Audio Measurement Procedure
Diese standardisierte Testprozedur im Burosch NF Labor beschreibt in mehreren detaillierten Schritten, wie man eine Audiokomponente z.B. Verstärker komplett testet. Dieses Verfahren dient der Messqualität, der Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Messungen.
Großer Wert wird darauf gelegt, die einzelnen Schritte dieses Messverfahrens genau zu beschreiben bzw. nachvollziehbar zu machen. Ebenso wichtig ist es aber auch, den zu messenden Verstärker weder zu überlasten noch auf andere Art zu beeinträchtigen.
Die Testprozedur wurde mit dem Audio-Analysator UPV von Rohde & Schwarz entwickelt. Falls andere Messgeräte in Anwendung kommen, müssen möglicherweise die einzelnen Testschritte und die Einstellungen entsprechend angepasst werden.
Einige der Einstellungen sind voneinander abhängig, wie speziell der Signalpegel für die einzelnen Tests. Es wird daher folgende schrittweise Vorgehensweise vorgeschlagen: Zuerst wird die Prozedur Eingangspegel für Vollaussteuerung bestimmen wie im Kapitel 2.1 ausgeführt. Ist dieser Pegel bekannt, werden die anderen Signalpegel daraus errechnet. Diese werden dann automatisch an den richtigen Stellen in den weiteren Schritten der Prozedur eingefügt. Erst dann ist es sinnvoll, diese weiteren Teile der Prozedur auszudrucken. Mit dieser Vorgehensweise ist größtmögliche Sicherheit gegen eine Fehlbedienung und Reproduzierbarkeit der Messungen gegeben.
Alle Messungen dürfen nur von ausgebildeten Technikern durchgeführt werden. Auf die Gefährlichkeit von hohen elektrischen Spannungen möchten wir besonders aufmerksam machen. Selbstverständlich werden alle Messgeräte regelmäßig kalibriert.
Die Testingenieure im Burosch NF Labor:
Klaus Burosch
Jürgen Heidbreder
Peter Schüller
Verwendete Messgeräte und Zubehör:
Rohde & Schwarz, Audio-Analyzer UPV
Folgende Optionen sind in unserem UPV eingebaut:
Option B1: extrem klirrarmer Tongenerator
Mit dieser Ausstattung werden klirrarme Signale mit Harmonischen bis herunter zu -114 dBc (k2) und -115 dBc (k3) erzeugt.
Somit sind verlässliche Klirrfaktor-Messungen bis herunter zu -100 dBc möglich.
Das Eigenrauschen wurde (integriert über eine Bandbreite von 20 kHz) zu -119,5 dBV gemessen.
Beide Messwerte werden im UPV Selbsttest regelmäßig verifiziert.
Die Leistungsmessungen werden in Verbindung mit der Burosch Interface LCR Load Box durchgeführt
Weitere Messgeräte in unserem Labor:
Audio Precision Audio-Analyzer 2722
Keysight Audio-Analyzer U8903A
BUROSCH Audio-Analyzer NF-200
Inhaltsverzeichnis
1.1. Vorbereitungen für Messungen
2.1. Eingangspegel für Vollaussteuerung bestimmen
2.8. Dynamische Intermodulation (DIM)
2.10. Schüller-Burosch-Test neu1
2.11. Schüller-Burosch-Test neu2
3.1. Eingangspegel für Vollaussteuerung bestimmen
3.8. Dynamische Intermodulation (DIM)
3.10. Peter-Schüller-Test neu1
3.11. Peter-Schüller-Test neu2
Anhang 1: Verwendete Dokumentation
1. Testvorbereitung
1.1. Vorbereitungen für Messungen
1.2. Testaufbau
Netzkabel des Verstärkers über Trenntrafo (für massefreien Betrieb) und AC-Leistungmesser an 230V anschließen.
Lautsprecher-Anschlüsse mit geeigneten Adaptern an Leistungs-Last anschließen
Verstärker-Eingang an Messgerät UPV anschließen (Generator 1 und 2 mit passenden Kabeln anschließen), Verstärker-Ausgang an Analyzer 1 und 2 anschließen.
Pinbelegung der verwendeten Messkabel und Verbindungskabel beachten
Alle Kabel auf Kontaktsicherheit kontrollieren
Notwendige Adapterkabel:
| XLR weiblich auf Cinch (für UPV Generator-Ausgang massebezogen) |
XLR männlich auf Klinke 6,3mm (für UPV Analyzer-Eingang bipolar, massefrei) |
Zusätzlich schließen wir ein Oszilloskop zur visuellen Kontrolle an. Auch hier auf die massefreie Signalübertragung achten.
