Klirrarmer Sinus Generator (1)
Der erste Schritt zu einem sinnvollen Messsystem für die Analyse von Nichtlinearitäten von Audio Komponenten ist ein hochlinearer Sinus-Generator. Es reicht dabei aus meiner Sicht völlig aus, wenn dieser wenige diskrete Frequenzen erzeugen kann. Bei 2 Generatoren reicht das dann auch für SMPTE und CCIF Messungen.
Bei meiner Internetrecherche bin ich schnell auf einen Artikel von Robert Cordell aus dem Jahre 1981 gestoßen. Hier beschreibt er einen Sinus Generator und eine Sperrfilterschaltung, die ich für sehr vielversprechend für meinen ersten Versuch halte. Das Ganze habe ich mit heute erhältlichen, modernen Bauteilen umgesetzt. Und siehe da, bei 1kHz und 0,7Veff Ausgangsspannung ergibt sich eine Verzerrung (THD) von < -120dBV, also <0.0001%. Die messbare Verzerrung steckt vollständig in der 3. Oberwelle (was vermutlich auf die Amplitudenregelung mit dem JFET deutet).
Dies ist meine aktuelle Messgrenze und ein (großer) Teil der Verzerrung wird vermutlich auch im Messempfänger entstehen. Hier wird man mit kontinuierlicher Verbesserung aller Komponeneten noch einiges erreichen können.
Abb. Schaltplan
Die Schaltung selber arbeitet mit einen state variable filter (OP1,OP2). Der Rest ist die Amplitudenregelung mit dem Gleichrichter (Q1,Q3) und den Filtern (U4), die den Regelkreis stabil halten. Der spannungsgesteuerte Widerstand wird mit einen JFET (Q4) realisiert.
Abb. Ein erster Testaufbau mit selbstgemachter, doppelseitiger Leiterplatte. In einer neueren Version hab ich dann die beiden uA741 durch einen TL072 (wie im Schaltplan) ersetzt.
Abb. FFT der Verzerrungsprodukte. Bei 1kHz sitzt die unterdrückte Grundwelle. K3 ist bei -43dBV, wobei der Messempfänger 80dB Verstärkung hat. Also K3 bei real -123dBV!!
Klirrarmer Sinus Generator (2)
Die 2. Generation hat ein paar Verbesserungen bekommen.
1. 3(4) Frequenzen sind über Relais schaltbar.
2. Dem Ausgangssignal kann ein Referenzsignal von -80dB überlagert werden (schaltbar).
3. Die Versorgungsspannung kann über Relais geschaltet werden.
4. Die Ausgangsamplitude ist per Referenzdiode fest auf 1Veff eingestellt.
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Abb. auf einer Leiterplatte sind je 2 Sinus Generatoren mit je 3 Frequenzen. Damit kann man schon viele Messungen durchführen.
| Leiterplatte Gerberfiles | .ZIP | LowDistGen2-V202.zip |
| BOM | .CSV | LowDistGen2_BOM_7.csv |
| Placement Plan Front | LowDistGen2-F_Placement.pdf | |
| Placement Plan Back | LowDistGen2-B_Placement.pdf |
Beispiele für die Frequenzberechnung. Die Werte für die Widerstände müssen natürlich an die realen Kapazitätswerte von C11/C13 angepasst werden.Mit 3 Generatoren und den angegebenen Frequenzen kann man fast alle üblichen Verzerrungsmessungen durchführen. Für die Messung von Intermodulationsverzerrungen müssen je 2 Frequenzen über einen passiven Spannungsteiler im richtigen Verhältnis gemischt werden.
| Frequenz | C11/C13 | RG | C16 | ||
| 200 | 4,70E-08 | 16931 | R7+R8 / R22+R23 | 16931 | 2u2 |
| 500 | 4,70E-08 | 6773 | R9+R10 / R24+R25 | 6773 | |
| 1000 | 4,70E-08 | 3386 | R16+R17 / R31+R32 | 6773 | |
| 2000 | 4,70E-09 | 16931 | R7+R8 / R22+R23 | 16931 | 470n |
| 5000 | 4,70E-09 | 6773 | R9+R10 / R24+R25 | 6773 | |
| 17000 | 4,70E-09 | 1992 | R16+R17 / R31+R32 | 2822 | |
| 7000 | 2,20E-09 | 10335 | R7+R8 / R22+R23 | 10335 | 470n |
| 10000 | 2,20E-09 | 7234 | R9+R10 / R24+R25 | 7234 | |
| 18000 | 2,20E-09 | 4019 | R16+R17 / R31+R32 | 9043 |