Harmonic distortion meten

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.

Ik wilde liever voor die Motorola gaan maar die heeft 1000KHz en ik moet 400 hebben.

Dat schema kun je wel aanpassen voor 400Hz. Overigens is de Motorola een Wien-brug met terugkoppeling, zo te zien.
Maar de Motorola meet niet zo diep. Zijn toepassing was anders. Vandaar ook natuurlijk dat die afregeling niet zo kritisch was, bedenk ik me.

De THD formules zien er ingewikkelder uit dan ze zijn.
En bij heel kleine vervormingen maakt het bijna niets uit of je nu deelt door de grondfrequentie, of door het totale signaal.

Uitgangspunt is in ieder geval dat je kijkt naar het vermogen van alle ongewenste harmonischen bij elkaar, en dat deelt door het totale vermogen (of door het vermogen van de grondfrequentie).

Daarna kun je deze vermogensverhouding in dB uitdrukken, door er 10 LOG van te nemen.
Of je kunt er de wortel uit trekken en dan maal 100% doen, voor een percentage (van de spanning).
Vervolgens heb je nog mensen die trekken eerst de wortel uit de vermogensverhouding om een spanningsverhouding te vinden, en doen vervolgens 20 LOG.
(als het goed is levert dat hetzelfde op als de eerste methode )

Aangezien effectieve spanningen óók volgens het 'totale vermogen' principe berekend worden, lopen de defininities gedeeltelijk samen. Vandaar de verwarring af en toe misschien.

Ik heb net wat filters zitten simuleren en nu zie ik het probleem. Ik kom makkelijk tot 120dB (in simulatie) maar dan is de 2e harmonische ook 30-40dB onderdrukt. Dan zit ik mezelf rijk te rekenen. Het is erg lastig het stijl te maken met alleen weerstanden en condensators. Wel grappig, netwerkanalyse op DC.

Wij ons maar druk maken over paracitaire inductie enzo. Ik zat vanmiddag op iets van 450Hz. Met een regelbare spoel. Ik had nog van die potkernen liggen. Dus er zat iets van 100mH erin. Het stelbereik was iets van 4mH. Tja zou dat niet te grof zijn ? Nou dat viel tegen. 40mH in serie erbij, nog niet, nog een keer 40mH, nog niet. uiteindelijk met een hele rij van die dingen zat ik op precies 400Hz. Om een paar Hz te verstemmen moeten er tientallen mH's bij.

Het voordeel was wel dat deze de 2e harmonische niet verzwakte.
http://romux.com/projects/electronics/audio-distortion-meter

Op 31 maart 2011 00:09:25 schreef fred101:
Ik heb net wat filters zitten simuleren en nu zie ik het probleem. Ik kom makkelijk tot 120dB (in simulatie) maar dan is de 2e harmonische ook 30-40dB onderdrukt. Dan zit ik mezelf rijk te rekenen. Het is erg lastig het stijl te maken met alleen weerstanden en condensators. Wel grappig, netwerkanalyse op DC.

Staar je zelf niet blind op die simulaties. Normalerwijs vul je ze in met allemaal gelijke waardes of R1=2*R2. Vul eens zo'n schema met actief twin-t notch filter in met weerstandwaardes waar 0.5% variatie in zit. Is ook humor.

Dat doe ik standaard, dst kwam hier idd nogal prcies. Meestal komen de sims akelig goed uit. Natuulijk match ik wel de onderdelen als ik zoiets bouw.

Notchfilter met gyrator:
http://www.seekic.com/forum/22_Circuit_Diagram/13835_NOTCH_FILTER_USIN…

Dat is toeval, Die ken ik, dat vond ik in een datasheet van een opamp. Ik heb zelfs een programmatje gemaakt waarbij ik de onderdelen kon uitrekenen. De formules stonden er bij. Ik heb zelfs zo'n grafiek gemaakt. Maar in de simulatie kwam hij tot 40 dB. Daarom ben ik er niet mee doorgegaan.

Dus eigenlijk is de vraag, hoeveel dB heb ik werkelijk nodig om 0,5 % vervorming te kunnen meten. Ik dacht 50 dB maar ik ben niet sterk in rekenen.

Op 31 maart 2011 08:24:49 schreef fred101:
[...]
Maar in de simulatie kwam hij tot 40 dB. Daarom ben ik er niet mee doorgegaan.
[...]