Achtung: je nach Anschluss-Belegung der Kabel müssen die Einstellungen in Generator Config und Analyzer Config angepasst werden.
Verstärker einschalten, Leerlauf-Leistungsaufnahme notieren und mit Hersteller-Angaben vergleichen:
- Leerlauf-Leistungsaufnahme Hersteller-Angabe
- Leerlauf-Leistungsaufnahme gemessen
Alle Einstellungen im Messprotokoll detailliert notieren.
1.3. UPV vorbereiten
UPV besitzt eine gültige Hersteller-Kalibration und Selbsttest innerhalb der Toleranzen,
UPV und DUT warmlaufen lassen (mind. 30 Minuten)
Der zu testende Verstärker wird unter Belastung mit ohmschen Widerständen getestet - zwecks Vergleichbarkeit der Messungen. Zusätzlich wenden wir auch die Belastungsmessungen mit komplexen Lasten an. Dazu ergänzen wir den Rohde & Schwarz Audioanalyzer mit unserer Burosch Interface Load Box. Diese Messungen beinhalten die Nachbildung der Frequenzweiche nicht nur mit rein ohmschen Lasten, sondern zusätzlich auch mit Spulen und Kondensatoren - wie in einer handelsüblichen 3-Wege-Lautsprecherbox. Siehe Kap. 2.10.
1.4. UPV Selbsttest
Hier BV-Ergebnisse und eigene Messungen einfügen
1.5 Messung vorbereiten
Anschlussart nach Verstärker und verwendeten Kabeln wählen (unipolar oder bipolar, mit oder ohne Massebezug)
Achtung: die schwarzen Lautsprecher-Klemmen (oder die flachen Teile des DIN-Lautsprecher-Steckers) sind meist miteinander verbunden. Auf richtige Polarität achten.
Im Menü des UPV: Menu / Instruments / Generator Config:
Die folgenden Einstellungen im Rohde & Schwarz UPV eingeben:
Instrument: analog
Channel: 2=1
Output Type: Unbal (je nach Anschlusskabel)
Bandwidth: 22kHz (kann evtl. angepasst werden)
Ref Voltage: 0,2 V eingeben
Im Menü des UPV: Menu / Instruments / Generator Function:
Die folgenden Einstellungen im UPV eingeben:
Function: Sine (ändert sich je nach Messung)
Low Dist: klirrarmer Generator (falls Option B1 vorhanden)
Sweep Ctrl: off (ändert sich je nach Messung)
Frequency: 1.000 kHz (ändert sich je nach Messung)
Voltage: 0.14000 V
Filter: Off (ändert sich je nach Messung)
Anmerkung zum Eingabefeld Voltage: das ist einer der wichtigsten Parameter. Hier wird diejenige Spannung eingestellt, die den Verstärker in Sättigung bringt. (Klirrfaktor-Scheitelpunkt)
Das Menü: Menu / Instruments / Analyzer Config:
Hier sind wichtige Funktionen des Empfangs- und Auswerte-Teils zusammengefasst.
Hier kann man wählen, welcher Art der Input sein soll: balanced oder single ended und ob mit oder ohne Masse-Bezug.
Ein wichtiger Eingabewert ist weiter unten die Ref Imped. Das ist die Impedanz der Loads, die an den Lautsprecherausgängen angeschlossen sind.
Gibt man hier die 4 oder 8 Ohm der Lastwiderstände an, so wird im Numeric Display die Leistung gleich in [W] angezeigt.
Weitere wichtige Einstellungen:
Ch1 Input, Ch2 Input: Bal
Ch1 Common, Ch2 Common: Float
Ref Imped: 4 Ohm oder 8 Ohm, je mach angeschlossener Last
Auswertung:
Gespeicherte Dateien haben die Endung ‚.trc‘ und lässt sich mit LibreOffice Calc oder auch Excel weiter verarbeiten: öffnen, mit Zeichensatz Unicode und Sprache: Englisch einlesen.
Um Setups in den einzelnen Fenstern zu dokumentieren oder um einfach ein Messergebnis grafisch festzuhalten, ist ein Screenshot nützlich. Das wird durch die H COPY-Taste erreicht.
Dazu muss aber zuerst im Menü Config Panel unter Printer die Destination auf File umgestellt werden.
