• [0]
  • オーディオに関する話題

  • 投稿者:管理人
  • 投稿日:2012年 5月 7日(月)23時59分5秒
 
オーディオに関する技術的な話題を扱います。

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sage

  • [15]
  • 歪みを拡大して測定する回路

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2017年 7月 7日(金)23時08分55秒
  • 編集済
  • 返信
 
低歪OPアンプの歪みを評価する際、NFB量を減らして等価的に歪率を101倍にして測定する手法があります。
(下の図を参照):OPA134のカタログより引用

この方法は測定系の影響を拡大率の分だけ低くできるので、0dBのバッファで歪みが-140dBを切る
ような場合でも-120dBまでが限度の測定系でも測定限界を-160dB相当に改善することができます。

ここで注意が必要なのは、「歪を101倍に拡大して測定」は正しいのですが、
「常に実測値の1/101で換算できる」のではない、という事です。
1/101の値は「OPアンプの入力部に発生する歪電圧」であり、単純なNFBアンプの場合、最終的な出力の
歪み電圧は仕上がりゲイン倍に増加します。

下の説明図で、SIG.GAIN=101 の場合、OPアンプの歪みは出力では101倍されています。
信号ゲインも101倍ですので、「101倍のアンプ」としての歪率は実測値の1/101にしては駄目で、
実測値そのものでなければなりません。

つまり、測定値の1/101の歪率になるのは、ゲイン1(0dB)の時だけなのです。
SIG.GAIN=11 の場合は歪も11倍されるので実際の歪率に換算するには11/101を掛けます。
(101で割ってはいけない!)

世の中には、ここを勘違いしている人もいるようです。

  • [14]
  • Re:リンクについて

  • 投稿者:いるちゃん
  • 投稿日:2016年11月 9日(水)07時50分32秒
  • 返信
 
どうもご許可,ありがとうございました。さっそく,紹介させていただきます。

また,twintの件,ご教示ありがとうございます。回路図中でひずみ率計を作っちゃうのはいいアイデアですね。

またよろしくお願いします。

  • [13]
  • Re: リンクについて

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2016年11月 8日(火)23時33分42秒
  • 返信
 
いるちゃんさん、ようこそ。

>>12
> アンプのひずみをSpiceでシミュレーションしようと考えて,このホームページにたどり着きました。
> つきましては,小生のブログでリンクをつけてご紹介したいと考えているのですが,いかがでしょうか。

問題ありません。

歪み評価を簡単にするために、私は下の図のようなサブサーキットを「twint」として登録して使っています。
汎用で使うため、ノッチ周波数をfo、被測定回路のゲインをgainの変数で指定してあり、回路図上で自由に変更可能。
(下にあるOPアンプのシンボルを流用し、V(dist_in)=in+, V(sin_in)=in- でシンボルファイルに記述)


  • [12]
  • リンクについて

  • 投稿者:いるちゃん
  • 投稿日:2016年11月 4日(金)16時09分20秒
  • 返信
 
どうもはじめまして。

アンプのひずみをSpiceでシミュレーションしようと考えて,このホームページにたどり着きました。

おかげさまで長い間,どうしたらできるんだろうと考えていたことが解決しました。本当にどうもありがとうございました。

つきましては,小生のブログでリンクをつけてご紹介したいと考えているのですが,いかがでしょうか。真空管のシミュレーションで一緒にひずみを出力させて解析した記事を書くつもりですが,そこでご紹介したいと考えております。

http://iruchan.blog.so-net.ne.jp/


  • [11]
  • LTspice XVII でのトラブル

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2016年10月22日(土)15時36分45秒
  • 返信
 
電子回路シミュレーターLTspice XVIIをしばらく使っていましたが、
新しく付いた機能「SPICE構文コマンド用エディタ」が気に入らず、バージョンIVへダウングレード。

基本的には互換性は有りますが、2点引っかかりました。

1、IVはユニコード非対応
  品番や注釈に日本語も使えていたのはあきらめるとして、抵抗値やラベルの
  表記にアルファベット以外のゴミが混ざっていると回路ファイルがエラーになります。
 (電源ラベルの表記に全角Vがあるのに気付かなくてしばらく悩みました。)

2、XVIIで増えたトランジスタなどの部品モデルを移植時の注意
  メモ帳で.bjtファイルなどを開いて編集するのですが、その後でファイルを読んでくれない。
  一度、LTspiceVIから.bjtファイルをOPENして保存しなおすことでOK。


  • [10]
  • 最近のスチコン

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2016年 7月30日(土)22時39分40秒
  • 返信
 
歪率計に使用する部品の選定で、スチコン以外は10V印加時の歪が0.01ppm(-160dB)
を切れないので、無くなる前に確保しておこうと10000pFのスチコン100個を新規購入。

現物(Xicon 23PS310)を見るとリードが昔の鉄線ではなくて非磁性の銅線になっています。
さっそく歪を測ると期待した値が出ない!!最近のスチコンは歪は良くない(他の種類並み)のでしょうか。

