Open loop gain meting

Discussies over ontwikkelingen van MfbLabs
Plaats reactie
Gebruikersavatar
RMSAcoustics
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1297
Lid geworden op: za 15 jul, 2017 16:11 pm
Locatie: Hapert, NL
Contacteer:

Re: Open loop gain meting

Bericht door RMSAcoustics »

De berekende Q klopt wel omdat de berekende fasemarge op 20 Hz niet echt groot is.
Dat de Q in de werkelijkheid kleiner is kan komen omdat de fasemarge in werkelijkheid kleiner is maar ook vanwege eventuele RC laag-af filters die de opslingering minder zichtbaar maken.

Verder komt het vaker voor (lees standaard) dat bij simulatie van onstabiele systemen de frequentieresponsie er niet onstabiel uitziet.
Dat komt omdat de frequentieresponsie een kunstmatige via een wiskundige transformatie (Laplace, Fourier) bepaalde weergave van de werkelijkheid is. Om instabiliteiten te checken moet je de tijdresponsie laten simuleren.
Of dat in Vituixcad kan weet ik niet maar in LTSpice zie je het meteen. Hetzij door een extreem oscilleren, hetzij doordat de berekeningen extreem langzaam gaan.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Open loop gain meting

Bericht door Rene_N »

Ik heb alleen getest met het "rumble" filter ervoor. Dat verklaart misschien waarom het nooit zo is opgevallen.

Gyrator toegevoegd en flink wat extra fase marge, dat maakt inderdaad verschil:
closedloop V3 XO-schema-1.png
closedloop V3 SPL open.png
closedloop V3 SPL closed.png

Blijft natuurlijk de vraag of je niet moet streven naar een Q van 0,7? Of maakt het niet veel uit omdat de resonantiefrequentie wordt verlaagd en je het met het "rumble" filter wegfilterd?
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Gebruikersavatar
RMSAcoustics
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1297
Lid geworden op: za 15 jul, 2017 16:11 pm
Locatie: Hapert, NL
Contacteer:

Re: Open loop gain meting

Bericht door RMSAcoustics »

Knappe jongen die 20 Hz hoort dus dan is de Q minder belangrijk dan bijv op 35-45 Hz waar zoveel gewone speakers stevig resoneren om hun -3dB punt maar laag te krijgen.
Als je dat met een extra rumble filter ook nog onderdrukt is er al helemaal niets aan de hand. Er zitten daar ook geen harmonischen, zoals op de bovenste bandbreedte frequentie van je regelaar (Wat voor mij de reden is om MFB alleen maar te gebruiken op drivers die niet verder hoeven dan tot ca een derde van de bovenste bandbreedte zodat de derde harmonische binnen de onderdrukking van de regelaar valt)
flamingbeatz
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 68
Lid geworden op: za 07 apr, 2018 09:18 am

Re: Open loop gain meting

Bericht door flamingbeatz »

Er is toevallig een ADAU1787 i.c.m. een ADXL1005 op mijn pad gekomen, een mooie kans om te kijken of ik hiermee meer kan leren over MFB dacht ik.
Ik ben begonnen met het doornemen van deze thread en Rob zijn documenten (thanks allemaal!). Afgelopen weekend ben ik begonnen met pielen, meten en testen met spullen spullen die ik nog had liggen.

Ik DENK dat ik het nu al redelijk snap en ik wil graag de eerste resultaten even toelichten, zodat jullie hopelijk wat feedback ( :mrgreen: ) kunnen geven. Per meting zal ik ook het nodige toelichten over hoe/met wat iets is gemeten.
Hier moet ik wel bij zeggen dat het vooral om het leren gaat, het is dus provisorisch. De driver staat bijvoorbeeld op een stuk schuim op mijn bureau, en de accelerometer is met smeltlijm gemonteerd op de stofkap.

Om stroomversterking te verkrijgen gebruik ik een weerstand achter een Hypec UcD 400. Het stroom signaal gaat en ADC van de ADAU1787 in, waar verder het nodige gedaan wordt.
De gebruikte driver is een Fountek FW300DV, de microfoon is 4cm van de stofkap af geplaatst. De gebruikte microfoon is een iSEMcon EMX-7150.
Driver spanning vs stroom versterking.png
Het acceleratie signaal wordt verkregen via een EVAL-ADXL1005 van Analog Devices, aangesloten met 1mm dik afgeschermde kabel van Mogami.
De accelerometer is in het midden van de stofkap geplaatst en gelijmd met smeltlijm. Het PCB staat haaks op de conus, in deze as is de sensor gevoelig. Ook wel gunstig qua base strain en resonanties denk ik? Ook dit signaal gaat een ADC van de ADAU1787 in en wordt daar verder behandeld. De microfoon is niet accuraat onder de 20 Hz, dat is hier te zien.
Driver mic vs accelerometer.png
Ik heb volgens mij de open loop response gevormd volgens de regels die hier te lezen zijn. Ik zit wel aan de krappe kant qua marges (theoretisch zelfs instabiel voor de bovengrens? Het gaat nog net goed), maar dat is niet zo erg omdat het een test is waar de grenzen opgezocht mogen worden.
Accelerometer lopen loop en door 0 punten.png
Accelerometer loop shaped response.png
Vervolgens heb ik de loop gesloten en heb ik de gain langzaam opgeschroefd tot het doel bereikt was. Dat geeft het volgende resultaat voor het signaal uit de accelerometer:
Accelerometer closed loop.png
En dit resultaat voor de microfoon:
MIC MFB.png
Om de werking te controleren heb ik metingen drie metingen gedaan:
-"Gewone" spanningsversterking
-Stroom versterking
-Stroom versterking + MFB

