Mikrofonförstärkar EMA2201

[xmag]

jlcpcb.com gör kort för fikapengar.

OK!!
Jag tittar in där och ser vad som gäller!

TACK!!

[xmag]

Nu har jag byggt mikrofonförstärkaren enligt rikkitikkitavi mfl på en X-bräda:

[xmag]

Jäklar vad stor bilden blev här ovan.

Nåväl, jag kopplade in den till mätutrustningen, ställde in den så jag fick godkänd nivå att mäta på. Så här blev resultatet:

20321-03-22 Frekvens OPA2334 gain 33kohmX-platta.png (3.11 KiB) Visad 3274 gånger

20321-03-22 OPA2334 Frekvens siffror Gain33kohm X-platta.png (3.52 KiB) Visad 3274 gånger

20321-03-22 OPA2334 Brus Gain33kohm X-platta.png (7.1 KiB) Visad 3274 gånger

20321-03-22 OPA2334 Brus siffror Gain33kohm X-platta.png (4.8 KiB) Visad 3274 gånger

20321-03-22 OPA2334 THD Gain33kohm X-platta.png (6.54 KiB) Visad 3274 gånger

20321-03-22 OPA2334 THD siffror Gain33kohm X-platta.png (3.76 KiB) Visad 3274 gånger

20321-03-22 OPA2334 IMD Gain33kohm X-platta.png (7.05 KiB) Visad 3274 gånger

20321-03-22 OPA2334 IMD siffror Gain33kohm X-platta.png (3.4 KiB) Visad 3274 gånger

Inte så dåligt mätt utan att jag justerat något alls, inte ens nivåerna förutom med nivå nog att mäta.

OBS:
Jag kan lova att vi inte är på år 20321! Jag råkade skriva fel ...

[xmag]

Jag har nu mätt mikrofonförstärkaren en hel del.
Gick över och mätte med REW denna gång. Så här ser resultatet ut:

2021-03-24 Mik.förstärkare distorsion.png (82.36 KiB) Visad 3255 gånger

Distorsion i dB.

2021-03-24 Mik.förstärkare distorsion procent.png (41.41 KiB) Visad 3255 gånger

Distorsion i %.

2021-03-24 Mik.förstärkare impuls.png (12.69 KiB) Visad 3255 gånger

Pulssvaret.

2021-03-24 Mik.förstärkare vattenfall.png (112.58 KiB) Visad 3255 gånger

Vattenfall.


Det jag kan konstatera är att det inte går mäta denna mikrofonförstärkare med det ljudkort jag använder. Orsaken är att mikrofonförstärkaren mäter bättre än ljudkortet så det är ljudkortet vi ser på mätningarna här ovan. Mikrofonförstärkaren behöver alltså inte vara bättre än ljudkortet än att den inte adderar försämringar. Det gör inte denna mikrofonförstärkare. Den mäter alldeles säkert bättre än mikrofonen också.

Slutsats är att med de komponenter jag nu har kommer Matrojig-4 klara att mäta högtalare eftersom de flesta (kanske alla) högtalare mäter sämre än denna jig.

[xmag]

Jag har nu testat med att byta motstånd (där pilarna visar) från 0k till 10k. Ett motstånd åt gången byttes vid pilen till höger och därefter samma sak med motståndet vid den vänstra pilen. Jag testade också att byta till lite olika vid båda pilar samtidigt. Efter en mängd byten och tester kom jag fram till att 1kb motstånd vid varje pil var bäst. Jag kunde hitta andra värden med mindre dist men dessa två motstånd ger nästan samma värden över en längre nivåskala från väldigt låg nivå tills den nästan klipper.

Jag har långa ledningar nu när jag testar och det är förmodligen det som ger några toppar i de lägre regionerna.

Frågan är hur kan man göra den ännu bättre (jag ritade om befintlig schema som en del av er är van att se)?

schema.png (41.8 KiB) Visad 3247 gånger

[xmag]

Skillanden mellan 2,2kohm och 1kohm:




Här är dist.kurvorna med motstånden på 1kohm enligt ovan..

