Masurarea optima a tensiunii DC pe iesirea unui amplificator!

[ionut90]

Cu toti cred ca stim cum sa masuram offsetul unui amplificator audio care functioneaza in gol folosind un banal multimetru digital cu comutatorul setat pe DC, dar care este cea mai buna metoda sa masuram tensiunea continua cand pe iesirea amplificatorului inregistram o sinusoida sau un semnal dreptunghiular de o anume frecventa ? E suficient un true rms multimetru setat pe masurat voltaj DC ? Sau care metoda de precizie este mai buna ? 

[gsabac]

Orice amplificator are o deviatie a componentei continue la iesire datorita:

 - reglajului initial si fuga in timp;

 - temperaturii realizate dupa o functionare la diverse puteri;

 - distorsiunilor asimetrice ale sinusoidei pe cele doua alternante;

 - limitarii asimetrice la puteri mari;

 - nelinearitatii sarcinii;

 - raspunsului asimetric in frecventa pentru alternanta pozitiva si negative;

 - amplificarii diferite pe alternantele pozitive si negative, cu bucla de reactie deschisa;

 - raspunsului diferit la fronturile semnalului dreptunghiular, pozitive si negative,

     deci slew rate diferit;

 - etc.

Aceasta poate ajunge la sute de mV si chiar volti si o masuratoare corecta a componentei continue presupune indepartarea semnalului alternativ cu ajutorul unor 

 filtre  absolut lineare pentru tensiunile alternative, poate si de peste 200Vvv.

Multimetrele contin un asemenea filtru, dar nu se stie cit de linear si de eficace este.

Multimetrele cu true-RMS au suplimentar si un algoritm numeric intern care imbunatateste precizia masuratorilor,

 totusi suprapunerea unui semnal de zeci de volti alternativ peste zeci de mV continui, poate crea probleme la masuratori

 de exemplu la alegerea scalei de masura potrivite, astfel incit sistemul de protectie interna sa nu intre in functiune si sa altereze masuratorile.

Pentru evitarea acestor inconveniente se poate folosi un filtru pasiv RC TRECE JOS cu mai multe etaje, care sa reziste la tensiunea de

 200Vvv de exemplu si sa realizeze o atenuare a semnalelor alternative de sute de ori. Cu acest filtru componenta alternativa scade

 de sute de ori si se poate folosi o scala de masura de 20Vcc sau 2Vcc.

Probabil @ionut90 o sa spuna, ce atita polologhie, dar raspunsul este si pentru ceilalti useri interesati.

Practic se poate folosi schema asemanatoare cu schema urmatoare. Click pentru marire.

  

Este un filtru trece jos RC cu doua etaje, calculat pentru masuratori de peste 100Hz si amplitudini mari ale semnalului alternativ.

Acesta are o atenuare de peste 1000 de ori la frecvente mai mari de 100Hz si introduce o eroare de sub 1% pentru componenta continua.

Mai jos este raspunsul de frecventa. Click pentru marire.

 

In realitate atenuarea la frecvente ridicate este mai scazuta fata de grafic, datorita elementelor parazite din montajul practic.

Puterea rezistentelor este de minimum 5W iar condensatorii ideali sunt cu dielectric de materiale plastice, la peste 50V.

Masuratoarea se poate face dupa circa 1secunda si dupa echilibrarea regimului termic al amplicatorului.

 

@gsabac 

Editat Iulie 25, 2018 de gsabac

[prog]

ionut90, foloseste un multimetru true rms setat pe DC si o sa masori tensiunea de offset destul de bine pe iesirea amplificatorului chiar daca pe iesirea amplificatorului o sa masori (cu un alt aparat, ex. osciloscop) o sinusoida de 100Hz sau 1KHz.

De fapt, tensiunea asta de offset masurata in sarcina nu face altceva decat sa arate cat de bine sunt imperecheati finali de pe plus fata de cei de pe minus, nu dupa un simplu beta, chiar dupa caracteristica de raspuns sau functionare. In unele surse web se afirma ca e suficient sa fie imperecheati aia de pe plus in legea lor si aia de pe minus in legea lor, dar oare e suficient ? Pentru nivel hobby da, dar pentru pretentii hi-fi nu. 

