Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verstärker mit dem Oszi testen


von hameg (Gast)


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Ich baue selbst Audio Verstärker und möchte nun mit dem Oszilloskop 
einige Messungen machen. Ich kenne mich mit dem Oszilloskop nicht 
richtig aus und wollte fragen was kann ich alles mit ihm machen?

Also ein Sinus kommt bei mir sauber raus. Die Verstärkung sieht man 
auch. Was könnte ich den noch machen? Hätte ich schwingen würde ich am 
Ausgang einfach ein Signal sehen, was nicht der Fall ist also keine 
Schwingung?

von Stephan M. (stephanm)


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Hat das Oszilloskop einen XY-Modus? Wenn ja, dann Eingang auf X und 
Ausgang auf Y. Im Idealfall sieht man dann eine diagonale Linie.

Da Du schreibst, dass der Sinus am Ausgang ganz ok aussieht, wäre es 
sicherlich mal ganz interessant, anzusehen, wie die Situation bei 
verschiedenen Frequenzen, Amplituden und Signalformen am Eingang 
(Recheck, Dreieck, etc.) aussieht.

Man braucht aber schon ein bisschen Wissen über Meßobjekt und Meßgerät, 
um die Ergebnisse dann zu interpretieren. Beispiel Rechteck am Eingang: 
Könnte ja zum Beispiel sein, dass das Signal am Ausgang Überschwinger 
hat, die am Eingang nicht da sind. Und dass die Flankensteilheit am 
Ausgang geringer ist als beim Eingangssignal.

LG Stephan

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von Peter R. (pnu)


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Sinus ist schon ein gutes Testsignal.
 Das Scope zeigt nur dann wieder einen unverzerrten Sinus, wenn der 
Verstärker eine lineare Kennnlinie hat.
Irgendwelche Knicke in der Kennlinie z.B.Übernahmeverzerrungen  oder 
Begrenzungen sind gut zu sehen, eventuell auch dazugekommene Störsignale 
wie Brumm oder Rauschen.
Auch Schwingungseinsätze etwa in der Gegend des Nulldurchgangs oder in 
der Nähe der Übersteuerung lassen sich gut erkennen.
Wenn das Gleiche rauskommt wie reinkommt, ist der Verstärker schon 
weitgehend in Ordnung.

Feinere Messungen, wie Rauschabstand, Störabstand, Klirrfaktor usw. muss 
man dann aber andren Messmethoden oder Geräten überlassen.

Die eigentliche Stärke des Scope liegt aber in der Signalverfolgung bei 
der Fehlersuche: Man kann sehr leicht diejenige Stufe finden, in der die 
Verzerrungen usw. dazukommen bzw. erzeugt werden.

Mit Einzelimpulsen oder Schwingungsgruppen kann man auch kompliziertere 
"Verhaltensstörungen" erkennen, zum Beispiel das "Erschrecken" bei 
plötzlichen lauten Signalen, weil das Netzteil des Verstärkers 
einbricht.
Solche Sachen lernt man dann automatisch, wenn man wirklich mit dem 
Scope arbeiet.

: Bearbeitet durch User
von hameg (Gast)


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Stephan M. schrieb:
> Hat das Oszilloskop einen XY-Modus? Wenn ja, dann Eingang auf X und
> Ausgang auf Y. Im Idealfall sieht man dann eine diagonale Linie.
Ja, hat er ist ein alter Hameg 408.
Was sagt mir das Ergebnis diese Linie?

> Da Du schreibst, dass der Sinus am Ausgang ganz ok aussieht, wäre es
> sicherlich mal ganz interessant, anzusehen, wie die Situation bei
> verschiedenen Frequenzen, Amplituden und Signalformen am Eingang
> (Recheck, Dreieck, etc.) aussieht.
Verschiedene Amplituden und Frequenzen ausprobiert sieht gut aus. Bei 
der Grenzfrequenz ist die Amplitude auch kleiner.
Ich benutze z.Z aber am PC erstellte Signale über die Soundkarte. Der 
Rechteck sieht ziemlich schlecht aus, kann ihn also nicht zum messen 
hernehmen.

Peter R. schrieb:
> Feinere Messungen, wie Rauschabstand, Störabstand, Klirrfaktor usw. muss
> man dann aber andren Messmethoden oder Geräten überlassen.