2021-03-24 Mik.förstärkare distorsion procent 1kohm.png (45.77 KiB) Visad 3246 gånger

..och här är med 2,2kohm.

2021-03-24 Mik.förstärkare distorsion procent.png (41.41 KiB) Visad 3246 gånger

[xmag]

Jag är inte nöjd med frekvenskurvan och fasen.

Frekvenskurvan faller med 1db vid 20hz och är helt rak upp till 20khz.

Fasen är 0 grader mellan 100 och ca 1kHz.
Från 100hz ner till 20hz stiger den till 27 grader.
Från 1kHz upp till 20kHz stiger den till ca 137 grader.

Vad kan man göra åt det?

Vid impedansmätning utan last är fasen helt rak.

[Baffel]

Hmmm, vad för komponenter använder du? Kvalité? Är det inte lite väl hög dist med tanke på att det bara är frågan om operationsförstärkare, några motstånd och kondingar? Jämn strömförsörjning? Signaljord funkar som det ska?

Aha, vänta nu. Har för mig att det är viktigt att du klipper de högre frekvenserna en bra bit upp över 20kHz för att motverka negativ loop gain. Det i sin tur kan skapa dist i de högre hörbara frekvenområdet ( det intressant mätbara i ditt fall). Obs nybörjare så det får någon mer kunnig reda ut. Om det ställer till det?

Kan det bero på långa ledningsvägar och x- brädan? Disten dvs. Även detta med fas / kurva. Det ser ju liksom ostabilt ut om man kollar på dina mätningar. Fast det är kanske så det ska se ut?
Din OP-amp har : THD + N @ 1 kHz (Typ) (%) 0,00008 enligt databladet från TI.

Kolla här. I princip samma som din :
viewtopic.php?f=10&t=71581
Mot slutet i videon mäts det bla distorsionsnivåer:
https://youtu.be/0Os8MxX6-cQ

Bra jobbat för övrigt !

Gain och dist , från Youtubevideon ovan :

[Baffel]

Kolla här vad jag hittade :
https://www.ti.com/tool/DIYAMP-EVM

Undrar om det kan vara något.... När du håller på att testa

[xmag]

Hmmm, vad för komponenter använder du? Kvalité? Är det inte lite väl hög dist med tanke på att det bara är frågan om operationsförstärkare, några motstånd och kondingar? Jämn strömförsörjning? Signaljord funkar som det ska?

Aha, vänta nu. Har för mig att det är viktigt att du klipper de högre frekvenserna en bra bit upp över 20kHz för att motverka negativ loop gain. Det i sin tur kan skapa dist i de högre hörbara frekvenområdet ( det intressant mätbara i ditt fall). Obs nybörjare så det får någon mer kunnig reda ut. Om det ställer till det?

Kan det bero på långa ledningsvägar och x- brädan? Disten dvs. Även detta med fas / kurva. Det ser ju liksom ostabilt ut om man kollar på dina mätningar. Fast det är kanske så det ska se ut?
Din OP-amp har : THD + N @ 1 kHz (Typ) (%) 0,00008 enligt databladet från TI.

Kolla här. I princip samma som din :
viewtopic.php?f=10&t=71581
Mot slutet i videon mäts det bla distorsionsnivåer:
https://youtu.be/0Os8MxX6-cQ

Bra jobbat för övrigt !

Gain och dist , från Youtubevideon ovan :

Mikrofonförstärkaren har betydligt lägre värden på dist och brus än vad man ser i graferna. Ljudkortet är det som hindrar bättre värden förutom pikarna som beror på att jag kör utan skärmad tråd och dessutom långa sådana. Har kortat av dem en del nu så bruste ligger på 0,003 och THD på samma nu. Värden som 0,00008 osv kan man få om man använder det bästa som finns i mätteknik. Man får nog vara nöjd med 0,003.

[jansch]

När du mäter förstärkardist på det sättet ska du mäta utan smoothing.

- Med 1kohm på R6 och R9 respektive R7 och R10 får du förstärkningsfaktor 2 i varje opamp steg. Totalt förstärker du 4ggr.
- Jag tycker det därför helt onödigt att då ha 2 opamps och du får alltså lika bra eller bättre distnivå med EN opamp med förstärkningfaktor 4.

