Тестирование аудиоаппаратуры с помощью внешних аппаратных и программных средств

Модераторы: Алаев Ян, Роман Мирошниченко, poty

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#61

Сообщение poty » 28 июл 2017, 23:27

Нет, речь идёт о том, что во втором эксперименте использовался резистор в 1к и результат значительно точнее, чем при низкоомном резисторе. Например, в первом случае сдвиг составляет почти 33%, а во втором - 23%.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#62

Сообщение Алаев Ян » 28 июл 2017, 23:29

Как-то цифры в 33 и 23% не ассоциируются у меня с точностью. Хотя, я ранее уже писал, что здесь важны относительные измерения, привязка к точным значениям частоты здесь не нужна.

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#63

Сообщение poty » 28 июл 2017, 23:46

Ну, как мы уже выяснили, если учитывать все внешние факторы, то точность получается вполне себе нормальной. Здесь имеется в виду, что низкое входное сопротивление с увеличением последовательного сопротивления перестаёт шунтировать вход звуковой карты, что приближает практику к теории.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

Испытания с разными звуковыми картами

#64

Сообщение Алаев Ян » 02 авг 2017, 09:21

poty писал(а):Так как мы не ограничены динамическим диапазоном при измерении АЧХ, то можно просто попробовать на другой аудиокарте, встроенной или любой, какая есть в доступности. Если результаты будут отличаться - значит точно - дело в звуковой карте.
Как и планировалось, я провел испытания с разными звуковыми картами.
Я использовал ASUS XONAR D1 и Realtek High Definition Audio (встроенная в материнскую плату и имеющая выход на заднюю и переднюю панель). В качестве частотнозависимого фильтра применялась цепочка с ожидаемой частотой среза 10 кГц по уровню -3 дБ. Я провел серию измерений, здесь выложу лишь часть из них.
ASUS Xonar.png
ASUS XONAR D1
Realtek High Definition_front.png
Realtek High Definition Audio - фронтальный разъем
Realtek High Definition_rear.png
Realtek High Definition Audio - задний разъем (44100@16bit)
Realtek High Definition_rear_2.png
Realtek High Definition Audio - задний разъем (48000@32bit)
Как и предполагалось, входные/выходные импедансы звуковой карты вносят свою коррекцию в измерения частотнозависимого фильтра. Частота среза, в зависимости от используемой карты, вычислялась в диапазоне от 8.8 кГц до 11.5 кГц, достаточно точными измерениями обладала интегрированная звуковая карта с выходами на задней панели ПК, расчетная частота получилась 9.6 и 9.8 кГц при ожидаемых 10 кГц. Стоит отметить, что логарифмический масштаб на частотной оси очень чувствительный и, при постановке курсора на линию пересечения с ослаблением в -3 дБ, легко можно получить значения отличающиеся между собой на несколько сотен герц, в зависимости от того, как у вас дрогнет рука и насколько точно вы сможете визуально оценить точку пересечения осей. Надо подумать, что с этим делать дальше. Результат, конечно, есть, но насколько он применим в практике, пока не ясно. Мне бы хотелось большей стабильности показаний от средства измерения.

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#65

Сообщение poty » 02 авг 2017, 09:32

Я не понимаю, что хотелось бы получить? Имеется результат, объясняющий разность результатов. Есть вариант его учёта и даже коррекции, стабильность "показаний" достаточно высока. Мне кажется, всё необходимое имеется.
Любой генератор имеет выходной импеданс. Даже изготовленная RIAA по этому показателю нормируется.
Любое регистрирующее устройство имеет входной импеданс. И это - правильно! Потому что любое измеряемое устройство должно быть рассчитано на работу на определенную нагрузку (мощник - 4, 6, 8...; пред - 10к - 100к или меньше, если транзисторный, и т.п.). Понятно, что это усложняет измерения, но, скажем прямо, никто не утверждал, что метрология - лёгкая наука.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#66