Könnte man die von dir genannten Sachen mit so einem alten Oszilloskop 
über umwege messen? FFT hat er nicht. Klirrfaktor, Rauschabstand und der 
Frequenzgang würde mich interessieren.

von Mark S. (voltwide)


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Den Frequenzgang kann man eigentlich mit jedem x-beliebigen Oszilloskop 
ohne große Tricks messen.
Klirrfaktor? Übernahmeverzerrungen? Einen Klirrfaktor von 0,1% wirst Du 
mit dem Scope kaum wiederfinden.
Rauschmessungen? genauso, hierfür reicht die Auflösung bei weitem nicht 
aus.

Klirrfaktor- und Rauschmessungen machst Du viel einfacher und besser mit 
einer ordentlichen soundkarte und entsprechender software.

Das scope kommt da zum Einsatz, wo die Soundkarte aufgibt:
-Messungen von Gleichspannungspegeln
-Messungen von Schwingungen oberhalb 20kHz

von lrep (Gast)


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hameg schrieb:
> Stephan M. schrieb:
>> Hat das Oszilloskop einen XY-Modus? Wenn ja, dann Eingang auf X und
>> Ausgang auf Y. Im Idealfall sieht man dann eine diagonale Linie.
> Ja, hat er ist ein alter Hameg 408.
> Was sagt mir das Ergebnis diese Linie?

Eine gerade Linie wirst du bei einem Audioverstärker nur selten zu sehen 
bekommen, weil praktisch alle Verstärker frequenzabhängige 
Phasenverschiebungen verursachen, und dann wird aus der Linie eine 
Ellipse oder ein Kreis.
Man kann damit allenfalls linken und rechten Kanal auf Gleichheit 
überprüfen, muß dann aber dei Eingänge parallel schalten und X mit dem 
L- und Y mit dem R-Ausgang verbinden.

hameg schrieb:
> Ich benutze z.Z aber am PC erstellte Signale über die Soundkarte. Der
> Rechteck sieht ziemlich schlecht aus, kann ihn also nicht zum messen
> hernehmen.

Das ist normal.
Eben weil sich wegen des Frequenzgangs die Phasenlage von Grundwelle und 
Oberwellen in einem Verstärker ändert.
Ein Rechteck oder eine andere nicht-sinusörmiges Signal kann dadurch bis 
zur Unkenntlichkeit verzerrt werden, obwohl der Verstärker keinen 
Klirrfaktor hat.
Man nennt das lineare Verzerrungen, und so lange die Amplitude nicht 
frequenzabhängig ist, hört man sie nicht.
Das Ohr hört Frequenzen, nicht Phasen.

von Gerd E. (robberknight)


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Peter R. schrieb:
> Klirrfaktor usw. muss
> man dann aber andren Messmethoden oder Geräten überlassen.

Bei aktuellen DSOs kannst Du im Math-System auf FFT schalten. Wenn der 
Klirrfaktor deutlich daneben ist, sieht man das gut an den Harmonischen 
in der FFT-Anzeige. Für gute Geräte mit Klirrfaktor im 0,0..%-Bereich 
reicht das natürlich nicht.

von hameg (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Den Frequenzgang kann man eigentlich mit jedem x-beliebigen Oszilloskop
> ohne große Tricks messen.

Und wie geht das?

Mark S. schrieb:
> Messungen von Schwingungen oberhalb 20kHz

Wie geht man hier vor?

lrep schrieb:
> Das ist normal.
...

Ich dachte das hat mit der schlechten soundkarte meines Laptops zu tun. 
Oder kann ich diese signale benutzen und suf einen dedizierten 
Signalgenerator verzichten?

von Mark S. (voltwide)


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Du speist ein Signal in den Verstärkereingang und oszillographierst das 
Ausgangssignal. Und dann verfährst Du die Signalfrequenz in dem Dich 
interessierenden Bereich und beobachtest die Amplitude auf dem Scope.
Dies wäre der einfachste Fall einer 1-Kanal-Darstellung, die natürlich 
voraussetzt, dass das eingespeiste Signal ein bekannte Amplitude 
aufweist, die sich über den ganzen Frequenzbereich auch nur wenig ändern 
darf.
Mit einem 2-Kanal Scope kannst Du gleichzeitig das Eingangssignal 
darstellen, das abgelesene Amplitudenverhältnis  entspricht dann der 
Verstärkung bei der gerade eingestellten Frequenz.

von Mark S. (voltwide)


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Keine noch so gute soundkarte kann ein 1kHz-Rechteck liefern, das auf 
dem scope perfekt erscheint. Das liegt ganz einfach daran, dass die 
obere Frequenzgrenze kaum über 20kHz reicht und ist schlichte Physik.

