11.02.2018, 13:26
Hallo,
bei der Diskussion um Bias-Einstellung per Schnittstelle nebenan spielt die Messung der Impedanz Z(ω) eines Aufnahmekopfs eine wesentliche Rolle. Um dort nicht ganz weit vom Thema abzukommen, hier ein neuer Thread dazu:
Schon vor eine Weile hat Kai vorgeschlagen, mit der Soundkarte die Impedanzen (in diesem Fall von Wiedergabeköpfen im Audiobereich) zu messen. Das Prinzip dazu ist einfach:
Hier ist L_WK die zu messende Induktivität eines Wiedergabekopfes, und R ein bekannter Messwiderstand, der etwa in der gleich Größenordnung liegen sollte. Das Testsignal wird direkt an einem der Eingänge (hier Line in 2) als U₂ wieder gemessen. Am anderen Eingang misst man die Spannung U₁ über dem Widerstand R, aus der man dann den Strom durch das Messobjekt und auch den Betrag Impedanz Z ausrechnen kann. Das sollte so gehen:
Aus diesen Bauteilen...
... lässt sich schnell dieser Testaufbau zusammenlöten:
Der Messwiderstand hat ziemlich genau 3 kΩ - beim einen Multimeter sind es 3.01 kΩ, beim anderen 3001 Ω.
Als Testsignal dient ein Sinus-Sweep mit logarithmisch ansteigender Frequenz. Zur Messung wird das Signal (in meinem Fall mit Hilfe von Audacity) ausgegeben und gleichzeitig als U₁ und U₂ wieder aufgezeichnet. Dabei müssen natürlich beide Kanäle genau gleich empfindlich sein - was man mit den Reglern alleine schlecht hinbekommt. Deswegen habe ich zunächst mit einer Drahtbrücke als Testobjekt (mit quasi Widerstand Null) einen Kalibrierungslauf durchgeführt und die geringe verbleibende Asymmetrie zwischen den Kanälen schlicht wegmultipliziert.
Ohne weitere Überlegungen zu Präzision und systematischen Fehlern habe ich dann mal ein paar Messungen gemacht. Zunächst einige Kondensatoren:
Ihre Kapazität habe ich vorher mit meine Tischmultimeter (UT803) ausgemessen, und ihre theoreitsche Impedanz jeweils als Gerade eingezeichnet. Man sieht schnell: Je größer die Kapazität, desto weiter weicht die Messung vom Ideal ab, und zwar "immer früher" in der Frequenz. Hm.
Als Induktivität kam mir zunächst ein Wippmagnet aus dem Orgelbau in die Finger - eine dicke Spule, die normalerweise an 12V mit Gleichstrom versorgt wird, einen Anker anzieht und ein Ventil in der Windlade öffnet:
Hier sollte die Impedanz mit der Frequenz ansteigen - was sie auch tut:
Also, schnell ein paar Testobjekte gesucht und angeklemmt - im ersten Bild verschiedene Kombi- und Aufnahmeköpfe, im zweiten zwei verschiedene Löschköpfe:
So weit - so gut. Aber:
Bis hierher nehme ich eine ideale Soundkarte mit Ausgangsimpedanz Null und Eingangsimpedanz unendlich an. Das ist sicher so nicht richtig - damit mache ich sicher systematisch einen größeren Fehler, weil ja parallel zum Messwiderstand R noch eine unbekannte Eingangsimpedanz liegt.
Wie kann ich die denn am besten rauskorrigieren? Irgendwie extern messen?
So sieht jedenfalls die Messung mit Drahtbrücke aus:
Im unteren Bereich sicher verschmerzbar, aber der Anstieg be hohen Frequenzen ist nicht so schön...
Außerdem: Bei welchen Pegeln sollten die Fehler minimal werden?
Ich habe - wie auf dem Bild oben zu sehen - den Kopfhörerausgang verwendet. Der liefert seinem Zweck gemäß sicher genug Strom für manchen Kopfhörer, und hat einen bequemen Pegelregler. Bei den Messungen oben war er "auf 9 Uhr" nur wenig aufgedreht. Gleiches gilt für die Mikrofoneingänge - sie waren auf "etwa halb 9", in "LINE/INST" auf Line, "PAD" nicht aktiviert.
Bei allen oben gezeigten Messungen mit diesen Einstellungen war das digitale Signal von U₂ bei etwa -25 dB. Ich habe zum Schluss noch sowohl das Messignal am Kopfhörerausgang als auch die Empfindlichkeit der Eingänge noch etwas aufgedreht, um zu sehen, was der Einfluss auf die Mesung ist:
Leider nicht zu vernachlässigen. Kann mir jemand von Euch beim Nachdenken helfen, wie ich mit diesen Systematiken am besten umgehe?