Сообщение Алаев Ян » 02 авг 2017, 11:08

Владислав, Вы, как и всегда, отрезвляете и ставите все на свои места. Я, как идеалист, конечно же, хотел бы сделать схему измерения прозрачной, такой, чтобы компьютерное моделирование билось с предоставленными данными. Но против законов природы и физики не попрешь. В упрощенном моделировании мы не учитываем входных и выходных импедансов и видим идеализированное значение частоты среза. В реальности получаем то, что видим на графиках. В данный момент мне не удается аналитически понять, влияние входных и выходных импедансов такой измерительной схемы может чем-то нам помешать или нет? или я в любом случае увижу проблемы АЧХ тестируемого устройства? Если перефразировать вопрос, то получится так: возможна ли такая ситуация, когда взаимодействие импедансов измерительной системы с частотнозависимым измеряемым объекотом даст картину сильно отличающуюся от действительности? Я буду верить показаниям, а на самом деле окажется, что ничего нет и это лишь влияние измерительной системы. Вот что меня беспокоит.

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#67

Сообщение poty » 02 авг 2017, 15:25

Алаев Ян писал(а):Я ... хотел бы сделать схему измерения прозрачной, такой, чтобы компьютерное моделирование билось с предоставленными данными.
Алаев Ян писал(а):мне не удается аналитически понять, влияние входных и выходных импедансов такой измерительной схемы может чем-то нам помешать или нет? или я в любом случае увижу проблемы АЧХ тестируемого устройства? ... возможна ли такая ситуация, когда взаимодействие импедансов измерительной системы с частотнозависимым измеряемым объектом даст картину сильно отличающуюся от действительности? Я буду верить показаниям, а на самом деле окажется, что ничего нет и это лишь влияние измерительной системы.
Всё достаточно просто. Определяем возможности тестируемого устройства и сравниваем с параметрами оборудования для измерений. Если параметры оборудования для измерений являются допустимыми для тестируемого устройства - верить результатам можно. Если нет - можно, но с оговорками.
В качестве примера: мы тестировали ForeWatt. Исходя из возможностей его применения, он рассчитан на использование с усилителями мощности, у которых входной импеданс превышает 20кОм. Соответственно, вычисленное нами (приблизительно) входное сопротивление аудиокарты оказалось 4кОм, что в 5 раз меньше допустимого предела.
По входному импедансу у нас проблем не возникало, поскольку частотнозависимых цепей (кроме умеренной миллеровской ёмкости) у нас там не было. Кроме того, выходной импеданс звуковой карты в 50Ом - это 0,05% от входного импеданса ForeWatt, т.о., он в принципе никак не может ни на что повлиять.
Мы и получили картину неожиданно сильного завала по низким частотам. Я ещё тогда предполагал, что входное сопротивление звуковой карты не совсем правильное.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#68

Сообщение Алаев Ян » 02 авг 2017, 15:37

poty писал(а):Я ещё тогда предполагал, что входное сопротивление звуковой карты не совсем правильное.
Владислав, а мы можем что-то сделать, чтобы исправить эту ситуацию? Я имею в виду аппаратно!!! Например, если мы предположили, что наши проблемы вызваны низким входным сопротивлением звуковой карты, кто нам мешает сделать буфер на ОУ. Берем прецизионный ОУ, включаем его повторителем, обеспечиваем чистое питание и вперед. Вход ОУ, на который будет нагружена измерительная часть будет очень высокоомным, а уже его выход пусть и трудится на низкоимпедансный вход звуковой карты. Как идея?

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#69

Сообщение poty » 02 авг 2017, 16:34

Алаев Ян писал(а):Берем прецизионный ОУ, включаем его повторителем, обеспечиваем чистое питание и вперед. Вход ОУ, на который будет нагружена измерительная часть будет очень высокоомным, а уже его выход пусть и трудится на низкоимпедансный вход звуковой карты. Как идея?
http://www.pmillett.com/file_downloads/ATEST.pdf
U4, U7, U8
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#70

Сообщение Алаев Ян » 02 авг 2017, 16:44

Ну, т.е. идея разумная!!! Значит, есть куда двигаться дальше! Я хочу собрать такой буфер, чтобы измерительная часть была максимально адаптирована под тестируемую аппаратуру.