Weiter unten ist eine Checkbox mit dem Namen Menu Bar. Wird dies aktiviert, bleibt das Menü immer sichtbar. Sonst kann man es mit der Taste Menu aufrufen.
2. Testprozedur
2.1. Eingangspegel für Vollaussteuerung bestimmen
Es ist sinnvoll, sich vorher auszurechnen, in welchen Bereichen die Ausgangs-Spannung gemessen und angezeigt werden muss:
Vorgabewert: maximale Sinus-Leistung pro Kanal (P) und angeschlossene Impedanz (R = 4 Ohm oder 8 Ohm)
Berechne daraus resultierende Peak-Spannung: U (peak) = 1,41 * √ (P * R)
Öffne Waveform Config und gebe ein:
Spacing: Lin
(Das ist die Y-Achse, linear ist ok)
Top: maximal anzeigbare positive Spannung = + U (peak)
Bottom: minimal anzeigbare negative Spannung = - U (peak)
Über dem Menüpunkt Spacing gibt es einen Button mit der Aufschrift ‚Exec‘.
Dieser vollführt ein Autoscaling.
Damit werden immer alle Signalanteile angezeigt.
In Waveform.set sind bereits sinnvolle Werte voreingestellt.
Abspeichern der gemessenen Werte: rechte Maustaste auf Waveform: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von Waveform. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
Für die weiteren Messungen kann nun entschieden werden, bei welchen Signalpegeln Verzerrungen etc. gemessen werden sollen.
Möchte man bei halber Leistung messen, stellt man (Maximaler Pegel) * 0,71 ein.
Bei der folgenden Messung des Frequenzgangs sollte das Eingangssignal auf 1/10 reduziert werden. Damit gewinnt man etwas Aussteuerungs-Reserve, wenn man z. B. die Klangregler testen möchte.
Nun kann mit Hilfe dieser interaktiven Tabelle die anderen Pegel für die weiteren Tests ermittelt werden.
Mit dem Pegel für Vollaussteuerung von:
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0,15 |
V |
kann man die sinnvollen Pegel für die anderen Tests errechnen:
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Test |
Pegel reduzieren um: |
Errechneter Pegel in [V]: |
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Frequenzgang-Messung |
10 dB |
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THD |
10 dB |
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Phase |
10 dB |
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Übersprechen |
3 dB |
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Rauschen |
0 dB |
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Intermodulation |
3 dB |
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Dynamische Intermodulation |
3 dB |
Die errechneten Werte werden nach Eingabe eines neuen Pegels für Vollaussteuerung durch Drücken von F9 aktualisiert.
Die so errechneten Werte werden auch in die Prozedur-Schritte eingefügt.
2.2. Frequenzgang
Wichtigstes Ziel dieses Tests ist der Nachweis eines möglichst linearen Frequenzgangs.
Er kann aber genauso zum Testen der Klangregelung und des Frequenzgangs des Phono-MM-Eingangs verwendet werden.
Dieser Test ist in einem Setup fertig k onfiguriert. Man kann aber leicht entsprechend den Wünschen Folgendes anpassen:
In Generator Function:
Signalpegel: vorzugsweise 1/10 des maximalen Pegels
gemessener Frequenzbereich: standardmäßig 20 Hz bis 20 kHz
Im Numeric Display wird in der Spalte RMS die momentane Leistung angezeigt. Die sollte deutlich unter der maximalen RMS-Leistung des DUT liegen.
Abspeichern der gemessenen Werte: rechte Maustaste auf Sweep Graph1: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von Sweep Graph1. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
Sind die Werte einmal eingelesen, kann man den Daten auch weitere Details entnehmen: beispielsweise die Balance zwischen den Kanälen. Dazu mittelt man sinnvollerweise die Unterschiede zwischen den Kanälen über der gemessenen Frequenz.
Oder, wenn man die unterschiedlichen Einstellungen der Klangregler vermessen hat, ob sich beide Kanäle gleich verhalten.
Mit einem weiter deutlich reduzierten Signal kann man auch die Kennlinie der RIAA-Entzerrung des Phono-MM-Eingangs messen. Auswertung sinnvollerweise mit einem Diagramm mit eingezeichneten Toleranzbändern.
Beispiel einer gemessenen Phono-MM-Kurve:
Blau und rot: linker und rechter Kanal,
Gelb und grün: unteres und oberes Toleranzband
2.3. THD
Diese Messung verwendet ein klirrarmes 1kHz-Sinussignal und misst die Harmonischen.
Sie kann auch dazu verwendet werden, den Übersteuerungs-Punkt zu messen.