- Nu belastar du varje opamp med 2kohm på utgången (R6 i serie med R9 och likadant med R7 och R10), helt onödigt för en återkopplingsslinga.*

- Ju lägre värde på R6 och R9 dest större konding (C1) behöver du för att inte skära av basen.

- Bästa lösningen borde då vara:
*skippa en opamp alltså U1A, R7 och R10.
* Byt ut till R6 = 2,2kohm och R9 = 6,8kohm (om du verkligen skall ha ca 4ggr spänningsförstärkning). vill du ha annan förstärkning så håll summan av R6 + R9 på sådär 8 till 15kohm ( inte kritiskt).

Förstärkingsfaktorn blir G = 1 + R9/R6. Alltså, vill du ha 10ggr förstärkning väljer du t.ex R6 till 1,2kohm och R9 till 10kohm. Först ÖVER 10 - 15 ggr förstärkning kan du börja fundera 2 opamps, men det kan också funka med mycket mer förstärkning. Mät!

- Nu kan du bibehålla C1 och ändå få bättre bas p ga att R6 nu har ett större värde.

* OPA2134 tål visserligen 600ohms last men varför plåga den i onödan?

[xmag]

Jag har lagt in ett lågpassfilter som jag dämpar effekt av (minns inte vad det kallas).

schema.png (45.83 KiB) Visad 3225 gånger

Det röda inringande är nytt.

Nu är frekvenskurva spikrak ner till ca 15hz oh faller därefter ner till 10hz med 0,7dB. Till 2hz faller kurvan med 6dB.
Uppåt i frekvens är kurvan helt rak till 22khz. därefter faller den fort till 24khz med 4dB. Över 24khz går det inte mäta.

[xmag]

Så här ser kurvan ut nu:

2021-03-24 Frekvensgång-fas.png (15.98 KiB) Visad 3223 gånger

Jag fick en mycket bättre faskurva nu, speciellt före 20hz.

Nu är frågan hur man kan räta ut fasen uppåt i frekvens? Någon?

[xmag]

När du mäter förstärkardist på det sättet ska du mäta utan smoothing.

- Med 1kohm på R6 och R9 respektive R7 och R10 får du förstärkningsfaktor 2 i varje opamp steg. Totalt förstärker du 4ggr.
- Jag tycker det därför helt onödigt att då ha 2 opamps och du får alltså lika bra eller bättre distnivå med EN opamp med förstärkningfaktor 4.

- Nu belastar du varje opamp med 2kohm på utgången (R6 i serie med R9 och likadant med R7 och R10), helt onödigt för en återkopplingsslinga.*

- Ju lägre värde på R6 och R9 dest större konding (C1) behöver du för att inte skära av basen.

- Bästa lösningen borde då vara:
*skippa en opamp alltså U1A, R7 och R10.
* Byt ut till R6 = 2,2kohm och R9 = 6,8kohm (om du verkligen skall ha ca 4ggr spänningsförstärkning). vill du ha annan förstärkning så håll summan av R6 + R9 på sådär 8 till 15kohm ( inte kritiskt).

Förstärkingsfaktorn blir G = 1 + R9/R6. Alltså, vill du ha 10ggr förstärkning väljer du t.ex R6 till 1,2kohm och R9 till 10kohm. Först ÖVER 10 - 15 ggr förstärkning kan du börja fundera 2 opamps, men det kan också funka med mycket mer förstärkning. Mät!

- Nu kan du bibehålla C1 och ändå få bättre bas p ga att R6 nu har ett större värde.

* OPA2134 tål visserligen 600ohms last men varför plåga den i onödan?

OK!

Jag skall testa det du beskriver. Bättre att ändra det som finns än som jag gjorde lägga till mer pinaler. Men det jag har nu fungerar bra, kanske ditt förslag fungerar bättre.

[Baffel]

När du mäter förstärkardist på det sättet ska du mäta utan smoothing.

