Audio Analyzer, bode plot

Dave013

Golden Member

Hoi, ik zit een beetje vast met het aanschaffen voor apparatuur om versterkers te testen….
Momenteel heb ik niet z’n ruim budget helaas.

Ik richt me voornamelijk op buizenversterkers.

Graag zou ik bijv. willen meten wat de frequency response is (FFT, bode plot)
En THD metingen. En wat nog meer belangrijk is?
Ik ben op dit gebied nog een beginnende

De voor metingen heb ik deze apparatuur sowieso staan:
Philips PM5132 Funct. Gen 0.1-2MHz
Philips PM3212 25MHz Scope
Tektronix TDS1002 60MHz Scope

Ik had laatst ergens gelezen dat je met de PM5132 Functie generator en een X-Y scope ook een plot kon maken.
Dmv de sweep output naar de kanaal X van de scope te laten lopen,
en de output van Generator via de DUT naar kanaal Y van de scope te laten lopen. Maar zover ik weet heb ik geen X-Y scope.
En die zijn best prijzig zag ik

Ik kwam ook nog dat systeem van Digilent discovery II tegen maar zijn die zijn toch ook nog een dikke 500euro
Het liefste heb ik hardware, maar daar betaal je vaak een hoop voor helaas.

Een tijdje terug heb ik een HP8558B Spectrum Analyzer 0.1-1500mHz module gekocht met een paar scopes erbij
HP180A, HP181A & HP184A
Ik dacht eerst is misschien wel handig voor een bode plot, maar kwam er toen achter dat ie van 100kHz tot 1500gHz liep, dus ik dacht van 0.1Hz-1500kHz… dus niet echt bruikbaar dus.
De scopes moesten zelf ook nog gerepareerd worden, dus die staan voorlopig nog in de wacht..

Ik heb ook nog een Marconi TF2331 distortion factor meter op het oog voor een leuke prijs, maar daar zit geen oscillator bij..

Dus ik zit een tijdje te dubben wat wijsheid is…
Tegenwoordig kun je met een computer ook veel en heb je verschillende systemen hierin

EgbertG

Golden Member

Wat wil je er voor uitgeven?

Dave013

Golden Member

Das een goeie haha
Zo weinig mogelijk, ik heb al te veel miskopen gedaan afgelopen jaar…
Het hoeft niet top of the bill apparatuur te zijn, maar ook geen troep waar je niks aan hebt.
2e hands of nieuw maakt niet mij niet zoveel uit.
Het zijn tegenwoordig toch al dure tijden en wil de kosten zoveel mogelijk drukken.
En anders ff wachten en sparen enzo..
Maar ik zie de bomen niet meer door het bos heen gewoon..
Ik zie steeds meer opties en dingen, en dit terrein van metingen is nog vrij nieuw voor me..
Hoe de apparatuur bediend moet worden etc. Vogel ik altijd wel uit.
Als ik een beetje basis apparatuur heb komt de rest vanzelf wel

voor de frequency response is een generator , een belasting en een AC voltmeter voldoende.

Een bodeplot kan je met een generator en een scoop, maar er gaat erg veel tijd in kruipen, omdat je dit punt per punt moet doen.

er bestaan gecombineerde generatoren/scopes, waarmee je in een luttele seconden een bodeplot, FFT en een frequentie curve "trekt".

zelf gebruik ik hiervoor een generator/scoop van Velleman (hangt wel aan de PC), die was niet duur, maar is slechts 8 bit diep. das ok voor response en bodeplot, maar
Voor meten van kleine distortiefactoren is dat wat mager, dus daarvoor gebruik ik een aparte distortiemeter, (tektronix) , maar met twee generatoren, scoop en een filter zet je vrij eenvoudig een intermodulatiemeting op.
Vraag voor de vervorming is dus hoe diep wil je gaan. 1%, 0,1%, 0,001%,... ?

Dave013

Golden Member

Op 5 december 2022 19:47:05 schreef kris van damme:
voor de frequency response is een generator , een belasting en een AC voltmeter voldoende

Een bodeplot kan je met een generator en een scoop, mar er gaat erg veel tijd in kruipen, omdat je dit punt per punt moet doen.

