22.12.2021, 00:29
Mit der von Ulrich getriggerten Erkenntnis, daß auch die LINE- und INST-Eingänge per 6,3mm-Stereo-Klinken-Stecker in den Kombi-Eingangsbuchsen als Differenz-Eingänge zur Verfügung stehen, habe ich einen entsprechenden Anschluß angefertigt und damit die Signale meines PC-Ton-Generators nochmal angesehen. Mir fiel auf, daß nun bei Anschluß von "Tip"/Spitze an das Signal und Ring an Masse im INST-Modus ein deutlich saubereres Signal mit weniger "Ground Noise" am UMC202HD ankommt (Masse-Anschluß nicht verwendet). Der Störabstand war besser als mit dem XLR-Adapter im "MIC"-Modus.
Das sollte nicht so sein, war also ein Fall zum Grübeln.
Da hilft ein detailliertes Signal & Noise Modell:
Links für den INST-Modus (rechts kriegn mir späder).
V1 sei das Test-Ton Signal aus einer PC-Applikation. Der Line-out hat einen Innenwiderstand, zu dem ich wegen eines meist angeschlossenen Kopfhörers auch noch 750 Ohm in Serie geschaltet habe, zusammen ca. 934 Ohm = Ro. Die heiße Leitung wird mit dem "Tip" des Klinkensteckers verbunden. Die Masse des Line-out mit dem Ring. Die Masse-Leitung ist nieder-ohmig, ihr Widerstand sei hier aber mal mit Rgnd berücksichtigt.
Außerdem wird angenommen, daß es zwischen dem Masse-Anschluß des Line-out und dem Masse-Anschluß am UMC202HD eine Störspannung V2 "Ground Noise" gibt. Da kann man auch noch (für alle Fälle) einen Widerstand Rx annehmen (sozusagen "hintenrum" durch den PC über die USB-Leitung und das Interface-Gehäuse bzw Board).
Die Eingangswiderstände des UMC202HD im INST-Mode sind mit 1 MOhm spezifiziert, also sehr groß gegenüber Ro und erst recht gegenüber Rgnd. Deshalb sind sie im linken Bild gleich vernachlässigt/weggelassen worden und am Differenz-Eingang des UMC kommt die Signalspannung an ohne Beitrag von der Störung V2.
Das rechte Bild zeigt, was am XLR-Eingang im Mic-Mode berücksichtigt werden muß:
Hier sind die Eingangswiderstände Re nicht zu vernachlässigen, weil sie nur etwa 1.5 kOhm betragen.
Das hat zur Folge, daß am Pin (2) ein Bruchteil Ro/(Re+Ro) von der Störung V2 ankommt (Rx als vernachlässigbar angenommen), am Eingang (3) aber nur Rgnd/(Re+Rgnd (noch ohne Rtrim), wobei Rgnd viel kleiner ist als Ro. Deshalb heben sich die Störspannungsanteile an (2) und (3) nicht in der vom OP gebildeten Differenz auf und der Störabstand ist zunächst schlechter als im INST-Modus. Rettung naht aber bereits in Form von Rtrim: offensichtlich werden die Störspannungsanteile an den beiden Eingängen gleich, wenn man Rgnd+Rtrim = Ro macht.
Gedacht, getan.
Dieses Bild zeigt eine Test-Messung noch mit Rtrim=0:
2f scheint ca 75 dB unter 1f zu liegen, 3f ca. 2 dB tiefer.
Dieses Bild wurde nach Abgleich gemessen:
Hier sieht man 2f ~100 dB unter f, 3f 82 dB unter f.
Das Spektrum sieht sehr viel sauberer aus, insbesondere um 1 kHz und es sind im wesentlichen die 2te bis 5e Oberwelle zu sehen, während die zusätzlichen Spurious -Signale des vorigen Bildes veschwunden sind. Der digitale Ausgangs(spitzen)pegel liegt hier um -2.9 dBFS.
Unter diesen Bedingungen habe ich dann in Schritten von etwa 0.5 dB den Eingangspegel erhöht, um zu sehen, wie 2f und 3f bei Annäherung an FullScale anwachsen.
Beide Kurven steigen sehr viel steiler an, als bei einem elementaren quadratischen oder kubischen Kennlinien-Anteil, 2f noch steiler als 3f. Diesem Bild kann man entnehmen, wie hoch man die Signalspitzen höchstens aussteuern darf, je nachdem, wieviel k2 oder k3 man sich "gönnen" möchte.
