音频毫伏表调试记录（二）

1996

前段时间制作的音频毫伏表，调到一半信号发生器坏了，昨天修好，今天继续！此次主要测试研究频率特性，对于读数的绝对值则不关心，今天想到瓦叔几年前对我说：“你上课摸小鱼去啦了” ，课本上学习的知识还是要拿出来用一用。
一、电路图
        拆除了R12，这部分应该是频率补偿，频率越高，反馈电阻越小，但是原电路的元件取值有问题，频率补偿点不合理，拆了再说
        拆除了RP1，更换R13为100Ω固定电阻，满度调节就交给未来的前置放大吧，此时表头电路等效为100mV满刻度，至于为什么是100Ω，请看下一章节

二、确定R13，即反馈电阻的大小
        没忍住，买来一片AD843，想看看高速运放的表现如何，改变反馈电阻的值，同时改变输入信号的幅度，全程使用最小量程档位，使得读数接近满刻度，从1kHz开始，不断增加频率，当表头读数变化1格时，记下频率，实验记录见下图
这一步的结论有：
        1、反馈电阻小，表头灵敏度高，但是，反馈电阻太小会严重影响频率响应
        2、反馈电阻大，表头灵敏度低，需要前置放大有较高的放大倍数，前置放大的频响又成为一个问题
        3、反馈电阻大于30Ω后频响表现较好，但基本没有差别，
        4、当反馈电阻取30Ω、57Ω时，表现类似一个二阶系统，误差往两头跑，按下葫芦浮起瓢，若加补偿则更困难，三阶系统不好玩，也没玩过，老师上课讲：高阶系统要想办法降阶处理
综合考虑反馈电阻取100Ω，未来设计一个10倍的前置放大器，即便不补偿，看起来指标也不会太差

推测此电路bode图形状如下，

三、再测OP27
        测试进行到这，我想定性测量下OP27的表现，毕竟这个是低失调电流的运放，如果加前置放大器，采用交流耦合，不再受到高输入阻抗的影响，那多半就可以省掉调零电路了不是？
测试平台搭建：
        1、信号发生器，产生峰峰值150mV的正弦信号，换算为有效值大约53mV，位于表头的一半，原因：上一步测试时发现有读数升高的情况
        2、数字示波器，使用其测量功能，监视输入信号幅值、频率60MHz带宽的东西，看个几百kHz我觉得还是可以信任的
        3、万用表，测量表头两端电压，方便读取数据，由于使用了100Ω反馈电阻，此时这个表头一小格代表了2mV，毕竟机械表头想要读到特别精确不容易，读起来又麻烦

四、测试结果
将运放换回OP27后，花了“亿”点点时间测了40个点的数据，在此之前（包括上一个帖子里）对于频率特性都是大概，差不多，我瞅着，我估计……这次有准确数值了！若将忽略电流表头的非线性：
-3dB带宽为330kHz至360kHz之间，1%误差带宽为10kHz至15kHz之间，5%误差带宽为80kHz
左边是实验数据，有俩忘写单位了，误差为百分比，读数为mV，误差和衰减是以1kHz读数作为基准计算
然后使用excel绘制成bode图，其中X轴为频率，单位kHz，对数刻度，Y轴为万用表读数，单位mV，线性刻度，其实已经计算了对数值，但是那是取整过的，有误差，这里不使用对数刻度是为了让幅度变化看起来更明显一点

取300kHz和510kHz数据计算，此时的斜率为-24dB/十倍频

小鬼头

这个仪器是处理AC信号的，op27的低漂移特性基本是浪费

1996

小鬼头 发表于 2024-7-15 20:43
这个仪器是处理AC信号的，op27的低漂移特性基本是浪费

不是浪费，同样不使用调零电路，外部输入为零，输入端对地有3M欧电阻，使用AD843表头两端有5mV，使用OP27只有1.7mV，就算加了前置放大交流耦合，使用op27可以用更大的输入电阻，也就可以用更小的耦合电容，同时不必测量前的调零

小鬼头

1996 发表于 2024-7-15 20:50
不是浪费，同样不使用调零电路，外部输入为零，输入端对地有3M欧电阻，使用AD843表头两端有5mV，使用OP27 ...

你自己计算一下就知道，这个程度的失调电压差额，会带来指针位置的移动会有多少——会低到用肉眼不能分辨的程度。

正规的DA16毫伏表，里面就是采用失调电压大、漂移大的分立件AC放大器做的。

1996

小鬼头 发表于 2024-7-15 20:55
你自己计算一下就知道，这个程度的失调电压差额，会带来指针位置的移动会有多少——会低到用肉眼不能分辨 ...

