Zaloguj się
Wszystkie
16 lipca 2024
377
Istnieje wiele forów internetowych, na których można spotkać osoby o podobnych zainteresowaniach. Często osoby te mają dużą wiedzę praktyczną i teoretyczną, a internetowa społeczność chętnie wymienia między sobą doświadczenia, pomagając sobie w budowie i doskonaleniu konstrukcji samodzielnie zaprojektowanych, ale też tych zapożyczonych od innych. Wielu elektroników zajmuje się również naprawami czy wręcz odbudowywaniem starych wzmacniaczy i boryka się z problemem doboru zamienników trudno dostępnych lub całkowicie nieosiągalnych elementów półprzewodnikowych. W takich przypadkach przydałaby się weryfikacja uzyskanych wyników.
Każde urządzenie audio jest układem elektronicznym charakteryzującym się określonymi parametrami technicznymi. Ich pomiar pozwala na ocenę stanu układu i jego ewentualnych niedomagań. Pomiary umożliwiają ponadto weryfikację zgodności parametrów z oczekiwaniami – dotyczy to m.in. mocy wzmacniacza, jego pasma czy też poziomu zniekształceń.
Część społeczności audiofilskiej marginalizuje znaczenie pomiarów. Popularność zyskało nawet powiedzenie „pomiary nie grają”, co ma oznaczać, że najważniejsze jest brzmienie. Ostatecznie tak jest – brzmienie okazuje się najważniejsze, bo układy audio służą właśnie do reprodukcji dźwięku. Ale źle zaprojektowany, wykonany lub naprawiony układ nie ma szansy na to, by brzmieć dobrze. Dopiero wtedy, gdy jego zmierzone parametry są poprawne, można zacząć oceniać brzmienie – należy jednak pamiętać, że ta ocena jest bardzo subiektywna i wybiega poza to, co możemy obiektywnie zmierzyć.
Profesjonalny sprzęt do pomiaru parametrów toru audio (na przykład firmy Audio Precision) jest bardzo drogi i w praktyce amatorskiej jego kupowanie nie ma najmniejszego sensu. Istnieją na szczęście sposoby na wykonanie niezbędnych testów przy użyciu podstawowych przyrządów pomiarowych, karty muzycznej i darmowego oprogramowania. Oczywiście nie obędzie się bez pewnych ograniczeń. Nie wykonamy wszystkich pomiarów zniekształceń dynamicznych, które są bardzo istotne dla poprawnego działania toru audio (a szczególnie dla wzmacniaczy mocy), ale inne pomiary pomogą oszacować możliwość ich wystąpienia. W naszym cyklu pokażemy, jak wykonać proste i bardziej zaawansowane pomiary wzmacniaczy akustycznych i przetworników cyfrowo-analogowych.
Przyrządy pomiarowe i dodatkowe wyposażenie
Do wykonania podstawowych pomiarów pasma przenoszenia i mocy wyjściowej będziemy potrzebowali:
- dwukanałowego oscyloskopu i/lub miernika uniwersalnego mierzącego prawidłowo napięcie VRMS dla częstotliwości co najmniej 1 kHz,
- generatora częstotliwości od kilku Hz do 500 kHz z regulowanym napięciem wyjściowym.
Napięcie VRMS w wielu miernikach jest określane przy częstotliwościach znacznie poniżej 1 kHz i przed pomiarami trzeba to dokładnie sprawdzić. Oscyloskop może być analogowy, ale najwygodniejszy okaże się oscyloskop cyfrowy, bo oprócz pokazywania kształtu przebiegów pozwoli także automatycznie mierzyć parametry amplitudowe, na przykład wartość RMS napięcia przemiennego czy też napięcie międzyszczytowe Vpp.
Do bardziej zaawansowanych pomiarów potrzebna będzie dobra karta muzyczna z interfejsem USB, najlepiej wyposażona w wejście symetryczne (zbalansowane). Do zgrubnych pomiarów może wystarczyć karta wbudowana w laptop. Będziemy się jednak musieli pogodzić ze stosunkowo dużymi zniekształceniami własnymi i sporymi szumami wnoszonymi przez samą kartę.
Oprócz przyrządów pomiarowych niezbędne okaże się także sztuczne obciążenie, czyli rezystor dużej mocy o oporności 8 Ω lub 4 Ω. Poza tym trzeba wykonać kable do połączenia wyjść/wejść karty z układem wzmacniacza oraz układ potencjometru lub przełączanego tłumika rezystancyjnego (do redukowania napięcia wyjściowego na zaciskach sztucznego obciążenia w taki sposób, by było ono bezpieczne dla wejścia karty muzycznej przy pomiarach większych mocy).
W opisywanych pomiarach został wykorzystany następujący zestaw:
- generator MeraTronik G430,
- oscyloskop cyfrowy Rigol DS1102E,
- karta muzyczna Focusrite Scarlett 2i2 3 gen,
- dwa własnoręcznie wykonane zestawy sztucznego obciążenia z układem potencjometru i zabezpieczenia przed zbyt dużą amplitudą sygnału wyjściowego,
- komplet kabli do połączenia sygnałów z/do karty muzycznej i wyjścia wzmacniacza ze sztucznym obciążeniem,
- alternatywnie przetwornik DAC z wejściem USB.
Sygnał z wyjścia głośnikowego wzmacniacza jest podawany na gniazda wejściowe. Do nich jest podłączono równolegle rezystor 8 Ω o mocy 100 W.
Rezystor musi być umieszczony na sporym radiatorze, gdyż w trakcie testów – nawet przy mocach poniżej 20 W – będzie się mocno grzał. Równolegle z rezystorem mocy połączono potencjometr liniowy 1 kΩ. Sygnał z suwaka potencjometru jest podawany przez rezystor 1 kΩ na wyjściowe gniazdo cinch.
Potencjometr ma za zadanie zredukować poziom napięcia z wyjścia wzmacniacza do wartości akceptowanych przez wejście karty dźwiękowej, na przykład przy obciążeniu 8 Ω i mocy wyjściowej 20 W napięcie RMS na wyjściu wzmacniacza ma wartość około 12,6 V. Napięcie międzyszczytowe Vpp to
czyli w przybliżeniu 2,828·VRMS. Dla naszego napięcia RMS równego 12,6 V napięcie międzyszczytowe Vpp wyniesie około 35,5 V. To zdecydowanie za dużo dla wejścia każdej popularnej karty dźwiękowej. Dodatkowym zabezpieczeniem przed zawyżonym napięciem jest włączenie przez rezystor 1 kΩ dwóch zielonych diod LED w konfiguracji przeciwsobnej. Ogranicza to międzyszczytowe napięcie wyjściowe do wartości ok. 3 V w przypadku omyłkowego przestawienia potencjometru i chroni w ten sposób wejście karty przed uszkodzeniem. Ten układ może wnosić zniekształcenia dla napięć międzyszczytowych bliskich 3 V i dlatego sygnał Vpp uzyskiwany z suwaka potencjometru nie powinien przekraczać 2,3 Vpp, czyli ok. 780 mVRMS. W moim przypadku układ zabezpieczeń zadziałał już kilka razy w trakcie wykonywania pomiarów, dlatego niezmiennie go stosuję.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
