パソコンで歪率の測定をしました。

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今まで何台もアンプを作って来ましたが波形をオシロで確認するだけで歪率の測定はした事は有りませんでした。

これでも問題は無いのですが・・・何とか歪率を測定出来ないかと調べると

パソコンを使ったフリーのソフトでFFT解析のついでに歪率を表示してくれる物が有りました。

そこでパソコンのライン入力端子に接続するボリュームボックスを作りました。

オシロやmV計のプローブが使えるようにBNC端子受けにしました。

ボリュームは10kΩを入れています。

パソコンとの接続の写真です。

発振器(LEADER LAG-120B)より1KHzの正弦波を入力してみました。

歪率:0.01%

と良好な結果です。

方形波と三角波の歪率の理論値は

方形波:41%

三角波:10.3%

なのでファンクションジェネレーター(菊水459)より1KHzの二種類の波形を入れてみました。

まずは方形波

次に三角波

です。

歪率の表示値は窓関数て大きく変わりました。

一番理論値に近かったのが”Flat top”でデフォルトのHanningでは半分くらいの表示になりました。

表示誤差

方形波 41%—>43%  誤差5%

三角波 10.3%—>11.9%  誤差15%

となりました。

参考程度にはなるかな?・・・データーとしては使えないですね。

コメント ※編集/削除は管理者のみ

  1. helicatsさん こんばんは(^^

    矩形波と三角波の歪み率の理論値という切り口があるのですねぇ。
    知らなかったです。情報ありがとうございます!!

    WaveSpectraによる測定について引用される情報で多いのは 善本さん の ホームページです。20年弱前からの定番ですが、そこには 歪み率計と同じような結果を得るには サンプルデータ数65536 という一つのポイントがありました。『WaveSpectraを用いた歪率測定のしかた 2004/04/04』
    http://yoshimoto.a.la9.jp/

    私は特に深く考えずに歪み率測定時には サンプルデータ数を 65536 にしていたので・・・ helicatsさんの現在のサンプル数を4096 から 65536 に変更してみると理論値との乖離具合がどう変化するのかという点に興味がでてきました。

    • 上記の歪み率の測定時の諸元?を書いておきます。
      パワーアンプ Thomann S-75mk2の出力の歪み率を、アイドリング電流の増量前と後とで比較してみたものになります。

      ・再生インターフェースBabyFace PRO FS。XLR出力1.95V(rms)
      ・WaveGeneにて1kHzを再生
      ・Thomann S-75mk2の入力感度1.4V,GND-LIFT,再生インターフェースからCH1へ入力
      ・Thomann-S-75mk2のダミーロードは 8Ω無誘導抵抗 容量100W
      ・ダミーロードの両端電圧を測定(10kΩの可変抵抗器でインターフェースへのレベル調整)
      ・録音インターフェースは再生インターフェースと同じBabyFace PRO FS
      ・WaveSpectra 録音フォーマット 24bit/96kHz ,サンプリング数65536 窓関数Hanning

      • nightwish_daisukiさん情報ありがとうございます。

        早速サンプリング数を65536にしてみました。
        フォーマットはマザーボードのライン入力より24bit/192kHに変換しています。

        結果
        窓関数  Flattop  Hanning
        方形波: 38.7%   22.1%
        三角波: 11.8%   8.5%
        になりました。

        数字は多少変化しましたが大きくは変わりませんでした。
        窓関数も Flat topは参考程度には使えるけれどHanningは理論値よりとっても小さくなりました。
        ただ歪率1%以下はどうなるか分かりません。

        それとHanningはFFT表示が鋭敏な為に基本波と高調波の面積計算が難しいのか測るタイミングで理論値近くが出たり・とっても小さな値が出たりと再現性が乏しいように見えました。
          ※高調波の見え方はHanningの方が綺麗ですけどね!

        • helicatsさん 早々の追試ありがとうございます!

          サンプル数を増やしても同じ波形の繰り返しなのでアンマリ変わらないかなぁと想像していましたが、予想が合っていて良かったです。(FFTは一瞬を切り取ってそれが永遠に繰り返されると想定するようなものなので、1周期切り取っても4周期切り取っても切り取りタイミングが同じなら結果も同じ。。。と、理解しています。間違っていたらスミマセン。)

          意外だったのは、Hanningがふるわないというかパラパラと値が変わって安定しない?みたいご報告の内容。自分が測定しているときは正弦波なのでそういうところで挙動が違うのは新しい気付きとなりそうです。

          余談ですが、WaveGeneで信号を作る時に周波数をFFTに最適化すると「窓無し」でもビシッ!と綺麗な結果が出てビビリますし、WaveSpectraを用いたジッターの簡易観測方法もあって特に安価に観れるというのはアマチュアには嬉しいWaveSpectraは道具です。
          http://www.fidelix.jp/technology/jitter6.html

          ただ、本職というか本業の人らからするとそれが面白くないのかWaveSpectraの波形を「捏造」と断ずるガレージメーカーさんも居て、、、悲しくなったりします。 (彼?彼等?は、WaveSpectraのことをスペアナだと勘違いしているっぽいですが) WaveSpectraを触ってみれば窓関数でもサンプル数でも対象周波数でも結果が全く違ってくる(FFT)ので、結果を理解する事はアナログ仕掛けな測定器やオーディオアナライザの出す針の位置や数値を読むほど簡単では無い。って事が、なかなか理解されない側面があるかも。 まぁ私みたいな素人は、綺麗なグラフが出ているとそれだけで解った気分になって・・・実際には理解していないことが往々にしてありますもので、そういう男衆を見てWaveSpectraというより本当は?それを使う人間ににアレルギー反応するのも気持ちはわからないでもないですが。と、取り留めもない半分愚痴を長々と書いてしまいました。 

          繰り返しになりますが、追試ありがとうございました!!

        • オマケ画像① 菊水418Bの歪み率 オーディオアナライザにて0.01%(比較出来ませんがhelicatsさんのLEADER LAG-120BのWaveSpectra結果に似てます)

        • オマケ画像② Topping D-10のアナログ出力 オーディオアナライザにて0.005%(最近のDACの方がオシレーターより低歪み)歪み率計を校正しない代わりに? 複数の 歪み率計でもって 変な結果を出す測定方法を排除する感じ。 今まで、脱落者が1台あって修理にトライ中(まともな結果を出せるように)です。もちろん結果が良すぎてもだめ。

          • 訂正:0.0005%

            • nightwish_daisukiさん

              >WaveSpectraのことをスペアナだと勘違いしている

              FFTとスペアナの差がよく分かりません
              私の知るスペアナは昔リケンが作っていたマイコンとブラウン管CRT内臓のオーディオ帯域の周波数分析器で今のパソコンやデジタルオシロのFFTと大差ない代物です。
              それとCRTが小さいくて重いので簡単に測定と云った雰囲気は無かったです。

              データーを取り出して大型コンピューターで分析するのが主目的みたいな?
              ※大型コンピューターと云っても現在のパソコンに劣る性能しか無かった時代です。

            • nightwish_daisukiさん

              WaveSpectraのツール⇒右下⇒”?”の測定モードの中に「歪率の測定」について詳しく説明がありました。
              説明によるとサンプルデータ数による周波数分解能と窓関数の裾野の広がりの影響が有るみたいな事を書いていました。

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