Краткое описание и особенности схемной реализации
Я думаю что схема несмотря на свою простоту заслуживает некоторых пояснений.
Схема представлена на 3 листах.
1. Полосовой фильтр, фильтрующий гармоники генератора (т.е. выхода звуковой карточки).
2. Режекторный фильтр, увеличивающий разрешение измерителя (т.е. входа звуковой карточки)
3. Блок питания. Точнее - стабилизатор. Который является общим для 2х остальных, в общем-то независимых устройств.
И полосовой и режекторный фильтры могут использоваться как совместно так и как 2 независимых устройства.
При совместном использовании предполагается следующая конфигурация:
Выход звуковой карточки (по сути-генератор) -->полосовой фильтр -->Измеряемое Устройство --> режекторный фильтр-->вход звуковой карточки (АЦП)
Начнём со стабилизатора (страница 3). Стабилизатор собран по схеме "Назара", которую я слегка модифицировал для улучшения
некоторых параметров. Что в принципе скорее всего было не нужно. Схема обладает очень высоким коэффициентом подавления
входной помехи в широком диапазоне частот. Что и послужило причиной её использования. Кроме того она мне понравилась
оригинальностью и изящностью идеи, положенной в её основу. Поэтому мне было интересно попробовать как она работает на практике.
Я думаю что стабилизатор имени "Назара" заслуживает того чтоб о нём поговорить в отдельной теме.
Что мы возможно и сделаем в ближайшее время.
Основой усилительных узлов является композит http://www.audio-perfection.com/forum/thread-8.html
Страница 1. Полосовой фильтр.
Полосовой фильтр собран по топологии биквада "tow-thomas". Эта топология обеспечивает значительно меньший уровень шума
при высоких добротностях по сравнению с фильтрами на одиночных усилителях (топология MFB).
Расплата - необходимость использования трёх усилительных блоков, т.е. некоторое усложнение.
Одним из достоинств выбранной топологии является уменьшение требований к параметрам выбранных усилителей.
Или, при заданных параметрах-уменьшение искажений и увеличение стабильности и повторяемости.
Добротность фильтра составляет примерно 40, что должно обеспечивать подавление второй гармоники 36дБ.
При желании добротность можно уменьшить, например при добротности 20 подавление будет примерно 30дБ.
Чего в большинстве случаев вполне достаточно.
Для увеличения перегрузочной способности на выход полосового фильтра добавлен LME49610,
который может быть заменён на BUF634F. При этом возможно потребуется небольшое изменение коррекции.
Для удобства использования, применены два BNC коннектора, один-номинальный выход и второй-ослабленный в 10 раз (20дБ).
Страница 2. Режекторный фильтр.
Входной буферный усилитель на U7, U8. Для удобства работы предусмотрено 2 входных BNC разьёма
с чувствительностью отличающейся в 10 раз (1 и 1/10)
Так же предусмотрено переключение усиления с 1 на 3. Естественно эти коэффициенты могут быть легко
пересчитаны для более удобного сопряжения с рабочим диапазоном ваших измерений.
Оптимальное значение напряжения на выходе U7 составляет 1.5-2.5В RMS.
Именно при этом напряжении были получены результаты по 2 и 3 гармоникам лучше чем -150дБ.
При увеличении сигнала на выходе U7 более 2.5-3В RMS наблюдается некоторое плавное возрастание
3-ей гармоники, вносимой входным буфером.
Сам режектор получен путём вычитания сигнала полосового фильтра, собранного на U6, U15 из сигнала с выхода буфера на U7, U8.
Разностный сигнал усиливается U9, U10, при этом имеется возможность переключать усиление при помощи SW4.
Блок выделенный как RF (RP1) позволяет подстраивать частоту полосового фильтра на U6, U15, перестраивая таким образом частоту режектора.
Несколько резисторов вокруг RP1 ограничивают величину регулирования и немного подстраивают закон регулирования частоты.
Использованный в режекторе полосовой фильтр имеет достаточно низкую добротность (Q=2),
что позволяет использовать для его построения простейшую топологию MFB, без значительного возрастания шумов.
RP2 используется для балансировки режектора и позволяет совместно с RP1 добиваться максимального подавления.
Настраивать режектор рекомендуется в среднем положении SW3 (MAX REJ), добиваясь подавления более 55-60дБ.
После чего SW3 рекомендуется перевести в положение -40дБ или -20дБ.
В этих положениях SW3 в сигнал подмешивается вполне определённая нормированная часть исходного сигнала, соответствующая подавлению основной частоты на 40 или 20 дБ.
Т.е. у вас в сигнале всегда будет присутствовать вполне определённая часть основной частоты,
подавленная на соответствующую величину и не подавленный спектр гармоник.
Таким образом очень легко осуществить нормировку, т.е. уменьшить относительное значение гармоник на величину, соответствующую подавлению основной частоты (40 или 20дБ в зависимости от положения SW3).
При настройке подавления, SW4 обычно удобно использовать в положении +20дБ,
чтоб частично компенсировать подавление сигнала режектором и обеспечить достаточно высокий уровень
сигнала на входе осциллографа и АЦП звуковой карточки.