Je bedoelt hiermee zelf heel de plot te tekenen zeker… dat gaat een tijdrovend klusje worden telkens haha er zijn niet voor niks computer ed.

Okay dus bijv. z’n velleman systeempje met scope & gen kan ook daarvoor ondanks dat het 8bit is…
Maar voor distortion kan ik dak beter die Marconi halen + een Ultra Low distortion audio generator kopen of bouwen…

blackdog

Golden Member

Hi Dave013,

Tja wat is wijsheid...

THD Meting
Een groot voordeel is dat je ene THD meter hebt en de specs zijn voor buizen versterkers goed genoeg.
Met een kleine uitzondering betreffende goed opgebouwde voorversterkers met tegenkoppeling, die halen voor lijn ingangen ruim minder dan 0.01%.

Scoop
Je grootste vriend is een goede analoge scoop, die als je een sinus over het beeld verplaatst niet vervormd,
mijn Philips scoop uit de laatste serie die ze gemaakt hebben is niet super lineair, diverse Tek en HP scoops zijn dat echter vaak wel.
Waarom zeg ik dit, dat komt omdat je ervaring op gaat doen door goed naar de sinus vorm te kijken en je zult verbaasd staan hoe goed je 1% vervormin en soms nog minder kan zien met voldoende ervaring.

Generator
De Philips PM5132 is mooi zat voor de basis metingen voor de frequentie karakteristieken, ook zijn alle golfvormen aanwezig.
Voor THD metingen (Total Harmonic Distortion) is deze generator minder geschikt.
Dit i.v.m. zijn eigen THD die een klein stukje beneden de 1% zit als goed afgeregeld.
Deze genrator is niet gebouwd om THD metingen te doen aan audio, in de basis is het een driehoek genrator die stroom gestuurd is(via de Frequentie potmeter) en
dat geeft direct het tweede probleem aan waarom voor THD deze generator niet echt geschikt is en dat is frequentie drift.

Je blijft draaien aan je Marconie THD meter voor de beste nul, omdat de PM5132 te veel drift.

Fase meting (Bode Plot)
De ouderwetse manier werkt nog steeds twee scoop kanalen gebruiken dan kan je de fase zo aflezen op je scoop tussen de twee kanalen, kanaal-1 de uitgang van je versterker en kanaal twee de ingang.
Natuurlijk weet ik dat dit niet zo mooi is als een Digilent discovery II, maar ik heb lange tijd zo gewerkt.
Nu kan ik mijn Audio precision meetset aansluiten of mijn Digilent discovery II en als derde kan ik een aantal metingen doen met de Siglent SDS2104 scoop.

Het goed leren meten op de ouderwetse manier levert heel veel inzicht op, dat leert je b.v. veel sneller de moderne apparatuur te bedienen en waarom je niet ziet wat je zou verwachten.

Signaal golfvorm
Naturlijk is de Sinus heel belangrijk, maar de Blokgolf staat bij mij bovenaan het lijstje, voor audio veel toegepaste 1KHz Blokgolf(als je generator een mooi schoon signaal levert!) zegt heel veel in één oogopslag.
Scoop probes, altijd 1:10 gebruiken bij buizen schakelingen en soms is een 1:100 probe nodig en natuurlijk heel goed afgeregeld.
Probe naar een andere scoop verplaatsen, dan weer de probe optimaal afregelen.
Het beste is scoop probes toe te wijzen aan een kanaal van een desbetreffende scoop.
Als je veel gaat meten ga je vanzelf merken waarom ik dit schrijf. :-)
Een niet goed afgeregelde scoop probe geeft grote fase verschillen in je audio metingen, denk er maar eens over na, waarom wordt er vaak 1KHz testfrequenties gebruikt voor de probe aansluitng.
Het gaat nu te ver om hier verder op in te gaan, maar regel je probes goed af als herhaling.