Sinnvollerweise reduziert man aber den Signalpegel um mindestens 3 dB, weil man ja nicht die Harmonischen bei Übersteuerung messen möchte.
Das Ergebnis ist eine Darstellung aller Harmonischen über der Frequenz. Auch diese Daten kann man sich als Datei abspeichern und in der Tabellenkalkulation anzeigen lassen. Wegen der vielfältigen Informationen in dieser Darstellung ist aber eine ausführliche Interpretation nötig.
Oft wird daher der THD-Wert als eine einzige Zahl angegeben. Sie beinhaltet alle harmonischen Signal-Anteile als THD. Summiert man auch noch über das vorhandene Rauschen, bekommt man THD+N. In den meisten Fällen wird der THD-Wert von der ersten Harmonischen dominiert, so wie im Screenshot unten gezeigt: die erste H armonische bei 2 kHz (Marker 2) zeigt den höchsten Pegel.
Measurement: Example for Procedure
Abspeichern der gemessenen Werte: rechte Maustaste auf FFT Graph1: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von FFT Graph1. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
Unterdrückung von 50 Hz und deren Harmonischen: mit der Maus in den Bereich ab 20 Hz bis 100 Hz zoomen. Bei 50 Hz, 100 Hz etc. dürfen keine dominierenden Spektralanteile zu sehen sein. Bei kleinen Signalpegeln dürfte nichts zu sehen sein, bei größeren Pegeln schon.
Diese Auswertung kann auch später den aufgezeichneten Daten entnommen werden.
Optional: mehrere Messungen mit steigendem Pegel durchführen:
Auch hier gilt: die maximale Leistungsaufnahme von Variable anzeigen Power W darf NIE überschritten werden!
2.4. Phase
Hier wird die Phasendifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangssignal gemessen. Es sollte idealerweise nahe 0° sein und über den Frequenzbereich konstant bleiben. Das gilt natürlich ohne Klangregler. Diese könnten einen erheblichen Einfluss auf die Phase haben.
Auch hier ist es sinnvoll, nicht mit vollem Pegel zu testen, sondern mit einem reduzierten Pegel.
Measurement: Example for Procedure
In dem Screenshot oben sieht man, dass in Sweep Graph 1 der Frequenzgang angezeigt wird. Zeigt der Phasenverlauf große Abweichungen, kann an Hand des Frequenzgangs überprüft werden, ob die Klangregler oder sonstige falschen Einstellungen die Ursache sind.
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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1 |
lade phasefrequ14114.set: |
Front Panel: Setup: Load (Pfad: D:/UPV/Setups) |
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2 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage 0.015V |
Front Panel: Menu / Instruments / Generator Function |
|
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3 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Frequenzgang in Sweep Graph1, Phase in Sweep Graph2 |
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4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
Abspeichern der gemessenen Phase: rechte Maustaste auf Sweep Graph2: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von Sweep Graph2. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
2.5. Übersprechen
Hier wird das Übersprechen zwischen den Kanälen gemessen. Bei diesem Test ist es sinnvoll, mit fast vollem Pegel zu messen. So erhält man unter den denkbar ‚ungünstigsten‘ Bedingungen das Übersprechen.
Typischerweise sind die gemessenen Werte am günstigsten bei niedriger Frequenz.
Es sind zwei Messungen nötig: einmal vom Kanal 1 nach 2, einmal umgekehrt.
Measurement: Example for Procedure
Unter Generator Function kann neben der gewünschten Signal-Spannung auch der Frequenzbereich eingestellt werden (Start und Stop). Das Spacing sollte auf Log Points belassen werden, weil alle Messungen über der Frequenz am Besten über einer logarithmischen X-Achse dargestellt werden.
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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1 |
lade crosstalk1416.set: Misst von CH1 nach CH2 |
Front Panel: Setup: Load (Pfad: D:/UPV/Setups) |
|
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2 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage 0.10V |
Front Panel: Menu / Instruments / Generator Function |
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3 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Cross talk in Sweep Graph1 |
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4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
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5 |
lade crosstalk1416b.set: Misst von CH2 nach CH1 |
||
|
6 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage 0.10V |
||
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7 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Cross talk in Sweep Graph1 |
|
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8 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
Abspeichern der gemessenen Werte: rechte Maustaste auf Sweep Graph1: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von Sweep Graph1. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
2.6. Rauschen
Neben den Verzerrungen ist die Rauscharmut einer der wichtigen Kriterien eines guten Verstärkers.
