Хайо
Мне вот эта теоретическая статья понравилась про магнитные и электрические преобразователи.
http://www.vlf.it/looptheo7/looptheo7.htm


Valery
Децибелы oip3 не совсем те децибелы, что на шкале С метра. Выше ссылка по расчету.

Menjo
Децибелы oip3 не совсем те децибелы, что на шкале С метра

Это точно )))
Обратите внимание на маленькую буковку "m", и все встанет на свои места.

все эти OIP3 - это не реальная ситуация, а это расчётные точки в диаграмме при присутствии сигналов , на порядок/порядки слабее. Это хорошо (правдоподобно) охарактеризовал узлы на лампах и транзисторах , которые имеют постепенный заход в компрессию и ограничение. Но если брать более сложные монолитные усилители, то они могут выдать сигнал до некоторого уровня очень чистым и стоит всего на 10...20 % увеличить уровень, получаем полный бред на выходе. С такими усилителями измерить эти OIP - это подарок коммерсантам. Получаем красивые цифры, но на практике можем получать кашу на выходе, когда "простая" старая антенна хоть кое=что ещё выдаст.

Поэтому мимо этих OIP стоит всегда выдать реально измеренное. Хороший параметр при этом - это допустимый уровень входного сигнала , чтобы на выходе получать интермодуляцию на -40дБ. Для этого не нужны никакие сложные и дорогие приборы. Зато получаем ответ на вопрос о реальной ситуации.

Мало того, прижилась не хорошая практика, выдать всё в дБмВт, тем более, что многие приборы это так выдают на шкалах и распечатках. Но если объект исследования не имеет на портах импеданс 50 Ом (а это как раз про наши усилители для минивипов и рамок) , то описать эксперимент в дБмВт без смысла и получаем кучу головоломок для публики.

По этой причине я при описании своих активных Е-антенн всегда задавал размах по напряжению на входе при измерении линейности и ДД получаем при оценке Кш.

Соответственно, для правдоподобной оценки рамок нет смысла оперировать напряжением или мощности от шкалы генератора, а только ток из рамки в усилитель даст правдоподобную картину и даст расчитать чувствительность по Н-полю.

Но измерить ток - это намного сложнее на практике. Поэтому важно измерить импеданс рамки и импеданс усилителя и тогда через напряжение (легче мерить) можно делать умозаключения. В идеале нулевой размах по напряжению свидетельствует об идеальной работе рамки с усилителем и поэтому радоваться большими числами перед дБмВт - рано радуетесь.

Хайо

К вам, как специалисту по измерениям линейности усилителей, обращаюсь с просьбой - расшифруйте, пожалуйста, вот это "алгебраическое выражение", приведенное коллегой из научной статьи:
M0AYF OIP2 approx +75dBm

(в более привычных нам Вольтах)

Хайо
Я к сожалению не нашел методику измерения которую использует g8jnj. Но конструктор опытный судя по количеству публикаций. Думаю низкий импенданс рамок при измерениях тоже учитывался.
oip3 в абсолютных показателях смысла особого не имеет, так как зависит от методики измерения, но тут именно Сравнения на одном и том же измеритнльном стенде. Ёжик лучше колобка, но хуже лисички )

Menjo
Думаю низкий импенданс рамок при измерениях тоже учитывался.

При чем здесь рамка, мы же измеряем нелинейность усилителя?

Menjo

m0ayf - OIP2 approx +75dBm

Это ровно не о чём. Проблема чисто геометрическая и об этом предупредили ещё 50 лет назад создатели всех этих методик измерения линейности. Проблема в том, когда берёте при очень малых уровней сигналов две пары значении полезный сигнал и сигнал 2ой (или 3ей) гармоники, то Вы получаете почти линейное продолжение линий и точка их пересечения удаляется далеко (длинные ножницы). Поэтому основатели этих древних методов рекомендовали, брать одну пару значении в области компрессии 10% (1дБ) при котором получаете примерно -40 дБ по IM3 в реальном режиме, то есть вывести объект в реальный умеренный кривой режим, который относительно хорошо повторяем.

Чтобы усилитель смог реально исполнить OIP2 = +75 дБмВт = +45 дБВт , он должен быть в состоянии примерно +25дБмВт выдать с общим уровнем искажений всякого рода -40 дБ. То есть мы должны видеть в схеме и на фото некоторый усилитель на 100...300 Ватт реально отдаваемой мощности и если предполагать при этом 50 Ом в согласованный фидер, то это 200...350 В эфф = 280...975 В размах.