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

Аудиоинтерфейс ATEST

#71

Сообщение Алаев Ян » 03 авг 2017, 09:25

Я немного порезал исходную схему и оставил ту часть, которая мне будет важна в моих измерениях.
Скриншот 2017-08-03 09.04.42.png
Аудиоинтерфейс ATEST
У меня есть два вопроса, которые мне пока не ясны:
1. Входной сигнал можно заземлить и отвязать от земли. Есть ли смысл делать эту цепь в моих условиях применений? Или это нужно только для тех случаев, когда я соберусь подавать на вход балансный сигнал?
2. Схема устройства достаточно простая: имеем входной делитель, позволяющий работать с высокоуровневыми сигналами, далее цепи защиты, потом усилитель и буфер с единичным коэффициентом усиления, потом опять цепи защиты и преобразователь небалансный сигнал --> балансный сигнал с коэффициентом усиления +6 дБ (в 2 раза по напряжению). В связи с этим у меня есть вопрос, если я не собираюсь, например, работать с балансными сигналами сейчас, есть ли смысл ставить U8 (DRV134PA) и, вообще, почему выход, предназначенный для звуковой карты, которая может быть небалансной, сделан балансным? Мне это не понятно. Или данная схемотехника подразумевает, что звуковая карта должна иметь балансный вход?

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#72

Сообщение poty » 03 авг 2017, 11:42

1. Это сделано для возможности использования балансного сигнала на входе, но есть одно применение, которое, возможно, также стоит учитывать. Допустим, если измерять пульсации на шине B+, входной сигнал для схемы не будет заземлён, т.о., если компьютер имеет гальваническую связь с землёй в розетке и устройство, в котором проводится измерение, имеет гальваническую связь с землёй в розетке, и один из щупов аудиоинтерфейса, заземлённый внутри, подключен к земле компьютера, который - см. выше. То получаем большой пшик.
2.
Алаев Ян писал(а):и преобразователь небалансный сигнал --> балансный сигнал с коэффициентом усиления +6 дБ (в 2 раза по напряжению)
Алаев Ян писал(а):если я не собираюсь ... работать с балансными сигналами сейчас, есть ли смысл ставить U8 (DRV134PA)
U8 - это драйвер, т.е., усилитель, способный работать на низкоомную нагрузку. То, что он по совместительству работает преобразователем в балансный сигнал, не отменяет его нужности. Если есть на примете небалансный драйвер и с учётом следующего замечания - можно применить и другую микросхему.
Алаев Ян писал(а):почему выход, предназначенный для звуковой карты, которая может быть небалансной, сделан балансным?
Чтобы увеличить номенклатуру возможных звуковых карт, к которым можно подключить данный аудиоинтерфейс. Если карта небалансная - подключается лишь одна половина. Если балансная - две. Опять же, если не требуется подключение к балансным картам - ничто не мешает заменить этот драйвер на небалансный, без, соответственно, усиления.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#73

Сообщение Алаев Ян » 03 авг 2017, 12:56

Владислав, спасибо за Ваш ответ! Я немного поразмыслил на эту тему и решил, что соберу устройство целиком на базе печатной платы, которую продает автор разработки. Тому есть несколько причин, во-первых, впереди уйма балансных устройств, которые я захочу тестировать, а значит, бОльшая часть представленной схемы мне нужна, во-вторых, я хочу собрать это устройство, чтобы поддержать разработчика из глубокого уважения к нему. Я куплю плату и соответствующие детали - это открывает большие перспективы, так как с тестом RMAA я почти отчаялся, а визуализация проведенных изменений мне нужна, как воздух. Я знаю, что Вы сами уже собирали этот аудиоинтерфейс, поэтому, если у Вас есть лишние детали от него, я могу это учесть при формировании закупки. Плюс, считаю, что сборка на печатной плате минимизирует возможные шумы и помехи. В любом случае, придется делать под него металлический экранированный корпус, а идея сборки на макетке лишь породит дополнительные трудности. Ради эксперимента никаких денег не жалко, лишь бы работало так, как мы того ждем.

