Soundkarten Audiomesstechnik

      Hallo Forumskollegen,

      da ich von meinem Jahr 1998 PC auf einen "neueren" umgestiegen bin und deshalb Soft- und Hardware neu einrichten musste, wollte ich Euch kurz berichten, wie ich Audiodaten, also Pegel über Frequenz, Leistungsbandbreite Phase über Frequenz, Klirrfaktor und Intermodulation mit einer Soundkarte messe. Für den neuen PC musste ich meine Messeinrichtung neu kalibrieren. Das war der Anlass für diese Beschreibung.

      Diese Messungen sind ein "Behelf", sie ersetzen nicht moderne hochwertige Audiomessplätze, sind aber dennoch ebenso leistungsfähig oder ggf. sogar leistungsfähiger als Audiomessplätze, die als "Stand der Technik" vor 25-30 Jahren galten und auch heute noch ein Vermögen kosten. Eine Soundkartenmesslösung für Verstärker-NF-Messungen kann man aber für 200 EURO realisieren. Damit sind sehr gute Messungen von Frequenzgang, Phasengang, Klirrfaktor und IM-Verzerrungen möglich, wie ich unten zeige.

      Lediglich Fremdspannungsabstand misst man immer noch am besten mit einem guten NF-Voltmeter. Hier gibt es doch viele Störquellen am PC durch Einstreuung, so dass man am PC auf einen Abstand von bis etwa 80 dB (höchstens 90 dB) limitiert bleibt.

      Für alte Röhrenradios sind die hier besprochenen Messungen meist entbehrlich, es genügt, wenn es läuft und gut klingt. Fehler lokalisiert man dort anders.

      Aber bei Transistortechnik kann man damit so allerlei merkwürdigen Fehlern auf die Schliche kommen.
      So machen sich defekte Elkos im Klangregelnetzwerk oder defekte Koppelelkos mit Leckstrom oder defekte Operationsverstärker in der Impedanzanpassstufe oder im Vorverstärker im Frequenzgang oder im Pegel des Untergrundrauschens bemerkbar.
      Schlechte Kontaktqualität von Schaltern, besonders selten benutzte zeigen sich in erhöhtem Klirrfaktor (da offenbar die Silbersulfidschicht auf den Kontakten durch ihr Halbleitereigenschaft zu nichtlinearen Verzerrungen führt)

      Ich benutze eine sog. "semiprofessionelle" Soundkarte (mittlerweile ist die "altes Eisen", es gibt bereits wieder viel besseres, die den Vorteil ausreichender technischer Qualität und Cinch-Buchsenanschlüsse hat. Man muss kein Geld für Profikarten ausgeben. Die semiprofi-Karten haben Ordentliches zu bieten. Eine Duplex-Soundkarte ist allerdings Voraussetzung, Aber alle modernen Karten gehören heute dieser Kategorie an.

      Seinerzeit hatte ich mich für eine Steckkarte entschieden. Heute würde ich eine externe USB-Karte vorziehen. Einmal kann man die an jedem PC, also auch am Laptop, betreiben. Zweitens macht eine externe Karte weniger Probleme mit Masseschleifen, besonders am Laptop, der ja i.a. keine Schutzkontaktverbindung mit dem Netz hat.

      Es sollte hier erwähnt werden, dass Soundkarten einen Eingangs-Innenwiderstand von ca. 10 kOhm haben und der Spannungsteiler der das Signal am zu testenden Gerät (Vorverstärker, Tuner-NF-Ausgang oder am Lastwiderstand vom Endverstärker) abzweigt und der Soundkarte zuführt, darauf abgestimmt sein muss. Der verwendete ohmsche Lastwiderstand an Endverstärkern ist i.a. 4 Ohm oder 8 Ohm bei Transistorgeräten. Bei anderen Geräten ist auf die jeweilige, ggf höhere Impedanz-Spezifikation der anzuschliessenden oder angeschlossenen Lautsprecher abzustellen (z.B. 16 Ohm).

      Parallel zu den Lautsprechereingängen, bzw. zum Lastwiderstand, der anstelle des Lautsprechers am Verstärkerausgang liegt, wird über einen Spannungsteiler der Soundkarteneingang des PC angeschlossen. Der Spannungsteiler wird so dimensioniert, dass z.B. bei Vollaussteuerung des Verstärkers (meine Referenz ist 100 W Sinus an 8 Ohm, in dem Fall also bei 28,3Veff am 8 Ohm Lastwiderstand) die Spannung am Soundkarteneingang gerade 1,00 V eff beträgt. Damit wird die Soundkarte nicht übersteuert und arbeitet in ihrem optimalen Bereich mit niedriger Verzerrung.

      Zum Schutz der Soundkarte bei Fehlverkabelung oder Fehlanschluss oder bei Defekten des zu testenden Gerätes sollte unbedingt ein Überspannungsschutz für den Soundkarteneingang vorgesehen werden. Dieser wird zweckmässig durch zwei "gegenpolig" in Reihe liegenden Zenerdioden mit einer Zenerspannung von je 3-4 Volt realisiert. Die beiden Zener-Dioden legt man zwischen Masse und heissem Eingang am Soundkarteneingang, bzw. entsprechend zwischen Ausgang des Spannungsteilers und seiner Masseseite zum Soundkarteneingang.

      Den Ausgang der Soundkarte verbindet man direkt mit dem Eingang des NF-Verstärkers.

