Hallo miteinander
Ich müsste von meinen Funktionsgenerator eine Sinuswelle erzeugen wobei
die THD des Signals besser sein sollte als 80dB.
Als ich mir das Signal auf dem Oszilloskop angeschaut habe (Ausgang des
Funktionsgenerator direkt mittels BNC an Oszilloskop-Eingang), sind mir
die Harmonischen welche vom Funktionsgenerator kommen aufgefallen (siehe
Bild "Oszilloskop_messung.png").
Channel 4 (grün) zeigt die FFT des Funktionsgeneratorausgangs.
Um die Harmonischen abzuschwächen dachte ich mir einen Bandsperrfilter
in Serie mit einem Widerstand zu benutzen, wie in
"harmonic_filter_sim.png" gezeigt.
Ich habe den Ferritkern hier
(https://www.digikey.ch/de/products/detail/epcos-tdk-electronics/B65541T0400A048/3913789)
benutzt mit ca. 200 Wicklungen und dann zwei 10nF Kondensatoren parallel
geschaltet, wie in "filter_pic.png" gezeigt und dann entsprechend mit
dem Oszilloskop verbunden. (Die Bandsperre habe ich zuvor an ein RLC
Meter angeschlossen, hat bei Resonanz ca. 100kOhm und der Q Faktor ist
ca. 100).
Channel 1 (orange) zeigt die FFT des Signals, wenn man die Spannung über
der Bandsperre abgreift.
Wie man sieht scheint der Bandsperrfilter die Harmonischen nicht
abzuschwächen, was ich nicht nachvollziehen kann? (Die 3te Harmonische
z.B. scheint sogar verstärkt zu werden).
Bei der Messung stelle ich die Frequenz auf dem Funktionsgenerator so
ein, dass die Spannung, die ich über der Bandsperre messe maximal wird
(d.h. ich sollte bei Resonanzfrequenz messen). Die Spannung vom
Funktionsgenerator ist etwa 100mV Spitzenspannung.
Weiss vielleicht jemand, wieso das nicht funktioniert?
Tom schrieb:> Ich habe den Ferritkern...
Schon mal eine Magnetisierungskennlinie eines Ferrit gesehen? Ferrite
sind nichtlinear.
> mit ca. 200 Wicklungen
Windungen!
Sven D. schrieb:> Dein Bandsperrfilter dämpft nur eine Frequenz. Sicher das du nicht> eher> einen Tiefpass benötigst?
Sorry, der Name "Bandsperre" ist in diesem Zusammenhang vielleicht etwas
verwirrend. Der LC Schwingkreis wirkt als "Saugkreis" und hat bei seiner
Resonanzfrequenz eine hohe Impedanz. Bei dieser Resonanzfrequenz fällt
also eine Spannung über dem LC Schwingkreis ab, alle anderen Frequenzen
sollten abgeschwächt werden.
Nachhelfer schrieb:> Schon mal eine Magnetisierungskennlinie eines Ferrit gesehen? Ferrite> sind nichtlinear.
Das wäre möglich. Theoretisch ist der Fluss im Kern ja gegeben durch
Wenn man die Daten vom Kern eingibt erhält man ein B von ca. 4.5mT, das
scheint mir doch recht weit von der Saturierung des Kerns entfernt?
Tom schrieb:> erhält man ein B von ca. 4.5mT, das> scheint mir doch recht weit von der Saturierung des Kerns entfernt?
Ferrite sind nicht erst im gesättigten Zustand, sondern auf der ganzen
Kennlinie unlinear, jedenfalls wenn man so kleine Verzerrungen
betrachtet. Deswegen werden z.B. in hochwertigen Lautsprecherweichen
Luftspulen und keine Ferritkernspulen eingesetzt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Weich-_und_hartmagnetische_Hysteresekurve.jpg
Nachhelfer schrieb:> Schon mal eine Magnetisierungskennlinie eines Ferrit gesehen? Ferrite> sind nichtlinear.
Mit seinen paar mT ist noch gut im linearen Bereich.
