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研究LSPLAB直接用线路输出与用音箱测量套件测量阻抗的差异

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发表于 2015-9-17 22:07:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 binglin 于 2015-9-17 23:03 编辑 $ Y* G$ \; l8 F8 s

( J7 S3 [9 U, G% u我直接用LSPLAB直接用线路输出或耳放输出接口测量扬声器,阻抗、相位曲线正常,但如果用音箱测量套件测量则测出的阻抗有大量毛剌出现,这个原因初步觉得是测量功率的差异引起的,当测量功率过大,也就是在扬声器的Fas谐振频率附近时,扬声器的振幅会大幅度增加,这就有可能令扬声器进入非线性工作区间,这时失真就会大增,表现出来的阻抗曲线就会不平滑出现毛剌。
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既然想到是功率问题,那就用LSPLAB的信号发生器输出一个50Hz的信号(用这个频率大多数的数字万用表都可以准确测量电压),将声卡的输出输入调到最大,调节输出信号,使LSPLAB的电平指示到达“0dB”,然后用万用表测量声卡实际输入电压,实测值是0.557V。0 }& U. B# {' ?& O# ]/ p& a2 P6 r
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测到这个有什么用?这个数据有大用,现在我们再看看接上测量小盒的情况(有关测量小盒的情况请看这个贴子:http://www.hififans.net/forum.php?mod=viewthread&tid=5917&extra=page%3D1* n' K7 I$ Q% J- D$ W

- ]7 Y1 v' Y- O& R  [0 @就我测量的这个扬声器来说,它的Fs是:29.8582Hz 、42.0504欧,测量小盒里面串联的电阻是33.3欧。3 X* T8 o2 k- U8 i4 y
1 p$ h; o: _* X# p; {1 }
知道了数据,我们就可以算出这个扬声器的谐振时的电流是:0.557V/(42.05+33.3)=7.37mA。
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对于小信号T/S信号测量来说,它要求测量电流在谐振点小于或等于10mA。
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9 {9 {) W' D# h% n, A打字有点累,休息一下。" Z, I. W- q5 L, v3 R; M
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 楼主| 发表于 2015-9-17 22:30:24 | 显示全部楼层
本帖最后由 binglin 于 2015-9-18 08:37 编辑 : d( w/ U5 a' b) K2 C
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而用LspLAB+音箱测量套件的情况,由于音箱测量套件的输出到声卡输入的电路接了2只电阻的分压电路,这是为了提高测试功率又可以让声卡输入不会出现过载的办法,这两个电阻是47K、10K。
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5 |7 k- _- S. f; k% h知道了两个电阻的阻值,我们就可以知道它的分压经值是(47+10)/10=5.7,也就是说当电压为5.7V时,输入到声卡是1V。
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/ g$ t8 q% s/ b& j4 X7 [4 s从上贴实测输入到声卡让LSPLAB电平指示在0dB时的电压是0.557V,那我们可以推算出测量套件里的LM1875输出的电压应该是0.557*5.7=3.175V左右。* @( @7 n$ E, c7 `) G
; V# T  K" U, ]7 r  O5 p" l, }# ~
但实测套件输出的电压是5.5V,原因何在?想了一下,这个测量套件是用47/10K电阻分压,那么就意味着它的输出阻抗肯定是大于或等于47K欧,如果声卡的输入阻抗也是10K欧左右,那么由于声卡输入阻抗的关系就令到输入到声卡的电压偏低了很多了,于是立即把声卡的输入头拨下,一测测量套件的输出电压升到0.965V,这就说明了当用音箱测量套件时,实际测量套件比用耳机测量时,测量功率不是升高到5.7倍而是差不多升高了10倍
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, K; Q5 A, s* Q+ z* a, x& D测量套件里串联电阻是7.5欧,这我们可以算出当用测量套件时,在FS谐振点时实际流过扬声器的电流:5.5V/(7.5欧+42.05欧)=111mA,测量电流大了15倍(111/7.3),测量电流大了这么多,这很有可能令到被测扬声器进入非线性工作区域了,用LSPLAB+测量套件测量时出现毛剌是不是它引起的呢?
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。。。又到中场休息。。。
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 楼主| 发表于 2015-9-17 22:43:53 | 显示全部楼层
我们知道,用双通道示波器测量两个同频不同相位的信号时,用XY模式测量时,当X、Y通道相差为零时会显示出一条45度的直线,当两路信号同相但其中一路出现非线性失真时,这条直线就会会开变成两个陏圆形,利用这个特征配合电压表、电流表我们就可以发现及测量出扬声器在谐振点时在多少电流以上开始出现非线性失真,这也可以让我们找到LSPLAB配合测量套件测阻抗时出现毛剌的原因。
4 X4 w' C3 @5 M6 Y7 W* s- w+ z& w1 Z) K/ p0 a9 [
计划测量方案及所需要的仪表设备:
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5 n2 @! U' X  e; w' L1 T数字函数信号发生器一台、数字万用表2台、示波器一台。5 |; ]+ N) R" t) Q+ x0 x$ F1 ^0 i