      I.a. verbindet man also den linken Ausgangskanal der Soundkarte mit dem NF-Verstärkereingang des Geräts, das man testen möchte. Den Ausgang des Spannungsteilers hinter dem Lastwiderstand verbindet man z.B. mit dem linken Eingangskanal der Soundkarte. Je nach verwendeter Mess-Software kann man nun den rechten Eingangskanal der Soundkarte dazu verwenden, Linearitätsabweichungen, wie Eigenfrequenzgang und Eigenklirr der Soundkarte intern zu kompensieren. So arbeitet z.B. die Mess-Software ARTA. Dafür wird mit einem Y-Verteiler vor dem NF-Eingang des zu testenden Gerätes das Signal abgezweigt und dem rechten Soundkartenkanal zugeführt.

      Das Signal am Ausgang des zu testenden Gerätes (bzw. das Ausgangssignal des Spannungsteilers hinter dem Lastwiderstand, der das Signal auf max. 1 V begrenzt) wird also in den linken (=Messkanal) Eingang der Soundkarte eingespeist. Das Referenzsignal, das vor dem zu testenden Gerät an dessen Eingang abgezweigt wird, in den rechten Kanal. In der Soundkarte kann mit entsprechender Software das Referenzsignal invertiert werden, so dass ggf. vorhandene Nichtlinearitäten des Messsignals, das dem zu messenden Gerät zugeführt wird, bei der Auswertung neutralisiert werden.


      Frequenzgangmessungen

      Auf diese Weise (Zweikanalmessung) lassen sich linealgerade NF-Pegel über einen Frequenzbereich von nahezu DC, also fast 2-3 Hz, bis zu 100 kHz realisieren. Und das mit einer Soundkarte, die in der Anschaffung etwa um 100 EUR liegt.

      Damit man bis knapp über 92 kHz mit der Soundkarte messen kann, muss sie Samplingfrequenzen von 192 kHz beherrschen und das PC-Betriebssystem muss wenigstens Windows XP oder neuer (oder vergleichbar leistungsfähige Systemsoftware) sein. Unter Windows 98 ist man auf Samplingraten von bis zu 96 kHz begrenzt, damit sind dann "nur" Frequenzgangmessungen bis 43 kHz möglich.

      Hier ein Beispiel für eine Soundkarte des Typs ESI Juli@. Verwendete Messsoftware: ARTA
      Der Frequenzgang ist brettgerade (innerhalb +- 0,01 dB) von < 10 Hz bis über 90 kHz. Die hier eingesetzte Karte produziert etwas Rauschen bei f > 50 kHz. Vielleicht auch mitverursacht vom Schaltnetzteil im PC und/oder den vielen Schaltnetzteilen in der Messumgebung? Deshalb mache ich THD+N Messungen zweckmässigerweise nur bei einer Messbandbreite bis 48 kHz (entspricht einer Samplingfrequenz von 96 kHz). Beispiel folgt weiter unten.




      und hier in grün, von 5Hz bis 45 kHz brettgerader Frequenzgang, darunter in blau der Phasengang, hier auch ganz brettgerade (dazu auch weiter unten)!




      Klirrfaktormessungen

      Mit preiswerten semiprofi-Duplex Soundkarten (Gebrauchtpreise ca. 40-60 EUR) beträgt die untere Messgrenze des Klirrfaktors ca. 0,01 % THD (bzw. THD+N). Mit hochwertigen semi-profi Soundkarten (Gebrauchtpreise ca. 80-20 EUR) kommt man eine Dekade tiefer, also hinunter bis zu 0,001% oder sogar bis 0,0001 bis 0,0003%. Dies gilt, sofern man mit der 2-Kanalmethode intern kompensiert.

      Hier der Eigenklirr der Soundkartenmesskette mit der ESI Juli@ Karte: Es ist die Frequenzanalyse dargestellt.
      Man kann hier also Klirrfaktoren von THD > 0,0005% noch messen. Es ist in der Messung bei 1 kHz gerade die 1. Oberwelle bei 2 kHz über dem Rauschen noch zu sehen. Die höheren Oberwellen sind nur noch gerade zu erahnen.




      Und hier der Klirrfaktor (THD) über den NF- Frequenzbereich:




      Und das gleiche in der Darstellung als Klirrabstand (in dB, rote Linie) gegenüber dem Pegel des Eingangssignals bei 0 dB (grüne Linie):





      Intermodulationsverzerrungen

      Die IM-Verzerrungen lassen sich (normgerecht) mit zwei frei wählbaren Sinussignalen bei frei wählbarem Amplitudenverhältnis messen, wenn eine Software verwendet wird, die diese Option zur Verfügung stellt. Aus den Pegeln der im getesteten Gerät entstehenden Mischproduksignale lassen sich die IM-Verzerrungen berechnen (ggf. macht das die Mess-Software automatisch).

      Der Anteil der IM-Verzerrungen der Soundkartenmesskette liegt bei etwa 0,005% oder besser. Hier sogar nur bei 0,0012%. Gemessen mit 250Hz : 8 kHz im Amplitudenverhältnis 4:1.




      Phasengang

      Bei guten Soundkarten hat man einen brettgeraden Phasengang über den gesamten NF-Frequenzbereich. Das bedeutet, dass keine Phasendrehung über den Frequenzbereich durch die Soundkartenmessanordnung verursacht wird.




      Klirrfaktor bei Radio-ZF-Abgleich:

      Für den Fall, dass man bei Radioempfängern einen Zwischenfrequenzabgleich machen will, dafür ist Klirrfaktormessung des NF-Ausgangssignals des Tuners erforderlich, arbeitet man einkanalig. Das HF-Eingangssignal kommt ja dann vom HF-Signalgenerator/Messender in üblicher Art. Der NF-Ausgang (demoduliertes Signal) des Radios wird dann ohne Lastwiderstand direkt dem hochohmigen Eingang der Soundkarte zugefügt. Auch hier sind ggf. Schutzmassnahmen gegen (versehentliche) Überspannung am Soundkarteneingang zu treffen.

