УНЧ для радиоприёмника

Обсуждение аппаратуры для радиосвязи.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 08 июл 2016, 17:04

Вынесу в отдельную тему всё, что касается применения УНЧ в радиоприёмниках.

Начнём с самого конца, т.е. с наушников. Про громкоговорящий приём поговорим позднее.
Чтобы сигнал хорошо "читался" в наушниках, его уровень звукового давления должен быть примерно 35...50 дБА.
Современные наушники сопротивлением 32 Ома обычно имеют чувствительность порядка 100 дБ/мВт, что даёт нам чувствительность 115 дБ/В.
Следовательно, комфортным будет уровень сигнала в наушниках порядка 0,3...0,5 В.

Интересное решение предложил Oleg UR6EJ на TDA2003:
tda2003.gif
И потом применил его в своём трансивере Мастер-2009.
Наличие инвертирующего входа у TDA2003 позволило включить ее как источник тока управляемый напряжением (ИТУН) по отношению к нагрузке
кстати, это решение перекочевало и в Мастер-2014:
Мастер 2014 _Плата НЧ V2.gif
Попробую - выложу результаты.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 09 июл 2016, 01:17

Собрал УНЧ по первой схеме (220 и 2,2 Ом):
20160709_011222.jpg
Коэффициент усиления высокий - 100 раз.
Максимальное действующее неискажённое напряжение на выходе - 3,5 В (без нагрузки).
Максимальный входной сигнал при этом - 35 мВ.

Пробую работать со SpectraLAB.
Не знаю, верно намерил или нет.
АЧХ УНЧ:
АЧХ-УНЧ.JPG
THD:
УНЧ_THD.JPG
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 11 июл 2016, 14:49

Вторая схема гораздо правильнее.
Имхо, почти Hi-Fi :D
01.JPG
02.JPG
Uвх.макс = 155 мВ, далее - искажение синусоиды на выходе.
Uвых.макс = 3,5 В. Это без нагрузки.
Коэффициент усиления х 23.
А должен быть 30. Видимо, номинал резистора немного не тот (я не проверил).
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0ab
Сообщения: 9733
Зарегистрирован: 15 ноя 2012, 17:21
позывной: RU0AB
CиБи позывной: Первый Граф Авенирыч
Имя: АвенирычЪ

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0ab » 11 июл 2016, 15:21

ru0aog писал(а):Видимо, номинал резистора немного не тот (я не проверил).
Какого ?
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 11 июл 2016, 19:14

Да хоть R7 или R12 :)
Они стоЯт в делителе обратной связи операционного усилителя.
Честно говоря, R12 (220 Ом) я взял из пакетика с новыми резисторами, а R7 (6к8) из коробочки с уже выпаянными деталями, так что могла вкрасться ошибка.

И ещё, SNR (отношение сигнал/шум) = 50 дБ это маловато.
Посмотрел осциллом - это моя звуковушка шумит. Если найду что поприличнее, то перемерю.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 11 июл 2016, 22:40

Нашёл карточку SB X-Fi Surround 5.1. Это, наверное, лучшее, что у меня есть.
Подал двухтональный сигнал (4 и 5 кГц) и попробовал замерить интермодуляцию.
На осцилле это выглядит вот так:
20160711_221940.jpg
Измерения показывают вот это:
03.JPG
То есть, помимо основных тонов (4 и 5 кГц) есть частокол второстепенных частот, уровень которых на 50 дБ ниже.
На более приличных карточках народ мерит 70 дБ и я этому верю, т.к. когда отсоединяю свою карту от УНЧ, уровень шумов падает.

Если взять частоты пониже - 2 и 3 кГц, то картина будет получше:
04.JPG
+8.95-(-50) = 58.95 дБ.
А с однотоновым сигналом 1 кГц - так вообще хорошо:
05.JPG
+15.40-(-54.18) = 69.58 дБ.
Но всё же перемерю сигнал-шум осциллом.