Er werden zwei Messungen vorgeschlagen: einmal der Standard-Signalweg über den CD-Eingang, zum Anderen über den Phono-MM-Eingang. Dessen Empfindlichkeit ist deutlich höher als jeder Standard-Eingang. Daher ist dessen Rauschbeitrag auch etwas größer. Ein deutlich erhöhtes Rauschen oder ein Durchschlagen der Netzfrequenz oder dessen Harmonische deutet auf mögliche Verstärker-Fehlfunktionen hin.
Der UPV misst zuerst mit einem Sinus bei nominellem Pegel, um dann ohne Signal nochmals den Frequenzbereich zu durchlaufen und das Verhältnis Signal zu Rauschen zu bilden.
Eine wichtige Einstellung im Panel Analyzer Function ist die des verwendeten Filters: es wird das Filter CCIR unweighted verwendet.
Measurement: Example for Procedure
Die Bandbreite wird für Messbandbreiten bis 20 kHz auf 40 kHz gesetzt (in Analyzer Config).
Dieser Test dauert mit 50 Punkten (in Generator Function unter Points) bereits 1 ½ Minuten. Das sollte die Anzahl der Punkte berücksichtigt werden.
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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1 |
lade noise1413.set: |
Front Panel: Setup: Load (Pfad: D:/UPV/Setups) |
|
|
2 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage 0.15V |
Front Panel: Menu / Instruments / Generator Function |
|
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3 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Signal-Rausch-Abstand in Sweep Graph1 |
|
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4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
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5 |
Phono-MM-Eingang messen: |
||
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6 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Signal-Rausch-Abstand in Sweep Graph1 |
|
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7 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
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8 |
Generator-Kabel vom Phono-MM-Eingang entfernen und in AUX oder CD stecken |
Anmerkung zu Schritt 4: es ist sinnvoll, die Einstellungen und Ergebnisse aus der Frequenzgang-Messung zu nutzen. Allerdings ist es hier nicht sinnvoll, einen Abschwächer vor dem Phono-MM-Eingang zu verwenden. Er würde die Berechnung verfälschen.
Abspeichern der gemessenen Werte: rechte Maustaste auf Sweep Graph1: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von Sweep Graph1. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
2.7. Intermodulation
Alle bisher vorgeschlagenen Tests verwenden genau ein einziges Testsignal, um die Eigenschaften des Verstärkers zu vermessen. Ein typisches Musik-Signal besteht aber aus einer Menge an unterschiedlichen Signal-Komponenten, die alle gleichzeitig vom Verstärker verarbeitet werden.
An Nicht-Linearitäten der Verstärker- Übertragungsfunktion können daher unerwünschte Mischprodukte entstehen. Je näher die Amplitude an die maximale Aussteuerungs-Grenze reicht, umso mehr nehmen die Intermodulationen zu.
Dieser Test misst die Intermodulation zwischen zwei Signalen unterschiedlicher Frequenz und Amplitude. Der Amplituden-Unterschied wird meist auf 4:1 eingestellt, wobei die höhere Frequenz den niedrigeren Pegel besitzt. Das soll die Verhältnisse bei typischen Musik-Signalen widerspiegeln.
Dieser Test gliedert sich in zwei Schritte:
Erster Test: die niedrige Frequenz bei 30 Hz wird mit fast voller Amplitude eingespeist. Die zweite hat eine Frequenz zwischen 240 Hz und 20 kHz und eine auf 25% reduzierter Amplitude. Das ergibt einen quasi-statischen Intermodulations-Messwert bei festen Amplituden-Verhältnissen.
Zweiter Test: Hier wird die Amplitude der zwei Test-Signale über einen einstellbaren Bereich verändert. Zu erwarten ist, dass jenseits einer bestimmten Amplitude die Intermodulationen stark zunehmen. Es könnte notwendig sein, den Bereich anzupassen, in dem die Amplitude verändert wird.
In beiden Fällen werden die Pegel derjenigen Harmonischen gemessen, die um das höherfrequente Testsignal herum entstehen. Das sind f2 ± f1 und f2 ± 2*f1 .
