Karta dźwiękowa jako generator

[Furman Zenobiusz]

Na dniach będę uruchamiał wzmacniacz słuchawkowy na dość nietypowych lampach, ponieważ jego uruchomienie na pewno będzie dość kłopotliwe i nie obędzie się bez pomiarów, zacząłem od rekonesansu w kierunku możliwości wykorzystania karty dźwiękowej od PC jako generatora.

Karta dźwiękowa to SB Live! Gold (swego czasu chyba jedna z lepszych kart dostępnych dla szarego zjadacza chleba).
Zacząłem od podejrzenia jak wyglądają przebiegi na wyjściu samej karty, żeby potem przy sprawdzaniu wzmacniacza nie zastanawiać się, czy przypadkiem sygnał nie wychodzi zniekształcony już z peceta.

Pierwsza rzecz jaka mnie zdziwiła, to zupełny brak schodków. Na studiach nasłuchałem się co nieco o przetwornikach analogowo-cyfrowych (dość przygnębiający przedmiot - cyfrowe przetwarzanie sygnałów), z mojej (nikłej co prawda) wiedzy wynika, że przy częstotliwości próbkowania 44,1kHz i wyższych częstotliwościach wyjściowych (np. 20kHz) powinny być wyraźnie widoczne schodki. Tymczasem (fotka kawałek dalej) na wyjściu karty nadal jest ładna sinusoida. W jaki sposób karta może ją uzyskiwać ? Możliwe, żeby wyjście przetwornika pracowało z dużo wyższą częstotliwością próbkowania i co za tym idzie generowało gładką sinusoidę ?

Kolejna sprawa to zniekształcenia przebiegów prostokątnych. Po karcie tej klasy spodziewałbym się, że prostokąt będzie prostokątem. Tymczasem wcale tak nie jest.
Jakość fotek niżej niestety drastycznie kiepska - Mini-4 ze zużytą lampą + telefon w trybie 'nocnym'. Niemniej kształt przebiegów jako tako widać:

1kHz sinus:



1kHz prostokąt:



1kHz trójkąt:



5kHz sinus:



5kHz prostokąt:

http://img29.imageshack.us/img29/9134/prost50hz.png

50Hz prostokąt:



50Hz sinus:



50Hz trójkąt:



20kHz sinus:


jest niestety dodatkowo czymś modulowany


20kHz trójkąt:


i tu ciekawostka - 20kHz prostokąt w powiększeniu:





Ciekawe, czy to mój oscyloskop już całkowicie nie domaga ze starości i zniekształca prostokąty, czy po prostu karta dźwiękowa nadaje się do generowania przebiegów prostokątnych jak kaktus na szczoteczkę do zębów ? Może ktoś z lepszym sprzętem poświęciłby parę minut na sprawdzenie jak to wygląda, nawet na innej karcie ?

[fugasi]

Prostokątnego prostokąta to po karcie raczej nie można się spodziewać.
viewtopic.php?f=18&t=15368
viewtopic.php?f=25&t=14861
i inne, zwłaszcza z udziałem forumowicza ATM

[ATM]

Sygnał, po przetworniku C/A, jest poddawany filtracji, właśnie po to, by pozbawić go składowych o wyższych częstotliwościach. W związku z powyższym, żadnego schodkowania nie zobaczysz.

Co do prostokąta, by prawidłowo ( bez zniekształceń) przenieść sygnał o takim kształcie, układ ( karta + oscyloskop)), musi posiadać pasmo przenoszenia 10 razy większe niż mierzona częstotliwość. Np. jeśli mamy prostokąt 5KHz, cały tor pomiarowy, powinien mieć pasmo przynajmniej 50KHz. Karta (SB), tego nie zapewnia. Spadki wzmocnienia, związane z krańcem pasma, są natychmiast widoczne w kształcie sygnału.
To co pokazujesz na swoich zdjęciach, jest prawidłowe, zakładam, że używasz właściwie skompensowanej sondy oscyloskopowej.

Używając oprogramowania do pomiarów PC-tem, można się nie przejmować wszystkim co powyżej napisałem. Program sam linearyzuje charakterystykę karty dźwiękowej.
Przy zastosowaniu Twojej karty, można w zakresie do 20KHz, dokładnie przebadać wzmacniacz. To znaczy, sprawdzić jego pasmo przenoszenia, zrobić rozkład harmonicznych, pomierzyć zniekształcenia.
Przy odrobinie cierpliwości, znajdziesz opisy pomiarów na forum.