Editat Iulie 25, 2018 de prog

[gsabac]

Deci dupa @prog se poate masura 50mV tensiune continua cu un voltmetru true-rms cu semnal alternativ de 60Vef.

Trebuie folosita o scala de masura mai mare de 100V, deci 200V si un aparat cu 5 cifre semnificative va indica de ex. 000.05 +/- 2unitati,

  adica nici o precizie de masura. Trebuie tinut seama de faptul ca pe scala de 20V sau mai mica nu sepoate folosi, deoarece este posibil

 sa se defecteze. Mai imprecisa este masuratoarea cind sunt doar 4 cifre semnificative, aparatul nu indica nimic.

Concluzia, se pot face masuratori direct cu un voltmetru true-rms doar la semnal de iesire mic si nu sunt optime ca in titlul topicului.

Daca se vrea masuratori optime, nu oarecare, trebuie folosita aparatura adecvata scopului

 si atentie si la protectia aparatului( nu este deloc ieftin) si a operatorului, deoarece 60V poate produce arsuri grave

  sau chiar efecte mai periculoase.

Mai este o chestiune, intotdeauna trebuiesc facute masuratori in care sa ai incredere si sa fie repetitive cu aparate diferite.

Daca se folosesc filtre se poate folosi orice multimetru cu impedanta ridicata, chiar si cu trei cifre.

  

@gsabac

Editat Iulie 25, 2018 de gsabac

[gsabac]

Date din instructiunile de folosire a unui multimetru true rms tip BMxxxxx luate de pe TME.ro

4. Masuri de precautie
? Nu depasiti niciodata valorile de intrare admise pentru functii.
? Nu aplicati o tensiune mai mare dec?t tensiunea nominala, marcata pe echipament, ?ntre borne sau ?ntre
   borna si ?mpam?ntare.
? Folositi bornele, functiile si domeniile corespunzatoare pentru masuratoarea respectiva.
? Nu este permisa masurarea unor curenti mai mari dec?t curentul maxim al sigurantei.
? ?nainte de schimbarea functiei de masura a echipamentului, deconectati cablurile de masurare de la
   circuitul masurat.
? ?nainte de masurarea rezistentei, continuitatii, diodelor sau capacitatii, decuplati alimentarea si descarcati
   toti condensatorii de ?nalta tensiune.
? Nu folositi echipamentul daca este deteriorat. ?nainte de a ?ncepe utilizarea echipamentului, verificati
   carcasa acestuia. Verificati daca aceasta nu prezinta crapaturi sau bucati rupte. Verificati cu atentie
   izolatia din jurul bornelor.
? ?nainte de a ?ncepe utilizarea echipamentului, asigurati-va ca capacul bateriilor este ?nchis si ?nclichetat.
? Nu folositi echipamentul daca acesta functioneaza incorect. Elementele de protectie pot fi deteriorate.
   Daca nu sunteti sigur ca echipamentul este ?n buna stare de functionare, predati-l la service.
? Atunci c?nd realizati conexiuni electrice, conectati mai ?nt?i cablul de masurare negru ?nainte de conectarea
   celui rosu; la decuplare, mai ?nt?i decuplati cablul de masurare rosu, iar apoi pe cel negru.
? Luati masuri speciale de precautie ?n timpul lucrului cu tensiuni mai mari de 30 V AC rms, 42 V AC de
   v?rf si 60 V DC. Aceste tensiune pot cauza electrocutare.
? ?nainte de a ?ncepe masuratorile, verificati daca cablurile si sondele de masurare nu au izolatia deteriorata
   sau elementele metalice dezizolate.
? Cablurile de masurare deteriorate trebuie ?nlocuite cu altele noi.
? ?n timpul masuratorilor, tineti ?ntotdeauna degetele pe sonde ?n spatele mansonului de protectie.
? ?nainte de deschiderea capacului bateriei, scoateti cablurile de masurare din aparat, daca este posibil.
? ?nlocuiti bateria cu alta noua sau ?ncarcati acumulatorul daca pe afisaj a aparut indicatorul de baterie slaba.
? ?n timpul operatiunilor de service, folositi doar piesele de schimb stabilite de producator pentru echipament.
? Nu folositi echipamentul ?ntr-un mediu supus riscului de explozie, daca echipamentul nu este adaptat
   acestui tip de mediu.
? Cablurile de masurare si accesoriile trebuie sa aiba aceleasi categorii de siguranta ca aparatul de masura.