      Der Klirrfaktor ist bei Radiomessungen nicht von der Soundkarte als Messgerät begrenzt, sondern vom Eigenklirr des Messsenders. Hier wird man sich in Grössenordnungen von etwa 0,1% bis 1 % bewegen. Auch ohne interne Kompensation haben moderne Soundkarten einen Eigenklirr, der unter 0,1% liegt und linearen Frequenzgang von 30 Hz bis 15 kHz (oder wesentlich besser), also für Tunermessungen voll ausreichend. Bei FM-Frequenzgangmessungen ist die Deemphasis zu berücksichtigen, die Messwerte sind also ggf. entsprechend zu korrigieren, falls der Messender nicht mit Preemphasis arbeitet.




      Wie sieht es nun aus, wenn man Geräte vermisst?

      Hier als Beispiel eine Kombination aus Grundig SXV 6000 Vorverstärker und Grundig A 5000 Endstufe. Gemessen über alles an einem 8 Ohm/100W Lastwiderstand mit nachfolgendem Spannungsteiler.


      Frequenzgang:

      Gemessen bei 50W Ausgangsleistung an 8 Ohm (100 W, bzw. 28.3 Veff entsprechen 0dB. 50 W bei 1 kHz sind also -3 dB, wie im Messplot). Die Leistungsbandbreite, bei der die Ausgangsleistung auf die Hälfte, der Pegel also um 3 dB abfällt, reicht von 6 Hz bis 71 kHz. Um diese Grenzfrequenz noch messen zu können, muss die Soundkarte auf 192 kHz Sampling Frequenz eingestellt werden. Damit kann man praktisch bis 92 kHz messen. Bei 96 kHz Sampling Frequenz beträgt die obere messbare Frequenz nur ca. 46 kHz (etwas weniger als 48 kHz) und bei 48 kHz Sampling Frequenz, die von einfacheren Soundkarten geboten wird, ist man auf max. knapp über 20 kHz limitiert. Um den Klirrfaktor eines 10 kHz Signals messen zu können, muss man aber mindestens bis über 40 kHz noch messen können. Also ist eine Soundkarte angesagt, die wenigstens eine Sampling Rate von 96 KHz beherrscht.




      Klirrfaktor:

      Bei 1 kHz und 50 W (20 Veff = -3 dB) an 8 Ohm: 0,019% (THD) sowie 0,020% THD+N (Klirr einschliesslich Rauschen). In diesem Fall wurde das Frequenzspektrum auf 48 KHz (96 kHz Sampling) limitiert, um das Fremdrauschen bei 90 kHz von der Soundkarte zu eliminieren (siehe oben).




      Intermodulationsverzerrungen (IM):

      Bei 40 W an 8 Ohm mit 250 Hz : 8 kHz (4:1) betragen die IM-Verzerrungen 0,065%. Das gibt die Software ARTA direkt aus. Man kann den Wert auch "zu Fuss" aus den Signalintensitäten der Mischprodukte auf beiden Seiten von 8 kHz nach bekannter Formel für die IM-Verzerrung berechnen. Man sieht auch noch zwei Oberwellen vom 250 Hz Signal, was aber in der Auswertung der IM-Verzerrungen keine Rolle spielt.



      Zu den Radiomessungen werde ich demnächst noch etwas schreiben.



      Herzlichen Gruss
      Reinhard
      Hallo,

      sehr schöne Übersicht über die heutigen Möglichkeiten der PC-NF-Messtechnik.

      Eine Frage, was verbirgt sich hinter der Software "ARTA"?

      Ich selber benutze die Freeware "rmaa 5.5" mit einer PCI-Soundblaster- Karte für 25€. Damit sind Rauschabstände bis 90 dB und Klirr- bzw. Intermodulationsfaktoren ab 0,005 % messbar. Allerdings Frequenzgänge nur bis 20KHz. Die Messung ist automatisiert, so dass man in einer Minute einen Verstärker komplett durchgemessen hat.

      Wichtig ist auch der Hinweis auf die Elkos. Mit solchen Lösungen (s.o.) kann man sehr einfach testen, ob die Elkos im Übertragungsweg bzw. in der Siebung in Ordnung sind. Dann erübrigt sich meistens der Tausch auf Verdacht. Ich teste seit Jahren erstmal die elektroakustischen Daten der Verstärker (Klirr, Frequenzgang und Rauschen) und habe dabei festgestellt, dass in fast allen Fällen die Elkos nach 30 - 40 Jahren in so gutem Zustand sind, dass sie keinen negativen Einfluß haben. Das schließt nicht aus, dass der ein oder andere Elko vielleicht nicht mehr ganz fit ist, aber solange es keine Auswirkungen auf die elektroakustischen Eigenschaften hat, kann man es auch ignorieren.
      Hallo KOR,

      ARTA Information: Bei Google Suche kommt das an 1. Stelle:
      http://www.artalabs.hr/

      ARTA ist wesentlich vielseitiger einzusetzen als rmaa. Aber auch anspruchsvoller in der Bedienung. Man merkt, dass es eine professionelle Software ist. rmaa ist einfacher, schneller aber eben wenig flexibel.

      Die Manuals mit sehr ausführlicher Beschreibung sind im Downloadbereich bei ARTA erhältlich und noch mehr Informationen im Supportbereich.

      http://www.artalabs.hr/download.htm
      http://www.artalabs.hr/support.htm

      Herzlichen Gruss,
      Reinhard
      Hallo Reinhard,

      vielen Dank für die schnelle Antwort. Fragen ist halt manchmal effektiver als guggeln oder seitenweise neudeutsche Manuals zu durchsuchen.

      Deswegen noch zwei. Benötigt man für die Bilder (erzeugen, kopieren), die Du eingestellt hast, die Lizenz (personal license) oder funktioniert das auch mit der Demo-Version? Ich meine nicht das Speichern von Ergebnissen, das geht wohl nur mit Lizenz.