- Med 1kohm på R6 och R9 respektive R7 och R10 får du förstärkningsfaktor 2 i varje opamp steg. Totalt förstärker du 4ggr.
- Jag tycker det därför helt onödigt att då ha 2 opamps och du får alltså lika bra eller bättre distnivå med EN opamp med förstärkningfaktor 4.

- Nu belastar du varje opamp med 2kohm på utgången (R6 i serie med R9 och likadant med R7 och R10), helt onödigt för en återkopplingsslinga.*

- Ju lägre värde på R6 och R9 dest större konding (C1) behöver du för att inte skära av basen.

- Bästa lösningen borde då vara:
*skippa en opamp alltså U1A, R7 och R10.
* Byt ut till R6 = 2,2kohm och R9 = 6,8kohm (om du verkligen skall ha ca 4ggr spänningsförstärkning). vill du ha annan förstärkning så håll summan av R6 + R9 på sådär 8 till 15kohm ( inte kritiskt).

Förstärkingsfaktorn blir G = 1 + R9/R6. Alltså, vill du ha 10ggr förstärkning väljer du t.ex R6 till 1,2kohm och R9 till 10kohm. Först ÖVER 10 - 15 ggr förstärkning kan du börja fundera 2 opamps, men det kan också funka med mycket mer förstärkning. Mät!

- Nu kan du bibehålla C1 och ändå få bättre bas p ga att R6 nu har ett större värde.

* OPA2134 tål visserligen 600ohms last men varför plåga den i onödan?

Hur kan du allt det där? Jag menar sitter det i huvudet på dig liksom ( inget illa menat , du fattar) eller kollar du på x-mags schema och räknar fram nya värden ?

[Baffel]

Hmmm, vad för komponenter använder du? Kvalité? Är det inte lite väl hög dist med tanke på att det bara är frågan om operationsförstärkare, några motstånd och kondingar? Jämn strömförsörjning? Signaljord funkar som det ska?

Aha, vänta nu. Har för mig att det är viktigt att du klipper de högre frekvenserna en bra bit upp över 20kHz för att motverka negativ loop gain. Det i sin tur kan skapa dist i de högre hörbara frekvenområdet ( det intressant mätbara i ditt fall). Obs nybörjare så det får någon mer kunnig reda ut. Om det ställer till det?

Kan det bero på långa ledningsvägar och x- brädan? Disten dvs. Även detta med fas / kurva. Det ser ju liksom ostabilt ut om man kollar på dina mätningar. Fast det är kanske så det ska se ut?
Din OP-amp har : THD + N @ 1 kHz (Typ) (%) 0,00008 enligt databladet från TI.

Kolla här. I princip samma som din :
viewtopic.php?f=10&t=71581
Mot slutet i videon mäts det bla distorsionsnivåer:
https://youtu.be/0Os8MxX6-cQ

Bra jobbat för övrigt !

Gain och dist , från Youtubevideon ovan :

Mikrofonförstärkaren har betydligt lägre värden på dist och brus än vad man ser i graferna. Ljudkortet är det som hindrar bättre värden förutom pikarna som beror på att jag kör utan skärmad tråd och dessutom långa sådana. Har kortat av dem en del nu så bruste ligger på 0,003 och THD på samma nu. Värden som 0,00008 osv kan man få om man använder det bästa som finns i mätteknik. Man får nog vara nöjd med 0,003.

Jag hejar på! Är mycket nyfiken på hur det artar sig för dig.

[jansch]

Vad har du nyttosignalen i dina distmätningar???

Det verkar som du "mäter" brum/brus???

50Hz peaken är ju brum.... likaså multipler av 50Hz

[Baffel]

Glöm min dumma fråga jansch , kom ju på vad det beror på att du kan det . Kunskap och erfarenhet .

Så , nu ska jag inte störa er mer .

[xmag]

Vad har du nyttosignalen i dina distmätningar???

Det verkar som du "mäter" brum/brus???

50Hz peaken är ju brum.... likaså multipler av 50Hz

Ja det är brum och brus. Största piken ligger på 0,1% och vid 50hz på 0,05%.