Я думаю что схема несмотря на свою простоту заслуживает некоторых пояснений.
Схема представлена на 3 листах.
1. Полосовой фильтр, фильтрующий гармоники генератора (т.е. выхода звуковой карточки).
2. Режекторный фильтр, увеличивающий разрешение измерителя (т.е. входа звуковой карточки)
3. Блок питания. Точнее - стабилизатор. Который является общим для 2х остальных, в общем-то независимых устройств.
И полосовой и режекторный фильтры могут использоваться как совместно так и как 2 независимых устройства.
При совместном использовании предполагается следующая конфигурация:
Выход звуковой карточки (по сути-генератор) -->полосовой фильтр -->Измеряемое Устройство --> режекторный фильтр-->вход звуковой карточки (АЦП)
Начнём со стабилизатора (страница 3). Стабилизатор собран по схеме "Назара", которую я слегка модифицировал для улучшения
некоторых параметров. Что в принципе скорее всего было не нужно. Схема обладает очень высоким коэффициентом подавления
входной помехи в широком диапазоне частот. Что и послужило причиной её использования. Кроме того она мне понравилась
оригинальностью и изящностью идеи, положенной в её основу. Поэтому мне было интересно попробовать как она работает на практике.
Я думаю что стабилизатор имени "Назара" заслуживает того чтоб о нём поговорить в отдельной теме.
Что мы возможно и сделаем в ближайшее время.
Основой усилительных узлов является композит http://www.audio-perfection.com/forum/thread-8.html
Страница 1. Полосовой фильтр.
Полосовой фильтр собран по топологии биквада "tow-thomas". Эта топология обеспечивает значительно меньший уровень шума
при высоких добротностях по сравнению с фильтрами на одиночных усилителях (топология MFB).
Расплата - необходимость использования трёх усилительных блоков, т.е. некоторое усложнение.
Одним из достоинств выбранной топологии является уменьшение требований к параметрам выбранных усилителей.
Или, при заданных параметрах-уменьшение искажений и увеличение стабильности и повторяемости.
Добротность фильтра составляет примерно 40, что должно обеспечивать подавление второй гармоники 36дБ.
При желании добротность можно уменьшить, например при добротности 20 подавление будет примерно 30дБ.
Чего в большинстве случаев вполне достаточно.
Для увеличения перегрузочной способности на выход полосового фильтра добавлен LME49610,
который может быть заменён на BUF634F. При этом возможно потребуется небольшое изменение коррекции.
Для удобства использования, применены два BNC коннектора, один-номинальный выход и второй-ослабленный в 10 раз (20дБ).
Страница 2. Режекторный фильтр.
Входной буферный усилитель на U7, U8. Для удобства работы предусмотрено 2 входных BNC разьёма
с чувствительностью отличающейся в 10 раз (1 и 1/10)
Так же предусмотрено переключение усиления с 1 на 3. Естественно эти коэффициенты могут быть легко
пересчитаны для более удобного сопряжения с рабочим диапазоном ваших измерений.
Оптимальное значение напряжения на выходе U7 составляет 1.5-2.5В RMS.
Именно при этом напряжении были получены результаты по 2 и 3 гармоникам лучше чем -150дБ.
При увеличении сигнала на выходе U7 более 2.5-3В RMS наблюдается некоторое плавное возрастание
3-ей гармоники, вносимой входным буфером.
Сам режектор получен путём вычитания сигнала полосового фильтра, собранного на U6, U15 из сигнала с выхода буфера на U7, U8.
Разностный сигнал усиливается U9, U10, при этом имеется возможность переключать усиление при помощи SW4.
Блок выделенный как RF (RP1) позволяет подстраивать частоту полосового фильтра на U6, U15, перестраивая таким образом частоту режектора.
Несколько резисторов вокруг RP1 ограничивают величину регулирования и немного подстраивают закон регулирования частоты.
Использованный в режекторе полосовой фильтр имеет достаточно низкую добротность (Q=2),
что позволяет использовать для его построения простейшую топологию MFB, без значительного возрастания шумов.
RP2 используется для балансировки режектора и позволяет совместно с RP1 добиваться максимального подавления.
Настраивать режектор рекомендуется в среднем положении SW3 (MAX REJ), добиваясь подавления более 55-60дБ.
После чего SW3 рекомендуется перевести в положение -40дБ или -20дБ.
В этих положениях SW3 в сигнал подмешивается вполне определённая нормированная часть исходного сигнала, соответствующая подавлению основной частоты на 40 или 20 дБ.
Т.е. у вас в сигнале всегда будет присутствовать вполне определённая часть основной частоты,
подавленная на соответствующую величину и не подавленный спектр гармоник.
Таким образом очень легко осуществить нормировку, т.е. уменьшить относительное значение гармоник на величину, соответствующую подавлению основной частоты (40 или 20дБ в зависимости от положения SW3).
При настройке подавления, SW4 обычно удобно использовать в положении +20дБ,
чтоб частично компенсировать подавление сигнала режектором и обеспечить достаточно высокий уровень
сигнала на входе осциллографа и АЦП звуковой карточки.
Nobody Is Perfect