Zobraziť predchádzajúcu tému :: Zobraziť nasledujúcu tému |
Autor |
Správa |
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: So apríl 06, 2019 16:07:25 Predmet: Spectral noise density - měření šumu |
|
|
V měření šumu a jeho popisu v datasheetech jsem měl trochu hokej, tohle video docela hezky vysvětluje, jak je to s převodem mezi efektivní (RMS) hodnotou šumu a spektrální hustotou.
https://www.youtube.com/watch?v=ywChrIRIXWQ
Maluje tam člověk všechno na tabuli, takže se víceméně dá obejít bez angličtiny, pochopil jsem to i já...
Snad
Ale abych se ujistil, zkusím to přežvýkat, kdyžtak mě opravte.
-------------------
Efektivní (RMS) šumové napětí je závislé na šířce pásma, ve které ho měříme.
Abychom z toho tu šířku pásma vyloučili, existuje parametr, který říká kolik šumu je v pásmu širokém právě jeden Hz. (obvykle se to udává v okolí 1 kHz)
Protože jde o napětí a nikoliv o výkon, jednotkou je V/Odmocnina z Hz. V praxi tedy spíš nV/Odmocnina z Hz.
Takže pokud máme v datasheetu udanou tuto hodnotu (například pro vstup operačního zesilovače, nebo výstup zdroje referenčního napětí (regulátoru), prostě a jednoduše jí vynásobíme odmocninou z šířky pásma, ve kterém se uplatňuje. Pro audio aplikace to bude 20000 Hz, nebo polovina Fs, když se bavíme o A/D a D/A převodu.
Naopak, pokud zvukovkou měříme šum, nekoukáme na záznam spektra, protože ten je ovlivněn celou řadou věcí (stupeň FFT, použité okno, průměrování) a hledíme pouze na jedno číslo, efektivní RMS hodnota, která se změnou těchto parametrů nemění. Pro jistotu vypneme průměrování, u některých programů to může způsobit malý posun.
A naměřenou hodnotu, zpravidla udávanou v decibelech, přepočteme na volty, vydělíme odmocninou ze šířky pásma a dostaneme spektrální hustotu šumového napětí, například pro porovnání s údaji výrobce obvodů.
Je v tom dvojí zjednodušení, jednak se nebere v úvahu nárůst šumu na nízkých kmitočtech (1/f) a za druhé se předpokládá ostré omezení šířky pásma, což platí pro převodníky, ale nikoliv pro RC filtry. Také to je vysvětleno ve videu. _________________ Cui bono ?
Naposledy upravil opa dňa Ne apríl 14, 2019 01:01:33, celkom upravené 1 krát. |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: So apríl 06, 2019 21:19:20 Predmet: |
|
|
S měřením šumu souvisí i velice pěkná aplikační poznámka Audioprecision:
https://www.ap.com/technical-library/fft-scaling-for-noise/
Popisuje známý problém, že šumové dno -150 dB v grafu FFT neznamená odstup 150 dB.
Současně uvádí korekční faktory pro tvary oken FFT (Blackmann, Hann, Hamming a další) _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Pi apríl 12, 2019 22:01:10 Predmet: |
|
|
Pokud na měření použijete novou betaverzi REW 5.20 beta 8, můžete kalkulačku nechat v šuplíku. V modulu RTA se dá nastavit zobrazení v jednotkách V/Odmocnina z Hz.
Takže můžete mít průběh v závislosti na kmitočtu. IMHO to funguje skvěle, výsledek je stále stejný (a správný) bez ohledu na použitý tvar okna, stupeň FFT, smoothing a dokonce ani průměrování to nerozhodí. Takže když vyčkáte pár vteřin, máte hladkou, jednoznačně definovanou čáru, která (v daném kmitočtovém rozsahu) přesně definuje měřenou součástku, zapojení nebo zařízení. A současně lze s velkým rozlišením identifikovat i sebemenší změnu parametrů.