 

 Succes la masuratori!

 

@gsabac

[prog]

Trebuie folosita o scala de masura mai mare de 100V, deci 200V si un aparat cu 5 cifre semnificative va indica de ex. 000.05 +/- 2unitati,

  adica nici o precizie de masura. Trebuie tinut seama de faptul ca pe scala de 20V sau mai mica nu sepoate folosi, deoarece este posibil

 sa se defecteze. Mai imprecisa este masuratoarea cind sunt doar 4 cifre semnificative, aparatul nu indica nimic.

Concluzia, se pot face masuratori direct cu un voltmetru true-rms doar la semnal de iesire mic si nu sunt optime ca in titlul topicului.

 

Matale vrei sa spui ca daca conectez un multimetru true RMS (cu sau fara autoscalare!) setat pe DC pe iesirea unui amplificator care scoate un sinus de 50Vpp, pur si simplu aparatul primind o tensiune pe intrare alternativa prea mare va afisa o eroare mare de masura ??? Sau se va distruge aparatul in ipoteza in care nu ar suporta acei 50Vpp pe prima scara de masura, el suportand pe intrare 1000Vpp???

 

Propun un test practic sa ne dumerim. 

Editat Iulie 26, 2018 de prog

[gsabac]

Nu doresc sa impun nimanui sa foloseasca o anumita metoda, doar am spus cum as face

  eu o masuratoare optima cu sculele pe care le posed.

In documentatia unui aparat de masura nu exista vreo referire la acest tip de masuratoare dar este posibil ca intre anumite limite sa masoare corect.

Mai stiu un dicton valabil pentru orice: "Nu se fac probe si masuratori imposibile"

Date din instructiunile de folosire a unui multimetru true rms tip BMxxxxx luate de pe TME.ro

4. Masuri de precautie
1? Nu depasiti niciodata valorile de intrare admise pentru functii.
2? Nu aplicati o tensiune mai mare dec?t tensiunea nominala, marcata pe echipament,

  ?ntre borne sau ?ntre  borna si ?mpam?ntare.
3? Folositi bornele, functiile si domeniile corespunzatoare pentru masuratoarea respectiva.

 Nu se strica, se va autoscala pe o scala pe care o poate masura si sa presupunem ca este 20.00mV, 200.0mV sau 2.000V ca sa poata masura precis. In acest caz la intrare va avea si tensiunea alternativa mare, care depaseste valoarea tensiunii de pe scala

 de masura de zeci sau sute de ori si ne aflam in cazul de protectie #1 si #2.

In acest caz masuratoarea va mai fi corecta?

In legatura cu experimentul, depinde de tipul aparatului de masura si poate se incumeta cineva sa faca un test comparativ,

  cu care sa determine daca valoarea true-rms pentru un tip de aparat, este identica cu cea adevarata cu filtru, care este infailibila.

 

@gsabac

Editat Iulie 26, 2018 de gsabac

[ionut90]

Eu am incercat ce spune user-ul prog si eroarea de masura mi s-a parut enorm de mare. De asta am deschis topicul asta.

 

Ma gandeam sa folosesc un filtru RC compus dintr-un rezistor de cel putin 100k si un capacitor. Capacitorul se va afla in paralel pe terminalele aparatului de masura. Dar ce valoare trebuie sa aiba capacitorul ? Sau nu este suficient un filtru RC pe intrarea aparatului de masura ? 

Editat Iulie 27, 2018 de ionut90

[gsabac]

Cu scuze @ionut90, am calculat degeaba in postarea #2 un filtru optim de masura cu valori si probe pe calculator?