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

Запрыгнул в последний вагон!!!

#74

Сообщение Алаев Ян » 31 авг 2017, 23:47

Совсем недавно смотрел эти платы и их было много! Сейчас случайно глянул и чуть со стула не упал. Осталась последняя! :eek: :eek: :eek: :eek: :eek: :eek: :eek:
Вовсе не факт, что Pete Millett будет выпускать их еще. Хотел купить попозже, когда будет попроще с деньгами, но жизнь не оставила мне выбора, либо сейчас, либо, возможно, никогда. Забрал последнюю ради достижения поставленной цели.
Скриншот 2017-08-29 15.14.38.png

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

Sound Card Interface

#75

Сообщение Алаев Ян » 17 ноя 2017, 09:31

Наконец-то плата звукового интерфейса доехала до меня. Теперь можно подумать о том, чтобы закупиться необходимыми комплектующими.
2017-11-16 19.20.36.jpg
Sound Card Interface
Здесь http://www.pmillett.com/ATEST.htm представлена вся необходимая информация по данному продукту.

В первую очередь я куплю комплектующие для схемы представленной здесь viewtopic.php?f=94&t=277&p=18168#p16728 ну а далее, по мере развития проекта, можно будет докупить все остальное.

Немного отредактировал схему автора. Оставил БП, так как без него у нас ничего не получится. Первоначальная сборка будет осуществляться по этой схеме.
Скриншот 2017-11-17 10.17.56.png
Схема первоначальной сборки
Автор рекомендует заменить OPA2604 на OPA2134, что мы попробуем сделать.

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#76

Сообщение Алаев Ян » 30 ноя 2017, 15:20

Владислав, хочу Вас спросить. А почему аттенюатор на R4, R5, R6, R7, R11 сделан только для оного входа? Разве не нужно его одинаково ослаблять по обоим входам, если, например, сигнал у нас по входу балансный? Непонятно...

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#77

Сообщение poty » 30 ноя 2017, 16:07

Я не совсем понял, о каких входах идёт речь? О половинках балансного входа? Если да, то здесь их нет. Термин "балансный" здесь используется только для того, чтобы показать, что ни один из входных проводов не имеет гальванической связи с землёй. Вся схемотехника - небалансная.
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#78

Сообщение Алаев Ян » 30 ноя 2017, 16:58

Я имел в виду вот что:
Допустим, мы берем звуковой сигнал с выхода звуковой карты и подаем его на U6. U6 это дифференциальный усилитель, входы которого не привязаны к земле. Значит туда можно подать как несимметричный, так и балансный сигнал. Далее сигнал с U6 преобразуется в несимметричный выход и подается на драйвер балансного сигнала U1, который делает из небалансного сигнала либо балансный, либо небалансный. Это мы видим по кнопке SW5. Допустим, я выбрал режим балансного сигнала и подал с помощью переключателя SW3 этот сигнал на буферные усилители U4A и U4B и вот в этот самый момент мне не понятно, почему входное сопротивление этих линий разное. Аттенюатор, собранный на R4, R5, R6, R7, R11, сделан несимметрично. В моем представлении, он должен быть одинаковый от каждой линии балансного сигнала на землю.

Аватара пользователя
poty
Профи
Профи
Сообщения: 3748
Зарегистрирован: 24 мар 2014, 10:00
Откуда: Россия, Москва
Благодарил (а): 73 раза
Поблагодарили: 132 раза

#79

Сообщение poty » 30 ноя 2017, 17:44

The front end is a floating single-ended circuit. That means that the circuit is not truly balanced, but is not grounded, and the input is differential. I did this because it's easier to implement than a truly balanced input, and it's how my HP 8903A works, and I've found that to work quite well for what I do. The input is AC-coupled to a 100k switched attenuator, giving 1x, 10x, 100x, and 1000x ratios. Since the digital voltmeter module (DPM) has a full-scale of 199.9 mV, the ranges are labeled 200mV, 2V, 20V, and 200V. The negative side of the input is connected via a 100k resistor to ground to provide a bias current source for the input amplifiers.