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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1 |
lade moddist14127.set: |
Front Panel: Setup: Load (Pfad: D:/UPV/Setups) |
|
|
2 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage 0.10V |
Front Panel: Menu / Instruments / Generator Function |
|
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3 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Intermodulation in Sweep Graph1 |
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4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
|
5 |
lade moddist14127-2.set: |
||
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6 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage Start 0.010V |
Front Panel: Menu / Instruments / Generator Function |
|
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6 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Intermodulation in Sweep Graph1 |
Verstärker-Leistungsaufnahme beobachten |
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7 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
Abspeichern der gemessenen Werte: rechte Maustaste auf Sweep Graph1: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von Sweep Graph1. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
Screenshot vom ersten Test:
S creenshot vom zweiten Test:
#Measurement: Example for Procedure
2.8. Dynamische Intermodulation (DIM)
Wie im vorigen Test werden auch hier zwei Signale verwendet, allerdings ist das erste Signal nun ein bandbegrenzter Rechteck mit 3.15 kHz (f1), das zweite ein Sinus mit 12 kHz (f2) und einer 12 dB niedrigeren Amplitude.
Die Harmonischen des Rechtecks bilden mit dem Sinus insgesamt 9 mögliche neue Harmonische:
|
Mischprodukte |
Frequenz der erzeugten Harmonischen [kHz] |
|
5*f1 – f2 |
0,75 |
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f2 – 4*f1 |
2,4 |
|
6*f1 – f2 |
3,9 |
|
f2 – 3*f1 |
5,55 |
|
7*f1 – f2 |
7,05 |
|
f2 – 2*f1 |
8,7 |
|
8*f1 – f2 |
10,2 |
|
f2 – f1 |
11,85 |
|
9*f1 – f2 |
13,35 |
Measurement: Example for Procedure
|
Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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1 |
lade Dim.set: |
|
Front Panel: Setup: Load (Pfad: D:/UPV/Setups) |
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2 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage Start 0.010V |
|
Front Panel: Menu / Instruments / Generator Function |
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3 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Intermodulation in Sweep Graph1 |
|
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4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
2.9. Dämpfungsfaktor
Dieser Test misst die Ausgangs-Impedanz des Verstärkers.
Dazu wird ein Sinus-Signal über einen Vorwiderstand in den Verstärker-Ausgang eingespeist.
Er wird in zwei Schritten gemessen:
Messen der Spannung (U1) vor dem Vorwiderstand Rv
Messen der Spannung (U2) nach dem Vorwiderstand Rv
Der Dämpfungsfaktor R errechnet sich dann:
R = Rv * U2 / (U2-U1)
Diese Messung kann sowohl bei einer Frequenz (vorzugsweise bei 1 kHz) oder aber vorzugsweise über einen Frequenzbereich (beispielsweise von 20 Hz bis 20 kHz) durchgeführt werden.
Der Testaufbau:
Die Messung verläuft analog zur Frequenzgang-Messung wie im Kapitel 2.2 beschrieben.
Durch einen anderen Testaufbau wird der Dämpfungsfaktor gemessen.
|
Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
|
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1 |
Messung Kanal 1: Verbinde DUT mit dem UPV wie oben im Testaufbau beschrieben |
|
|
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|
2 |
lade gainfrequ141.set: |
|
Front Panel: Setup: Load (Pfad: D:/UPV/Setups) |
|
|
3 |
öffne Generator Function, stelle ein: Voltage: |
|
Front Panel: Menu / Instruments / Generator |
|
|
|
0,15 |
V |
|
Function |
|
4 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Frequenzgang in Sweep Graph1 |
|
|
|
5 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
|
|
6 |
Messung Kanal 2: Verbinde DUT mit dem UPV wie oben im Testaufbau beschrieben |
|
|
|
|
7 |
Starte eine Messung: Start und Single |
Frequenzgang in Sweep Graph1 |
|
|
|
8 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
|
Abspeichern der gemessenen Werte: rechte Maustaste auf Sweep Graph1: wähle Config, das ist der Dialog zum Konfigurieren von Sweep Graph1. Ganz unten rechts neben ‚Store trace to..‘ ist ein Feld mit Punkten: ‚…‘ Dort drauf klicken, dann öffnet sich ein Datei-Dialog, in dem man den vorher eingesteckten USB-Stick auswählt und der Datei einen sinnvollen Namen gibt.
2.10. Schüller-Burosch-Test neu1
Dieser Test ...
2.11. Schüller-Burosch-Test neu2
Dieser Test ...
2.12. Nach dem Test
Nach Ende der Tests müssen alle Regler-Positionen wieder zurück auf die ursprünglichen Stellungen gedreht werden. Das gilt auch für den Signalquellen-Wahlschalter.