      Kann das Programm das Spektrum einer Klirrfaktormessung kontinuierlich darstellen, so dass man beispielsweise bei Ruhestromeinstellungen direkt die Auswirkungen sehen kann?

      Für eine Antwort wäre ich sehr dankbar.

      Gruss

      KOR
      Hallo KOR

      Jeder Einsatz von ARTA für kommerzielle Zwecke erfordert eine Lizenz. Demos und gelegentliche private Nutzung ohne kommerzielle Verwendung geht mit der nichtlizensierten Demo Version, die alle Funktionen unterstützt ausser Speichern.

      Die Bilder, die Du siehst, kann man auch mit der Demoversion bekommen. Es gibt eine Funktion "copy", die das Messergebnis in die Windows Zwischenablage kopiert. Von dort aus kann man es mit "paste" (einfügen) in eine Microsoft Office Anwendung oder eine Bitmap-Software (Windows Paint oder ähnlich) transferieren. Man kann die Ergebnisse auch in Excel exportieren. Das habe ich im obersten (weissen) Plot gemacht. Die anderen sind alle über "copy" via Zwischenablage erstellt.

      Das Programm stellt Klirrfaktor in der Spektrumanalysator kontinuierlich dar. Ein paar Sekunden Zeitverzögerung sollte man aber berücksichtigen. Mach Dir aber keine allzugrossen Hofnnungen, dass Du so ein Minimum des Klirrs findest. In vielen Fällen kann man durch Erhöhung des Ruhestroms eine stetige Verringerung des Klirrs bekommen. Aber das führt leicht zur thermischen Überlastung oder frühem Durchlegieren der Endstufentransistoren. Man sollte also mit dem Ruhestrom in der Nähe der Herstellerempfehlung bleiben. Einige Service-Anleitungen sehen die Einstellung oder Überprüfung des Ruhestroms anhand des Klirrfaktors vor (z.B. Yamaha B-2). Das kann man damit problemlos machen.

      Herzlichen Gruss,
      Reinhard
      Der in diesem Thread oben gezeigten Leistungsfähigkeit der internen Soundkarte ESI Juli@ trauere ich sehr nach. Denn nach schon kurzer Zeit gab es die PC-Hardware-Umstellung von PCI-slot auf PCI-e (PCI-Express) und damit war diese für Audiomessungen überragende Soundkarte nicht mehr nutzbar. Auch das damalige Betriebssystem Windows XP, mit dem Juli@ lief, wurde bald abgelöst.

      Neuere Soundkarten für PCIe kamen an die Leistung nicht mehr heran, es sei denn, man wäre bereit gewesen, statt ca. 150 € eben dann ein Vielfaches dafür zu berappen. Ich hatte mich dann für eine externe Soundkarte entschieden, um der PC-Hardware-Abhängigkeit zu entgehen. Es wurde bei mir ein Steinberg UR242 Audio-Interface, mit der ich eigentlich für Routine-Messungen immer noch zufrieden bin (Steinberg ist eine Firma, die zu Yamaha gehört). Aber der unteren Messgrenze der früheren ESI Juli@ kann das Steinberg UR242 Audio-Interface bei weitem nicht das Wasser reichen. Während (wie hier oben gezeigt), mit der Juli@ bis zu -110 dB Klirrdämpfung (= 0,0003 %) bei 1 Veff / 1 kHz gemessen werden konnte, schafft das UR242 Interface gerade mal nur bis -90 dB (0,003-0,004 % THD), Faktor 10x schlechter. Aber für die meisten praktischen Fälle reicht das ja auch.

      Neuere Audiointerfaces von Focusright und einigen anderen in der ca. 200,- € Preisklasse können das inzwischen besser,bis ca. -110 dB Klirrdämpfung. Aber für die schon semiprofessionelle Qualität (z.B. RME ADI-2 Pro) muss man doch stolze 1000 € und mehr hinblättern, wenn man -120 dB THD noch sicher messen möchte. Entsprechend mit der unteren Klirrgrenze geht auch der Rauschteppich runter, so dass auch niedrigere Rauschpegel auf Profi-Niveau gemessen werden können. Immerhin ist man bei solchen 1000,- € Audio-Interface Messlösungen in einem Leistungsbereich, die sonst nur professioneller Hardware im Bereich von 10'000,- € und darüber vorbehalten ist (gebraucht immer noch um ca. 2000-5000 €).

      So ein externes Audio-Interface, wenn man es für Mess-Zwecke benutzt, ist eigentlich nur eine Kombination von zwei Bausteinen, einem DAC (digital-to analog-converter) als Signalgenerator und einem ADC (analog-to digital-converter) als Audio-Analysator. Die Software in exzellenter Qualität gibt es kostenlos (ARTA, REW,...) zum Runterladen im WWW.

      Man kann nun eine speziell für Audio-Messzwecke gezüchtetes externes Audio-Interface, wie das QuantAsylum QA403, als Komplettlösung kaufen (ca. 700-800 €), Messbereich bis -120 dB Klirrdämpfung. Oder man besorgt sich DAC (digitalen Signalgenerator) oder analogen ultra-klirrarmen analogen Signalgenerator und klirrarmen ADC getrennt.

      Als ADC ist der speziell für Messzwecke gezüchtete E1DA Cosmos ADCiso sehr gut geeignet, den es in drei Qualitätsstufen, A, B und C gibt - A ist die höchste Qualität, und die teuerste. Er schlägt mit ca. 240 € zu Buche, Klirrgrenze um ca. -129 dB.