Viele Grüße
Andreas
bei der Diskussion um Bias-Einstellung per Schnittstelle nebenan spielt die Messung der Impedanz Z(ω) eines Aufnahmekopfs eine wesentliche Rolle. Um dort nicht ganz weit vom Thema abzukommen, hier ein neuer Thread dazu:
Schon vor eine Weile hat Kai vorgeschlagen, mit der Soundkarte die Impedanzen (in diesem Fall von Wiedergabeköpfen im Audiobereich) zu messen. Das Prinzip dazu ist einfach:
Hier ist L_WK die zu messende Induktivität eines Wiedergabekopfes, und R ein bekannter Messwiderstand, der etwa in der gleich Größenordnung liegen sollte. Das Testsignal wird direkt an einem der Eingänge (hier Line in 2) als U₂ wieder gemessen. Am anderen Eingang misst man die Spannung U₁ über dem Widerstand R, aus der man dann den Strom durch das Messobjekt und auch den Betrag Impedanz Z ausrechnen kann. Das sollte so gehen:
Code:
I = U₁ / R
|Z| + R = U₂ / I = R * U₂ / U₁
|Z| = R * (U₂ / U₁ - 1)Aus diesen Bauteilen...
... lässt sich schnell dieser Testaufbau zusammenlöten:
Der Messwiderstand hat ziemlich genau 3 kΩ - beim einen Multimeter sind es 3.01 kΩ, beim anderen 3001 Ω.
Als Testsignal dient ein Sinus-Sweep mit logarithmisch ansteigender Frequenz. Zur Messung wird das Signal (in meinem Fall mit Hilfe von Audacity) ausgegeben und gleichzeitig als U₁ und U₂ wieder aufgezeichnet. Dabei müssen natürlich beide Kanäle genau gleich empfindlich sein - was man mit den Reglern alleine schlecht hinbekommt. Deswegen habe ich zunächst mit einer Drahtbrücke als Testobjekt (mit quasi Widerstand Null) einen Kalibrierungslauf durchgeführt und die geringe verbleibende Asymmetrie zwischen den Kanälen schlicht wegmultipliziert.
Ohne weitere Überlegungen zu Präzision und systematischen Fehlern habe ich dann mal ein paar Messungen gemacht. Zunächst einige Kondensatoren:
Ihre Kapazität habe ich vorher mit meine Tischmultimeter (UT803) ausgemessen, und ihre theoreitsche Impedanz jeweils als Gerade eingezeichnet. Man sieht schnell: Je größer die Kapazität, desto weiter weicht die Messung vom Ideal ab, und zwar "immer früher" in der Frequenz. Hm.
Als Induktivität kam mir zunächst ein Wippmagnet aus dem Orgelbau in die Finger - eine dicke Spule, die normalerweise an 12V mit Gleichstrom versorgt wird, einen Anker anzieht und ein Ventil in der Windlade öffnet:
Hier sollte die Impedanz mit der Frequenz ansteigen - was sie auch tut:
Also, schnell ein paar Testobjekte gesucht und angeklemmt - im ersten Bild verschiedene Kombi- und Aufnahmeköpfe, im zweiten zwei verschiedene Löschköpfe:
So weit - so gut. Aber:
Bis hierher nehme ich eine ideale Soundkarte mit Ausgangsimpedanz Null und Eingangsimpedanz unendlich an. Das ist sicher so nicht richtig - damit mache ich sicher systematisch einen größeren Fehler, weil ja parallel zum Messwiderstand R noch eine unbekannte Eingangsimpedanz liegt.
Wie kann ich die denn am besten rauskorrigieren? Irgendwie extern messen?
So sieht jedenfalls die Messung mit Drahtbrücke aus:
Im unteren Bereich sicher verschmerzbar, aber der Anstieg be hohen Frequenzen ist nicht so schön...
Außerdem: Bei welchen Pegeln sollten die Fehler minimal werden?
Ich habe - wie auf dem Bild oben zu sehen - den Kopfhörerausgang verwendet. Der liefert seinem Zweck gemäß sicher genug Strom für manchen Kopfhörer, und hat einen bequemen Pegelregler. Bei den Messungen oben war er "auf 9 Uhr" nur wenig aufgedreht. Gleiches gilt für die Mikrofoneingänge - sie waren auf "etwa halb 9", in "LINE/INST" auf Line, "PAD" nicht aktiviert.
Bei allen oben gezeigten Messungen mit diesen Einstellungen war das digitale Signal von U₂ bei etwa -25 dB. Ich habe zum Schluss noch sowohl das Messignal am Kopfhörerausgang als auch die Empfindlichkeit der Eingänge noch etwas aufgedreht, um zu sehen, was der Einfluss auf die Mesung ist:
Leider nicht zu vernachlässigen. Kann mir jemand von Euch beim Nachdenken helfen, wie ich mit diesen Systematiken am besten umgehe?
Viele Grüße
Andreas