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歪率計の改良(7)特性

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ノッチフィルタの調整は前作と同様ですが、今回は2段のフィルタを接続したまま行いました。本当は、それぞれ別々に信号を入れて調整した方がいいのですが、信号源インピーダンスの影響か、縦続接続した場合とほんの僅かですが中心周波数がずれるようです。なので回路図通りに接続した状態で、初段のノッチフィルタを調整、続いて2段目を調整しました。それぞれのフィルタの二つの半固定抵抗を交互にまわして、基本波が極小になるようにします。

調整後の周波数特性を示します。

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基準レベルは10dBV(3.16Vrms)です。20kHzと100kHzのローパスフィルタは予備実験とほぼ同じ結果が得られました。G=40dBと書いていますが、通過帯域の特性はG=20dBで測定しています。G=40dBの場合も、100kHzがあと1dBほど落ちる以外はほとんど同じです。IHF-Aフィルタも予備実験とほぼ同じでした。こちらのグラフは省略します。

ノッチフィルタの性能は前作とほぼ同じで、100Hz、1KHzで-115dB、10kHzはちょっと悪化して-105dBでした。中心周波数±0.1%くらいが実用範囲で、それでも減衰量が10dBほど悪化します。コンデンサの温度係数が-300ppmだとすると±3.3℃ということになります。私の作業環境は年間で20℃〜26℃くらいなので、少し涼しくなったらもう一度調整しようと思います。もちろん低歪発振器とコンデンサをそろえていますので、アンプの測定などでは、温度変化はそれほど問題にはなりません。

その低歪発振器と組み合わせた場合の総合歪率特性はこうなりました。BW=100kHzです。

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前作より10kHzの歪が少し多い以外はほぼ同じ特性です。フラットポジションの残留ノイズは入力換算で、
 BW=100kHz:-102dBV(7.9μV)
 BW=20kHz:-102dB(7.9μV)
 IHF-A:-116dBV(1.6μV)ただしLPFは100kHz
となりました。お化粧みたいなものですが、IHF-Aフィルタの威力はすごいです。

今回の改良は、メーカーと同じような条件でデジタル機器の測定を行うためのものです。以前作ったUSBヘッドフォンアンプを改めて測定してみました。改良前の測定結果はこちら。https://blogs.yahoo.co.jp/yamazaki_plan/36535196.html


イメージ 4

このアンプはバランス出力なので、測定用のバランスアンプを使用しています。こちらのBWは1MHzです。実線がBW=20kHzで、メーカーと同じ条件です。破線はBW=100kHzで、ノイズレベルが10dBほど上昇しています。帯域幅の影響は大きいですね。このアンプ(というかDAC)はDIYINHKのAK4490基板を使用しているのですが、デジタルフィルタの設定がスローロールオフになっているようで、サンプリング周波数が44.1kHzや48kHzでは、10kHzの折り返しノイズ(38kHz)が発生しています。なのでBW=100kHzではグラフのように横一直線になってしまいます。BW=20kHzではこれが取り除かれて、可聴帯域のみの特性が現れます。ただし10kHzに対して2次高調波までしか測れていませんので、1KHzや100Hzよりも見かけ上よい特性になってしまいました。

残留ノイズは、
 BW=100kHz:-94dBV(20μV)
 BW=20kHz:-102dBV(7.9μV)
 IHF-A:-112dBV(2.5μV)ただしLPFは20kHz
0dBFSの時の出力は7dBVなので、ダイナミックレンジはIHF-Aで119dBということになります。

ところで今回の結果は、BW=100kHzの場合でも前回より10dBほどノイズフロアが下がっています。表記上は同じ100kHzでも、今回採用したLCフィルタは急峻なので、高周波ノイズがその分減衰しているためでしょう。

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