电流表头是1mA的，内阻200欧，每2mV的失调电压占一格，不至于说是不能分辨，表头不归零强迫症不舒服，顺带，手头有啥用啥呗，AD843就那么一个，如果加前置放大，降低输入端的阻抗，也是可以用的，只不过需要更好的前置电路发挥其性能咯，

JHXC

毫伏表，误差在-3dB是不是有点大？

小鬼头

1996 发表于 2024-7-15 20:57
电流表头是1mA的，内阻200欧，每2mV的失调电压占一格，不至于说是不能分辨，表头不归零强迫症不舒服

你的这个电路，因为配有了调零功能，不是精密运放也能满足你的要求。用op27的唯一好处是，能省下这个调零电路。

如果改da16那种隔绝dc输出的ac放大器形式（需要给负反馈电阻串一只隔直电容），连这个调零电路都可以省。

1996

JHXC 发表于 2024-7-15 21:06
毫伏表，误差在-3dB是不是有点大？

算是做一半的毫伏表，目前只有分压电阻和表头算是定下来了，还有前置放大和电源待完善
误差和频率相关，根据最后一个图，音频范围的话误差1.4%
-3dB误差时带宽为330kHz至360kHz之间，1%误差带宽为10kHz至15kHz之间，5%误差带宽为80kHz

1996

小鬼头 发表于 2024-7-15 21:10
你的这个电路，因为配有了调零功能，不是精密运放也能满足你的要求。用op27的唯一好处是，能省下这个调零 ...

工具能够拿来就用，越傻瓜越好不是 我也没要求非OP27不可，目前我手头带宽比较高的运放就那么几个

小鬼头

1996 发表于 2024-7-15 21:13
工具能够拿来就用，越傻瓜越好不是 我也没要求非OP27不可，目前我手头带宽比较高的运放就那么几个

说实话，diy这种毫伏表最没有性价比。还不如diy别的东西

1996

小鬼头 发表于 2024-7-15 21:17
说实话，diy这种毫伏表最没有性价比。还不如diy别的东西

您属ETC的吗？处在这么一个工业强国，DIY啥都不如买，追求的不就是一份动手动脑的乐趣吗，论指标论成本，这论坛里多少作品不都没有吗？踩一脚有意思？

小鬼头

1996 发表于 2024-7-15 21:26
您属ETC的吗？处在这么一个工业强国，DIY啥都不如买，追求的不就是一份动手动脑的乐趣吗，论指标论成 ...

我是就事论事，没有打击你diy积极性的意思。

就你这种毫伏表来说：

1、只要手头有示波器，这种毫伏表几乎派不上用场。

2、制作你现在架构的毫伏表。需要制作档位开关，成本低不了。

3、要大幅提升这种毫伏表的测量带宽（超过10Mhz），除了要在电路上下功夫之外，还需要调试档位开关的高频补偿，这需要其他宽频带仪器和投入精力。

4、如果不做宽频带毫伏表，那只能做成你这种样子（音频毫伏表）。应用场景太受限。

5、有另外一种的毫伏表方案（使用对数转换芯片），可以获得宽频带的性能、而且diy难度大幅降低。这个方案的性价比明显更优。

1996

小鬼头 发表于 2024-7-15 21:55
我是就事论事，没有打击你diy积极性的意思。

就你这种毫伏表来说：

1、制作的原因，上次说过，去去库存把手头上的零件消化成作品
2、还是在上一帖里说过，这个制作的最大要求是，不买新零件，有啥用啥，能做到什么程度无所谓
3、档位开关，上一个帖已经做好

小鬼头

1996 发表于 2024-7-15 22:08
1、制作的原因，上次说过，去去库存把手头上的零件消化成作品
2、还是在上一帖里说过，这个制作的最大要 ...

对了。我提醒你一下：

你这个毫伏表，要获得良好的频响性能（让各个档位的频响曲线尽量平直），可能还得在档位开关的高频补偿上花一番功夫。

1996

小鬼头 发表于 2024-7-15 22:29
对了。我提醒你一下：

你这个毫伏表，要获得良好的频响性能（让各个档位的频响曲线尽量平直），可能还 ...

嘿嘿，偷懒不做，我看成品表是两级分压，其中第一级并联有10p左右的可调电容，最开始就嫌麻烦选择一级分压到底，至于可用频率范围到做完测试一下，有多少算多少拉倒