やけくそになって100個全部のばらつきを見ましたが、平均から2倍の幅の中に納まり、
昔のスチコン並みの性能の物は1個もありませんでした。

さて、どうしよう。


  • [9]
  • 差動増幅回路の解説参考になりました

  • 投稿者:ごろにゃー
  • 投稿日:2014年 3月17日(月)10時49分4秒
  • 返信
 
flip-fropさん、はじめまして。
ごろにゃーと申します。

以前からデバイスのリニアリティと差像増幅の歪の関係が気になっていました。理論は嫌いではないのですが、ついつい実用範囲を超えて追及してしまうので、実用十分を心がけるようにしています。
とは言っても、この件の実験は再現性が有るかどうかと、データのまとめができるか不安でしたので、書籍やネットを探して、基礎的なことを確認しようとして、やっとここにたどり着きました。
おかげさまで、もやもやしていた物がだいぶ減りました。
やはり、デバイスの動作点やアイドリング電流と歪には関係が有るのですね。でもこの辺りの事があまり議論されていないのは不思議ですね。NFBをかけてしまえば無視できると言う考えなのでしょうか?
一度できてしまった歪は取り去ることは不可能と思いますが、アンプの系全体がNFBループの中に入っていれば相当圧縮できるような気もします。ただし0にはできないでしょうから、オープンループゲインとクローズドループゲインが関係してくるのでしょうね。
できればこの辺りの事を少しお聞かせいただけると嬉しいです。(続きを書いてくださいと言っているようなもんですね。(笑))

この件とは全く関係ないのですが、スケートも趣味なのですね。実は私も冬季はスケートを楽しんでいます。たぶん同じ連盟に所属しているのではないかと思いますが、私の方は、あまり人気のないスピードスケートです。
今回のオリンピックはフィギュアと違って残念な結果だったのですが、若い人が少しずつ順位を上げてきているので、次回かその次あたりが楽しみです。

http://cented.blog.fc2.com/


  • [8]
  • 1kHz Spot歪率計

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2014年 1月14日(火)22時34分5秒
  • 返信
 
TI-AEK30さん、こんばんは。

あれを作ったのですね。元の設計で10kHz3次LPFでのノイズ評価値が
THD0.000055%なので、その値なら十分です。
今はPCのアナログ入力に取り込んでFFTを掛ければAP社のシステムと
同じような解析が出来ますので、Spot歪率計と併用すれば-140dB以下の
ノイズフロアが簡単に得られます。

ADCの分解能については、生の値では今でもDレンジ120dB程度が普通に
入手できる品種では良い方のようです。
大振幅時では分解能が低下して良いのなら、ゲイン設定を変えた2系統を
パラで動かして、等価的なDレンジを144dB(相当)にする手も使えそう
です。片方がクリップした時の信号処理がちょっと面倒かな。
結局はADC入力段のアナログ部のS/Nが性能限界になりますから「如何に
信号レベルを大きくして処理するか」が、工夫のしどころだと思います。

  • [7]
  • 御礼

  • 投稿者:TI-AEK30
  • 投稿日:2014年 1月14日(火)00時05分38秒
  • 返信
 
「歪み率の測定限界と、デジタルデータ有効ビット数」
簡潔でわかりやすい有益な解説をありがとうございます。

昔(今もですが)「フーリエ変換分光光度計」をいじっておりまして、
ADCの分解能がキモの一つでした。
当時の実用ADCの最高dynamic rangeは20bitでしたが、Trをパラって
入力換算雑音が0.2nV/√Hzのヘッドアンプを自作して、メーカー品を
凌ぐ(2倍程度ですが)結果を出して喜んでいました。
今のADCのdynamic rangeは実効で24bitが出ているのでしょうか。

最近パワーアンプを自作しまして、ひずみ率を評価したくて検索したところ
御サイトにたどり着いた次第です。
「1kHz Spot OSC/歪率計」をそっくりコピーさせて頂きました。
(ただしOPはNJM5532で、入力の保護ダイオードを省きました)
一発で無事動きまして喜んでおります。
測定系のTHD+ノイズは0.000059%と、「本家」にはかないませんが、
当面の小生には十分な性能です。
ありがとうございます。

黒田徹「はじめてのトランジスタ回路設計」に
「FET可変抵抗にバッファーをつけると抵抗の熱雑音が減る」
という話がありましたので期待して組み入れたのですが、
これは全く効きませんでした。

  • [6]
  • Re: ダブルバスレフについて

  • 投稿者:ESIST
  • 投稿日:2012年10月23日(火)22時48分49秒
  • 返信
 
ご返答ありがとうございます。
>>5
> > はじめまして、esistと申します。
>
> esist さん、こんばんは。
>
> キャビネット内部にヘルムホルツ共振部を持つ構造は私も検討した事があります。
> あまり有効な効果が得られなかったのでそれ以上の追求はしませんでした。