Методика довести объект до искажений -40 дБ для большинства реальных сигнальных узлов позволит с высокой точности вести перерасчёты и прогнозировать правдоподобные цифры для уровня сигналов при допуске по искажениям. Уровень -40 дБ хорошо совпадает с нишей физиологией, что мы сможем оптическую и акустическую информацию качественно разобрать с малыми потерями по содержанию передаваемой информацией.

То есть, если хотим сравнить усилители для рамочных антенн, мы должны их питать из оптимального для них источника. Если для минивипов тут всё просто из-за высокого импеданса, для усилителей рамок нужно лучше всего их питать при подключенной родной рамке и подавать сигнал из измерительной рамки. Зная импеданс усилителя и рамки можно делать вывод о уровне мощности сигнала, зная усиление, можно мерить приведённые к входу шум и вычислить Кш и получать ДД.

Далее, ДД то тоже есть разные. Есть ДД, который выдаст допустимую мощность (напряжение или ток) при которой продукты IM ниже уровня шума при заданной полосе пропускания анализа/приёма. Есть ДД, который позволит некоторую уровень продуктов IM относительно сигналов, которые вызывают эту IM.

Поэтому универсальнее всего для понимания реальных возможностей - это измерения, которые выдают IM на уровне -40 дБ. Это простые измерения, недорогое оборудование, хорошая повторяемость, подобность к реальным сценариям, сохранение штаных режимов в узлах.

Методы можно придумать без конца и края и спорить, что лучше чего другого. А коммерсанты нас обучали к красивым отчётам, когда все кивают головой с умным лицом и готовы купить товар.

То есть, для продаж нужно мерить чрезмерно слабыми сигналами и получать (без фальсификации даже) красиво высокие цифры на OIP2|3. А для себя выводим узел на еле заметные искажения -40 дБ и проработаем задачу по существу.

Хайо
Поэтому универсальнее всего для понимания реальных возможностей - это измерения, которые выдают IM на уровне -40 дБ

Просьба пояснить, от чего отсчитываются минус 40 dB?
От какого "нулевого" уровня в Вольтах?

Valery
От какого -40. Его можно и в В замерить, и как мощность, что правильнее. Обычно это -1 отклонение от линейности
Уточню: это такой входной уровень, уменьшение которого на 20 дБ уменьшает выходной сигнал на 19 дБ. Практически удобнее увеличивать на 20 или 10 и видеть на выходе 19 или 9.

andory
Обычно это -1 отклонение от линейности

Извиняюсь за свою тупость, но про -40 dB так и не понял.
Желательно пояснить на каком-то конкретном примере.

Вот местные корифеи в этой же теме обмеряли Левкова
даже указана методика

https://www.radioscanner.ru/forum/topic22514-19.html#msg967479

Вот получилось так
LOOP-усилитель: OIP2=+85dBm (88-94); OIP3=+36dBm (41-42); в скобках - заявленные значения.

Что весьма близко к измеренниям g8jnj.

Хайо
Поэтому мимо этих OIP стоит всегда выдать реально измеренное. Хороший параметр при этом - это допустимый уровень входного сигнала , чтобы на выходе получать интермодуляцию на -40дБ. Для этого не нужны никакие сложные и дорогие приборы. Зато получаем ответ на вопрос о реальной ситуации.


Полистал спеки
В принципе комерсанты - продажники пишут в усилителях при каких входных уровнях получают свои OIP3

Например
TQP3M9037
OIP3 | Pout=+5 dBm/tone | f=1 MHz | OIP3 = +35dBm
а вот

TQP3M9009
Pout=+3 dBm / tone, ∆f=1 MHz | OIP3 = +39 dBm

Ну да у второго цифра красивее, ну так условия получения указана .)

Valery
Удобнее самому измерить, на выходе широкополосного усилителя анализатор спектра или приемник с вольтметром. Подаем сигнал, измеряем точку компрессии. При этом уровни 2 или 3 гармоники ~ -40 дБ. А oip3 - это точка пересечения на бумаге, а не результат прямых измерений.

andory
При этом уровни 2 или 3 гармоники ~ -40 дБ.