Geniální je i to, že naprosto jednoduchým a průzračným způsobem lze nastavit kalibraci zvukovky pouhým zadáním napětí pro 0 dBFS a hodnotu máte stále na očích, což minimalizuje riziko chyby ! _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Pi apríl 12, 2019 22:56:30 Predmet: |
|
|
Takže konkrétní ukázka, rozdíl šumového dna externí zvukovky Steinberg UR22 mkII když je vstup "ve vzduchu" a nebo zkratován na zem.
Gain je vytočen na maximum, takže citlivost pro plný rozkmit je 3mV, pokud je využita polovina symetrického vstupu, což odpovídá reálnému použití. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ne apríl 14, 2019 01:04:01 Predmet: |
|
|
Takže od teorie přejdeme ke konkrétnímu měření. Takhle například vypadá šum na výstupu No Name 78L09. Nic moc. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ne apríl 14, 2019 01:06:58 Predmet: |
|
|
Zenerka 9.1 Voltu. Hodně záleží na nastaveném proudu. Až bude víc času, chtělo by to vyrobit graf závislosti šumu na procházejícím proudu Zenerkou. Podle některých materiálů z netu je to docela divočina.
Jednou 3mA a podruhé 6mA _________________ Cui bono ?
Naposledy upravil opa dňa Ne apríl 14, 2019 01:25:57, celkom upravené 1 krát. |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ne apríl 14, 2019 01:10:16 Predmet: |
|
|
Další je Zenerka 6,2 V při 6 mA. To už je trochu lepší. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ne apríl 14, 2019 01:24:49 Predmet: |
|
|
Nejmíň šumí LEDky. Poskládal jsem 5 kusů RED a 7 kusů UV, v obou případech to dá přibližně 8,3V. Proud cca 2mA.
Červená má ještě trochu zdvih na nízkých frekvencích, UV je lepší. V obou případech už narážím na dno možností zvukovky.
Kdybych to chtěl prozkoumat lépe, znamená to udělat předzesilovač s velmi nízkým šumem. Na druhou stranu, ty LEDky jsou myšleny do stabilizátoru napětí, nebo zdroje proudu, takže asi nemá cenu to hrotit. Podstatné je zlepšení oproti Zenerkám.
UV má napětí 1,2V. Pro použití ve zdroji proudu to znamená oproti běžně používaným červeným nejenom menší šum, ale také o pár desetin voltu větší rozkmit (menší úbytek napětí).
Nesmíme zapomenout na teplotní součinitel, u zdroje proudu se částečně kompenzuje s tranzistorem. U napěťového zdroje to znamená počítat s nějakou závislostí na teplotě, ale nejde o referenci pro voltmetr. Nf obvody nejsou na absolutní hodnotu napájecího napětí citlivé. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
roberto Hifi expert
Založený: 03 marec 2007 Príspevky: 2643 Bydlisko: Brno
|
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ne apríl 14, 2019 13:14:28 Predmet: |
|
|
Určitě by se v praktickém použití blokování elytem použilo. V první fázi mi šlo o to zjistit, jak se chovají samotné zdroje reference.
Proměření účinku blokování by asi chtělo ještě hodně nízkošumový předzesilovač, protože už takhle jsem kromě nejnižších kmitočtů na hranici možností zvukovky. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
danhard Hifi inventar
Založený: 17 február 2007 Príspevky: 5948 Bydlisko: Praha, Jesenice
|
Zaslal: Ne apríl 14, 2019 16:50:32 Predmet: |
|
|
Je vidět, jak tam zpočátku měří DJ_Rix nesmysly, většinou dynamický vnitřní odpor x šum zdroje proudu (LM317). _________________ Das ganze tschechische Volk ist eine Simulantenbande ! |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ne apríl 14, 2019 17:38:47 Predmet: |
|
|
danhard napísal: |
Je vidět, jak tam zpočátku měří DJ_Rix nesmysly, většinou dynamický vnitřní odpor x šum zdroje proudu (LM317). |
Problém je i měření osciloskopem, protože tam není jasně definovaná šířka pásma, ve kterém šum sleduju a odečítání je čistě intuitivní, jak se mi jeví široká stopa. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
danhard Hifi inventar
Založený: 17 február 2007 Príspevky: 5948 Bydlisko: Praha, Jesenice
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 11:21:38 Predmet: |
|
|
To musíš zahrnout do předzesilovače, aby jsi se dostal nad šumy měřáků, tak by měl mít zesílení asi 100x. _________________ Das ganze tschechische Volk ist eine Simulantenbande ! |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 12:25:57 Predmet: |
|
|
danhard napísal: | To musíš zahrnout do předzesilovače, aby jsi se dostal nad šumy měřáků, tak by měl mít zesílení asi 100x. |
Co musím zahrnout ? Nějak jsem nenašel, na co ta věta reaguje... _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
danhard Hifi inventar
Založený: 17 február 2007 Príspevky: 5948 Bydlisko: Praha, Jesenice
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 12:46:09 Predmet: |
|
|
Omezení šířky pásma.