Davon mal abgesehen kann eigentlich jede Standard Labtop-Soundkarte 
wunderbare Sinusschwingungen erzeugen, die man mit den 
old-school-Tongeneratoren nie so perfekt hinbekommen hat.

: Bearbeitet durch User
von Oh Laf (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Davon mal abgesehen kann eigentlich jede Standard Labtop-Soundkarte
> wunderbare Sinusschwingungen erzeugen, die man mit den
> old-school-Tongeneratoren nie so perfekt hinbekommen hat.

Du hast scheinbar die Realität völlig verpennt, von Messtechnik 
allgemein
mal abgesehen hast Du NF-technich NULL Ahnung.

von lrep (Gast)


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hameg schrieb:
> Ich dachte das hat mit der schlechten soundkarte meines Laptops zu tun.
> Oder kann ich diese signale benutzen und suf einen dedizierten
> Signalgenerator verzichten?

Das hat auch wenig mit der Qualtät der Soundkarte zu tun.
Nach dem DAC kommt ein analoges Filter, und das verursacht die linearen 
Verzerrungen, weil es einerseits als Tiefpass wirkt (muss!) und 
andererseits in der Nähe der oberen und unteren Grenzfrequenzen stark 
phasendrehend wirkt.
Dagegen nützt auch der beste DAC nichts.
Allerdings hat der Hersteller bei der Auslegung dieser analogen 
Schaltung einige Möglichkeiten, von denen die meistbenutzte lautet: 
Billig muß es sein.

Solange du die Soundkarte als Sinusgenerator in dem von ihr beherrschten 
Frequenzbereich benutzt, ist dagen nichts einzuwenden.
Um bestimmte nicht-sinusförmige Signale herzustellen ist sie jedoch, wie 
du selbst schon gemerkt hast, schlecht geeignet.

von voltwide (Gast)


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Oh Laf schrieb:
> Mark S. schrieb:
>> Davon mal abgesehen kann eigentlich jede Standard Labtop-Soundkarte
>> wunderbare Sinusschwingungen erzeugen, die man mit den
>> old-school-Tongeneratoren nie so perfekt hinbekommen hat.
>
> Du hast scheinbar die Realität völlig verpennt, von Messtechnik
> allgemein
> mal abgesehen hast Du NF-technich NULL Ahnung.
Ich erstarre in Ehrfurcht vor dem großen Meister!

von Old P. (Gast)


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Nun kriegt euch mal wieder ein....
Für 08-15-Anwendungen geht eine gute Soundkarte durchaus. Das Problem: 
Gute sind nicht im Massenmarkt zu finden. Was da in Notebooks & Co. 
mitunter verbaut ist, ist nicht einen Cent mehr wert, als man bezahlt 
hat. Dagegen gibt es für Notebooks gute externe Soundboxen (-karten 
schreibe ich dafür nicht), die man durchaus nutzen kann. Im Profibereich 
ist ganz anderes Geraffel am Start, das möchte Otto der Bastler aber 
auch nicht bezahlen ;-)
Andererseits möchte ich mir auf dem immer knappen Werkstatttisch kein 
Notebook hinmöllern, ich habe halt extra Generatoren und Oszis lieber 
;-) Nebenbei sind die dann mind. eine Größenordnung besser.

Old-Papa

von hameg (Gast)


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Mal noch eine Frage, ich habe mir einen Sinus am PC generiert und auf 
den iPod draufgespielt, und benutze es jetzt als den Sinusgenerator. Ich 
gebe das Signal an meien Verstärker an und messe das Eingangssignal mit 
Kanal A und das Ausgangssignal mit Kanal B. Und was mich wundert wieso 
die Signale in gleicher Phase liegen. Es muss Phasenverschiebungen 
geben, oder wie kann ich erkenne wenn das signal um eine ganze Periode 
Verschoben ist? Die würden ja dann wieder sozusagen in Phase liegen.

von Mark S. (voltwide)


