Harmonic distortion meten

Een THD meter is een van oudsher simpel apparaat:
Verzwakker-> notchfilter op 400Hz-> AC voltmeter.

Ik bedacht me ineens dat er een instelbaar notch filter in de Rigol zit. Daarna met de FFT in V ipv dB en de hoogste harmonische zit nu onder de 5 V. Maar je moet wel zoeken. Het is een erg schoon signaal. De afstelpot zit makkelijk dus ik ga toch maar een 400 Hz notch maken en dan met de TRMS de puntjes op de i zetten.

Signaal verzwakken en dan een notchfilter.
Dat is veiliger.
Als er gekozen wordt voor een aktief notchfilter dan wel
goede opamps gebruiken. Dus geen 741 of dergelijke.

Mocht je er niet uitkomen en je wilt eenmalig iets meten, ik heb een HP audioanalyser, de HP8903b

spanningsdeler ervoor (kan maar tot 300V) en gaan met die banaan.

Ik herinner me van vroeger in de werkplaats een vervormingsmeter van Motorola. Die werkte trouwens met 1000Hz. Sommige monteurs gebruikten hem, in combinatie met een met 1000Hz gemoduleerde meetzender, om de FM detector mee af te regelen. Voor AM, of SSB (nauwkeurig afstemmen) kon hij ook dienstdoen; tenslotte is beste S/N ook minste vervorming.

Toen ik me eenmaal herinnerde dat het ding SINAD meter heette, was het plaatje zo gevonden. Dit lijkt me echt iets voor jouw Fred:
      Schema

Hi Ganzz, Mijn te meten schakeling is niet een echt makkelijk te transporteren apparaat (weegt +50 kilo) Het is ook niet zo heel erg belangrijk, ik heb nog tijd, ik kan pas verder met de calibratie als de rest af is dus eens kijken of ik onderdelen heb liggen om zo'n Motorola na te bouwen en hoe dan weer het zit met de calibratie van zo' n ding. Niet dat je daar weer iets anders voor moet hebben.

Eigenlijk staat me iets bij dat je het met een scoop ook moest kunnen maar ik kan dat niet meer vinden, als het al kon. In ieder geval zie ik bij maximaal inzoomen geen hobbels, bobbels of onregelmatigheden op de sinus (met een analoge 280MHz scoop).

@fred: dat zegt weinig. Als je 0.1% tweede harmonische vervorming hebt (da's al aardig wat) dan is de top/bodem van je sinus nauwelijks merkbaar ingedeukt (of te groot).

Daar was ik inderdaad ook bang voor vandaar mijn vraag

Toch tijd om eens een 7L5 te vinden voor zo'n mainframe

Je kunt dat toch met de PC doen? Bij mij draait spectran ook onder wine en daarmee gaan dit soort dingen heel mooi. (mits je een beetje een redelijke geluidskaart hebt)
http://www.sdrham.com/spectran.html

Wat dat betreft, aanrader voor fred: usb emu 0202/0404. Betaalbaar, verplaatsbaar, en doordat-ie niet in de RF-smerige PC zit automatisch een stuk schoner. En je kunt met een beetje moeite ook nog LF-spectra opnemen; d'r is genoeg programmatuur waarmee je waterfall-spectra kunt registreren.

THD wordt eigenlijk bepaald aan de hand van de eerste 5 harmonischen...

spectrum analyser , peak values van de eerste 5 harmonischen noteren en dat door een vergelijking sturen.

( het niet omdat de eerste harmonische binnen spec is dat de tweede de boel niet om zeep helpt... )

de vergelijking berekent het vermogen wat je in het spectrum pompt.
THD is de balans tussen het gewenste en het ongewenste vermogen.

ik hebd e formule ergens. ik heb een programmatje in basic wat tegen een HP3485a spectrum analyser praat , met marker seek de pieken opvraagt en de vergelijking oplost.

Je kunt dat toch met de PC doen?

Dat is waar, en dat wilde ik nog zeggen ook, maar helemaal vergeten door het vinden van de Motorola specs. Met een PC kun je toch nog redelijk diep kijken, en nog een heleboel extra trucjes natuurlijk.