      Schwieriger ist es mit dem DAC/Signalgenerator Teil, jedenfalls, wenn der in einer dem hochqualitativen ADC adäquaten Qualität entsprechen soll. Da ist man schnell wieder in der 800 € Klasse, etwa mit dem Topping D90 III Sabre DAC. Dafür ist man zusammen mit dem ADC für ca. 1000 € auf einem Messniveau, das schon fast an das eines Audio-Precision AP555 (Neupreis ca. 50'000 $) heranreicht und über das eines QuantAsylum QA403 Komplettgeräts (für 700-800 €) nochmal deutlich hinausgeht. Das ist zum heutigen Zeitpunkt zusammengefasst in etwa der Stand der Audio-Messtechnik im Amateur-Sektor.

      Das war jetzt alles nur Vorrede zum eigentlichen Anliegen: Kann man denn nicht den (teuren) ultra-klirrarmen DAC durch einen preiswerten oder sogar unschlagbar preisgünstigen analogen Sinusgenerator ersetzen? Und kommt man damit auf das gleiche Qualitätsniveau wie mit einem teuren DAC?

      Die Antwort in beiden Fällen: Ja, das geht - wenn man sich auf eine Festfrequenz, z.B. 1 kHz, beschränkt.
      Und so einen "ultra-low-distortion" Sinus-Generator bekommt man sogar als fertig bestückte Platine aus China - einschl. Versand - für weniger als 15 €. Dann könnte man sich für dieses kleine Geld auch noch einen zweiten besorgen und den auf 10 kHz "umstricken". In Kombination mit dem E1DA Cosmos ADC hätte man damit eine günstige Messlösung für THD bei einer (ggf. zwei?) Festfrequenz(en) von z.B. um 1 kHz (und ggf. 10 kHz?), bis -120 dB für nur ca. 250 € Gesamtkosten.

      Darüber berichte ich nachfolgend weiter.

      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Man bewahre alte Hardware auf!

      Mein ältester Rechner ist ein 486 mit Co-Prozessor, der unter DOS läuft.
      Mehrfach brauchte ich den schon, gerade wegen der Diskettenlaufwerke.
      Damit rettete ich mal eine Lagerverwaltung, von der es nur noch eine Sicherheitskopie auf Diskette gab.
      Viele neuere Diskettenlaufwerke bekamen Schluckbeschwerden, extreme Lesefehler.
      Das von 486 schaffte es nach einigen Versuchen, die Diskette doch noch erfolgreich zu lesen.

      Dann habe ich einen alten IBM Aptiva mit Win 98 zur Verfügung, erster Rechner meines Vaters.
      Der bekam bald eine für damalige Zeit sehr hochwertige Soundkarte von mir verpasst.
      Damit digitalisierte ich schon einige Sachen von Band oder Schallplatte.
      Auch rüstete ich einen CD-Brenner von TEAC nach, Höchstgeschwindigkeit 4x.
      Den ergatterte ich aus einem Lagerfehlbestand für unter 50 DM, war zuvor richtig teuer.
      Mit dem brenne ich immer wieder mal Audio-CDs, die Red Book entsprechen.
      Die CDs werden auch von sehr alten CD-Spielern wie Grundig CD7500 angenommen.
      Nicht mehr einfach beschaffbar, Rohlinge 74 Minuten gibt es noch, meist NOS.

      Reinhard sprach das Problem mit PCI an, kenne ich natürlich auch.
      Wenn es sein muss, kann ich wieder Uraltkarten AT-Bus reaktivieren, habe die Rechner.
      Die beiden Rechner zuvor lediglich als Beispiel, habe noch mehr.
      Aufbewahren sollte man nur wirklich hochwertige Hardware, nicht die Sonderangebote vom Discounter.
      Auch habe ich noch mehrere echte Monitore, nicht Flachbildschirme, sogar einen monochrom Bernstein.
      So Monitore werden interessant, wenn man altes Industriezeugs repariert wie Anfänge CNC.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com

      Neu

      Hallo Andreas,

      ich habe ebenfalls den alten Rechner mit WIN XP und der ESI Juli@ Karte und passenden alten Treibern aufbewahrt. Immer mit dem Gedanken, dass ich ihn für diese Messzwecke ja noch benutzen kann.

      Das Problem ist, den Rechner kann man praktisch nur noch dafür verwenden, kein Internet Video läuft auf ihm noch flüssig, kein Virenschutzprogramm mehr möglich, viele andere Programme sind nicht mehr kompatibel, also nur noch reiner "Messrechner" für wenige Anwendungen. Ich habe aber nicht genug Platz, der jetzige neuere PC ist ein Allrounder, der macht alles. Kann mir leider den alten nicht noch daneben stellen. Er steht also jetzt in einem anderen Raum und ist technisch noch voll ok, aber nach heutigem Standard für alle anderen Zwecke total veraltet. Kommt also kaum noch zum Einsatz.

      Gruß
      Reinhard

      Neu

      Reinhard, bei mir ähnlich!

      Der Hauptrechner läuft bei mir mit Linux, allein schon wegen des Forums.
      Da braucht man sich keine Sorgen zu machen, daß man sich Viren einfängt.
      Viren, die sich in unixoide Systeme einnisten, gibt es fast nicht.
      Auch nehme ich den für manche DOS-Programme, Emulator DOSBox.