Om jag ställer om till dB ligger mätsignalen på 0dB och all brus, dist mm under -60dB om man räknar på pikarna. Vid 1khz ligger det under -80dB. Jag har en märklig pik också vid 19,1 khz. Den ändrar sig inte alls om jag lägger handen över alla trådar jag har kopplat kors o tvärs. Alla andra pikar stiger kraftigt när jag gör så.

[jansch]

När du mäter förstärkardist på det sättet ska du mäta utan smoothing.

- Med 1kohm på R6 och R9 respektive R7 och R10 får du förstärkningsfaktor 2 i varje opamp steg. Totalt förstärker du 4ggr.
- Jag tycker det därför helt onödigt att då ha 2 opamps och du får alltså lika bra eller bättre distnivå med EN opamp med förstärkningfaktor 4.

- Nu belastar du varje opamp med 2kohm på utgången (R6 i serie med R9 och likadant med R7 och R10), helt onödigt för en återkopplingsslinga.*

- Ju lägre värde på R6 och R9 dest större konding (C1) behöver du för att inte skära av basen.

- Bästa lösningen borde då vara:
*skippa en opamp alltså U1A, R7 och R10.
* Byt ut till R6 = 2,2kohm och R9 = 6,8kohm (om du verkligen skall ha ca 4ggr spänningsförstärkning). vill du ha annan förstärkning så håll summan av R6 + R9 på sådär 8 till 15kohm ( inte kritiskt).

Förstärkingsfaktorn blir G = 1 + R9/R6. Alltså, vill du ha 10ggr förstärkning väljer du t.ex R6 till 1,2kohm och R9 till 10kohm. Först ÖVER 10 - 15 ggr förstärkning kan du börja fundera 2 opamps, men det kan också funka med mycket mer förstärkning. Mät!

- Nu kan du bibehålla C1 och ändå få bättre bas p ga att R6 nu har ett större värde.

* OPA2134 tål visserligen 600ohms last men varför plåga den i onödan?

Hur kan du allt det där? Jag menar sitter det i huvudet på dig liksom ( inget illa menat , du fattar) eller kollar du på x-mags schema och räknar fram nya värden ?

Baffel - det är liksom ingen raketforskning.....
Grundläggande elektronik och opampteknik (som bygger på grundläggande elektronik.)
X-mags schema är väldigt standard. Som att steka falukorv och fixa potatismos till.... du vet ju med lite baskunskaper att du inte kan hälla i 1dl salt o moset, och inte heller en nypa salt, utan lagom.

[xmag]

Signalen jag använder är en svepande sinuston. REWs standard.

[xmag]

Jag avmarkerade smoothing och ser då att bruset ligger högst. Disten ligger långt under bruset men har en massa pikar.
Hinner inte lägga upp bilder på det nu. Skall sova.

[jansch]

Vad har du nyttosignalen i dina distmätningar???

Det verkar som du "mäter" brum/brus???

50Hz peaken är ju brum.... likaså multipler av 50Hz

Ja det är brum och brus. Största piken ligger på 0,1% och vid 50hz på 0,05%.

Om jag ställer om till dB ligger mätsignalen på 0dB och all brus, dist mm under -60dB om man räknar på pikarna. Vid 1khz ligger det under -80dB. Jag har en märklig pik också vid 19,1 khz. Den ändrar sig inte alls om jag lägger handen över alla trådar jag har kopplat kors o tvärs. Alla andra pikar stiger kraftigt när jag gör så.

Men!
om du skall mäta dist måste du ju ha en nyttosignal! T.ex 1kHz som du styr ut till kanske 100mV på din mikrofonförstärkare på utgången.
Då kan du ställa in peaken/ toppen på 1kHz signalen till 0dB. Nu kommer du få (förhoppningsvis) ganska små toppar vid multiplar av 1kHz, t.ex vid 2kHz och 3kHz osv.
Om nu toppen på 2kHz visar -60dB har du alltså 0,1% 2:a tons dist osv.

[jansch]

Jag avmarkerade smoothing och ser då att bruset ligger högst. Disten ligger långt under bruset men har en massa pikar.
Hinner inte lägga upp bilder på det nu. Skall sova.

Ok, sinussvep. Vid vilken utspänning?