De SINAD meter was niet moeilijk te calibreren. Met een 2kHz toon moest de wijzer gewoon helemaal rechts komen, ongeacht het ingangsniveau (binnen de AGC grenzen); dat was één potmeter.
En met een redelijke 1kHz aan de ingang kon je twee andere potmeters op minimum draaien (ze beïnvloedden elkaar een klein beetje, dus een paar keer heen en weer).
De uitslag die je daarna nog overhield was toch echt de vervorming.

--
De eerste harmonische is de grondtoon zelf!
De 'second harmonic' is de dubbele frequentie, de derde is driemaal de frequentie, etc.
De THD is: de wortel van de som van de kwadraten van alle ongewenste harmonischen, gedeeld door de rms waarde van de totale spanning. En dan nog eventueel als percentage, dus maal 100%. Dus heb je bijvoorbeeld 2V grondgolf, 0.5V 2e harmonische en 0.1V 4e harmonische (en is de rest de moeite niet), dan reken je:
THD = √ (0.5²+0.1²)/√ (2.0²+0.5²+0.1²)= 0.51/2.06= 0.247= 24.7%           of simpelweg
THD = √ (totaal vermogen ongewenste harmonischen / totaal signaalvermogen)

--
Je ziet ook wel eens dat ze alléén door de eerste harmonische (=grondtoon, gewenste signaal) delen. Maar dat is niet zoals die Motorola het doet.
Meestal is het verschil klein, maar stel dat je alléén maar 2e harmonische hebt.. volgens de Motorola formule heb je dan 100% vervorming ('alles is vervorming'); volgens de tweede formule heb je dan oneindig veel vervorming ('er is oneindig maal zoveel vervorming als grondtoon').

Ik vind 1000V en een geluidkaart niet zo'n gelukkige combinatie. Ik ben meer van het analoge, dus zo'n sinad meter lijkt me wel wat.

Dat usb interface is wel erg mooi maar dit is de eerste keer dat ik een audio spectrum moet zien. Zou niet weten wat ik er verder mee moest. Behalve als het onder windhoos 7 als tweede soundcard werkt, maar dan moet hij via de usb gezien worden net als de interne. Mijn VNA kan namelijk met twee soundcards tegelijk werken. Dan kan je nog leukere dingen doen.

(Z), ik gebruik JAAA. Alleen doet deze laptop dat goed, die andere bakt er niks van, grofweg onder de 500Hz.

Op 30 maart 2011 01:23:33 schreef fred101:
Ik vind 1000V en een geluidkaart niet zo'n gelukkige combinatie. Ik ben meer van het analoge, dus zo'n sinad meter lijkt me wel wat.

Je zult 't hoe dan ook toch moeten afdelen. Als je een meetapparaat zoekt zou ik wel een sinad meter op de kop tikken met een 'monitor out' (d.i. de input minus de grondtoon, zodat je die op een SA kunt zetten --zeg, een geluidskaart-- voor verdere analyse). Aanraders: hp 8903b, hp8903e of aa501/aa5001.

Wat ben je eigenlijk aan het bouwen dan?

1000V en een laptop hoeft niet per se een probleem te zijn. Kwestie van een spanningsdeler na een 1:100 probe.

Maar ik begrijp je punt wel. Het is echter wel erg makkelijk meten met spectran/JAAA. (waarom hebben ze nou nog steeds geen goede waterfall-dinges voor linux? ik zit me er nog steeds aan te ergeren, het is best vaak nodig.

http://www.pa4tim.nl/?p=90 Hier heb ik ooit een stukje over Sinad geschreven. Ik had de link niet met dit gelegd. Het is inderdaad een zelfde soort idee. Alleen is het rekenwerk en de formule anders. Sinad wordt in dB uitgedrukt en 20dB is goed. het werkt met power.

SINAD = 10Log ( SRV / RV) uitgedrukt in dB
SRV = combinatie Signaal en Ruis en Vervorming als power level
RV = combinatie Ruis en Vervorming als power level

THD= de formule van FET werkt met spanning.

Daarbij snap ik niet helemaal dat de totale rms waarde de opgetelde spanningen van de harmonische zijn.
Ik dacht dat de signalen , zeg maar, parallel staan. Als ik twee generators van 10V aansluit op een load en ik meet de spanning dan blijft dat 1V. Er loopt wel twee keer zoveel stroom dus het vermogen stijgt. Maar dat is bij DC. Maar ze staan blijkbaar in serie ?