Šum můžeš měřit zvukovkou. _________________ Das ganze tschechische Volk ist eine Simulantenbande ! |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 13:21:24 Predmet: |
|
|
danhard napísal: | Omezení šířky pásma.
Šum můžeš měřit zvukovkou. |
Ano. Já myslel, že z těch obrázků je zřejmé, že to tak dělám. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
djrix Hifi expert
Založený: 15 marec 2010 Príspevky: 1833
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 19:55:07 Predmet: |
|
|
danhard napísal: |
Je vidět, jak tam zpočátku měří DJ_Rix nesmysly, většinou dynamický vnitřní odpor x šum zdroje proudu (LM317). |
Ano, mea culpa, to jsme si už vyjasnili, proto jsem to pak měřil jen přes rezistor a z akumulátoru. Celkově to měření škopkem byla taková náhradní metoda, taky bych to dnes měřil stejně jako opa zvukovkou.
Nicméně, jakési porovnání z toho vyšlo i tak, každopádně ty proklamované ledky nejsou zas tak zásadně lepší než konvenční řešení, proto se to možná používá akorát v DIY a profi měřáky žádné reference s ledkama nemají |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 20:18:21 Predmet: |
|
|
djrix napísal: | ...proto se to možná používá akorát v DIY a profi měřáky žádné reference s ledkama nemají |
Můžeš upřesnit, jaké měřáky máš na mysli ? _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
djrix Hifi expert
Založený: 15 marec 2010 Príspevky: 1833
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 20:50:36 Predmet: |
|
|
SPEA easy test, TRI, Teradyne TS-LH ale i jiné.... |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Po apríl 15, 2019 23:26:27 Predmet: |
|
|
Aha, tak jinak. Co ty měřáky měří ? K čemu slouží ? Souvisí to nějak s měřením základních veličin jako napětí, proud... ? _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
djrix Hifi expert
Založený: 15 marec 2010 Príspevky: 1833
|
Zaslal: Ut apríl 16, 2019 07:30:15 Predmet: |
|
|
Tohle konkretne jsou ICT testery, meri to proud,napeti a dalsi veliciny, ale staci si otevrit prece jakykoliv multimetr, i stolni a v zadnem nenajdes ledku jako referenci.
Jiste namitnete ze duvod NEpouziti ledky primarne neni jeji sum, ale spis tepelne vlastnosti, ale proste to nikdo nepouziva
Nakonec uvnitr monolitickych operaku taky nesviti ledka. |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ut apríl 16, 2019 08:36:41 Predmet: |
|
|
Dovnitř monolitického operáku by se LED-ka integrovala velmi těžko, jsou to trochu jiné materiály.