Jag tror att din kurva då visar TDH + Noise med en massa allvarliga störningar i form av brum etc.

[Baffel]

Undrar lite det där med olika motstånd. Kan man liksom inte räkna på det , Ohms lag , istället för att hålla på att byta motstånd? Man borde väl kunna räkna fram resultatet? Vore inte det smidigare?

[xmag]

Vad har du nyttosignalen i dina distmätningar???

Det verkar som du "mäter" brum/brus???

50Hz peaken är ju brum.... likaså multipler av 50Hz

Ja det är brum och brus. Största piken ligger på 0,1% och vid 50hz på 0,05%.

Om jag ställer om till dB ligger mätsignalen på 0dB och all brus, dist mm under -60dB om man räknar på pikarna. Vid 1khz ligger det under -80dB. Jag har en märklig pik också vid 19,1 khz. Den ändrar sig inte alls om jag lägger handen över alla trådar jag har kopplat kors o tvärs. Alla andra pikar stiger kraftigt när jag gör så.

Men!
om du skall mäta dist måste du ju ha en nyttosignal! T.ex 1kHz som du styr ut till kanske 100mV på din mikrofonförstärkare på utgången.
Då kan du ställa in peaken/ toppen på 1kHz signalen till 0dB. Nu kommer du få (förhoppningsvis) ganska små toppar vid multiplar av 1kHz, t.ex vid 2kHz och 3kHz osv.
Om nu toppen på 2kHz visar -60dB har du alltså 0,1% 2:a tons dist osv.

Jag avmarkerade smoothing och ser då att bruset ligger högst. Disten ligger långt under bruset men har en massa pikar.
Hinner inte lägga upp bilder på det nu. Skall sova.

Ok, sinussvep. Vid vilken utspänning?

Jag tror att din kurva då visar TDH + Noise med en massa allvarliga störningar i form av brum etc.

Du har helt rätt!
Jag har sista tiden mätt med REW (av bekvämlighetsskäl), den är inte lämpad till det. Jag skall går tillbaka och mäta med RMAA (RightMark Audo Analyzer). Den är till för att mäta förstärkare, ljudkort mm.

[xmag]

Här kommer nya mätningar med RMAA.
Jag har med ljudkortet också.
Mätningarna är gjorda efter mina förändringar av förstärkaren.
THD = signal 1khz
IMD = signal 60hz och 7khz (brus ingår också i IMD)

[xmag]

Har tagit bort mitt frekvenshöjande filter vid 20hz (eg. vid 15hz). Jämför med sista grafen ovan:
Tyvärr inte samma upplösning men den faller ner till nära 1db vid 20hz.

[xmag]

Nu bygger jag om enligt förslag från jansch. Beräknas komma grafer och schema på det senare ikväll.

[xmag]

Här kommer jansch:s kopplingsförslag med mätresultat:

schema-3-jansch.png (32.92 KiB) Visad 3176 gånger

Minsta möjliga ändring av schemat för att visa jansch:s förslag.

2021-03-25 Data jansch.png (12.08 KiB) Visad 3176 gånger

xxx
Orkar inte ta fram varje bild för varje mät-typ så jag visar en skärmbild som sammanfattning.
Frekvensen är mellan 40 och 15khz.

2021-03-25 2 Frekvens.png (3.45 KiB) Visad 3176 gånger

Lägg märke till upplösningen. 0,5db-fall vid 20hz.

2021-03-25 Brus jansch.png (9.05 KiB) Visad 3176 gånger

Nästan lika bra som ljudkortet.

2021-03-25 THD jansch.png (7.59 KiB) Visad 3176 gånger

2021-03-25 IMD+Brus jansch.png (8.04 KiB) Visad 3176 gånger

jansch:s kopplingsförslag var en klar förbättring.
Kom ihåg att detta är första mätningen. Mätningarna innan har jag mätt många gånger med olika inställningar av mjuk- och hårdvara (mätboxen) för att få fram bästa mätningarna.

Jag tolkar skillnaden mellan de olika kopplingarna som så att två opampar blir dubbelt så mycket dist osv. Om man skulle använda många fler skulle dist mm överrösta signalen gissar jag.