Ik heb zo'n vermoeden dat dit weer typisch een geval is van los staande dingen die ik al weet maar met elkaar in een verband moet brengen wat ik nog niet zie en dus eigenlijk het wel zou moeten weten

Dat maakt het lastig, ik kan wel de RMS waarde van het geheel meten en met een notch die van de harmonische. Wil ik de netto rms van de 1e harmonische weten dan moet ik dus eigenlijk de harmonische er af trekken. De calibrator moet 1000Vrms bij 400Hz leveren. Als ik de Harmonische meet en blijkt dat ik bv 5V, 4V en 1V meet. Dan is de 1e harmonische dus eigenlijk 990V. In dat geval is die afregeling dus wel redelijk belangrijk. Als ik er bv een 10MHz HP3400 aan zou hangen dan geeft deze 1000V of meer aan. Zou ik er een meter aan hangen die bv niet gevoeliger dan 1KHz is, dan geeft de meter 995V aan. En dat is dan nog terecht ook.

Als je met een SA soundcard meet wordt het lastiger. Dan kun je ook niet met de spanning werken. Dat moet je dan eerst weer terug berekenen. Een echte SA meet tov 50 ohm. Die calibrator is alles behalve 50 ohm maar verhoudingsgewijs maakt dat natuurlijk niks uit. Het is gewoon dan de ratio tussen de spanningen waar het omgaat en die blijft gelijk. Maar van de soundcard weet je de impedantie niet. Vaak zit er ook nog een condensator in serie waardoor je dus een veranderende reactantie hebt.

Zweetvoetje: er zijn diverse spectrum watervallen voor linux. bv Audiacity , gwpsk31 of linpsk zo uit mijn hoofd. Staan in synaptics.

http://sound.westhost.com/project52.htm

Dit is een mooie. Alleen even kijken of ik vergelijkbare opamps heb. Misschien de op07. Ik heb het schema alleeen wat aangepast zodat ik geen symetrische voeding nodig heb.

Fred, waarom geen symmetrische voeding?

Heb ik nog steeds geen. De CO voeding moest dat worden maar de displays gooide roet in het eten en er past geen vierde trafo meer bij. Maar ik lift gewoon het signaal op naar halve voeding of ik gebruik een opamp om symmetrisch te maken. Dat werkt ook goed.

Op 30 maart 2011 22:06:51 schreef fred101:
http://sound.westhost.com/project52.htm

Dit is een mooie. Alleen even kijken of ik vergelijkbare opamps heb. Misschien de op07. Ik heb het schema alleeen wat aangepast zodat ik geen symetrische voeding nodig heb.

Owgot, dat baggerschema. Dat ga je dus NOOOIT werkend krijgen. Heb je wel eens naar de componenttoleranties gekeken?

Voor een gevoelige meter is dit niet aan te raden.

bijna 5 jaar geleden liep ik tegen hetzelfde schema aan.

Ik heb vanmiddag met een grote spoel en twee condensators voor een TRMS meter even als test een notch gemaakt. Ik kon een 1Vtt 400Hz afgesloten met 50 ohm, signaal van mijn R&S wegdraaien. Op de scoop zag ik, dacht ik, alleen nog de harmonische. (15mVtt signaal maar ik had geen tijd meer het goed te analyseren). Dat betekent wel dat mijn R&S een behoorlijke vervorming heeft van 1,5%. Misschien kan ik beter een goed passief RC filter maken en dat voor een gevoelige meter hangen.

Mij leek me dat schema niet verkeerd, gezien het resultaat van mijn brakke testopstelling. In de simulatie kwam de notch tot -50dB en mijn testopstelling haalde dat niet in de simulatie, maar ik twijfel 50dB genoeg is. Bij een 1Vtt in 50 ohm signaal blijft er dan ongeveer 3mV van de eerste Harmonische over. Dat is 0,3% dus dat lijkt me net goed genoeg. De moet THD onder de 0,5% blijven dus zou het in het ideale geval net lukken.

Ik wilde liever voor die Motorola gaan maar die heeft 1000KHz en ik moet 400 hebben. Het mooie van mijn link was dat die instelbaar is dus ook bruikbaar voor andere experimenten.