mätningar av klass D

av **Haakan_W** » 2005-09-22 18:34

hur påverkar detta filter thd mätningarna på klassD slutsteg? och varför?

av **Svante** » 2005-09-22 20:11

I det nedanstående förutsätter jag att filtret är ställt på 20 kHz, om det i stället står på 40 kHz, kommer alla frekvenser i mitt resonemang nedan att fördubblas.

Filtret tar bort allt över 20 kHz. Vill man ha reda på hur olinjär förstärkaren är vid höga frekvenser, tex vid 15 kHz, så går det inte att använda en THD-mätning med detta filter inkopplat. Filtret kommer ju att plocka bort alla övertoner eftersom alla ligger på 30kHz eller mer.

Vän av ordning tycker säkert att det gör ju inget, 30 kHz hör man ju inte. Men då har man inte begripit varför man mäter THD. THD används som ett mått på hur olinjär förstärkaren är.

Om förstärkaren är olinjär så kommer det, utöver insignalens frekvenser även andra frekvenser ut förstärkaren. Ett enkelt sätt att kolla olinjäriteten är att mata in en enda sinus och se om det kommer ut några fler. Det är att mäta THD, styrkan på de tillkommande sinusarna ger den totala harmoniska distorsionen, THD.

Om vi nu sätter krokben för THD-mätningen genom att filtrera bort övertonerna, ja då funkar ju inte metoden som olinjäritetsindikator. THD kommer inte att visa hur olinjär förstärkaren är. Mao, om filtret skär bort allt över 20 kHz, så får testtonen inte ha högre frekvens än 10 kHz och då kommer ändå bara andra deltonen med. Ska tredje deltonen med så får testtonen inte ha en högre frekvens än 6666 Hz. Tredje deltonen bör vara med eftersom den ibland är starkare än andra deltonen.

Tittar man i länken du visar så gör de ändå en mätning av harmonisk dist, med filtret inkopplat. Nu är det lite svårt att se vad som menas med frekvensaxeln, men klart verkar att åtminstone 2 deltoner ligger under filtrets brytfrekvens, och då går det hyfsat bra, eftersom de högre deltonerna nog inte påverkar distsiffran så mycket. Men skruvar man upp frekvensen över 6666 Hz så ger inte mätningen ett vettigt mått på förstärkarens olinjäritet längre.

Av den anledningen är det vilseledande att redovisa THD 20-20 000 Hz < xxx % om man har haft ett sånt här AES-filter inkopplat. Den höga siffran bör inte vara högre än 6666 Hz och får absolut inte vara högre än 10 000 Hz.

Det finns också tillfällen då en THD-mätning vara vilseledande vid höga frekvenser även om inte testaren har kopplat in ett AES-filter. Klass-D-förstärkare har nämligen ett alldeles eget filter inbyggt på utgången. Det kan vara lite olika brant och bryta vid lite olika frekvenser, beroende på konstruktörens filosofier, men helt klart kan det dämpa övertoner över 20 kHz och alltså spoliera nyttan med en THD-mätning över 6666 Hz.

Mitt förslag är att man i stället mäter intermodulationsdistorsion vid höga frekvenser. Tex med två sinusar på 1kHz avstånd. Tar vi 14 och 15 kHz kommer vi att se även 13 och 16 kHz i utsignalen om förstärkaren är olinjär. Och de filtreras ju inte bort av utgångsfiltret, som ju skär först vid 20 kHz.

Ytterligare ett förslag är att mäta med musik, som ju också innehåller flera frekvenser (för det mesta). Eftersom en sådan signal bäst analyseras med öronen, så görs detta test bäst som en A/B-, eller F/E-lyssning.

Kombinerar hela arsenalen av mätmetoder, så har man en chans att få en heltäckande bild. Men framför allt: Se till att förstå vad metoderna har för begränsningar.

av **Jax** » 2005-09-22 20:18

Svante skrev:Mitt förslag är att man i stället mäter intermodulationsdistorsion vid höga frekvenser. Tex med två sinusar på 1kHz avstånd. Tar vi 14 och 15 kHz kommer vi att se även 13 och 16 kHz i utsignalen om förstärkaren är olinjär. Och de filtreras ju inte bort av utgångsfiltret, som ju skär först vid 20 kHz.