H. H. schrieb:> Sind das am Ende FFT-Artefakte deines Oszis?
... oder die Verzerrungen des Eingangsverstärkers.
Ich würde nichts auf die Anzeige im Scope geben, auch nicht bei einem
LeCroy wie hier.
Spektrale Analysen macht man mit einem Spektralanalyser, hier speziell
mit einem für Audio geeigneten.
Tom schrieb:> und dann zwei 10nF Kondensatoren parallel
Zum Glück gibt es nur einen Typ von Kondensatoren. Hast du solche
verwendet, oder doch andere? ;-)
H. H. schrieb:> Sind das am Ende FFT-Artefakte deines Oszis?
"Normalerweise" gibt man bei einer FFT an, wie groß die Sample-Rate und
die Speichertiefe war. Dann sollte angegeben werden,welche
Filtereinstellung (Rechteck, Hamming, Haning o.ä.) verwendet wurde. Erst
dann kann man (ich jedenfalls) die Bilder vernünftig interpretieren. Da
ich die LeCroy-Anzeige nicht kenne, sagen mir die dargestellten Angaben
wenig - bzw. ich muss sie (fehl-) interpretieren. Ich bin jedenfalls da
bessere (eindeutigere) Darstellungen gewohnt.
Wolfgang schrieb:> Zum Glück gibt es nur einen Typ von Kondensatoren. Hast du solche> verwendet, oder doch andere? ;-)
Es handelt sich um zwei von denen hier (10nF NP0 Keramikkondensator):
https://www.digikey.ch/de/products/detail/tdk-corporation/C1608C0G1E103J080AA/970428Günni schrieb:> "Normalerweise" gibt man bei einer FFT an, wie groß die Sample-Rate und> die Speichertiefe war.
Die Speichertiefe betrug 10MS im Bild, also 10'000'000 Samples über
einen Zeitraum von 10x200ms also 2s.
Die Abtastrate betrug damit 5MHz bzw. das Abtastinterval 200ns.
Window war glaube ich Hanning.
HildeK schrieb:> ... oder die Verzerrungen des Eingangsverstärkers.
Die 3te Harmonische liegt bei meinem FIlteruasgang allerdings -45dB
unter der Grundfrequenz. Praktisch jeder OpAmp ist doch unter -60dB THD?
80dB .. heftig. Weii der poster, was er da wuenscht ? das ist eine
Unterdrueckung von 10^4, also bei 1Vpp signal, waere das dann 0.1mVpp.
Ja. Mach mal.
Tom schrieb:> Die 3te Harmonische liegt bei meinem FIlteruasgang allerdings -45dB> unter der Grundfrequenz. Praktisch jeder OpAmp ist doch unter -60dB THD?
Ein Eingangsverstärker eines Oszis muss nicht auf minimale Verzerrungen
ausgelegt sein. Er muss z.B. eine hohe Bandbreite und einen linearen
Frequenzgang haben! Das muss sich zwar nicht zwangsweise widersprechen,
zeigt aber, wohin die Anstrengungen bei der Entwicklung gehen.
Zudem ist es ein digitales Oszi, es folgt also ein AD-Wandler. Wie viele
Bit hat der Auflösung? Oft sind es nur 8Bit, vielleicht auch 10. Mehr
ist eh auf der Darstellung eines Oszi-Schirms nicht aufzulösen.
Ich bleibe dabei: du verwendest ein falsches Messgerät! 80dB wirst du
damit niemals messen können.
Nachtrag: wenn man vermutet, dass die Spule mit dem Kern die
Verzerrungen produzieren, dann probiert man eben mal einen Tiefpass oder
einen Bandpass mit R und C. Wenn auch die Dämpfung bei den nahen
Oberwellen nicht so groß sein wird, so wird man doch weiter weg
Unterschiede sehen, wenn es nicht am falschen Messmittel liegt.
Aber 80dB Abstand zu messen geht einfach nicht mit dem Oszi.
HildeK schrieb:> Ich bleibe dabei: du verwendest ein falsches Messgerät! 80dB wirst du> damit niemals messen können.