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Sofern Du einen Sinus mit 1kHz benutzt hast, kann es durchaus sein, dass 
die Phasenschiebung nur sehr gering ist. Kein Wunder, denn mit 1kHz 
befindest Du Dich ziemlich in der Mitte des Audio-Bandes. Mach denselben 
Test mal mit 100Hz oder 10kHz - da wird es wohl anders aussehen.
Btw, 360 Grad Phasenschiebung ist gleich 0 Grad Phasenschiebung.

von hameg (Gast)


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Danke dir, jetzt sieht man die Phasenverschiebeung beträgt 12°. Wie 
würdet ihr das interpretieren? Verbessern kann man es ja sowieso nicht 
dazu müsste man alle Kondensatoren rausbauen.

von hameg (Gast)


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Ich will mir einen Rechteckgenerator auf Basis des NE555 
bauen.(Astabiler Multivibrator).

hier ist es auch gut 
erklärt:http://www.hobby-bastelecke.de/projekte/signalgenerator_rechteck.htm

Meine Fragen lauten, welche Frequenz sollte ich am besten wählen um 
damit den Verstärker richtig zu testen?
Und warum wird da ein Tastverhältnis von 50% angezielt? Ich wollte es 
ohne die Diode bauen, verstehe nicht wieso ich das Tastverhältnis von 
genau 50% brauche?

von Andreas R. (daybyter)


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Willst Du basteln, oder einfach nur einen haben?

Falls letzteres:

http://www.dx.com/p/ne555-pulse-module-w-led-indicator-blue-dc-5-15v-232460

von hameg (Gast)


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Will basteln. Dazu würde ich mich freuen wenn man mir die Fragen 
beantworten kann.

von Blinky (Gast)


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hameg schrieb:
> Meine Fragen lauten, welche Frequenz sollte ich am besten wählen um
> damit den Verstärker richtig zu testen?
Ich würde sagen die die Du gerne testen möchtest.
Vieleicht so zwischen 10Hz - 20KHz einstellbar um den Audio Bereich 
etwas weitreichender abzudecken. Die Frequenz kann man mit dem 
Oszilloskop leicht messen und vorher einstellen.
> Und warum wird da ein Tastverhältnis von 50% angezielt? Ich wollte es
> ohne die Diode bauen, verstehe nicht wieso ich das Tastverhältnis von
> genau 50% brauche?
Na ja, wenn Du einen Blinker baust dann soll die Lampe genauso lange aus 
wie an sein, also Tastverhältnis 50%. Ich denke Du brauchst das nicht.

Aufpassen solltest Du mit der Ausgangsspannung des Frequenzgenerators 
damit der Eingang des Verstärkers nicht überlastet wird.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Mark S. schrieb:
> Rauschmessungen? genauso, hierfür reicht die Auflösung bei weitem nicht
> aus.

Mit einem empfindlichen Eingangsverstärker am Oszi durchaus messbar. 
Auch mit analogen Geräten, etwa mit der tangentialen Methode. Braucht 
allerdings eine Rauschquelle (für den kHz-Bereich schnell gebaut mit 
einer 24 V 5 W Zener und einem Verstärker, alternativ Laptop).

Gerd E. schrieb:
> Bei aktuellen DSOs kannst Du im Math-System auf FFT schalten. Wenn der
> Klirrfaktor deutlich daneben ist, sieht man das gut an den Harmonischen
> in der FFT-Anzeige. Für gute Geräte mit Klirrfaktor im 0,0..%-Bereich
> reicht das natürlich nicht.

Harmonische unter ~-50 dB sieht man eher nicht (begrenzte 
Wandlerauflösung), also bestenfalls 0.5 % Klirrfaktor.

Oh Laf schrieb:
>> Davon mal abgesehen kann eigentlich jede Standard Labtop-Soundkarte
>> wunderbare Sinusschwingungen erzeugen, die man mit den
>> old-school-Tongeneratoren nie so perfekt hinbekommen hat.