[Furman Zenobiusz]

Właśnie znalazłem i zaczynam tego żałować

10 minut zabawy Visual Analyserem 2010 i co się okazuje ? Prawa kolumna gra ciszej w pewnym zakresie częstotliwości, prawy kanał wzmacniacza też gra ciszej (jestem w stanie na razie mu to wybaczyć, bo i tak czeka go remont) i na dodatek charakterystyka przenoszenia wzmacniacza różni się okrutnie między kanałami
Teraz dopóki tego nie naprawię, będzie mi się po nocach śniło.

Pozostaje się jedynie cieszyć, że stary wzmacniacz słuchawkowy działa dobrze.

Korzystając z okazji, chciałbym zapytać - jaka powinna być impedancja obciążenia dla typowej karty dźwiękowej ?
Mam obecnie do karty podłączone dwa wzmacniacze (tak po prostu równolegle), oba mają impedancję wejściową >1MOhm więc obciążyłem oba kanały rezystorami 47k. Poziom sygnału wydaje mi się jednak zbyt duży, wzmacniacze regulacji żadnej nie mają (ustawiam głośność z miksera karty) - przez to cały czas jadę na ustawieniach master volume rzędu 10%, co z kolei powoduje, że 'szum tła' karty dźwiękowej jest zdecydowanie za blisko sygnału.

[ATM]

Większość popularnych kart dźwiękowych, nie posiada w swej specyfikacji określonej oporności obciążenia i nie wiadomo jaka jest obciążalność wyjścia. Nie dotyczy to kart, które są wyposażone we wzmacniacz mocy, i niektórych profesjonalnych kart dźwiękowych.
Pozostałe, należy traktować jako typowy wzmacniacz napięciowy i obciążać opornością z przedziału od kilku kilo do 47Kom.

W Twoim przypadku, kiedy zależy Ci na obniżeniu poziomu sygnału wyjściowego, obciążanie niższą opornością, do niczego dobrego nie prowadzi. Ewentualnie zwiększy się poziom zniekształceń, przy zbyt niskiej oporności. Możesz zastosować potencjometr na wejściu wzmacniacza, lub lepiej, zmniejszyć jego czułość, przez pogłębienie pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego, co dodatkowo korzystnie wpłynie na parametry techniczne urządzenia.

[Furman Zenobiusz]

Raczej w takim wypadku użyję jakiegoś dzielnika z dobranych rezystorów, wbudowanego na stałe.
Wzmacniacz którego obecnie używam nie ma w ogóle żadnych regulacji, powstał od razu z myślą o współpracy z blaszakiem i mikserem karty. Sprawdza się to całkiem dobrze, za wyjątkiem dwóch drobnych problemów - pierwszy to właśnie zbyt niski odstęp sygnału od szumu przy ustawieniach master vol typu 10%. Drugi to problem atakujący znienacka - aplikacje zmieniające ustawienia master volume. Parę razy z zaskoczenia tak mi ryknęło, że mało nie umarłem na zawał.
Podpięty na stałe mam również wzmacniacz słuchawkowy którego pierwszy problem również dotyczy (drugi mniej). Przerabianie sprzężenia zwrotnego w obu ciut słabo mi się widzi, chyba że ktoś przekona mnie, że jakościowo jest to lepsze rozwiązanie od dzielnika na wejściach.

EDIT: Zapomniałem wcześniej napisać, moje pytanie o impedancję wyjściową ma jeszcze inne podstawy. Otóż do jednego z kanałów włączone są tylko dwa wzmacniacze. Do drugiego natomiast podpięty jest jeszcze układ odpowiedzialny za automatyczne włączanie przy pojawianiu się sygnału na wejściu. Jest to coś takiego:



o ile podczas normalnej pracy układ na pewno nie wpływa na dźwięk (testowane chociażby na słuch, przez podpinanie i odłączanie w trakcie odsłuchu), to jednak gdy kondensator C3 jest praktycznie całkiem rozładowany, układ jest bliski wyłączenia wzmacniacza i nagle pojawi się dźwięk, przez pierwszy ułamek sekundy słychać wyraźne zniekształcenia, coś jakby obcięcie jednej połówki sygnału. Tak jakby pierwszy wzmacniacz operacyjny przenosił impedancję obciążenia na wejście, co wydaje mi się mało możliwe, chociażby ze względu na to, że rezystor R2 to 220k z tego co pamiętam.


Z ciekawości luknąłem w gogle, tutaj pisze trochę o gniazdach karty:
http://forums.creative.com/t5/Sound-Bla ... d-p/545820
Ciekawe tylko, czy to prawidłowe informacje. Możliwe, że były też podane na pudełku, ale jak skończyła się gwarancja wyleciało kominem.

