Mikulášská objížďka...

 

Frekvenční odezva audio transformátoru EI14...

    Generický audio izolační transformátor EI14. Označení odkazuje na [E-I jádro] a rozměr 14mm . Info [1] [2]. Běžně dostupný v ceně asi 15Kč / 0.60€ za kus.

Frekvenční odezvu měříme pro buzení 100mV bez zátěže a pak postupně do zátěže 100kΩ; 100kΩ || 470pF; 1kΩ a 1kΩ || 470pF. Proč tato zátěž? Reálná zátěž se bude velmi pravděpodobně pohybovat někde v tomto rozmezí.

    Vše důležité o audio transformátorech [PDF] [3].

zisk

fáze

Interpretace výsledků

    Při pohledu na vyhlazené axproximace měření vypadá průběh naprosto ideálně. A směle můžeme říct, že se jedná o použitelný audio transformátor. Poměr cena výkon je neuvěřitelný. Ale je dobré sledovat i jednotlivá měření a díky nim je vidět, že je potřeba transformátor provozovat zatížený; pak se nepěkné věci buď nedějí (kolísání zisku kolem 3.3 kHz a násobcích a nebo dějí v místě, kde nebude vadit – otočení fáze kolem 93 Hz.)

   Vidíme, že EI14 přenáší bez útlumu od 90Hz. Výhodou je, že utlumí 50Hz brum o 2.24 dB = asi 40% signálu. (Útlum 3dB by znamenal polovinu síly signálu.) Drobnou nevýhodou je, že tlumí subbasové frekvence 20 – 60 Hz. 

    Srovnejme průběhy s tranformátorem určeným pro vyrování linkového vstupu pro modemy viz 

[měření]. Jde o přenos v nízkých frekvencích. 

    Fázový průběh je od 90Hz vyrovnaný; případné problémy se změnou barvy zvuku pro nízké frekvence není důležitý, protože tam je amplituda tlumená.

Použité měřící zařízení

    Osciloskop Rigol DHO924S s integrovaným generátorem signálu a podporou [Bode plot]. Protože je nutné pro měření galvanicky oddělit vstup a výstup, je na sekundární straně připojena diferenciální sonda [T100] (není dokonalá, ale pro tento typ měření je naprosto dostačující).

Jeden čip coby 3W audio zesilovač ve třídě D...

Je použitelný a poslouchatelný 3W zesilovač HT6872 za pět korun?

Krátce

S jedním čipem a mono zvukem je to skvělé. Při použití dvou čipů pro zpracování stereo zvuku dochází k interakci mezi zesilovači a vzniká velmi tlumené (neslyšitelné), ale měřitelné rušení.

Podrobněji

    Za pět korun s DPH nabízí eshop [pajenicko.cz] čip audio zesilovače Jiaxing Heroic HT6872. Při napájení 5 V (přímo z USB) hraje s výkonem cca 3W.  V pracovně mám reproduktory s citlivostí 91 dB; zesilovač o výkonu 3 W vytvoří akustický tlak SPL = 91 + log(3); SPL = 95.77 dB pro jeden reproduktor. Se dvěmi zesilovači pro dva reproduktory je dvojnásobek +3 dB; výsledný akustický tlak při maximálním výkonu dvou zesilovačů pro dvě reprobedny bude SPL = 98.77 dB; to už je tak hlasité, že nebude potřeba mít „volume na max.“

První verze pouze mono, zkusím zapojit dva čipy a uvidíme, jaké interakce mezi nimi vzniknou

    Při pár experimentech jsem narazil na problém zemní smyčky – napájím z USB  počítače a zvuk jde ze stejného zdroje; společná zem vytvoří nepříjemné rušení. Řešení je galvanicky oddělit napájení nebo audio vstup. Mám změřený [audio oddělovací transformátor] pro zátěž 100 nF + 12 kΩ  , který by mohl být použitelný. Pro stereo budou potřeba dva kusy.

online náhled na [365.altium.com] (klávesa F otočí desku)

plýtvat SMD elektrolytickými kondenzátory mně přišlo zbytečné

Do 100 kHz při použití jednoho čipu vypadá vše ideálně

Připojení druhého reproduktoru k výstupu způsobí měřitelnou interakci mezi zesilovači

Zblízka je vidět, že to není jen jedna frekvence

Popis poblému

    Připojením výstupu druhého zesilovače k reproduktorům se na spektrálním analyzátoru objeví rušení kolem frekvence 9.8 kHz. Bez ohledu na to, zda je napájeno z USB nebo třeba z baterie.