Analoge Generatoren wurden mit Verzerrungen im Bereich von <-140 dB 
gebaut....

von Michael X. (Firma: vyuxc) (der-michl)


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von Joe F. (easylife)


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Mit einem Oszilloskop kannst du nur ein paar grundlegende Dinge testen.
Diese sind z.B.
- DC Offset
- Phasenlage zweier Kanäle, oder Input zu Output (wie schon von Stephan 
M. beschrieben, XY, möglichst diagonale Linie)

Für weitergehende Untersuchungen bietet es sich an, ein gutes externes 
USB Soundinterface zu benutzen.
Es gibt jede Menge kostenlose Software, mit der man "sweeps" abspielen 
kann, und das über den Input wieder aufgenommene Signal in wenigen 
Sekunden analysieren und grafisch darstellen lassen kann (Frequenzgang, 
Signal to Noise Ratio, THD+N (Verzerrung)).
Mit einem einigermaßen guten Interface kommst du da schon in 
Mess-Bereiche von -96dB, das sind noch 0,0015% des 0dB Signals.

von Mark S. (voltwide)


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Marian B. schrieb:
> Analoge Generatoren wurden mit Verzerrungen im Bereich von <-140 dB
> gebaut....

mag sein. Dann aber in einer Preisklasse, die hier nicht zur Diskussion 
steht. Hobby-Geräte auf der Basis von XR2206/ICL8038 mit Klirrfaktoren 
im %-Bereich waren da wohl eher der Standard. Die etwas Besseren mit 
geregelter Wien-Brücke waren etwas besser, meist zu Lasten der 
Amplituden-Stabilität, konnten nicht ge-sweept werden usw usf.

Ich kenne jedenfalls keinen Analog-Signalgeber für kleines Geld der 
etwas gehobeneren Ansprüchen genügt.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Fertig sind die auch nur in Audio-Analysatoren zu finden. Das beste mir 
bekannte Eigenbau-Gerät hat -140 dB, in einer LT-Appnote vergnügen sie 
sich mit kaskadierten Verstärkern für Schleifenverstärkungen >200 dB und 
entsprechend nicht-existenten Verzerrungen.

Eigenbau ist bis <-90 dB gut handhabbar, dadrüber muss man schon 
aufpassen und es wird dann auch komplizierter die harmonischen zu 
messen.

von hameg (Gast)


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Blinky schrieb:
> Aufpassen solltest Du mit der Ausgangsspannung des Frequenzgenerators
> damit der Eingang des Verstärkers nicht überlastet wird.

Wie meinst du das? Das die Ausgangsspannung des generatora zu hoch ist?

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Ja

von hameg (Gast)


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Wie berechnet man die Anplitude? Hab auf die schnelle nichts im 
Datenblatt gesehen. Will mit 9V versorgen.

von Andreas R. (daybyter)


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Der ne555 klaut bischen was von der Eingangsspannung. Ich hab mir da 
einen lm317 mit nem Poti vorgeschaltet und hab mir dann die 
Ausgangsspannung des 555 auf ca 4,8 eingestellt. Ich glaub der 555 hat 
so 2 V weggenommen, wenn ich mich recht entsinne.

von Marian (phiarc) Benutzerseite


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Positiv hat der 555 einen Darlington-Ausgang, verliert also so 1.4+ V 
(je nach Strom).
Negativ hat er eine Emitterschaltung, verliert also bei niedrigen 
Strömen <1 V.

von hameg (Gast)


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Habe den Ausgang mit einem Spannungsteiler auf 0,33V herabgesetzt, von 
5V.

Habe 2 Kuriose Sachen. Einmal wenn ich das Rechtecksignal auf meinen 
Kopfhörerverstärker gebe und mit dem 2. Kanal des Oszilloskop den 
Ausgang vom Verstärker messe wird es überhaupt nicht Verstärkt. nur die 
Spitze wird größer und kleiner wenn man am Lautstärke potti dreht.

2. Bei einem anderen Verstärker habe ich das Problem wenn ich ein 100Hz 
Sinus anlege kommt am Ausgang ein ziemlich Stark abgeschnittener Sinus 
raus!
Wird unten und gleichermaßen oben abgeschnitten.

Bei höheren Frequenzen ab 1kHz sieht alles normal aus. Woran liegt den 
sowas?

von hameg (Gast)


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hameg schrieb:
> Einmal wenn ich das Rechtecksignal auf meinen
> Kopfhörerverstärker gebe und mit dem 2. Kanal des Oszilloskop den
> Ausgang vom Verstärker messe wird es überhaupt nicht Verstärkt. nur die
> Spitze wird größer und kleiner wenn man am Lautstärke potti dreht.

Habe nur noch das eine Problem, was ich nicht richtig deuten kann.

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