      Bei Bedarf stelle ich mir zusätzlich einen Rechner mit Win auf den Schreibtisch.
      Internet gewöhnte ich dem ab, der läuft im Quarantänebetrieb.
      Auf dem laufen hauptsächlich die Simulatoren, die Win benötigen.
      Ist eine praktische Sache mit zwei Rechnern gleichzeitig.
      Mit dem Linuxrechner, der hat vier Desktops, sehe ich mir z.B. Datenblätter an.
      Auch ist schnell mal was recherchiert oder ich schaue im Forum vorbei.
      Datenaustausch zwischen den beiden mache ich dann mit USB-Stöpsel.
      Platz geht halbwegs bei mir, wohne nicht mehr wie früher in einer kleinen Mietwohnung.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com

      Neu

      zurück zur Hauptsache...

      bei ebay, Alibaba, AliExpress,... findet man für ca. 10-14 € (Versand inkl.) unter der Bezeichnung " low distortion 1 kHz sine generator", "low distortion audio range oscillator 1 kHz", " 1 kHz sine wave signal generator" u.ä. ein kleines, schon bestücktes Platinchen, das - wie der Name sagt - einen Sinus-Oszillator für ca. 1 kHz beinhaltet. Ich würde jetzt kein Tohuwabohu drum machen, wenn es sich um einen gewöhnlichen, durchschnittlichen Wald- und Wiesen-Sinusgenerator handeln würde. Aber dieser hier, ist aussergewöhnlich, da er einen überdurchschnittlich sauberen Sinus erzeugt und das für erstaunlich wenig Geld.

      So sieht er aus:


      In den Verkaufsangaben wird angegeben: < 0,001 % THD, manchmal auch "0,000064 % THD. Bei der älteren Version, die noch nicht drei einstellbare Potis hatte, wurde mit einem AP555 Analysator 0,006 % THD bestätigt (akustik-messen.de/index.php/de…-low-distortion-generator).

      Bei der neuen Version mit drei Potis und noch besser angepassten Bauteilewerten darf man offenbar 0,0003 % THD oder besser erwarten (ae01.alicdn.com/kf/He4c3d47db3084fdc8a969ce6054bdacbc.jpg).

      Es handelt sich um einen Oszillator mit 2 OpAmps NJM5532 (von JRC) - auf meiner ex China Platine sassen tatsächlich echte von Japan Radio Co., ich konnte die Dioden zwischen den Eingängen messen, die die Fakes alle nicht haben - und einem TL071 von TI. Ausserdem ein NJFET 2SK30A (GR). Die 5532 OpAmps sorgen mit ihrer RC-Aussenbeschaltung für eine 360° Phasenverschiebung, um damit die Schwingung aufrecht zu halten. Wer sich näher mit dieser sehr speziellen Schaltung beschäftigen will, suche nach "FET-stabilized state-variable-filter oscillator".

      Beschreibung der Grundzüge des Schaltungsprinzips: schematicsforfree.com/files/Os…State Variable Filter.pdf

      Als Schaltung ist diese angegeben:

      Bei meiner Version sind aber als Festwiderstände von R6 und R7 jeweils 3,6 kOhm in Serie mit einem Multi-Turn 200 Ohm Präzisions-Poti verbaut. Das führt dazu, dass die Frequenz nicht bei 1 kHz liegt, sondern in der Nähe von 900 Hz. Mit den beiden 200 Ohm Potis habe ich so genau wie möglich 900 Hz eingestellt und dabei die Poti-Widerstandswerte für beide Potis möglichst gleich gehalten. Nach Einbau in ein geschlossenes Metallgehäuse sehe ich eine Temperaturdrift der Frequenz um bis zu +0,75 Hz nach Einschalten. Nach ca. 30 Minuten komme ich stabil auf 900,0 Hz +/- 0,1 Hz.

      Ich habe keinen Versuch unternommen, durch Änderung der Festwiderstände von 3,6 kOhm auf kleinere Werte (z.B. 3,3 kOhm) auf 1 kHz zu kommen. Wichtiger ist mir ein möglichst kleiner Klirrfaktor. Bei der allerersten Inbetriebnahme - noch ohne jeden Feinabgleich - konnte ich f=887 Hz mit 0,00021 % THD und den Ausgangspegel von 7,5 Veff messen. Durch Abgleich des Potis VR lässt sich die Klirrkomponente k2 weiter minimieren, vorausgesetzt, man hat ein Messgerät (ADC), das < 0,0002 % THD noch (zuverlässig) messen kann. Glücklicherweise schafft das mein QuantAsylum QA403 noch. Ich konnte so den THD bei 7,5 V Ausgangsspannung auf < 0,00006 % bringen. Die chinesische Angabe von 0,000064 % THD ist also nicht gelogen! Nur darf man diesen Wert nicht unbedingt ohne den nachträglichen Feinabgleich erwarten.

      Tatsächlich bekomme ich nach Feinabgleich sogar 0,00004 % THD (-128 dB) bei 7,5 Veff Ausgangspegel:


      Ich habe bei den gezeigten Messungen einen Messbereich von 20-48000 Hz (96 kHz sampling rate).

      Nur, 7,5 V Ausgangsspannung ist für die meisten Anwendungen in der Audio-Messtechnik zu heftig. Man sollte also den Ausgangspegel abschwächen können, allerdings ohne sich dadurch wieder einen stärkeren Verzerrungsanstieg einzufangen. Bei diesen sehr kleinen THD-Werten ist z.B. die einwandfreie Qualität jedes Kontakts sehr wichtig. Ich verwende bisher einen Stufenabschwächer, der mir sehr klirrarm den Pegel in 6 dB-Schritten um bis zu -42 dB abschwächt.

      Abschwächung um 18 dB bringt den Pegel auf komfortable ca. 930 mVeff herunter, und das mit nur 0,00006 % THD:


      Der Nachteil jeder Pegelabschwächung ist der dadurch verursachte Anstieg des Rauschteppichs, so dass der S/N-Abstand etwas schlechter wird. Sieht man auch, wenn man die Messung mit 0,93 V Pegel mit der bei 7,5 V Pegel vergleicht.