Das wird schon mit den dafür speziell gebauten Geräten von Brüll&Klirr
schwierig.
Kanal1 vor den 50k und Kanal2 hinter den 50K und dann mal "ganz normal"
anzeigen lassen (ohne FFT usw) und den Tongenerator durchstimmen. Dann
sieht man doch deutlich, wo die Resonanz liegt. Dann kann man immernoch
schauen, was da los ist. Das Filter wird komplett daneben liegen.. Das
muss ja am Ende auch impedanzrichtig angeschlossen werden. Ich würde da,
wenn überhaupt, einen reihenschwingkreis auf der dritten Oberwelle als
Saugkreis installieren. Oder wie ja schon oben angeführt, einen LC
Tiefpass. Das impedanzniveau muss aber eben auch passen.
HildeK schrieb:> Ich bleibe dabei: du verwendest ein falsches Messgerät! 80dB wirst du> damit niemals messen können.
Hallo und vielen Dank für die Antwort. Ja, ich denke das Oszilloskop ist
dafür tatsächlich ungeeignet. Ein Spektrum-Analyzer welcher bei
Audiofrequenzen funktioniert wäre sicher besser geeignet, wie vorher im
Thread erwähnt, allerdings habe ich keinen Zugang zu einem solchen
Instrument.
Die Limitierung des Oszilloskops sollte, wenn ich es richtig verstehe,
durch die SFDR (Spurious-Free-Dynamic-Range) gegeben sein? (Siehe auch
dieser Artikel von NI
https://www.ni.com/en-us/innovations/white-papers/16/3-hidden-oscilloscope-specs-that-really-matter.html)
sowie das angehängte Bild.
Wenn ich weiss, das man Oszilloskop eine SFDR von -60dB hat, dann kann
ich harmonische Komponenten bis zu -60dB messen?
Für das Oszilloskop (LeCroy WaveRunner 104MXi) kann ich die SFDR
Kennzahl im Datenblatt leider nicht finden.
Ich habe jetzt nochmals die Filter-Transferfunktion (Amplitude) mit
einem Frequenz-Sweep gemessen und der Filter besitzt eine Dämpfung von
ca. -40dB bei der 3ten Harmonischen.
Hallo zusammen, hallo Tom.
Soll das Ganze jetzt bei nur einer Frequenz (10kHz?) oder über einen
bestimmten Frequenzbereich stattfinden? Auch wichtig zu wissen, bei
welchem Pegel das stattfinden soll? -80dB ist nur ein Wert, aber 10mW
oder 10 Watt machen doch einen gewaltigen Unterschied; auch was den
Messdynamikbereich anbetrifft.
Der übliche Weg, Oberwellen zu dämpfen, besteht ja aus einem wie auch
immer gearteten Tiefpass. Ob Aktiv oder Passiv lass ich erstmal aussen
vor.
Dein Weg, die 'richtige' Frequenz durch einen Sperrkreis zu
'bevorzugen', ist wohl - zumindest für mich - ungewöhnlich. Was hat dich
dazu gebracht?
...und etwas mehr Info zu deinem Vorhaben wäre - wie so oft in diesem
Forum - mehr als hilfreich.
73
Wilhelm
Der EMU Tracker Pro von Creative-Lab hat AD-Wandler mit 24 Bit und
192KHz Samplingrate.
Es ist eine externe USB Soundkarte.
Wenn man einen Asio-Treiber statt dem Mikrosoft-Treiber nutzt, geht der
Frequenzgang bis zur halben Samplingrate von 192KHz.
Mit den 24 Bit kann er die 80db locker messen.
Als Messprogramm könnte Arta dienen.
Bis ca 80KHz ist das die preiswerteste Möglichkeit Klirrfaktor bis
-100db runter zu messen.
Mit einen Oszillografen geht das nur bedingt, mann müsste dazu die
Mittelungsfunktion bemühen, um tiefer als -48db zu kommen.
Ralph Berres
oszilloskop_messung.png
(6,3 KB)
harmonic_filter_sim.png
(46 KB)
filter_pic.jpg
(230 KB)