Тогда динамический диапазон любого усилителя будет 40 dB.
Не понятно (((

Menjo
Pout=+3 dBm

Интересно узнать, в каком месте измеряли Pout=+3 dBm?

Valery
Измерьте. Вы вольт на вход подали, получили -40. Это верхняя точка дд. А нижняя это мкВ., и дд 120 дБ. Прочитайте написанное Хайо ещё раз, практически измерьте усилитель, хоть минивип.
Про усилители уже написан исчерпывающий ответ, где, что и как измеряли. И можно даже повторить, было бы желание.

andory
А нижняя это мкВ

А вот про это мне ни кто не сказал ни слова, типа "соображай сам".
(сказали про -40 dB и затаились :))
Стало немного понятнее, но теперь вылезла новая переменная - чувствительность усилителя.

Хайо
OIP2 = +75 дБмВт
То есть мы должны видеть в схеме и на фото некоторый усилитель на 100...300 Ват

Понял.
Это киловаттный усилитель, на вход которого подаем 300 Вт.
А какое отношение он имеет к нашей рамке, не понятно.

Valery
эти цифры чисто от бумажной геометрии, когда продлевают диаграмму из точек при слабых сигналах и ищут в далёких краях точку пересечения двух линии. Но эта цифра - она виртуальная и никак не относится к реальным возможностям, как я Вам и привёл эти ужасные цифры для антенного усилителя на мини-рамку.

Когда обычные общепринятые усилители постепенно перегружаются, на выходе они начинают отставать от ожидаемой мощности. Образно при 10мВ на входе получаем 100 мВ на выходе, при 100 мВ на входе получаем 999 мВ на выходе а при 1 В на входе получаем всего 9 В на выходе, то есть 10% недосдача, это 1 дБ и это называется компрессией. При таком режиме искажения всякого рода составляют около 1% , в основном это IM2 и IM3 и что из них сильнее - это зависит от конкретного изделия и типа транзистора и его режима. Но при этом сигналы ещё в целом читабельны, транзисторы не разрушаются, блок питания не перегреется, искры не летят, всё повторяемо и под контролем с недорогим оборудованием. Оттуда взялось это правило, либо выставим режим компрессии 10% (1дб) либо выставим -40дБ искажения. мерим уровень сигнала на входе и выходе и делаем потом то же самое при меньшем уровне на 6...20 дБ слабее. Получаем две пары точек и две линии. Одна линия - это уровни сигнала, вторая - уровни искажений. Продлеваем эти линии и получаем эти фиктивные точки пересечения линий.

Кстати, многие усилителя и на входе создают искажения, даже, если сам процесс усиления ещё линейный. В итоге увидим на выходе одинаково усилены и сигнал и искажения. Бывает даже, что на входе есть искажения, а на выходе нет из-за компенсаций двух процессов. Таким образом получаем у многих транзисторов при некотором режиме особо малые искажения на выходе. Стоит менять напряжение питания или ток покоя на 10...20% (и выше и ниже) и картина совсем другая.

Можно ли по этим таблицам сказать какой усилитель линейнее?

ltc6401


9031


У ltc6401 выше цифра oip3 , но ниже oip1
У 9031 выше oip1 , но ниже oip3.

У ltc6401 непонятно на каком уровне тонового сигнала намеряли такой низкий oip3, (может это цифра V ocm указанная сверху ?), но судя по абсолютному значению точки компрессии, должен быть 9031 в принципе более линейный при большем уровне подводимого сигнала ?

Menjo
вот и начали сравнить мягкое с тёплым)

Производители СВЧ-ОУ и драйверов для АЦП уже давно всё делают по уму, им то деваться некуда от правды, так как последующий АЦП и программное обеспечение беспощадно раскрыли бы коммерческие недорасказы. Поэтому в даташите от 6401 все данные привязывали к случаю полноценного использования с размахом 2В на выходе. Это для большинства АЦП на сегодня стандартная "высота входных ворот".

В отличие от этого LNA типа "не ОУ" не предназначен работать на АЦП, а в составе аналогового линейного тракта. Поэтому выбраны другие условия измерения, нагрузки разные.

Это разные по назначению изделия. Можно конечно найти применение, в которой то и то пригодны, но это скорее от безысходности решение.

Menjo
у 9301 обратите внимание , что при 20дБмВт = 100 мВт имеется компрессия 1дБ = 10%.
А измерения по OIP сделали при двух сигналах по 5дБмВт. Это свидетельствует о том, что рисуют красивую цифру на OIP . Дело то в том, что всё делается без фальсификации формально и придираться не к чему.