Twee achter elkaar?

Fred realiseer je wel dat als je een actief notch filter maakt met hoge verzwakking en grote Q dat er maar heel weinig hoeft te gebeuren of je zit net naast de fundamental frequentie. Ik was in dec. hiermee wat aan het prutsen (op breadboard dat wel) en een keer door de kamer lopen, even wachten (temp verschil oid) en mijn filter was verschoven, m.a.g. dat de fundamental weer keihard doorkwam. Het is niet voor niks dat in de THD vervormingsmeters van HP etc. de filters op de fundamental worden geregeld (met een mc1496 oid). Filters zelf zijn meestal maar zo'n -40db de rest wordt met een regelbare versterker weg geregeld.

Ja, daar ben ik achter. Dat is niet echt handig om mee te werken. Zo instabiel als wat. Ik heb die gyrator wel ook op een breadboad gezet. Voor de zekerheid ook even echt symmetrisch ipv via een opamp het symmetrisch maken. De CO labvoeding in serie met mijn andere labvoeding. Nu heb ik dus een labvoeding minder. De Voltcraft leeft nog, de CO versie ruikt erg verbrand en de diplay geeft onzin

Daarna mijn analoge oplossing wat bijgewerkt en met een tweede pot in serie voor de fijnafregeling zit ik nu op 402Hz. Ik had 693,1mVrms op de ingang en 2,109mVrms op de uitgang. Dat zou dus 0,3% vervorming (edit, volgens mij doe ik dit fout, FET gebruikt worteltrekken erbij en dan kom ik hoger uit ,maar die 2mV bevat dus nog 400Hz resten) Een elcheapo generatortje erop gaf aan dat het goed werkte. Dit alleen op de scope gekeken. 2Vtt gaf 240mVtt aan duidelijke harmonische die boven dat restant grondtoon uit piekte.

Edit

Met wat tweaken en een symmetrische voeding (nog geen idee waarom de CO voeding zich geroosterd heeft (hij geeft nu 32VDC)) doet de gyrator het nu beter. Helaas verzwakt hij de 2e Harmonische met 3dB.

Vin 2Vtt open klem, 0,7Vrms openklem,

LCR kring: 346mVrms aan de ingang. Max 280mVrms op de uitgang dus een behoorlijke verzwakking. Bij 800 Hz nog maar 230mV en bij 400Hz 4,216mV. Dat is voornamelijk een 400Hz signaal. De onderdrukking is dus niet hoog genoeg. En vreemd genoeg werkte het vanmmiddag met een groter ingangsignaal beter)

De Gyrator met een TL084 opamp:
342,4mV max op de uitgang. Best netjes dus. Maar bij 800Hz is dat nog maar 164,24mV, ruim de helft dus, op de FFT is dat ook 3dB dus dat klopt wel. Bij 400Hz ook hier nog steeds een draaggolf restant maar nu 4,072mV. Een fractie beter. Alleen wanneer ik meer signaal instuur ontstaat er intermodulatie op het FFT scherm dus dan meet ik iets wat niet in het generator signaal aanwezig is.

Tricky metingen hoor. Ik denk dat zelfbouw hier niet zal vallen. Voor mijn doel is het nu in ieder geval bruikbaar.

Op 30 maart 2011 22:31:23 schreef alex278:
[...]

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

Alex,

Ik heb voor de gein dat ding toch in elkaar gestoken op een breadboard. En nog een met behoorlijke hoeveelheid draad en met open ongebruikte in/uitgangen van de ongebruikte opamp delen van de TL084.

Maar de eerste indruk is toch dat dit de beste tot nu toe is. Ik kan de draaggolf hierbij zover onderdrukken dat zowel op de FFT als de gewone trace niets meer te zien is. De onderdrukking op 800Hz lijkt ook minder, zo op het oog nagenoeg niets, maar ik had geen energie meer om dat nog precies uit te meten.

Ik heb de Gyrator ook nog even met andere opamps geprobeerd, oa de op07 maar dat was niks. De draaggolf onderdrukking was ongeveer gelijk. De Frequentie lag wel wat hoger maar er zat zoveel rotzooi (spikes) op het signaal dat het wel een SA ruisvloer leek.