      Hier bei 1,85 Veff, THD = 0,00005 %


      und bei 0,48 Veff, THD = 0,00008 %


      So sieht's aus, vorne der Sinus-Generator, eingebaut in ALU-Gehäuse; dahinter das +/-15 V DC Netzteil:

      Der Signalausgang verwendet eine abgeschirmte Koax-Leitung (SMA-Buchse).
      Die +/- 15 V Spannungsversorgung erfolgt über eine GX12 Aviation Anschlussbuchse.


      Stufenabschwächer bis -42 dB und QA403 ADC Messeingang:



      Ich habe vor, noch ein qualitativ gutes Multi-Turn-Poti vor den Ausgang zu setzen, damit ich den Ausgangspegel stufenlos und genau einstellen kann. Die derzeit nötige Verkabelung mit dem externen Abschwächer ist mir etwas viel Klimbim. Lange unnötige Leitungen vermeiden, wenn's geht.

      Das Teil ist bestellt, dauert aber noch ein wenig. Ich berichte weiter.


      Gruß
      Reinhard

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      Vorüberlegungen zum Ausgangspoti-Einbau

      Der sehr niedrige Klirrfaktor von -128 dB wird ja deshalb möglich, weil der OpAmp NE5532 extrem gering belastet wird. Ihm ist auf der Platine ein 100 Ohm Widerstand nachgeschaltet. Diese 100 Ohm bilden den Ausgangswiderstand des Generators. Der angeschlossene ADC (Audio-Analysator) hat eine Eingangsimpedanz von 100 kOhm. Das sind ideale Verhältnisse.

      Diese idealen Verhältnisse bestehen nicht mehr, sobald eine Ausgangspegel-Abschwächung mit einem Spannungsteiler vorgenommen wird. Wird der Spannungsteiler (= Poti) hochohmig ausgelegt, was für eine geringe Last am Generatorausgang günstig wäre, so wird der Rauschpegel bei einer klein eingestellten Ausgangsspannung merklich negativ beeinflusst. Wird der Spannungsteiler niederohmig ausgelegt, ist das für niedrigen Rauschpegel günstig, aber die OpAmp Last ist damit hoch, so dass der niedrige Klirrfaktor nicht mehr erreicht werden kann. Denn mit dem Ausgangsstrom nimmt der OpAmp Klirr schnell zu.

      Es gilt also einen Kompromiss für den Poti-Widerstand zu suchen. Dazu musste erst untersucht werden, wie sich der THD lastabhängig mit der Lastimpedanz ändert.
      Dafür habe ich vor die SMA-Ausgangsbuchse (man kann auch sagen: parallel zu ihr) einen Lastwiderstand nach Masse geschaltet und variiert und jeweils den THD des Ausgangs-Sinus gemessen.

      Hier das Ergebnis (der 100 Ohm Ausgangswiderstand wurde in die Lastimpedanz einbezogen):



      Der Klirrfaktor ist stark von der Lastimpedanz abhängig, wie zu befürchten war.
      Im nächsten Schritt war abzuwägen, ob THD oder der Rauschabstand höher zu wichten sind. Für mich ist THD wichtiger. Denn sowieso muss im Audio-Analysator- Eingang (ADC-Eingang) bei hoher Eingangsspannung eine Abschwächung vorgenommen werden, die sowieso den Signal/Rauschabstand verschlechtert. Je kleiner der Pegel vom Signalgenerator ist, desto geringer kann dann die erforderliche Abschwächung im ADC sein. Das ist also gehopst wie gesprungen, wo man sich den Malus einfängt. Anders beim THD, da kann man nichts mehr kompensieren. Dennoch muss man darauf auchten, dass der Rauschpegel nicht zu hoch wird, da er sonst die Messfähigkeit der Harmonischen bei -120 dB und darunter beeinflusst. Der Abstand des Rauschteppichs von den Klirrkomponenten sollte möglichst 20 dB oder mehr betragen, und muss wenigstens 10 dB betragen. Bei THD bin ich bereit, dafür eine Einbusse von ca. 3 dB inkauf zu nehmen.

      Mit der gezeigten Messung kommt eine THD-Einbusse von 3 dB mit einem Potiwiderstand von 5 kOhm zustande. Das ist der Grund, warum ich mich nicht für ein niederohmigeres Poti entschieden habe, aber auch nicht für ein höherohmigeres. Das ist etwas willkürlich, es besteht m.E. ein Spielraum von ca. 5 kOhm bis ca. 20 kOhm für das Poti.

      Das von mir gewählte 5 kOhm Poti ist ein 10-Gang Präzisionspoti 5 kOhm +/- 5 %, LIN +/- 0,25 % des Herstellers Bourns.
      Wie es damit ausgeht, folgt.

      Gruß
      Reinhard

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      Poti 5 kΩ ist ein guter Kompromiss!

      Standardeingänge sind für 47 kΩ ausgelegt, also Faktor 10.
      Betrachtet man 775 mV, auch eine typische Spannung, wird es noch interessanter.
      Das Poti steht dann zu GND hin auf auf etwa 500 Ω bei 7,5 V am Potieingang.
      Bezüglich Niederohmigkeit des Ausgangs hat man dann sehr viel Reserve.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com

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      Erstes Ergebnis mit dem Poti (Präzisionspoti, 10-Gang, 5 kOhm):

      Steht der Schleifer am Rechtsanschlag (keine Abschwächung), erhalte ich ein gutes Resultat: -127 dB THD. Die 5 kOhm-Last wirkt sich also nicht schädlich aus.
      Sobald der Schleifer aber auf die Widerstandsbahn (Drahtwendel bei diesem Typ!) kommt, wird das Ergebnis katastrophal, bei 1 V Ausgangspegel ist dann THD nicht besser als -80 dB (0,01 %).