Лучше или хуже - это нужно сначала ставить ТЗ для схемы, а потом оценить пригодность того или иного усилителя. И как не странно, иногда старый германиевый транзистор вполне выполняет задачу, если его вывести в правильный режим с правильной обвязкой.

Хайо
Благодарю за ответ

Получается oip2 и oip3 возрастают линейно с увеличением двух-тонового сигнала , но только до начала перегиба точки компрессии.
Если взять 3 усилителя и поставить им одинаковые сигналы ниже точки компрессии, ну например 1 мВольт, то паразитных гармоник будет меньше у тех, которые имеют большие oip2 и oip3.
Но без знания хотя бы точки компрессии , мы не можем понять реальную динамику усилителя.

В процессе чтения статей нашел вариант связи ДД между собой.
Если мы знаем точку компрессии можно ли применять вот такую формулу для определения ориентировочного динамического диапазона по интермодуляции?

Учитывая, что односигнальный динамический диапазон DB1 описывается формулой:
DB1 = P1дб - Pвх мин (дб), а DB3 = 2/3 × IP3 - Pвх мин (дб), то на основании всех трёх формул можно вывести простую пропорцию:
DB3 = 2/3 × (DB1 + (10...15)дб).
Посчитаем. Если односигнальный динамический диапазон по блокированию DB1 равен 110дБ, то:
DB3 ≈ 2/3 × (110дБ + 10дБ) = 80дБ.
https://vpayaem.ru/inf_dd.html

Хайо

Спасибо за подробные объяснения, вопросов больше нет.

Menjo

Спасибо за ссылку!
Сразу вспомнил картинки из брошюры Дроздова восьмидесятых годов, она у меня есть в бумажном варианте.
Когда-то подробно обсуждали формулы из книжки и разобрались со всеми непонятками, а здесь начал "тупить", аж самому стыдно...:)

Получается oip2 и oip3 возрастают линейно с увеличением двух-тонового сигнала

Нет, они возрастают нелинейно. ("квадратично" и "кубически")
Линейно только на картинке. Это потому, что график по оси Y построен в логарифмическом масштабе.

На самом деле Y2=x^2 и Y3=х^3.
Логарифмируем, и получаем
lgY2=2lgx и lgY3=3lgx

Если мы знаем точку компрессии можно ли применять вот такую формулу для определения ориентировочного динамического диапазона по интермодуляции?

"Не вижу повода не применить" (с) :)))

Для рамки трансформатор для симметрирования в принципе не нужен, саму рамку можно сделать симмтеричной. Если усилитель от свой природй уже оптимально может читать сигнал из рамки, то трансформатор вообще не нужен. Однако, если поставить синфазный дроссель (ТТ) с малым омическим сопротивлением обмоток и небольшой индуктивностьб, то этот дроссель отлично убирате УКВ-помехи и почти не мешает работе.

Хайо, но все же... В большинстве экспериментов, возможно это связано с согласованием VGA приемника (как правило Afedri), от рамки чуть больший сигнал получался если применить трансформатор 4:1, высокоомной обмоткой к рамке*. Об этом не раз упоминал. Хотя по теории должно быть наоборот. Также неплохо работает и 8:1. Я сейчас использую smd-шный трансформатор 4:1 который применяли для схемы усилителя hi-z в малахите. Действительно уменьшаются помехи от УКВ из-за завала на УКВ, но КВ это затухание несущественно. Поэтому, экспериментаторы, рекомендую в активных схемах для рамки использовать трансформатор. Просто попробуйте.


*Речь идет об повышении эффективности во всем приемном диапазоне от СДВ до 30Мгц.

Valery
Спасибо за ссылку!
Сразу вспомнил картинки из брошюры Дроздова восьмидесятых годов, она у меня есть в бумажном варианте.
Когда-то подробно обсуждали формулы из книжки и разобрались со всеми непонятками, а здесь начал "тупить", аж самому стыдно...:)


Да пожалуйста, сам вот тоже иногда путаюсь в том же разнообразии децибел (db, dbm, dbc, а еще опытные товарищи применяют дБ, дБмВт.... )

Хайо

Тут перечитал еще раз статьи в Радио , там тоже про IM3 -40 дб ( -40 dbm же?) подробно расписано. Дескать человек такой уровень не слышит. Давайте ориентироваться. Давайте померим вот такой установкой.
А что насчёт нелинейных гармонических искажений ? Сколько total harmonic distortion должно быть в dbc у хорошего Радиоусилителя , чтобы не мешать человеческому уху слушать эфир, а цифре успешно декодится?
Про это как то нет ни методики измерений , ни допустимых цифр . Или это не важный параметр, можно не смотреть?