P.S.
Померил.
Если вход нагрузить на 10 кОм (чтобы не мешали наводки), то на выходе 0,5 мВ действующего.
20160711_230812.jpg
Похоже, половина - из блока питания (видно коммутационную помеху). Но в наушниках не слышно.
Максимальное напряжение на выходе - 3,5 В.
Получаем ДД = 76 дБ, что более-менее приемлемо.
Последний раз редактировалось ru0aog 12 июл 2016, 09:07, всего редактировалось 2 раза.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 12 июл 2016, 00:12

Ещё пара замеров.
На входе УНЧ 10 кОм, вход открытый. С выхода УНЧ через делитель 2к2+2к2 смотрю на SB X-Fi:
06.JPG
Теперь взял внешний генератор Г3-36А, подал от него на вход УНЧ сигнал 1 кГц (155 мВ):
07.JPG
Как только подключаем что-то ко входу УНЧ, то шумовая дорожка сразу поднимается с -90 дБ до -60 дБ.

Промежуточные выводы:
1. Разобраться, почему поднимается шумовая дорожка: это наводки на кабель или собственный шум источника?
2. Разобраться, почему шумит звуковая карта. Есть подозрение на блок питания компьютера. Либо же это "земляные петли".
3. То железо, что есть сейчас, позволяет проводить измерения в диапазоне 50 дБ.
4. Посмотрел сигнал со звуковушки. Выше 10 кГц синус весьма корявый. К тому же промодулирован более низкими частотами.
При увеличении уровня выходного сигнала вместе с шумом появляются тоны 2,3,4,5 кГц и выше.
Фото не делал...
5. В общем, пока что ясно, что SB Live! и SB X-Fi у меня показывают характеристики советского магнитофона 3-ей группы сложности по ГОСТ 24863-87:
МГ.JPG
Блин, тяжело без хорошей измерительной техники :D
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 12 июл 2016, 23:45

Немного разобрался - вчера я неправильно выставил уровни на карте.
Теперь начнём с калибровки :)
Итак, карточка Sound Blaster Live! 5.1 модель SB0100.
Выяснилось, что самый "ровный" режим для этой карточки - 16 бит/48кГц.
При этом сигнал на выходе линеен до 20 кГц:
48кГц_20 кГц.jpg
Паразитная модуляция появляется при 22 кГц:
48кГц_22 кГц.jpg
А вот при частоте сэмплирования 44,1 кГц, линейный сигнал удаётся получить лишь до 14 кГц. Выше - каша. Это результат широко известной проблемы передискретизации.
Так, например, выглядит тот же синус 20 кГц в режиме 44,1:
44,1кГц_20 кГц.jpg
Меняем настройки программы:
settings.JPG
И калибруем карточку.
Амплитудно-частотная характеристика:
SB0100_calibr АЧХ.JPG
Завал более -3 дБ на частотах ниже 20 Гц и выше 20 кГц.

Соотношение сигнал/шум на частоте 1 кГц:
SB0100_calibr 1kHz.JPG
В интервале от 20 Гц до 20 кГц, С/Ш = 70 дБ. Причём много шума именно на низких частотах (ниже 200 Гц).
Если частоты ниже 200 Гц не учитывать (например, обрезать фильтром), то С/Ш = 90 дБ.

Интермодуляция сигналов 2 и 3 кГц:
SB0100_calibr 2+3kHz.JPG
Самый интересный тест. Он показывает как тракт смешивает раздельные сигналы. В идеале должно быть только два этих пика. Но фактически мы слышим продукты их преобразования. Хорошо, что их уровень на 80 дБ ниже уровня основного сигнала.
Последний раз редактировалось ru0aog 13 июл 2016, 00:35, всего редактировалось 2 раза.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 13 июл 2016, 00:23

А теперь проделаем всё то же самое для TDA2003 и сравним.
Амплитудно-частотная характеристика:
TDA2003_calibr АЧХ.JPG
Практически ничего не изменилось.

Соотношение сигнал/шум на частоте 1 кГц:
TDA2003_calibr 1kHz.JPG
Подросли искажения и шумы.