Goede THD metingen
Wil je toch redelijk goede THD metingen doen, dat is een vrij simpele IC oscilator daar goed genoeg voor met een NE5534a, met een paar standen schakelaar zodat je een aantal frequenties hebt over de audio band.
Ik zeg met opset een standen schakelaar, goede potmeters zijn schaars om de frequentie in te stellen, en verhogen de THD en het bouncen (grote amplitude variatie bij verandering van de frequentie) van de uitgang spanning.

Ik hoop dat dit een beetje helpt.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.

Op 5 december 2022 20:03:43 schreef Dave013:
[...]

Okay dus bijv. z’n velleman systeempje met scope & gen kan ook daarvoor ondanks dat het 8bit is…
Maar voor distortion kan ik dak beter die Marconi halen + een Ultra Low distortion audio generator kopen of bouwen…

voor bodeplots en response is 8 bit méér dan voldoende (die 8 bit slaat op het scoop gedeelte, het generatorgedeelte is veel meer bits en dus low distortion)

het is enkel voor FFT dat 8 bit wat magertjes is, maar alles hangt er vanaf hoe diep je wil meten. Voor ouder buizenspul, die toch wat hogere vervorming hebben krijg je bij 8 bit op de FFT toch al een redelijke indicatie. Er bestaan uiteraard audiointerfaces die veel dieper kunnen (ook in je portemonnee) , vandaar de vraag, hoe diep wil je gaan in de vervorming...

Frederick E. Terman

Honourable Member

Je kunt nog overwegen alle metingen met de pc en geluidskaart te doen. Cyril Bateman deed twintig jaar geleden zijn beroemde 'Capcitor sound' metingen (Electronics & Wireless World, 2002...2003) al met software spectrum analyzer software op zijn pc).
De benodigde software is gratis te verkrijgen, dus - na het maken van de benodigde kabeltjes en een weerstandbelasting voor de versterker - kost het niets het eens te proberen.

Als je twijfelt of een geluidskaart goed genoeg is: je kunt ook een externe 24-bits 'geluidskaart' kopen voor de usb-poort.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Zelf doe ik niet zo veel meer op audio gebied, maar mijn gevoel is dat als de nadruk op het meten van audio specificaties en het kijken naar harmonische e.d. ligt, en niet op de lol van het repareren dat het nu het beste advies is te kijken naar een PC gebaseerd meetsysteem. Dus ARTA en dergelijke.

Een een geschikte geluidskaart (sy in/out is handig bij het aansluiten), software en een zak gepaste, al dan niet zelf gemaakte accessoires.
Daarbij komen wat losse instrumenten van pas voor de nodige kalibraties.

Dave013

Golden Member

Hey Bram

Holy sh*t dit is ff andere koek ja thnx!
Heb het 3x gelezen nu en zal het nog wel 10x lezen waarschijnlijk haha

Maar die Marconi heb ik nog niet in bezit hoor…
Dus als oscillator iets bouwen met een NE5534a en waarmee je de amplitude kan aanpassen.
Dmv van een schakelaar bijv.

Ik had al in de manual van de PM5132 gelezen dat ie max 0.5% was, dus voor THD niet bruikbaar helaas…

De Philips scope die ik heb blijft keurig netjes strak gelukkig, kwa probes heb ik genoeg ook een setje x100!

Hmm maar voor plotten zeg je, kun je beter eerst de ouderwetse manier doen door ‘m zelf te tekenen… (om te leren)
En als je al wat verder bent? Je hebt bijv z’n vellemwn is f digilent systeempje..
Zit daar veel verschil in kwa Fase meting? De ene is 8bit en de andere 14bit volgens mij

Dave013

Golden Member

Op 5 december 2022 20:15:05 schreef kris van damme:
[...]

voor bodeplots en response is 8 bit méér dan voldoende (die 8 bit slaat op het scoop gedeelte, het generatorgedeelte is veel meer bits en dus low distortion)

het is enkel voor FFT dat 8 bit wat magertjes is, maar alles hangt er vanaf hoe diep je wil meten. Voor ouder buizenspul, die toch wat hogere vervorming hebben krijg je bij 8 bit op de FFT toch al een redelijke indicatie. Er bestaan uiteraard audiointerfaces die veel dieper kunnen (ook in je portemonnee) , vandaar de vraag, hoe diep wil je gaan in de vervorming...