Glöm inte den värsta blandningsprodukten, 1kHz

av **Haakan_W** » 2005-09-22 20:29

intressant... men vad jag förstått används filtret för att ta bort disten den swithande nätdelen tillför?

men frågan är om metoden stjälper mer än det hjälper? ger en mätning utan filter en mer rättvis bild av den egentliga disten?

av **Svante** » 2005-09-22 20:50

Jax skrev:
Svante skrev:Mitt förslag är att man i stället mäter intermodulationsdistorsion vid höga frekvenser. Tex med två sinusar på 1kHz avstånd. Tar vi 14 och 15 kHz kommer vi att se även 13 och 16 kHz i utsignalen om förstärkaren är olinjär. Och de filtreras ju inte bort av utgångsfiltret, som ju skär först vid 20 kHz.

Glöm inte den värsta blandningsprodukten, 1kHz

Nej, just det, den finns den med. Fast, jag vill minnas att Morello hade nåt bra skäl att den skulle bli svag.

Haakan_W skrev:intressant... men vad jag förstått används filtret för att ta bort disten den swithande nätdelen tillför?

Störningar, möjligen, inte dist. Dessutom lämnar en tex SA-CD-spelare en massa HF-skräp som en del tycker att man ska bortse ifrån eftersom det inte är hörbart. Och en klass-D-förstärkare går ju med en switchfrekvens, och den måste ju bort.

Haakan_W skrev:men frågan är om metoden stjälper mer än det hjälper? ger en mätning utan filter en mer rättvis bild av den egentliga disten?

Av disten ja, tveklöst. Men fortfarande finns faran med att förstärkaren har ett eget inbyggt filter som fortfarande kan göra att en THD-mätning utan externt filter ger för låga distsiffror. Allt under förutsättning att man vill låta distmätningen vara en indikator på olinjäritet hos förstärkaren. Och det är ju det man vill, om man inte sitter på marknadsavdelningen.

av **Jax** » 2005-09-22 21:01

Svante skrev:Av disten ja, tveklöst. Men fortfarande finns faran med att förstärkaren har ett eget inbyggt filter som fortfarande kan göra att en THD-mätning utan externt filter ger för låga distsiffror. Allt under förutsättning att man vill låta distmätningen vara en indikator på olinjäritet hos förstärkaren. Och det är ju det man vill, om man inte sitter på marknadsavdelningen.

Ditt förslag att låta IM bli en indikator på olinjäriteten är utmärkt just för att en förstärkare kan innehålla ett lågpassfilter på utgången som får en THD-mätning att ge för bra siffror. Det återstår ju egentligen bara att bestämma hur höga IM-produkterna kan vara för att en förstärkare ska anses vara rimligt linjär (ej hörbart färgande pga olinjäritet).

av **Haakan_W** » 2005-09-22 21:04

intressant! frågan är då....varför man använder sig av en sån standard? det verkar i mina ögon som att man använder sig av filtret för att mätningen ska se lika bra ut som en vanlig transistorstärkare men skyller på den switchande nätdelen...?

av **Jax** » 2005-09-22 21:08

Sanningen är nog att AP-s mätinstrument inte klarar av det högfrekventa skräpet från ofiltrerade DAC-ar och switchande förstärkare. Därför har de tagit fran lågpassfiltret.

Lite att skjuta sig i foten tycker jag.

av **Svante** » 2005-09-22 21:18

Jag tror att filtret inte alls har med klass-D-förstärkare att göra utan SA-CD. Man vill inte att HF-skräpet som kommer ur den ska synas när man mäter brusnivån.

Det står tom under "background" i länken du gav att det är delta-sigma-DACar som är upprinnelsen till filtret.