Twin T notchfilter i mätapparatur (??)

[HUGGBÄVERN]

Här är några frågot om Twin T-filter (Dubbelt T-filter).

Jag har långt framskridna planaer på att göra lite distortionsmätningar på komponenter för audiobruk. Tanken är att göra något betydligt mer seriöst än alla hörseltester av kondingar och skit.
Så här ser den koppling upp som används i ett dylikt test. En tongenerator får ge en sinussignal (1 kHz) till testobjektet. Signalen från detta filtreras i ett notch-filter avstämt till 1KhZ och det skrot som testobjektet genererar mäts upp med en ACVM (dB-kaliberad). För att få en noll nivå nollas voltmetern med testobjektet förbikopplat.


Sedan kommer det viktiga i sammanhanget; filtret. Filtret stäms av till generatorns frekvens (fast man gör tvärtom; någon Hz hit och dit spelar mindre roll).


Frågor kring det här:
Ändras filtret (Q-värde) av värdena på R och C?
Ska R och C väljas så Zc = Zr vid givna frekvensen (1 kHz)?
Ett snabbt överslag ger mig värdena R = 3,3kOhm och 47 nF, stämmer det?

[psynoise]

Resonans hos kretsen får vi när

Im(Z) = 0.

Enligt wikipedia får vi Q-värdet

Q = abs(X/R)

där X och reaktansen och R resistansen genom kretsen. Vi ser att Q-värdet beror på kvoten mellan kapacitanserna och resistanserna.

[HUGGBÄVERN]

Suck! Får plocka fram komplexa algebran och kretsteorin igen ....
Fast verkar det stolligt tänk att jag ska sikta på att impedanserna/reaktanserna (Z7X) för R resp C gärna kan vara lika?
Jag kan ju sno ihop ett ekvationssystem och se var jag landar.

[psynoise]

För en ideal kondensator får vi Zc = Xj där en större reaktans medför högre Q-värde vilket borde vara bra för harmoniskdistortionsmätning.

[xxargs]

Slängde upp det i vipec och noterade att impedanserna på det som driver nätet och terminerar det är en viktig bit hur brant det blir.

annars brukar det inte bli speciellt bra Q-värde på system som bara baseras på R och C - det är resistansen närvarande som drar ned Q-värdet, vilket indikeras med "Q = abs(X/R)"

min bedömning är att du inte ens har Q-värdet 1 (0.80) i system och bäst blev det med 1650 Ohm i termineringar, med 3300 så är det en aning sämre medans om man lämnar ena porten öppen (som ingången till en högimpediv OP-amp) så blir det inte bra alls.

mao. kan man inte bara räkna på själva kretskopplingen - utan också med impedanserna som matar och terminera nätet.

skall du ha högre Q-värden så måste du ta hjälp av OP-ampar som med sin förstärkning 'trollar bort' en del resistans samt kan agera som reaktiv induktiv element mha gyratorkoppling..

om jag minns rätt så brukar man koppla någånting liknande http://www-k.ext.ti.com/SRVS/Data/ti/Kn ... pttnhq.htm

[HUGGBÄVERN]

Och OPAMPar introducerar brus och distortion ...

Nu ska vi se, voltmetern är en B&K 2409/2416 med en inimpedans på 10 Mouhm //20uuF.

[HUGGBÄVERN]

De komponenter (kondingar) som ger mest distortion ger mest 3e-tons och det är de topparna jag vill mäta.

[xxargs]

Då får du lasta på utgången med en motstånd till backen så att utgångsimpedansen blir rätt från filtret och likaså drivningen.

passiva grejor filteregenskaper är alltid beroende av matnings och termineringsimpedansen.

Skall du ha bättre Q och inte vill köra aktivt så är det LC-kretsa och noggran impedanskontroll på in och utgångar som gäller om du vill ha högre Q, dessvärre induktanserna inte så roliga när man är på låga frekvenser som 1 KHz.

Om det är distorsion du jagar så skulle jag hellre titta på tvåtonsmätningar och använda intermodulationsmätningar. Det är så man gör inom RF då 3'-övertonen på 1.8 GHz hamnar 5.4 GHz och tar sig inte ens ut ur förstärkaren...

Sådant kräver förstås dubbla generatorer eller en som kan ge dubbelton, frekvensselektiv voltmeter, spekrumanalysator eller att man kan spela in med högkvalitativ ljudkort och därefter använda FFT - örat är också jäkligt känslig för intermodulationsprodukter (låter disharmoniskt) och fördelen är att du kan även testa vid tex 17000 Hz och 18000 Hz lika starka signaler utan att intermodulationsprodukterna (vid 16000 Hz och 20000 Hz) kommer utanför mätinstrumentens frekvensområde

titta på IP3, intermodulation etc.för den matematiska bakgrunden.

[HUGGBÄVERN]

Detta fungerar och jag vill att det ska vara enkelt. kanske så enkelt att man kan visa på någon DIY-träff.

[janaf]

Q / notchdjup är väldigt beroende av komponenttoleraserna på ett twin-T. För 60dB notch så behöver dom matchas till typ 0.1%...

[janaf]

Man kan också ta testsignalen, köra en gren genom kondingen den andra utan konding, subtrahera signalerna från varandra med en opamp, och förstärka det som är kvar. Eller fasvända den ena och addera och sedan förstärka. Det som är kvar borde vara distortion från komponenten (och eventuellt från opamparna). Fördelen med den metoden är att testsignalen inte behöver vara så värst ren. Nackdelen är att den inte klarar någon fasskillnad.

Eller koppla samma signaler till två kanaler på ljudkort / mätkort med AD-ingångar och subtrahera i mjukvara.....

[HUGGBÄVERN]

Bra idéer allihop. Jag befarar att oavsett vad jag gör ger de här varianterna mycket bättre resultat än att bara köra en signal genom kondingarna och ta upp en LisaJohansson-figur på scopet och "se" distortionen, eller bara "lyssna" på dem.

[4kTRB]

När man gör en distortionsmätning som den här
är man då inte enbart intresserad av de toner
som hamnar ovanför 1kHz? Att bygga ett notchfilter
verkar som om det även är intressant att upptäcka
sånt som även hamnar under 1kHz.

[HUGGBÄVERN]

Förväntar mig bara hela multipler av grundfrekvensen. Jag vet att vissa kondingar ger ifrån sig massa klirr (3:e-ton).
Detta är tydligen den gängse metoden att mäta dessutom.

[4kTRB]

Ett brant HP-filter är relativt lätt att få till med R och C.
Exempelvis 4 vanliga RC-länkar i serie. Med alla R lika och alla C lika.