 

@gsabac

Editat Iulie 27, 2018 de gsabac

[ionut90]

Scuze, la cat text ati postat aici, trecusem cu vederea schema din postare nr.2.

 

Referitor la schema filtrului RC din postarea nr.2, ce putere au rezistoarele de 4,7kOhm si la ce tensiune se aleg capacitoarele ?

[vijelie02]

citeste atent. ai toate informatiile acolo in postarea #2

daca erai atat de interesat de acest subiect pe care l-ai deschis nu mai puneai intrebarea de mai sus.

Editat Iulie 27, 2018 de vijelie02

[donpetru]

Deoarece cat de curand o sa prezint o comparatie intre performantele unui TDA7294 si a unui LM3886 si vazand schema pentru masurarea DC offset in regim dinamic postata de utilizatorul @gsabac, am zis ca nu ar fi rau, daca tot sunt niste montaje electronice pe bancul de teste sa pun in aplicare si schema propusa de d-lui.

Iata ce a rezultat:

 

Din pacate, nu am gasit capacitoare de 10uF nepolarizate si am folosit doua polarizate de 22uF conectate in serie. Comparativ cu solutia propusa de @gsabac am prevazut doi conectori cu trei terminale: unul din terminale este GND iar celelalte doua reprezinta intrari, respectiv iesiri, care dau posibilitatea utilizari unei singure celule RC sau ne putem folosi de amandoua. Daca folosim doar o celula, intrarea acesteia cadea pe capacitoarele celulei RC scoasa din circuit si din acest motiv am prevazut un jumper.

 

Acum, ma intorc la teste si revin cat de curand cu cateva concluzii.

[gsabac]

Fostul user @Marian impreuna cu alti useri a creat de la zero o schema deosebita, Mosfet400, performanta, cu cea mai mare densitate

  de componente, dar grupate judicios in blocuri functionale inedite. 

Click pentru marire.

   

Userul @Ionita a transformat schema cu tranzistori finali MOS intr-o schema functionala cu tranzistori bipolari,

  cu performante asemanatoare, dar numai calculate.

Click pentru marire.  

Aceste scheme le-am testat la diverse nivele de intrare, temperaturi si frecvente, pentru determinarea deplasarii nivelului

  componentei continue la iesire.

Testele simulate arata ca ambele se comporta identic si foarte bine, iar datele sunt mai jos:

 

 Uin(mVv)          Uiesire(rms)      Tensiune continua la  iesire (mV)              

  14                        370mV                 - 1,03

  140                      3,70V                   - 13,3

  500                      13,3V                   - 48,3

1400                      37V                      - 136

1600                      42,4V(448W)       - 156

1800                      46V(530W 10%)  - 164 mV

 

La 65 de grade, valorile componentei continue, pentru tensiunile de la iesire, sunt identice cu cele de mai sus.

Deasemenea am mai facut probe la diverse frecvente de la 100Hz la 5KHz si valorile offsetului sunt asemanatoare.

Aceste rezultate sunt oarecum aproape de ideal deoarece multi tranzistori de acelasi tip sunt identici.

 Sa asteptam testele reale pe care la va realiza @donpetru si de ce nu si alti useri interesati.

 

@gsabac

Editat Iulie 28, 2018 de gsabac

[donpetru]

Am deschis un topic separat cu o comparatie LM3886 vs. TDA7294, unde se poate vedea si rezultatele masuratorilor DC OFFSET-ului in regim dinamic:

http://www.tehnium-azi.ro/topic/6830-lm3886-vs-tda7294/

[ionut90]

gsabac, schemele alea parca sunt la stadiul de prototip ?!!!

 

donpetru, ati masurat de curiozitate si tensiunea de offset inainte de filtru RC ?? La TDA-ul ala si la LM, evolutia offsetului e mica. Poate in viitor reusiti sa testati circuitul si pe iesirea unei scheme pe tranzistoare!!! Foarte misto comparatia dintre integrate, nu stiam ca LM-ul are tendinta de oscilatie in regim de suprasarcina!! 

Editat Iulie 28, 2018 de ionut90