Nochmals Leerlauf-Leistungsaufnahme messen und mit Hersteller-Angaben vergleichen:
|
Leerlauf-Leistungsaufnahme Hersteller-Angabe |
Variable setzen Leerlauf = 20 |
|
Leerlauf-Leistungsaufnahme gemessen |
|
Ein ausführlicher Hörtest mit unterschiedlichen Musikstücken soll abschließend sicher stellen, dass der Verstärker keinen Schaden genommen hat.
3. Testreport
Test der Audio-Komponente (DUT):
Hersteller:
Typ: Modell:
Serien-Nummer:
Mitgeliefertes Zubehör:
□ Netzkabel
□ Audio-Kabel Eingang
□ Lautsprecher-Kabel
□ Fernbedienung
□ Anleitung
□ Verpackung / Transportkiste
Äußerer Zustand: Kratzer, fehlende Teile (mit Fotos dokumentieren)
Innenansicht (wenn möglich): Staub, lose Teile
Besondere Hinweise des Kunden:
(Bild/Foto vom DUT)
3.1. Eingangspegel für Vollaussteuerung bestimmen
Es ist sinnvoll, sich vorher auszurechnen, in welchen Bereichen die Ausgangs-Spannung gemessen und angezeigt werden muss:
Vorgabewert: maximale Sinus-Leistung pro Kanal (P) und angeschlossene Impedanz (R = 4 Ohm oder 8 Ohm)
Berechne daraus resultierende Peak-Spannung:
U (peak) = 1,41 * √ (P * R)
Ermittelte Werte aus Testprozedur übernommen:
|
Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
|
3 |
Notiere maximale spezifizierte Leistungaufnahme des Testobjekts |
|
P (Max) = Variable anzeigen Power W |
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6 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
|
(Bild wie abgespeichert)
3.2. Frequenzgang
Wichtigstes Ziel dieses Tests ist der Nachweis eines möglichst linearen Frequenzgangs.
Es wurden drei Messungen durchgeführt:
|
Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
|
4 |
Linearer Frequenzgang |
Dateiname: |
|
|
6 |
Klangregler-Frequenzgang |
Dateiname: |
|
|
8 |
Phono-MM-Frequenzgang |
Dateiname: |
|
Beispiel eines linearen Frequenzgangs:
(Plot der Klangregler-Kurven)
Beispiel einer gemessenen Phono-MM-Kurve:
Blau und rot: linker und rechter Kanal,
Gelb und grün: unteres und oberes Toleranzband
3.3. THD
Diese Messung verwendet ein klirrarmes 1kHz-Sinussignal und misst die Harmonischen.
Sinnvollerweise reduziert man aber den Signalpegel um mindestens 3 dB, weil man ja nicht die Harmonischen bei Übersteuerung messen möchte.
Das Ergebnis ist eine Darstellung aller Harmonischen über der Frequenz.
Aus Prozedur:
|
Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
|
4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
Unterdrückung von 50 Hz und deren Harmonischen: mit der Maus in den Bereich ab 20 Hz bis 100 Hz zoomen. Bei 50 Hz, 100 Hz etc. dürfen keine dominierenden Spektralanteile zu sehen sein. Bei kleinen Signalpegeln dürfte nichts zu sehen sein, bei größeren Pegeln schon.
Diese Auswertung kann auch später den aufgezeichneten Daten entnommen werden.
Optional: mehrere Messungen mit steigendem Pegel durchführen:
Auch hier gilt: die maximale Leistungsaufnahme von Variable anzeigen Power W darf NIE überschritten werden!
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Eingangspegel [V] |
Leistungsaufnahme [W] |
THD Ch1 |
THD Ch2 |
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|
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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3.4. Phase
Hier wird die Phasendifferenz zwischen Eingangs- und Ausgangssignal gemessen. Es sollte idealerweise nahe 0° sein und über den Frequenzbereich konstant bleiben.
Aus Testprozedur:
|
Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
Beispiel:
Wichtig: Frequenzachse logarithmisch
Auch wichtig: beide Kanäle sind deckungsgleich
3.5. Übersprechen
Hier wird das Übersprechen zwischen den Kanälen gemessen.
Es sind zwei Messungen nötig: einmal vom Kanal 1 nach 2, einmal umgekehrt.
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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4 |
Abspeichern der Daten Kanal 1 nach 2 |
Dateiname: |
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8 |
Abspeichern der Daten Kanal 2 nach 1 |
Dateiname: |
H ier muss weiter untersucht werden, warum ein Unterschied von 20 dB gemessen wurde.
3.6. Rauschen
Neben den Verzerrungen ist die Rauscharmut einer der wichtigen Kriterien eines guten Verstärkers.