A ano, základním požadavkem na zdroj referenčního napětí je teplotní (a časová) stabilita. Lepší napěťové reference mají teplotní koeficient v jednotkách ppm (miliontiny na stupeň Celsia). Oproti tomu LED-ka má teplotní stabilitu v těchto jednotkách řádově tisíc nebo horší. Proto nemůže jako napěťová reference v měřicích přístrojích sloužit. Dlouhá léta je pro nejpřesnější přístroje standard LTZ1000 s termostatováním přímo na čipu. Tam je stabilita ještě podstatně lepší, než u běžných referencí. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
danhard Hifi inventar
Založený: 17 február 2007 Príspevky: 5948 Bydlisko: Praha, Jesenice
|
Zaslal: Ut apríl 16, 2019 22:36:36 Predmet: |
|
|
djrix napísal: | Tohle konkretne jsou ICT testery, meri to proud,napeti a dalsi veliciny, ale staci si otevrit prece jakykoliv multimetr, i stolni a v zadnem nenajdes ledku jako referenci. |
Jestli to není tím, že tě u reference měřáku zajímá spíš dc stabilita s teplotou a dlouhodobá sabilita. Šum v audiopásmu tedy rozhodně ne. Courání pod 10Hz ano. _________________ Das ganze tschechische Volk ist eine Simulantenbande ! |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Ne apríl 21, 2019 00:59:39 Predmet: |
|
|
Zkusil jsem na nepájivém poli poskládat jednoduchý předzesilovač ze dvou tranzistorů podle tohoto návodu:
http://www.janascard.cz/PDF/Design%20of%20ultra%20low%20noise%20amplifiers.pdf
Je to s podivem, ale ono to fakticky funguje, nemusel jsem tedy ani kupovat nějaké drahé operáky.
Zesílení jsem nastavil 100 x. Ve spojení s EMU1212 je citlivost vstupu 20 mV. Předzesilovač začíná zkreslovat od asi 10 mV, ale to je daleko od měřených úrovní šumu. Jenom je potřeba nastavit pracovní bod na přibližně symetrickou limitaci, je to citlivé.
Z grafu se dá odečíst, že šum je pro zkratovaný vstup cca 0,75 nV/Odmocnina z Hertz pro 1 kHz a něco pod 1nV na 100 Hz. Špičky jsou rušení 150 a 250 Hz ze sítě. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
roberto Hifi expert
Založený: 03 marec 2007 Príspevky: 2643 Bydlisko: Brno
|
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Po apríl 22, 2019 13:09:52 Predmet: |
|
|
Dobrá je ta tabulka s porovnáním různých operáků. Ale vždycky mě potěší, když se povede, aby dva tranzistory trumfly nejlepší operák, který znám. Tedy pouze z hlediska šumu a ve velmi speciální aplikaci, kde se neřeší rozkmit nebo THD, samozřejmě. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Št december 03, 2020 17:35:32 Predmet: |
|
|
Tak mám konkrétní aplikaci, tentokrát už s odstraněným rušení padesátkou.
Potřeboval jsem zdroj napětí okolo 10 Voltů pro electretový mikrofon. Díky možnosti měřit šum jsem našel řešení, kterým je zdroj proudu 3mA s jedním transistorem pověšený na kladné napájení a 8xIR LED proti zemi jako paralelní stabilizátor. IR LED mají menší napětí, cca 1,2 V, proto je jich potřeba osm na celkových 9,6 Voltu.
Jako první dám měření, kde zdroj proudu ani LED-ky nejsou blokované žádným kondenzátorem. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Št december 03, 2020 17:39:18 Predmet: |
|
|
Po zablokování báze tranzistoru ve zdroji proudu kondenzátorem 47uF a zablokování těch IR LED kondenzátorem 220uF se dostávám na hodnoty, které popravdě řečeno preamp k mikrofonu ani nevyžaduje, ale člověka to potěší. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
opa Hifi inventar
Založený: 24 február 2007 Príspevky: 11188 Bydlisko: Praha
|
Zaslal: Št december 03, 2020 17:46:59 Predmet: |
|
|
Ještě poznámka, ten nízkošumový zesilovač ze dvou tranzistorů jsem pochopitelně musel dát na plošňák do stíněné krabičky s BNC konektorem na kostře na vstupu a symetrický XLR výstup do zvukovky (symetrie impedancí). Jinak bych se toho rušení nezbavil a stejně jsem musel povypínat všechny spotřebiče v okolí. Napájení z baterií je také nutnost. _________________ Cui bono ? |
|
Návrat hore |
|
|
godz Hifi expert
Založený: 05 máj 2007 Príspevky: 1077 Bydlisko: Trenčín
|
Zaslal: Pi december 04, 2020 10:56:50 Predmet: |
|
|
Pekná práca. Mohol by si dať foto riešenia, prípadne schému zapojenia? |
|
Návrat hore |
|
|
|