Menjo
запутаться легко в джунгли )
IM -40 dB имеется в виду относительно полезного сигнала или уровня полезной сигнальной смеси. Это не дБмВт.
Исторически измерения нелинейности начались с измерением уровня гармоник, так как это было в глубоком прошлом веку подъёмная задача для большинства лабораторий. Потом перешли на одновременное измерение нескольких гармоник. Однако, гармоники мало портят наши физиологические восприятия. Если берите таблицу частот для музыкальных нот, то при гармонических искажений Вы получаете снова частоты музыкальных нот на октаву выше и музыкальный образ мало нарушается. Звучит немного по-другому, но эстетика не утеряна. Поэтому одна характеристика по гармоническим искажениям мало выразит склонность усилителей и динамиков попортить звучание.

Я при доработке ОКЕАНов в РАДИО не зря обратил внимание на IM3 в динамика. Можете построить супер-усилитель, и в динамике получать гору IM , причем далеко ещё ниже паспортной мощности.

Куда критичнее для восприятия являются интермодуляционные искажения, так как появятся новые частоты и эти частоты ещё не из таблицы частот музыкальных нот. Звучит скверно. Наш слух (на разных частотах немного по разному) выделяет такие чужие составляющие при уровне -40...-50дБ, зависит от комбинации частот и тренированность слуха. Но при -40 дБ практически новая неизвестная информация передаётся на более 99% для получателя. Поэтому стоит при оценке качества системы брать такой уровень искажений как ещё терпимым для связной аппаратуры. Когда имеем хорошую акустику и хороший экран, нужно ставить порог ниже на -50...-60 дБ, чтобы получателю казалось всё быть чистым.

btr
в Ваших комбинациях рамка-усилитель схемы ОБ с большими токами имеют низкий входной импеданс в несколько Ом. А рамка уже при несколько МГц набирает импеданс в десятки и сотни Ом и поэтому трансформатор даст улучшение почти всегда. А если составить усилитель с таким естественным входным импедансом, то трансформатор не нужен.

Хайо
А рамка уже при несколько МГц набирает импеданс в десятки и сотни Ом и поэтому трансформатор даст улучшение почти всегда.

Мне кажется можно подойти к вопросу не со стороны идеального согласования рамки от сдв до кв. А со стороны применения исходя из условий.

У нас есть низкоимпендансный токовый режим , его плюсы помимо хорошей работы на низах. подавление эл.помех.
При этом на верхах такого режима уже не хватает, малый шум атмосферы , низкая площадь раскрыва антенны, все это делает колечко с низкоомным усилителем на верхах не таким эффективным.

При этом у нас 2 условных применения МА, это назовём Город и Лес (дача).

Режим "В городе" нам важно задавить электрические помехи на всех диапазонах , поэтому компромиссный никоомный токовый режим, пусть даже по абсолютному согласованию верха просядут, но за счет понижения локальных помех ближнего поля будет всеравно выигрышь.

Режим "Дача/Лес" имеем низкий уровень атм. помех на верхах , высокий на низах.Локальных помех нет или мало.
Тут приоритет КВ и максимальное согласование включаем там, пусть даже по абсолютному согласованию низы просядут, но там колечка хватит принять сигналы, т.к уровень атм. помех высок и с/ш не должен пострадать.

Осталось прикрутить релюшку которая переключает режимы настройки входного сопротивления Город-Лес.

Можно расписать карту своих помех по диапазону и сделать табличку переключения релюшки. Например если в городе у меня чистый эфир с 17 до 30мгц, там режим "Лес", с 12мгц до 17мгц " Город" и т.д.

Левков например поступил еще хитрее, сделал в своём коммерческом усилителе гибрида hiz диполя и loz колец. Ортогональные кольца в токовом режиме работают как единая МА с низкой индуктивностью. В режиме минивипа эти кольца становятся плечами активно диполя. Всем угодил. "Маленькая активная рамка размером со спичечный коробок." )