Er werden zwei Messungen vorgeschlagen: einmal der Standard-Signalweg über den CD-Eingang, zum Anderen über den Phono-MM-Eingang.
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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4 |
Abspeichern der Daten AUX |
Dateiname: |
Rote und blaue Kurve |
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7 |
Abspeichern der Daten Phono-MM |
Dateiname: |
3.7. Intermodulation
Dieser Test gliedert sich in zwei Schritte:
Erster Test: die niedrige Frequenz bei 30 Hz wird mit fast voller Amplitude eingespeist. Die zweite hat eine Frequenz zwischen 240 Hz und 20 kHz und eine auf 25% reduzierter Amplitude. Das ergibt einen quasi-statischen Intermodulations-Messwert bei festen Amplituden-Verhältnissen.
Zweiter Test: Hier wird die Amplitude der zwei Test-Signale über einen einstellbaren Bereich verändert. Zu erwarten ist, dass jenseits einer bestimmten Amplitude die Intermodulationen stark zunehmen.
In beiden Fällen werden die Pegel derjenigen Harmonischen gemessen, die um das höherfrequente Testsignal herum entstehen. Das sind f2 ± f1 und f2 ± 2*f1 .
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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4 |
Abspeichern der Daten Test 1 |
Dateiname: |
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7 |
Abspeichern der Daten Test 2 |
Dateiname: |
(Ergebnisse Test 1)
(Ergebnisse Test 2)
Screenshot vom ersten Test:
S creenshot vom zweiten Test:
3.8. Dynamische Intermodulation (DIM)
Wie im vorigen Test werden auch hier zwei Signale verwendet, allerdings ist das erste Signal nun ein bandbegrenzter Rechteck mit 3.15 kHz (f1), das zweite ein Sinus mit 12 kHz (f2) und einer 12 dB niedrigeren Amplitude.
Die Harmonischen des Rechtecks bilden mit dem Sinus insgesamt 9 mögliche neue Harmonische:
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Mischprodukte |
Frequenz der erzeugten Harmonischen [kHz] |
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5*f1 – f2 |
0,75 |
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f2 – 4*f1 |
2,4 |
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6*f1 – f2 |
3,9 |
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f2 – 3*f1 |
5,55 |
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7*f1 – f2 |
7,05 |
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f2 – 2*f1 |
8,7 |
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8*f1 – f2 |
10,2 |
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f2 – f1 |
11,85 |
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9*f1 – f2 |
13,35 |
Measurement: Example for Procedure
Aus der Testprozedur:
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Schritt Nr. |
Einstellen |
Beobachten |
Note |
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4 |
Abspeichern der Daten |
Dateiname: |
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3.9. Dämpfungsfaktor
Dieser Test misst die Ausgangs-Impedanz des Verstärkers.
Dazu wird ein Sinus-Signal über einen Vorwiderstand in den Verstärker-Ausgang eingespeist.
Er wird in zwei Schritten gemessen:
Messen der Spannung (U1) vor dem Vorwiderstand Rv
Messen der Spannung (U2) nach dem Vorwiderstand Rv
Der Dämpfungsfaktor R errechnet sich dann:
R = Rv * U2 / (U2-U1)
«««««««««««««««««««««««««««««««««««««««««< Tabelle««««««««««««««««««««««
Diese Messung kann sowohl bei einer Frequenz (vorzugsweise bei 1 kHz) oder aber ü ber einen Frequenzbereich (beispielsweise von 20 Hz bis 20 kHz) durchgeführt werden.
Der Testaufbau:
3.10. Peter-Schüller-Test neu1
Dieser Test ...
3.11. Peter-Schüller-Test neu2
Dieser Test ...
4. Test Zusammenfassung
Unsere Bemerkungen: (Kanalgleichheit..)
Anhang 1: Verwendete Dokumentation
Rohde & Schwarz: Tests of Audio Amplifiers in Accordance with Standard IEC 60268-3
Rohde & Schwarz: R&S UPV Audio Analyzer Bedienhandbuch
Audio Precision: The Most Important Audio Measurements, The Big Six
Audio Precision: Audio Measurement Handbook, Download Buch 181 Seiten
Anhang 2: Abkürzungen
dBc Dezibel-Pegel bezogen auf das Referenzsignal (engl. Carrier), z. B. 1V Pegel bei 1 kHz
dBV Dezibel-Pegel bezogen auf 1V Signalspannung
DUT Device under test
BUROSCH NF-Labor