    Slyšet to není, ale ve výstupním signálu by nic takového být nemělo.

připojeno jedno repro – vnitřní spínací frekvence zesilovače pronikající do výstupu

Připojením druhého reproduktoru vznikne intermodulačně subharmonická spínacích frekvencí obou zesilovačů

Cesty které nevedly k řešení

– experimentování s místem propojení zemních ploch

– změny v umístění BYPASS kondenzátorů a jejich kapacitě

– propojení zemních ploch feritovou perličkou

– propojení BYPASS pinů obou zesilovačů a uzemnění přes 2.2uF kondenzátor

– propojení pinů IN- a společné připojení přes 24k a 200nF do jednoho bodu

– propojení zemní strany IN- do jednoho bodu

– propojení bez rozlité mědi, všechny GND hvězdicovitě spojené do jednoho místa

Závěr

    Jako monofonní zesilovač je HT6872 skvělý a na spektrálním analyzátoru má výstup bez rušení. Při použití dvou zesilovačů dojde k interakci přes zemní plochu. Použití izolovaných DC-DC měničů by byl overkill, který by celé řešení cenově zabil.

    Plánované použití HT6872 je pouze s jedním reproduktorem pro emulátory retro herních konzolí, tím problém obejdeme. Řešení, jak správně propojit dva HT6872, aby se neovlivňovaly, zatím neznám.

Frekvenční odezva výstupního transformátoru V29A06F...

Před lety jsem měřil [indukčnost] kvůli SPICE simulaci. V29A06F použitý v [zesilovači] slouží dobře a nemám k němu žádné výhrady viz [měření] signálu na tomto výstupním transformátoru. 

Měření frevenční odezvy porovnáme s [měřením] od výrobce [datasheet] s popisem a rozměry.

Měření

– jako zátěž připojen 8Ω reproduktor

– primární část buzená 5V interním generátorem osciloskopu Rigol DHO924S, snímá CH1

– sekundární část připojená do CH2 diferenciální sondou

– měření v rozsahu 10Hz – 100kHz

Jak vypadá měření při buzení 5V na osciloskopu s podporou Bode plot

    Při nastavení 300 bodů reálně provede 1200měření, která exportuje do CSV souboru pro další zpracování. Měření nějakou dobu trvá, ale víc měření zvyšuje pravděpodobnost, že na průběhu uvidíme případný problém s rezonancí.

Pro zajímavost srovnejte tato měření s jiným výstupním transformátorem [VT42] určeného pro zesilovače třídy A do 5W.

Transformátor jako izolátor zemní smyčky pro audio...

Problém k řešení: Audio zesilovač napájený z USB 5 V výstupu počítače má zesilovat zvuk z téhož počítače. Připojením audio části vznikne zemní smyčka, která je slyšitelná, obtěžující a je třeba ji zcela eliminovat.

Rychlá odpověď a řešení: Audio isolator / transformátor jako oddělovač/izolátor zemní smyčky – vstup zesilovače bude galvanicky oddělelen od zdroje signálu. Transformátor Bourns LM-NP-1001-B1L z [mouser.com] je dostupný a použitelný. Levnější řešení by mohl být [EI14].

Podrobněji

Hledám vhodný transformátor; takový, aby byl levný a použitelný. Co třeba použít transformátory určené pro modemy na vyrovnání linkového vstupu (line matching transformer). Mají poměr 1:1 a impedanci 600 Ω používanou u telefonních linek. 

[mouser] Bourns LM-NP-1001-B1L má podle datasheetu frekvenční rozsah 200 Hz to 3.5 kHz, což je pro audio na první pohled nepoužitelné.

Pojďme si to změřit.

Data z měření uloží osciloskop ve formátu CSV a grafy jsou vyhlazené průběhy z Libre Office Calcu.

    

    Abychom mohli změřit výstup transformátoru, potřebujeme pro osciloskop oddělit země – generátor a CH1 připojené na primárním vinutí a na měření ze sekundárního vinutí nemůžu použít sondu připojenou do CH2, protože zem je pro všechny sondy společná. Nabízí využití diferenciální sondy. Mám jen Miscig DP10013 pro měření do 1.5 kV pro experimentování s elektronkami a katodovými trubicemi.

Diferenciální sonda má útlum 50× (měří do 130V a chci měřit milivolty)

Jednoduše výstup 100× zesílíme

Na osciloskopu nastavím pro CH2 útlum 0.5× a měřím správně

    Jak má vypadat průběh ideálního audio transformátoru? Zisk má být 0dB beze změny v celém slyšitelném pásmu a fazový posun má být minimání např. ±15° by bylo naprosto skvělé.