Hmmm ja daar zeg je weer wat ja…
Ik denk dat voorlopig 8bit voldoende is..
Zou die velleman ook als low distortion audio generator kunnen fungeren? Ik weet zo 123 niet wat die distortion factor is?

blackdog

Golden Member

Hi,

Ik heb hier ook twee meetsystemen met geluidskaarten.
Daar kan je goed mee meten als je hebt geleerd er goed mee om te gaan.

Wat vooral van belang is, is dat je interface kastjes maakt zodat je de geluidskaart niet opblaast, dit zowel aan de ingang als ook aan de uitgang van de geluidskaart.
Hou er ook rekening mee dat zowel de ingang als ook de uitgang vaak minder lineair wordt van ongeveer 2dB volle aan of uitsturing.

Ook is het voor het meten van puls signalen geen goede optie door de beperkte bandbreedte en door de filtering krijg je er een vreemd 1KHZ blok of pulssignaal uit.
De vervorming die je dan ziet, heeft niets met de te meten apparaat te maken.

Verder heb je bij metingen met geluidskaarten last van het worstelen van de volume instellingen van windows en de geluidskaart zelf.
Als je de kennis goed hebt opgedaan, kan je vrij goed met geluidskaarten meten, maar het blijft worstelen met de instellingen voor en optimaal resultaat.

Vooralsnog is wat ik in mijn eerste post zij voldoende voorde meeste buizen versterker metingen.

Een geluidskaart alleen als lagevervorming sinus generator gebruiken is op zich ook een goede optie, maar wel met wat beveiliging tegen overbelasting.

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
RAAF12

Golden Member

Het is een heel gedoe om een Bode plot te maken de tegenkoppeling in de amp moet ook worden losgekoppeld. Destijds gedaan via een beschrijving in het boek Het ontwerpen van Versterkers van ir Hellings.
Stabiliteit en fasemarge is erg belangrijk in een amp. Ik kan me recensent Kool nog herinneren dat ie een paar µF op de LS aansluiting zette en er dan een blok doorheen joeg. Als die er nog netjes uitzag op de scope was de amp qua stabiliteit goedgekeurd!
Vooral ESL luidsprekers met grote audio koppeltrafo's om de membramen te voeden zijn lastige belastingen.

@Dave Als je buizenamps wil maken is dit boek een must
https://nvhrbiblio.nl/biblio/boek/Het%20ontwerpen%20van%20versterkers.…

Dave013

Golden Member

Op 5 december 2022 20:23:47 schreef Frederick E. Terman:
Je kunt nog overwegen alle metingen met de pc en geluidskaart te doen. Cyril Bateman deed twintig jaar geleden zijn beroemde 'Capcitor sound' metingen (Electronics & Wireless World, 2002...2003) al met software spectrum analyzer software op zijn pc).
De benodigde software is gratis te verkrijgen, dus - na het maken van de benodigde kabeltjes en een weerstandbelasting voor de versterker - kost het niets het eens te proberen.

Als je twijfelt of een geluidskaart goed genoeg is: je kunt ook een externe 24-bits 'geluidskaart' kopen voor de usb-poort.

Ik heb nog wel een externe 24/96 usb geluidskaart liggen…
Ik heb totaal geen kennis van die software icm met geluidskaart… als het ong. De zelfde kwaliteit en opties heeft als z’n velleman kit…

Dan hoef ik alleen die Marconi aan te achaffen

Dave013

Golden Member

Jeetje wat een hoop info haha thnx!

Ehm tja…
Dus sowieso die Marconi aanschaffen…
En voor die plots, zit ik ff te twijfelen..
Met z’n velleman of digilent systeem heb je daar niet zo te maken met volume regelingen

Dave013

Golden Member

Thnx voor de tip raaf!

Sowieso iedereen heel erg bedankt!
Meer als genoeg hersenvoer haha

Niet genoemd: ARTA (gratis software), wel genoemd: USB geluidskaart, bij voorbeeld Behringer UCA 222. Totale investering 29,00 euro (Bax). Je moet een laptop of computer met USB hebben.