そうですか、うまくいきませんか・・・・

>
> せっかく測定・評価の出来る環境をお持ちなのですから、精度の良い測定をすると
> もっと研究が進むと思います。バスレフなどの低域特性を計るには、ユニットと
> ダクトの中間点、両者から20cm程度にマイクを近づけると部屋の影響を受ける
> 割合が減って、特性の違いが分りやすくなりますよ。

すぐには計画はないのですが、そのうちに実験ボックスでも作って試してみようと思います。

http://www.geocities.jp/esist88/


  • [5]
  • Re: ダブルバスレフについて

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2012年10月23日(火)20時06分0秒
  • 返信
 
> はじめまして、esistと申します。

esist さん、こんばんは。

キャビネット内部にヘルムホルツ共振部を持つ構造は私も検討した事があります。
あまり有効な効果が得られなかったのでそれ以上の追求はしませんでした。

せっかく測定・評価の出来る環境をお持ちなのですから、精度の良い測定をすると
もっと研究が進むと思います。バスレフなどの低域特性を計るには、ユニットと
ダクトの中間点、両者から20cm程度にマイクを近づけると部屋の影響を受ける
割合が減って、特性の違いが分りやすくなりますよ。

  • [4]
  • ダブルバスレフについて

  • 投稿者:ESIST
  • 投稿日:2012年10月22日(月)21時32分18秒
  • 返信
 
filip-flop様

はじめまして、esistと申します。
音響等価回路を勉強したくWebを見ていたところ、貴サイトにたどり着きました。そもそもの目的がダブルバスレフの解析をしたかったからで、見せていただいて、おおっ、と思いました。

私もダブルバスレフの改良に興味があり、ダブルバスレフのダクトのあるキャビにユニットをつけたものを、(個人的に勝手に)逆ダブルバスレフと名づけ、試作などをしております。
http://www.geocities.jp/esist88/SP/gdb1.html
http://www.geocities.jp/esist88/SP/TV_Stand_Speaker.html
http://www.geocities.jp/esist88/SP/TV2.html
普通のダブルバスレフとは違いfd1のすぐ下側の周波数にディップができるようです。

トリプルバスレフの記事、非常に興味深かったです。逆ダブルバスレフと組み合わせると、どうなるのだろうか?などと興味は尽きません。

音響等価回路の取り扱いも勉強して自分でも解析できるようになりたいものだと思っております。

今後ともよろしくお願いします。

http://www.geocities.jp/esist88/


  • [3]
  • 新形式差動増幅セルの解析

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2012年 9月 8日(土)22時55分32秒
  • 返信
 
基本回路素子の直線性の項目で、SEPPの差動形式と、共通エミッタ間をバイパス追加した新形式の記事をUP。

検討している段階で、新しい直線化の理論を発見したかと思ったら、実は昔から知られていた
有名な方式である事が分り、誰でも考える事は同じなのだと納得。
(Multi-tanh という方式であり、ネットで検索すればすぐ出て来ます。)

がしかし、別のアプローチから独力で結果を出す段階で、現存する回路とは違う
新しい回路を提案出来たのであるから、悪くはない。

自分では概要を理解して原理を知っているつもりでも、人に分りやすく説明するための
具体的な資料やデータを作成していると、改めて細かい部分で理解が浅かった所が露呈
し、より理解が深まる。
(データを分りやすくグラフ化して行くと、「ここがこうなるのは何故?」と言う部分
 が出て来て、その理由を明確化する事で理論の裏付けが明確になる。)

  • [2]
  • 基本回路素子の直線性 UP

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2012年 8月23日(木)17時58分13秒
  • 返信
 
夏休みの数日を使って、基本回路素子の直線性の記事を半分までまとめました。
一番BASICな部分のシングル、差動までなので、これからが本題のSEPP以降の
内容に踏み込める。

gm特性のカーブをLT-spiceを使って描かせるのに手間取りましたが、
創意工夫でなんとか。
(flip-flop Worldの更新履歴は、TOPページの下にリンク付きで書いています)

  • [1]
  • プロジェクト進行中

  • 投稿者:flip-flop
  • 投稿日:2012年 6月28日(木)18時39分43秒
  • 返信
 
投稿ゼロでは寂しいので、進行中のプロジェクト状況など。

・150dB分解能の歪み率計

基本構想から具体的な設計に入りつつあります。
使う部品の目処は何とか立ち、各ブロックの詳細設計と部品配置を検討中。
現物を試作してからの性能出しが多分一番難しい所。
(-140dB以下の世界はまだ未体験ゾーン)
そもそも目標値を評価出来る計測器が存在しないので、歪み率計が完成しないと
性能が出ているかが評価出来ない。
出来上がったら、PCに取り込んでのFFT解析で-170dBの世界を覗けるはず。


・SEPP出力回路の検討(CSRP以降の形式)
 実用性に乏しい(魅力を感じない)ので、停止中。

・基本回路素子の直線性
 ネタは検討済みなので、記事に仕上げるだけ。夏休みまでにはなんとか。


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