Интермодуляция сигналов 2 и 3 кГц:
TDA2003_calibr 2+3kHz.JPG
Интермодуляционные искажения больше в 10 раз - до -60 дБ, но и это не такая уж плохая цифра. До Hi-Fi осталось совсем чуть-чуть :D

P.S.
Послушал музыку через 2003 на уши - так себе. От низа до середины более-менее, а вот выше примерно 8 кГц - сплошная каша.
Ниже 100 Гц тоже не очень...
Поставил драйвера kx Project, пока разбираюсь.

P.P.S.
Глянул в стандарты, чтобы точно знать, что же такое Hi-Fi... о мама моя! Я-то думал... а оно оказалось...
В общем, по немецкому стандарту DIN 45500, принятому в 1974 году, усилитель высокой верности должен обеспечивать:
- полосу 40...16000 Гц с неравномерностью 1,5 дБ;
- коэффициент нелинейных искажений (КНИ) в полосе 40...12500 Гц, не более — 1 %;
- коэффициент интермодуляционных искажений (IMD) в полосе 250...8000 Гц, не более — 3 %.
Имхо, эти требования ниже плинтуса... даже наша TDA2003 им соответствует (кроме небольшого завала АЧХ ниже 100 Гц).
Правда потом этот DIN был заменён на европейский IEC 60581, о котором сведений в открытом доступе я не нашёл.

Но посмотрим в наш ГОСТ 24388-88, усилитель высшего (нулевого) класса должен обеспечивать:
- полосу 10...40000 Гц, с неравномерностью в полосе 20...20000 кГц не более +/- 0,3 дБ;
- общие гармонические искажения (THD) - не более 0,005 % (-86 дБ);
- отношение сигнал/взвешенный шум - не менее 110 дБ;
- средняя наработка на отказ - не менее 11000 часов;
Вот это я понимаю! СССР впереди планеты всей.
Помимо этого, регулятор усиления должен обеспечивать диапазон регулировки не менее 60 дБ;
должны быть устройства защит:
- от КЗ на выходе,
- от перегрева,
- акустических систем от постоянного тока.
Также приведены нормы массы и потребляемой мощности :D
Усилитель должен потреблять от сети 3,4*Рном Вт и весить 7+0,09*Рном кг.
Последний раз редактировалось ru0aog 13 июл 2016, 11:15, всего редактировалось 1 раз.
Свое изделие изъяна не имеет.
Аватара пользователя
ru0aog
Сообщения: 2201
Зарегистрирован: 31 янв 2013, 10:49
позывной: RU0AOG
CиБи позывной: Апрель
Имя: Станислав
Откуда: QTH locator: NO65JX # RDA KK-04
Контактная информация:

Re: УНЧ для радиоприёмника

Сообщение ru0aog » 13 июл 2016, 11:05

Но определимся, что же нам надо?
Мы будем слушать КВ-диапазон после узкополосных фильтров, следовательно высокие частоты нам не нужны.
Слишком глубоко вниз тоже не стоит расширяться, т.к. биения будут давить на уши.
В первом приближении можно ориентироваться на ширину стандартного телефонного канала - от 300 Гц до 3400 Гц.
Но, имхо, УНЧ должен обеспечивать несколько бОльшую полосу пропускания, примерно от 150 Гц до 8 кГц, и подавлять всё, что лежит за её пределами. Неравномерность полосы здесь не имеет решающего значения, +/-1,5 дБ вполне годится.
Отношение сигнал/шум должно быть порядка 90 дБ, чтобы при полном усилении не прослушивалось собственное "шипение".
Интермодуляция сигналов 300...3400 Гц в полосе 150...8000 Гц должна быть не более -70 дБ, при этом получим хорошую разборчивость, без "каши".
Ну и вся эта красота должна обеспечиваться при выходной мощности порядка 1...3 Вт.
В итоге видим, что усилитель получается на уровне нулевого класса, но с ограничением по частотной характеристике.

Думается мне, что TDA2003 для этих целей не дотягивает:
TDA2003.JPG
Особенно плохо дело обстоит с отношением сигнал/шум, при том, что выходная мощность тут не 1 Ватт, а 30 мВт.
Но и сама измерительная карточка уже на пределе.
Свое изделие изъяна не имеет.
Ответить