ARTA kan frequentie response meten en ook spectrum. Met een scoop er bij kun je blokgolf response bekijken (online square wave generator is ook gratis).

Dave013

Golden Member

Op 5 december 2022 21:39:03 schreef Brightnoise:
Niet genoemd: ARTA (gratis software), wel genoemd: USB geluidskaart, bij voorbeeld Behringer UCA 222. Totale investering 29,00 euro (Bax). Je moet een laptop of computer met USB hebben.

ARTA kan frequentie response meten en ook spectrum. Met een scoop er bij kun je blokgolf response bekijken (online square wave generator is ook gratis).

Thnx, ja arta ken ik trouwens wel..
Heb veel studiowerk in het verleden en 2 jaar akoestiek… volgens mij heb ik zelfs arta nog ergens liggen volgens mij…
Alleen gebruikt om met een gekalibreerde meetmicrofoon een andere meetmicrofoon te kalibreren.

blackdog

Golden Member

Hi,

Nog even en aanvulling op de Bode plot.

Net al bij mijn voeding projecten gebruik ik daar vaak een Puls belasting voor.
Ook kan je tussen de uitgang van een opamp(eindversterker is ook een opamp) en je feedback weerstand een injectie transformator opnemen.
Ik heb er hier drie leggen met verschillende winding verhoudingen en bandbreedtes.

Maar voor audio is er dus een simpeler manier die bijna altijd goed genoeg is!
Voeg een schone! blokgolf toe aan het audio apparaat of opamp wat jullie willen, kijk zonder belasting naar de uitgang op verschillende signaal niveaus.
Voeg belastingen toe, b.v. alleen een echte weerstand belasting voor een opamp b.v. 1K en voor een eindversterker 4 a 8 Ohm. is de blok mooi schoon aan de uitgang?
Als dit ja is, dan ga je de opamp of eindversterker pesten, voor de opamp sluit je de volgende waarde parallel over je belasting weerstand en varieer de uitgangspanning

Opamp = 100pF, 470pF, 1nF, 2,2nF, 4,7nF < de opamp kan met de hogere waarden beter omgaan als de opamp een kleine serie weerstand heeft nar de belasting, standaard is dit b.v. 47 a 150 Ohm.
Met de serie weerstand verdwijnt het ringen van de blokgolf meestal als sneeuw voor de zon. :-)

Eindversteker = 1nF, 4,7nF, 10nF, 47nF, 0,1uF 1uf, 4,7uF ook nu weer bij verschillende uitgang spanningen.
Let bij het testen met eindversterkers wel op, gebruik je b.v. 10Khz blok als meetsignaal dan gaat de bijna altijd aanwezige Zobel netwerk koken, dat over de uitgang van de versterker staat!
Die lage capaciteitswaarde van 1nF om te beginnen, is geen typefout, eindversterkers die graag genereren doen dit vaker bij de kleinere capacitieve belastingen dan bij de grote condensator waarden.
Ook hier weer is het zaak dat het ringen minimaal is.
Nog een opmerking, als de eindversterker een Serie spoel heeft, dan moet je voor die spoel je scoop probe prikken!

Weer twee cent aan ervaring. :+

Groet,
Bram

You have your way. I have my way. As for the right way, the correct way, and the only way, it does not exist.
Jeever

Golden Member

Op 5 december 2022 19:21:09 schreef Dave013:
Ik heb ook nog een Marconi TF2331 distortion factor meter op het oog voor een leuke prijs, maar daar zit geen oscillator bij..

Een alternatief voor de Marconi TF2331 is de 331A Distortion Analyzer van Hewlett-Packard/Keysight/Agilent. Die wordt soms ook voor een leuk prijsje aangeboden.

Een al even oude sinusgenerator met lage vervorming in het audio gebied is de PM5109S van Philips. Wekt sinussen en blokken op tussen 10 Hz en 100 kHz bij maximaal 10 Vrms. De vervorming wordt gespecificeerd als 0,03 % tussen 300 Hz en 20 kHz.

Bezoek mijn elektronica-hobby blog https://verstraten-elektronica.blogspot.com/