TG 1020 - Klirrfaktor, Beurteilung gewünscht

[JUM]

Hallo,
nachdem die 'Basteleien' an meinem Quadro 1020/4 ein vorläufiges Ende gefunden haben,
möchte ich die Fachleute bitten, die Klirrfaktormessungen zu beurteilen.
VG Jürgen

[JUM]

Sehe ich jetzt erst, da sind 'falsche' 10 kHz zu sehen.
Wo die wohl herkommen ?
Hinterband, Aussteuerungsregler 0/zu, ohne Einspeise-Signal.
Bei 4.75 sind es 9.883 kHz, bei 9.5 sind es 9.911 kHz, bei 19 sind es 9.968 kHz (lt. Picoscope).
VG Jürgen
EDIT: Vergesst dies, es sind Aliase des 110 kHz Bias durch die Picoscope-FFT.
In PicoScope 6, Scope Mode and Spectrum Mode are 2 modes of capturing data.
When you switch to Spectrum Mode, the data is first captured then immediately transformed into the frequency domain and then displayed, so there is no way of applying a filter before displaying the Spectrum.

[andreas42]

Hallo Jürgen,

ich weiß zwar nicht, ob ich mich bei "Fachleute" angesprochen fühlen kann - aber ich schreibe mal, was mir so einfällt:

Zunächst will ich mal die Zahlenwerte ablesen. Dazu brauche ich zuerst eine Umrechnung von Pixeln auf die dB-Achse. Mit einem Bildbearbeitungsprogramm sind die Daten schnell abgelesen:

Code:

px  680   612   546  479  412  346  278  211  145  77  11  
dB -130  -116  -102  -88  -74  -60  -46  -32  -18  -4  10

Die Skala ist zum Glück in allen Bildern gleich. Damit ergibt sich die Umrechnung zu dB = -0.209295 * px + 12.2448. Ein Pixel entspricht damit ca. 0.2 dB - genau genug für unsere Zwecke.

Am blauen Kanal habe ich nun die Peaks abgelesen und in dB umgerechnet, die Differenz genommen, und in Prozent umgerechnet. Wie immer bei einer FFT muss man hier eigentlich vorsichtig sein - denn die Höhe der Peaks wird durch die Ausschmierung wegen Gleichlaufschwankungen und die gewählte Window-Funktion beeinflusst. Das ignoriere ich hier aber auch einfach mal.

Code:

|   19 cm/s |  9.5 cm/s | 4.75 cm/s
------|-----------|-----------|-----------
1 kHz |     55 px |     59 px |     78 px
      |  0.734 dB | -0.104 dB | -4.080 dB
------|-----------|-----------|-----------
3 kHz |    261 px |    273 px |    307 px
      | -42.38 dB | -44.89 dB | -52.01 dB
------|-----------|-----------|-----------
Klirr |  -43.1 dB |  -44.8 dB |  -47.9 dB
      |   0.70 %  |   0.58 %  |   0.40 %

Soweit mal das Ablesen der Werte aus Deinen Plots. Aber was heißt das? Einige ungeordnete Gedanken:

Alle sind unter 3%, wodurch normalerweise die Vollaussteuerung definiert wird. Wenn die 0 dB also Bezugspegel sind (also irgendwo zwischen 200 und 320 nWb/m), ist erstmal alles im grünen Bereich

Eigentlich sollte bei größerer Geschwindigkeit der Klirrfaktor abnehmen. Vermutlich kommt das in Deinem Fall aber daher, dass der Bezugspegel bei 1kHz unterschiedlich war - immerhin etwa 4.8 dB zwischen 19 cm/s und 4.75 cm/s. Der Klirr hängt stark vom Pegel ab. Als Beispiel hier ein paar der Daten, die ich mal vor Jahren an einem LPR35 ausgemessen habe - siehe dieser Beitrag:

   

Man sieht den Zusammenhang zwischen Ausgangspegel auf x und Klirrdämpfung auf y, für vier verschiedene BIAS-Ströme: ganz niedrig (rot), im Bereich des richtigen Arbeitspunktes (grün und blau), und ganz hoch (lila). Die Zahl im Dateinamen in der Legende ist Proportional zum Bias

Zunächst: Natürlich hängt das genaue Verhalten stark vom verwendeten Band ab! Wenn ich hier Beispiele von einem LPR35 zeige, dann nur deswegen, weil ich die Daten noch auf dem Rechner gefunden habe. Das zeigt also nur die prinzipiellen Zusammenhänge, und ist quantitativ nicht belastbar!

Im Bild an der blauen Kurve abgelesen macht der Unterschied zwischen 0.7 dB und -4 dB rund um den Bezugspegel schon einen Unterschied von 7 dB im Klirr - also etwas mehr als die Differenz zwischen den Geschwindigkeiten bei Dir. Aber die Größenordnung stimmt: Werte um -45 dB Klirrdämpfung werden bei meinem Band so bei 2-3 dB über 320 nWb/m erreicht.

Ein weiteres systematisches Problem ist, dass normalerweise bei Geschwindigkeiten unterhalb von 19 cm/s die Bezugsfrequenz bei 315 Hz statt 1 kHz liegt - wenn ich mich richtig erinnere, um zu vermeiden, dass die 3. Harmonische schon zu stark von der Wiedergabeentzerrung angehoben wird. Die Entzerrungs-Beiträge für die beteiligten Frequenzen und NAB-Entzerrung sind so:

Code:

Hz |  19 cm/s | 9.5 cm/s | 4.75 cm/s
-----|----------|----------|-----------
315 | -0.07 dB |  0.03 dB |  0.13 dB
945 |  0.35 dB |  1.08 dB |  1.77 dB
-----|----------|----------|-----------
1000 |  0.40 dB |  1.19 dB |  1.94 dB
3000 |  2.76 dB |  5.88 dB |  7.86 dB

Bei 4.75 cm/s kommen also bei 1 Khz alleine durch die Entzerrung 7.86 - 1.94 = 5.92 dB zum Klirr hinzu, gegenüber 1.64 dB bei 315 Hz.

So, das war es, was mir so in den Sinn kam... ich hoffe, niemanden ungebührlich gelangweilt zu haben. Was wolltest Du denn eigentlich wissen?

Bei Interesse könnte ich auch den Testton, mit dem ich obigen Plot aufgenommen habe, nochmal generieren, und das Skript zur Auswertung ein wenig aufhübschen. Aus einem einzigen Ton mit ansteigendem Pegel kann man dann nämlich wunderbar den Klirr bei Bezugspegel und auch die 3%-Klirrgrenze ablesen

Viele Grüße
Andreas