Um nicht in Glückseeligkeit zu versinken, hier ein Bild entspreched Bild 3 aber im INST-Modus.
Nur 33 dB Abstand von 2f und ein Lattenzaun weiterer Oberwellen und Spurious.
Da fragt man sich: warum wieso ? Muß das sein ?
MfG Kai
Das sollte nicht so sein, war also ein Fall zum Grübeln.
Da hilft ein detailliertes Signal & Noise Modell:
Links für den INST-Modus (rechts kriegn mir späder).
V1 sei das Test-Ton Signal aus einer PC-Applikation. Der Line-out hat einen Innenwiderstand, zu dem ich wegen eines meist angeschlossenen Kopfhörers auch noch 750 Ohm in Serie geschaltet habe, zusammen ca. 934 Ohm = Ro. Die heiße Leitung wird mit dem "Tip" des Klinkensteckers verbunden. Die Masse des Line-out mit dem Ring. Die Masse-Leitung ist nieder-ohmig, ihr Widerstand sei hier aber mal mit Rgnd berücksichtigt.
Außerdem wird angenommen, daß es zwischen dem Masse-Anschluß des Line-out und dem Masse-Anschluß am UMC202HD eine Störspannung V2 "Ground Noise" gibt. Da kann man auch noch (für alle Fälle) einen Widerstand Rx annehmen (sozusagen "hintenrum" durch den PC über die USB-Leitung und das Interface-Gehäuse bzw Board).
Die Eingangswiderstände des UMC202HD im INST-Mode sind mit 1 MOhm spezifiziert, also sehr groß gegenüber Ro und erst recht gegenüber Rgnd. Deshalb sind sie im linken Bild gleich vernachlässigt/weggelassen worden und am Differenz-Eingang des UMC kommt die Signalspannung an ohne Beitrag von der Störung V2.
Das rechte Bild zeigt, was am XLR-Eingang im Mic-Mode berücksichtigt werden muß:
Hier sind die Eingangswiderstände Re nicht zu vernachlässigen, weil sie nur etwa 1.5 kOhm betragen.
Das hat zur Folge, daß am Pin (2) ein Bruchteil Ro/(Re+Ro) von der Störung V2 ankommt (Rx als vernachlässigbar angenommen), am Eingang (3) aber nur Rgnd/(Re+Rgnd (noch ohne Rtrim), wobei Rgnd viel kleiner ist als Ro. Deshalb heben sich die Störspannungsanteile an (2) und (3) nicht in der vom OP gebildeten Differenz auf und der Störabstand ist zunächst schlechter als im INST-Modus. Rettung naht aber bereits in Form von Rtrim: offensichtlich werden die Störspannungsanteile an den beiden Eingängen gleich, wenn man Rgnd+Rtrim = Ro macht.
Gedacht, getan.
Dieses Bild zeigt eine Test-Messung noch mit Rtrim=0:
2f scheint ca 75 dB unter 1f zu liegen, 3f ca. 2 dB tiefer.
Dieses Bild wurde nach Abgleich gemessen:
Hier sieht man 2f ~100 dB unter f, 3f 82 dB unter f.
Das Spektrum sieht sehr viel sauberer aus, insbesondere um 1 kHz und es sind im wesentlichen die 2te bis 5e Oberwelle zu sehen, während die zusätzlichen Spurious -Signale des vorigen Bildes veschwunden sind. Der digitale Ausgangs(spitzen)pegel liegt hier um -2.9 dBFS.
Unter diesen Bedingungen habe ich dann in Schritten von etwa 0.5 dB den Eingangspegel erhöht, um zu sehen, wie 2f und 3f bei Annäherung an FullScale anwachsen.
Beide Kurven steigen sehr viel steiler an, als bei einem elementaren quadratischen oder kubischen Kennlinien-Anteil, 2f noch steiler als 3f. Diesem Bild kann man entnehmen, wie hoch man die Signalspitzen höchstens aussteuern darf, je nachdem, wieviel k2 oder k3 man sich "gönnen" möchte.
Um nicht in Glückseeligkeit zu versinken, hier ein Bild entspreched Bild 3 aber im INST-Modus.
Nur 33 dB Abstand von 2f und ein Lattenzaun weiterer Oberwellen und Spurious.
Da fragt man sich: warum wieso ? Muß das sein ?
MfG Kai