Jag ska studera skillnaderna mellan OP-förstärkarna 741 och TL071. Jag ska låta förstärkningen vara 40 ggr.
Sedan ska jag alltså beräkna total harmonisk distortion som funktion av frekvens och utspänning.
Hur gör man detta? Vad ÄR total harmonisk distortion?
Tacksam för lite hjälp här.
Harmonisk distortion i OP-förstärkare
Harmonisk distortion handlar om övertoner.
Om du matar in en ren sinussignal med frekvensen 1KHz.....så kommer utsignalen inte bara innehålla en förstärkt 1 KHz-signal - utan också lite signaler med frekvens på 2 Khz, 3 KHz osv....alltså MULTIPLAR av grundtonen (i detta fall 1KHz)
Dessa övertoner är alltså harmonisk distortion
Om du matar in en ren sinussignal med frekvensen 1KHz.....så kommer utsignalen inte bara innehålla en förstärkt 1 KHz-signal - utan också lite signaler med frekvens på 2 Khz, 3 KHz osv....alltså MULTIPLAR av grundtonen (i detta fall 1KHz)
Dessa övertoner är alltså harmonisk distortion
Att mäta den är inte helt trivialt utan utrustning, och det beror på hur noga du skall mäta.
Den enklaste varianten är väl att skicka in en ren sinus i din förstärkare och sen kolla hur utsignalen ser ut, vilka extrafrekvenser (övertoner) har tillkommit utöver den rena sinus du skickade in. I ett frekvensdiagram ser det ut som spikar. En stor spik på grundtonen, den du skickar in, sen (förhoppningsvis) små spikar som är övertoner. Höjden på varje spik är amplituden på signalen.
Då har du två problem:
1) Gerera en ren sinus. Vanlig signalgenerator ger väl kring 1% THD som bäst, din opamp är antagligen bättre än det så det enda du kommer att se är den dåliga signalgeneratorn, inte de små bidrag som opampen ger.
Detta kan du kringgå genom att bygga en wienbrygga med glödlampa som kompensation (inte dioder). Jag har byggt en som iallafall ger bättre än 0.1%THD, där såg jag inga spikar, men jag kunde inte mäta bättre.
2) Sampla utsignalen.
Antingen har du ett digitalt oscilloscop med frekvensvisning (FFT) men dessa är ofta 8bitar = kass, bäst c:a 1% thd syns. Skall du få till det bättre behöver du en egen D/A och en massa knyppel, sen dataöverföring till PC för vidareberäkning = int sådär jätte upphetsande roligt.
Nöjder du dig med hyffsat bra kan du köra med PCns ljudkort, och sampla i MATLAB. Det är rätt enkelt. Koppla utgången på din opamp till micingången bara. I matlab kör du sen WAWREAD() fuktionen följt av FFT().
Har du ett bra kort borde du teoretiskt sett kunna mäta ganska bra, ända ner mot 0.01%. Mitt sunkkort var så brusigt att det rent praktiskt bara gick till 0.1% (det var så jag mätte min wienbrygga :).
Detta är de simpla varianterna. Jag har hört om mer exotiska byggen där man subtraherar insignalen med en skalad utsignal och på så sätt lyckas cancellera effekterna av en dålig signalgenerator... men det är rätt bökigt.
Framförallt är det bökigt eftersom amplituden på insignalen måste skalas så den är exakt lika hög som utsignalen (vilken per definition inte är fallet från en förstärkare :). Ju mer man missar i skalningen ju sämre cancellering får man. Iaf om det skall göras analogt. Kan tänka mig att man digitalt kan mäta både in och utsignal. sen i efterhand skala så att de passar och subtrahera och sen mäta. Om man klurar lite åt det hållet är det nog inte alls omöjligt att mäta ner mot 0.001%. Beror på hur mkt tårar du vill lägga ner på projektet :)
Som sagt enkla varianten wienbrygga och ljudkort kan iaf mäta ner mot 0.1%... om det duger...
Den enklaste varianten är väl att skicka in en ren sinus i din förstärkare och sen kolla hur utsignalen ser ut, vilka extrafrekvenser (övertoner) har tillkommit utöver den rena sinus du skickade in. I ett frekvensdiagram ser det ut som spikar. En stor spik på grundtonen, den du skickar in, sen (förhoppningsvis) små spikar som är övertoner. Höjden på varje spik är amplituden på signalen.
Då har du två problem:
1) Gerera en ren sinus. Vanlig signalgenerator ger väl kring 1% THD som bäst, din opamp är antagligen bättre än det så det enda du kommer att se är den dåliga signalgeneratorn, inte de små bidrag som opampen ger.
Detta kan du kringgå genom att bygga en wienbrygga med glödlampa som kompensation (inte dioder). Jag har byggt en som iallafall ger bättre än 0.1%THD, där såg jag inga spikar, men jag kunde inte mäta bättre.
2) Sampla utsignalen.
Antingen har du ett digitalt oscilloscop med frekvensvisning (FFT) men dessa är ofta 8bitar = kass, bäst c:a 1% thd syns. Skall du få till det bättre behöver du en egen D/A och en massa knyppel, sen dataöverföring till PC för vidareberäkning = int sådär jätte upphetsande roligt.
Nöjder du dig med hyffsat bra kan du köra med PCns ljudkort, och sampla i MATLAB. Det är rätt enkelt. Koppla utgången på din opamp till micingången bara. I matlab kör du sen WAWREAD() fuktionen följt av FFT().
Har du ett bra kort borde du teoretiskt sett kunna mäta ganska bra, ända ner mot 0.01%. Mitt sunkkort var så brusigt att det rent praktiskt bara gick till 0.1% (det var så jag mätte min wienbrygga :).
Detta är de simpla varianterna. Jag har hört om mer exotiska byggen där man subtraherar insignalen med en skalad utsignal och på så sätt lyckas cancellera effekterna av en dålig signalgenerator... men det är rätt bökigt.
Framförallt är det bökigt eftersom amplituden på insignalen måste skalas så den är exakt lika hög som utsignalen (vilken per definition inte är fallet från en förstärkare :). Ju mer man missar i skalningen ju sämre cancellering får man. Iaf om det skall göras analogt. Kan tänka mig att man digitalt kan mäta både in och utsignal. sen i efterhand skala så att de passar och subtrahera och sen mäta. Om man klurar lite åt det hållet är det nog inte alls omöjligt att mäta ner mot 0.001%. Beror på hur mkt tårar du vill lägga ner på projektet :)
Som sagt enkla varianten wienbrygga och ljudkort kan iaf mäta ner mot 0.1%... om det duger...