      Fazit: Dieses Poti ist für diesen Zweck unbrauchbar! Die Kontaktqualität Schleifer-Drahtwendel ist hier nicht ausreichend. Die Spannung lässt sich zwar einwandfrei einstellen, Klirrfaktor bei den hier vorhandenen winzigen Strömen verträgt aber keine auch nur noch so dünne Oxid- oder Sulfidschicht.

      Ich werde noch ein konventionelles Kohlebahn-Poti versuchen.

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      In meinem Bestand hatte ich jetzt nur noch ein 10 kOhm Kohleschichtpoti, mit dem ich eben probiert habe. Das Wirewound-Poti hat beim Klirrfaktor ja versagt.

      Das (neue) Kohleschicht-Poti arbeitet einwandfrei. Ich verliere mit dem 10 kOhm Poti nur ca. 0,1 V Ausgangsspannung und ca 1 dB (max. 1,5 dB) bei THD gegenüber dem über Relais geschalteten Stufenabschwächer. Das ist innerhalb der Erwartung.

      Allerdings hatte ich nach Einbau dieses Potis mit 50 Hz-Brummeinstreuung zu kämpfen. Schwer zu durchschauen. Jedenfalls hat eine dicke Kupferlitze zwischen PC-Gehäuse und dem Schirm der BNC-Eingangsbuchse am Audioanalysator die wirkungsvoll auf ein sehr erträgliches nur noch geringes Mass gedämpft. Sonst wäre dadurch THD+N schwer beeinträchtigt gewesen. Aber so kann ich gut damit leben. Manchmal muss man bei Brummschleifen etwas probieren, was hilft; Leitung zwischen den Gehäusen und/oder den Abschirmungen,...Immer mehr Geräte in meinem Messpark bekommen inzwischen ein "Masse-Verbindungskabel" an ihr Gehäuse. Beim Audioanalysator muss ich das also auch noch vorsehen. Man muss dann halt immer ausprobieren: Ist es so besser...oder so?

      Das sind die Ergebnisse mit dem 10 kOhm Kohleschicht-Poti:

      bei 280 mVeff Ausgangspegel: THD = -120 dB


      bei 500 mVeff: THD = -122 dB


      bei 1 Veff: THD = -123 dB


      bei 7,4 Veff: THD = -127 dB


      Die Ergebnisse (THD und THD+N) mit dem Ausgangspoti sind nahezu gleich zu den Messungen mit dem externen Stufenabschwächer, wie gesagt, nur ca. 1-1,5 dB schlechter. Gutes Resultat.

      Was aber noch nervt, ist die zu starke Empfindlichkeit (bzgl. Drehwinkel) des linearen Potis im unteren Pegelbereich. Da ist sehr feinfühlige Einstellung gefragt. Da werde ich wohl das Poti noch tauschen gegen ein logarithmisches mit 5 kOhm.

      Andreas' Vorschlag, Leitplastik-Poti, ist eine innovative Alternative zu Kohleschicht. Muss mich mal dazu einlesen, wo ist Leitplastik besser, wo schlechter als Kohleschicht? Jedenfalls ist das auch eine Option, die hier gut funktionieren müsste.

      Drahtpotis immer nur dort, wo ordentlich Strom fliesst - das ist hier nicht der Fall. Die Metalloxidbeläge auf Widerstandsdraht nehmen bei sehr kleinen Strömen und Spannungen Dioden-artiges Verhalten an. Folge: Klirrfaktor geht hoch! Nicht umsonst haben Relaiskontakte spezielle Oberflächenveredelungen mit Legierungen, die nicht (leicht) oxidieren oder aus Gold. Der erfolglose Versuch hier hat mich wieder daran erinnert (und hat auch noch Geld fürs Poti und mehrere Stunden Frustration gekostet).

      Gruß
      Reinhard

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      Alternative zwei Potis!

      Die Lösung sieht man bei besseren älteren Labornetzteilen.
      Das sind dann zwei Potis hintereinander für Grob- und Feineinstellung.
      So etwa 1:10 sollte bei den Potis ein sinnvolles Widerstandsverhältnis sein.

      Schaue auch, ob es Mehrgangpotis vom Typ Cermet statt Draht gibt.
      Da sind seltsame Übergangswiderstände an den Kontaktflächen nicht zu befürchten.
      Bei Kohle rechnete ich mit mehr Grundrauschen, thermisches Rauschen.
      In den Diagrammen sah ich den Effekt nicht, zumindest nicht merklich.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com

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      für Interessierte des preisgünstigen 1kHz-Sinusgenerators:
      Ich bekam das Angebot bei ali-express nur zu sehen, wenn ich das in der Suchanfrage angab:
      "1 kHz sine wave signal generator" und! im Preisraster unten links 8-14 Euro eingegeben hatte.
      Mal sehen, wann das tolle Ding kommt.
      Nochmals vielen Dank an oldiefan für seinen Bericht, sehr interessant!

      gst (der auch noch zumindest einen Windows-XP Rechner am Laufen hat und seinerzeit mit PC-Dos 3.3 gestartet ist)

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      https://www.akitika.com/1kHzOscillator.html

      Hat jemand schon mal diesen Bausatz oder Nachbau in den Händen gehabt? Es ist kein Wien-Brücken-Oszillator, braucht aber auch eine Amplitudenstabilisierung, realisiert mit einer Glühlampe. Die angegebenen Werte klingen noch einen kleinen Tick besser mit 0,0001% THD bei 600 Ohm Last.



      Im Link lässt sich auch die Bauanleitung herunterladen, der obige Schaltplanausschnitt stammt aus dieser. Die frequenzbestimmenden Kondensatoren mit 1% Toleranz und die Glühlampe dürften den Nachbau etwas anspruchsvoller machen, so dass die Investition in einen Bausatz sinnvoll erscheint. Ich selber habe ihn aber nicht.

      Viele Grüße,
      Christian
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