5 |4 N  ?8 H0 F' _/ F; w/ |2 C原本想用频率计,想一想还是算了,在这个测试里,数字函数发生器输出的信号频率精度远远超过测量所需要的精度要求,所以这个就不准备了。两个数字万用表一个用来当电压表用,一个用来当电流表用,其实在这个测试里,最主要的还是测量电流,当然电压表也有作用,在这个测试里顺便测测在FS时的电压、电流,这可以算出谐振峰时的阻抗值与LSPLAB测出的阻抗峰值相差多少。
! h5 \( m* F( o1 G5 a: l# z8 }* I5 B+ a
这个测试,计划明天或后天完成,测试结果计划还是在本论坛发表。
. b' o* n& d' J3 [. n8 @
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 楼主| 发表于 2015-9-17 23:15:04 | 显示全部楼层
在明后天进行实验之前,认真想了想111mA与7.3mA的测量电流,这个比值还真比我想象中大太多了,回想在看《扬声器实用测量》这书及另外两本书,这个100mA左右的测量电流还真越想越不对,因为在测量时可以明显看到扬声器纸盆的振幅确实很大,超出线性工作范围是必然的了,但这个是导致谐振点出现毛剌的主要原因吗?这是第一个要解决的问题,第二个问题是最大测量电流是多少而又不会令到扬声器在测量时不会进入到非线性工作区域?
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最后一个问题是,测量套件里的分压电阻要不要拆开改造?直接用USB声卡+测量套件+测量小盒子?这个方案的缺点就是输入到声卡时没有了过载保护电路,不过这个方案也要认真测量才做进一步决定是不是要使用。
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发表于 2015-9-17 23:53:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 flscs1 于 2015-9-18 00:06 编辑
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谢谢炳哥的精彩论述,我被这个毛刺困扰了两年,这下有希望了,希望炳哥继续另请炳哥把毛刺的阻抗曲线也发上来吧。
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发表于 2015-9-18 00:04:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 flscs1 于 2015-9-18 00:12 编辑
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" A1 ~" u/ t' a新版套件加入的47K10K的分压电阻提升了测试功率,对频响测试是有利的,提高了信噪比,如果能够改进新版套件的电路使频响部分继续用47K10K分压,而阻抗测试电路用低值分压网络可能会使套件兼容LAPLAB的效果改善,关于过载保护可以加入一声道两只5.1V稳压管对声卡进行保护,我想不同尺寸的喇叭加入导致进入非线性工作区域的电压也是不同的。
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 楼主| 发表于 2015-9-18 08:33:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 binglin 于 2015-9-18 08:46 编辑
( ~" F1 E: ^& b. N1 j5 F* v4 D. R+ N$ e( D
不同型号厂家的最大不失真电流肯定不一样,但我从《扬声器实用测量》一书中看到有一说法就是:尽量用小电流测量T/S参数,因为这个参数本身就叫小信号T/S参数,而这个参数对于同一个扬声器来说也不是一个唯一值,一般来说基本都是用10mA电流测试,这也是为什么手工分压法测试时要串个1K电阻并用10欧电阻来校准的原因,因为它的主要目的是让测试时流过扬声器的电流在10mA附近。7 c6 d. [, ^# D& Q6 [( k$ U5 J% U; V8 ^

' O+ F1 q: P& z: S还有一个就是,这书提到欧州某厂家规定在测试时,谐振点的电流不能大于7.5mA,其实目的也只有一个就是确保在测试时扬声器工作在线性区间。, y0 d, l7 M# l4 O) ~

2 F2 c& X" @; E3 x/ a但用小喇叭或高音时又没有这些毛刺的原因我想与振幅有很大的关系,小喇叭或高音在测试过谐振点附近时,振幅并不大。
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 楼主| 发表于 2015-9-18 08:36:42 | 显示全部楼层
还有就是:新版套件加入的47K10K的分压电阻的问题,我上面也说了由于它的加入,令到输出到声卡的输出阻抗太大了,这对测量精确度明一定的影响的。
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 楼主| 发表于 2015-9-18 09:03:48 | 显示全部楼层
flscs1 发表于 2015-9-18 00:04
* F+ z8 ^; ~( j1 k1 X$ @1 L新版套件加入的47K10K的分压电阻提升了测试功率,对频响测试是有利的,提高了信噪比,如果能够改进新版套件 ...

+ p- X; _' V, t0 C这也是为什么开始时,我想用恒压法的主要原因了,因为用恒压法时,则于功放输出阻抗低,对扬声器有较大的阻尼作用,理论上在F0附近时,扬声器的振幅由于功放阻尼的作用之下受到一定的压制后,测量电流可以提高很多。
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  O1 u' c! y; T) C这个恒压法电路,我觉得LSPLAB帮助里的恒压法电路不能直接用它,因为它也用了电阻分压(9K/1K),这个9K对于我的声卡来说,输入阻抗还是太大了些,过几天我计划用1k/1k的分压比来试试,成功了再加入保护电路,想法就是1K/1K的分压电路,输出直接并两个反向串联的5.1V稳压管(这些管子以前我买过一批,不知放在那里了,要找一下才能找到)。
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 楼主| 发表于 2015-9-18 09:13:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 binglin 于 2015-9-18 09:19 编辑
, P+ X  Y- U9 h* M" A
flscs1 发表于 2015-9-17 23:53
( h% {4 q8 ^/ l谢谢炳哥的精彩论述,我被这个毛刺困扰了两年,这下有希望了,希望炳哥继续另请炳哥把毛刺的阻抗曲 ...

; ~4 @8 f/ O0 ^6 F* V  Y6 i还有一个问题我忘了跟你说,LSPLAB里的校准电平与阻抗测量时没什么关系,也就是说在测量阻抗时不需要去进行线性校准及电平校准。
* p. O3 O  {4 R% H  f
6 [7 |  r% p& w+ ?# ^9 B2 h3 S用套件测量阻抗时,先不接负载,你可以试试将测量电平调到18dB再测,调电平时,按电平显示窗口的“三角”按钮然后再调套件的电位器,当调到-20dB时,测量电流就可以降到0dB时的十分之一,这时还是可以正常测量的。
7 ]) D8 S+ X3 I8 H7 Q, e# H4 s9 t+ g/ t2 i) s4 R6 V8 O8 N6 q( f# q
你试一试,可能有惊喜的结果。
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