Modrá křivka je zisk/gian a červená je fázový posun na výstupu oproti vstupu.

Se zátěží 600 Ω je transformátor pro audio nepoužitelný

Zátěž sériově konezátor 100 nF a 12 kΩ rezistor – fázový překmit je pro audio neakceptovatelný

Takto vypadá Bode plot na osciloskopu Rigol DHO924S

Při buzení 100mV nedochází k saturaci jádra cívky ani k nežádoucí rezonanci. Tohle měření je zde kvůli budoucímu použití se zesilovačem HT6872 a vypadá velmi dobře.

    LM-NP-1001-B1L jako audio izolátor hraje skvěle. V poslechovém testy byl za sebou propojen [gramofon], pro každý audio kanál jeden oddělovací transformátor, koncový [elektronkový zesilovač] a reproduktory [Magnat Signature 503]. 

    Výsledek: palec hore!

    Běžně pro přehrávání bezztrátově komprimovaného zvuku používám Raspberry Pi 4B a HifyBerry DAC+; původně byly v signálu ruchy při přístupu na SD kartu, které byly v tichu slyšitelné. Audio izolátor vše vyřešil.

Přenést data z osciloskopu a zpracovat je jinde pomůže. Nastavím-li 300 bodů měření, tak reálně provede 1200 měření exportovatelných do CSV souboru.

1200 měření (200mV, 470kΩ ||150pF) na obrazovce osciloskopu

fáze v podobě [Lissajousouvých obrazců] [lissajous.eva.town]
dva stejně velké signály ve fázi 0° nebo v protifázi 180˚ vytvoří úsečku
45° nebo 135° elipsu a posun fáze 90° vytvoří přesnou kružnici viz [wiki]

    1200 měřících bodů, logaritmicky rozmítaný sinus 200mV do zátěže 470kΩ || 150pF (kondenzátor je pro simulaci [Millerovy kapacity] elektronky 6SL7 při zesílení 70× dle [výpočet])

Měření fáze proloženy tendrovou čárou

Měření zisku proložena tendrovou čárou

Frekvenční odezva výstupního transformátoru VT42 RedStone...

foto eshop prodejce [1][2]

[datasheet] uvádí frekvenční charakteristiku pro pokles 3dB v rozsahu 30Hz - 19500Hz

Měření

– jako zátěž připojen 8Ω reproduktor

– primární část buzená 5V interním generátorem osciloskopu Rigol DHO924S, snímá CH1

– sekundární část připojená do CH2 diferenciální sondou

– měření v rozsahu 10Hz – 100kHz

Měření na obrazovce osiloskopu

    Při nastavení 300 bodů měření uloží do CSV souboru 1200 měřících bodů.

Pro zajímavost srovnejte tato měření s jiným výstupním transformátorem [V29A06F] určeného pro push-pull zesilovače do 15W.

GAME OVER 2, jedeme dál!

hudba použitá ve videu viz [zdroj] 

[reportáž] Českého rozhlasu obsahuje veškeré informace.

    Akce [knihovny] Františka Kožíka, která probíhala ve foyer kina Máj.

    Byl to druhý díl [retro videoherny] v Uherském Brodě.

    Přes třicet herních stanovišť. Množství her pro dva i tři hráče.

   

[soutěže a výzvy] zůstávají, bylo ověřeno, že mají adekvátní obtížnost.

    Zkuste si v prohlížeči zahrát legendární [Manic Miner]. Ovládá se klávesami Q,W a M.

Na stejném webu jsou i [další hry] třeba [Chuckie Egg].

Na čem hry běžely

Použili jsme pouze softwarové emulátory

– [RetroPie] na Raspberry Pi 4B (konzole PS1, NES, SNES, SuperNES a SEGA)

– [Atari800] na hromadě Mini ITX počítačích ze sběrného dvora

– [ParaJVE] emuluje Vectex; je ke stažení včetně sady her

– [Retroarch] pro Windows (velmi podobný RetroPie), ale dá se spustit na jakémkoli starém počítači

Poděkování patří 

– Střední průmyslové škole a obchodní akademii Uherský Brod [web] za obrovské množství monitorů

– blogu [herniarcheolog], který akci podpořil

– našemu [kinu] za poskytnuté prostory

– naší [knihovně] za nápad spustit videohernu jako dvoutýdenní odměnu za vysvědčení