[PzP]

EDIT: Zapomniałem wcześniej napisać, moje pytanie o impedancję wyjściową ma jeszcze inne podstawy. Otóż do jednego z kanałów włączone są tylko dwa wzmacniacze. Do drugiego natomiast podpięty jest jeszcze układ odpowiedzialny za automatyczne włączanie przy pojawianiu się sygnału na wejściu. Jest to coś takiego:

Trochę dziwny ten układ. Obserwowałeś może diodę? Może w momencie szybkiego narostu sygnału układ parę razy załącza sygnał i stąd słyszalne zniekształcenie.
Jeśli zależy Ci na szybkiej reakcji to raczej skłoniłbym się w kierunku dwupołówkowego prostownika precyzyjnego i odpowiednio dobranych stałych czasowych filtru RC. Na wyjściu zamiast wtórnika zastosowałbym komparator załączający tranzystor i przekaźnik. Układ można też uprościć do zasilania niesymetrycznego.

[Furman Zenobiusz]

Dziwny czy nie, działa elegancko od paru miesięcy. Wyregulowany został tak, że włącza się automatycznie przy pojawieniu się sygnału minimalnie przekraczającego poziom szumów, po zaniknięciu sygnału podtrzymuje zasilanie przez kilka minut.
Pojawiające się zniekształcenia nie mają na pewno nic wspólnego z samym załączaniem - jeśli w tym czasie włączony jest również drugi wzmacniacz, tam też je słychać.
Prędzej przypuszczałbym, że przez dość duży elektrolit jaki dałem na wejściu (chyba 4,7µ ale nie jestem w tym momencie pewien) przedziera się do wyjścia karty jakaś składowa stała która zakłóca jej działanie lub włącza jakieś zabezpieczenie. Zauważyłem już kiedyś, że wyjścia SB Live! są czymś zabezpieczone - w różnych nieprzewidzianych sytuacjach zwierają się do masy do czasu usunięcia usterki.

[Brencik]

Zauważyłem już kiedyś, że wyjścia SB Live! są czymś zabezpieczone - w różnych nieprzewidzianych sytuacjach zwierają się do masy do czasu usunięcia usterki.

A to zwarcie do masy to nie jest właśnie owo to co powoduje tą usterkę?

[Furman Zenobiusz]

Nie - chodzi o to, że prawdopodobnie karta po wykryciu jakichś nieprawidłowości ratuje się zwieraniem wyjścia do masy, lub na wyjściu są jakieś elementy które przy pojawieniu się zbyt dużego potencjału przepuszczają go do masy.
Tak to przynajmniej wygląda. Kiedyś w pośpiechu podłączałem całe okablowanie i przypadkiem zamiast do wejścia Line wzmacniacza wetknąłem przewód z wyjścia karty do wyjścia słuchawkowego. Po włączeniu ze wzmacniacza aż zaśmierdziało spalenizną i zabezpieczenie termiczne odłączyło końcówkę słuchawkową. Już zastanawiałem się wtedy, jaką kartę kupić, okazało się jednak że wyszła z tego cało.
Samo podanie niewielkiego napięcia stałego na wyjście karty również od razu odcina sygnał.

[dolphin123]

Jeśli mogę się podczepić, jest jakiś kit w sieci niedrogi generatora sinusa i prostokąta ?

[Matizz]

Cześć!

Jaki zakres częstotliwości Cię interesuje?

Jeśli audio, to zainteresuj się scalakami ICL8038 lub XR2206.

Pozdrawiam
Matizz

[dolphin123]

pierwsze wyniki google pokazały takie coś :
http://www.diyguitarist.com/Images/ICL8 ... ematic.gif
http://www.next.gr/uploads/135-2038976bb3.jpg

Ma rację bytu po podstawowych pomiarów wzmacniaczy taki generatorek ?

[Furman Zenobiusz]

Jako generator sinusa nie ma się co szczypać, karta dźwiękowa + odpowiedni soft wystarczy, Visual Analyser świetnie daje radę. Ustawianie stabilnej częstotliwości co 1Hz, dwa kanały - można ustawić dwie częstotliwości. Można nawet mierzyć częstotliwość - zgrubnie wbudowanym częstościomierzem, dokładnie przez odsłuch akustyczny i efekt zdudnienia - ja robię to puszczając badany sygnał na lewy kanał i wzorcowy na prawy, regulując częstotliwość wzorcowego szukam położenia, gdzie nie będzie słychać charakterystycznej trzeciej (niskiej) częstotliwości różnicowej.

[dolphin123]

ok ale dzwiekowka ogranicza napiecie wyjsciowe... a do tych 2V by sie przydalo miec regulacje.