One could scale all the input resistors by a factor of 10 and get a 1 megohm input impedance. This might seem desirable as it would allow using 10x or 100x scope probes, which provide very little load to the circuit under test. The problem is that the input noise and offset would also go up (maybe also by a factor of 10), as the input bias current and current noise of the amplifiers will turn into nose and offset voltage. I opted for lower noise and kept the Zin at 100k, like my HP 8903A. By the way, make sure all those input resistors are low-noise metal film types. No carbon resistors here...

Because of the input configuration, the negative side of the input must be with +/-15V of ground (the soundcard ground). Any signal over about 10V RMS will cause the input amp to clip. So the negative side is really intended to be connected to ground at the DUT. You can successfully measure differential signals as long as they are low voltage, though, like a balanced line-level signal. Note however that the input impedance is 100k resistance between the - input and ground, and 100k between the + input and the - input. Not balanced...
Входная цепь является незаземлённым небалансным входом. Это означает, что эта цепь не является истинно балансной, просто не заземлена и сигнал воспринимается дифференциально. Я это сделал для простоты и потому, что так сделано в моём HP 8903. Для тех применений,
что я задумал - работает хорошо. Вход по переменному напряжению подключен к 100кОмному аттенюатору, в котором предусмотрены ослабления 1х, 10х, 100х, 1000х. Так как применённый цифровой вольтметр отображает максимально цифру 199.9, границы диапазонов: 200мВ, 2В, 20В, 200В. Отрицательный провод входа заземлён через 100кОм для того, чтобы обеспечить работу входных усилителей.
Входное сопротивление аттенюатора можно увеличить в 10 раз (до 1МОм), что может быть необходимо для использования стандартных щупов 10х и 100х от осциллографов с минимальной нагрузкой на исследуемый прибор, но шум интерфейса также повышается (скорее всего, также в 10 раз)
из-за смещения по току и токового шума усилителей, превращающегося в напряжение шума и смещение по напряжению на их входе. Я выбрал 100кОм и более низкий шум, аналогично HP 8903A. Кстати, применяйте только резисторы с низким уровнем шума, например, металлоплёночные.
Никаких карбоновых!
Из-за применённой схемы входа, отрицательный полюс входа должен быть в пределах +/-15V от земли звуковой карты. Любой сигнал больше 10В среднеквадратично будет приводить к клиппированию. Т.о., отрицательный полюс предполагается заземлить в тестируемом устройстве. Дифференциальные сигналы можно измерять только если они низковольтные, например, балансный линейный сигнал. Замечу, что входной импеданс = 100кОм между отрицательным полюсом и землёй и 100кОм между полюсами. Не балансный!
Владислав

Аватара пользователя
Алаев Ян
Основатель Форума
Сообщения: 2604
Зарегистрирован: 19 мар 2014, 12:05
Откуда: Саратов
Благодарил (а): 116 раз
Поблагодарили: 106 раз
Контактная информация:

#80

Сообщение Алаев Ян » 01 дек 2017, 08:06

Спасибо Владислав. Ответ на мой вопрос есть, только вот понять я его никак не могу. Наверное, плохо у меня с дифференциальными входами. А почему нельзя было второй вход заземлить на прямую, а не через 100 кОм?

Вот эту фразу я никак не могу "вкурить"
poty писал(а):Так как применённый цифровой вольтметр отображает максимально цифру 199.9, границы диапазонов: 200мВ, 2В, 20В, 200В. Отрицательный провод входа заземлён через 100кОм для того, чтобы обеспечить работу входных усилителей.

Ответить