicprogramm zu schreiben.
( Vermutlich kannst du es schneller als ich ).
IEC-Bus Kabel etc.
Ich habe mein Ziel mit erheblichen Investitionen erreicht und kann
messen und dokumentieren.
Heute würde ich glaube ich eher einen gebrauchten Rohde&Schwarz UPD oder
UPL für sowas kaufen. Der hat alles in einer Kiste, und man braucht kein
Programm mehr zu schreiben.
OK Das Programm was ich geschrieben habe steuert auch noch alle
möglichen HF genratoren und Voltemeter an um bis 4,3 GHz sowohl
Frequenzgang als auch Pegelgänge aufzuzeichnen. Die NF Messerei ist nur
ein Nebenprodukt.
Also wenn du das automatisch messen willst, stelle dir das nicht so
einfach und preiswert vor.
Für den reinen Hobbyisten mit beschränkten Budget kommen wohl nur
preiswertere handbediente oder bestenfalls halbautomatische Messgeräte
in Frage, und die Messreihen muss man dann selber zur Papier bringen.
Sorry wenn ich dir da keine Lösung bieten kann.
Firmen die sowas auch brauchen, würden viel lieber weniger Geld
ausgeben, als für so teure Kisten wie UPD oder UPL, oder meinetwegen
auch System1 von RTW.
Ralph Berres
Hallo Ralph,
das das so aufwendig ist, habe ich mir nicht träumen lassen.
Aber wenn es auch dumm klingen mag, kann ich es mir nicht verkneifen
noch mal zu Fragen:
Wie aussagekräftig ist die FFT bei einem DSO mit einem 440Hz oder 1kHz
Signal?
Hans
Das Problem ist nicht die 1KHz, das schaft der scope locker.
Das Problem sind bei einen Scope die 8Bit mit der das Eingangssignal
digitalisiert wird. Das ergibt bestenfalls 48db Dynamik. das entspricht
im etwa 0,5% Klirrfaktor als untere Grenze.
Mit einer Soundkarte sieht das wesentlich besser aus. die hat 16 Bit.
Und der nutzbare Dynamikbereich liegt mindestens bei 80db. Das sind
0,01% Klirrfaktor.
Ralph Berres