Deze meteningen heb ik qua eq en level aan elkaar gematched zodat de vervorming daar niet afhankelijk van is en vergeleken kan worden.
Dit is de mate van matching van deze metingen:
EQ + level matching VFB vs CFB vs MFB.png
En vervolgens kunnen we de vervorming vergelijken. Allereerst enkel spanningsversterking:
Distortion VFB.png
Stroomversterking:
DistortionCFB.png
Stroomversterking + MFB:
Distortion MFB.png
Wat denken jullie? Ik ben benieuwd.

Groeten,

Jeroen
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Gebruikersavatar
RMSAcoustics
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1297
Lid geworden op: za 15 jul, 2017 16:11 pm
Locatie: Hapert, NL
Contacteer:

Re: Open loop gain meting

Bericht door RMSAcoustics »

Mooie proef en alles klopt. Doordat je fasemarges zo klein zijn zie je netjes de closed-loop respons pieken aan de uiteinden van de bandbreedte.
Wel jammer dat die Mems accelerometer nog steeds te veel ruis heeft. Ik vind de 6ug/sqrt Hz van de ACH01 eigenlijk nog steeds het minimum wat je nodig hebt voor hifi thuis. De 75ug/sqrtHz is meer dan 20 dB meer ruis. En met die opslingering rond 1 khz zal je dat vast goed horen of valt het mee?

Met 5 dB minder gain zal het vast een stuk minder onrustig zijn trouwens.
En leuk dat je de stroomtegenkoppeling via de DSP doet.

En de vervorming neemt inderdaad toe boven 200Hz omdat de harmonischen door die opslingering bij 1 kHz worden versterkt.
Laatst gewijzigd door RMSAcoustics op do 03 mar, 2022 13:22 pm, 1 keer totaal gewijzigd.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Open loop gain meting

Bericht door Rene_N »

Goed gelukt experiment :thumbup:

Heb je ook de openloop met fase van de stroomtegenkoppeling?
Nog compensatie van de oplopende impedantie gedaan voor de som?
Hoe heb je de stroomweerstand "uitgelezen", daar nog apart opampje met hoge cmrr voor gebruikt?

Hoe is het nu met de ruis eigenlijk?
flamingbeatz
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 68
Lid geworden op: za 07 apr, 2018 09:18 am

Re: Open loop gain meting

Bericht door flamingbeatz »

Dank Rob en Rene!
RMSAcoustics schreef: wo 02 mar, 2022 22:24 pm Mooie proef en alles klopt. Doordat je fasemarges zo klein zijn zie je netjes de closed-loop respons pieken aan de uiteinden van de bandbreedte.
Wel jammer dat die Mems accelerometer nog steeds te veel ruis heeft. Ik vind de 6ug/sqrt Hz van de ACH01 eigenlijk nog steeds het minimum wat je nodig hebt voor hifi thuis. De 75ug/sqrtHz is meer dan 20 dB meer ruis. En met die opslingering rond 1 khz zal je dat vast goed horen of valt het mee?

Met 5 dB minder gain zal het vast een stuk minder onrustig zijn trouwens.
En leuk dat je de stroomtegenkoppeling via de DSP doet.

En de vervorming neemt inderdaad toe boven 200Hz omdat de harmonischen door die opslingering bij 1 kHz worden versterkt.
Oke, dat valt mij mee. Ik vroeg mij inderdaad al af of de oplopende respons indicatoren waren voor beperkte fase marge.
Nu ik de basis door heb durf ik het wel aan om te gaan testen met de ACH-01, dit is het volgende wat ik wil doen. Jammer dat de Murata's niet meer te krijgen zijn. Zijn er ondertussen nog steeds geen andere goede opties? De opslingering is goed te horen inderdaad. Het laatste stukje gain opschroeven heb ik per 1 dB stapje gedaan, bij -1 of -2 dB was het al een stuk rustiger. Dat laatste kleine stukje doet veel blijkbaar. Zou die laatste 2 dB dan ook veel doen in vervorming boven de 200Hz?
Rene_N schreef: do 03 mar, 2022 07:56 am Goed gelukt experiment :thumbup:

Heb je ook de openloop met fase van de stroomtegenkoppeling?
Nog compensatie van de oplopende impedantie gedaan voor de som?
Hoe heb je de stroomweerstand "uitgelezen", daar nog apart opampje met hoge cmrr voor gebruikt?

Hoe is het nu met de ruis eigenlijk?
Ik heb dit niet goed gedaan wegens een eerdere denkfout, maar blijkbaar werkt het wel (soort van), dus ik heb dit verder zo gelaten. Dit is namelijk wat ik doe, bovenin is stroom in, onderin is gewoon signaal in.
Sigma.JPG
Het signaal gaat direct de ADC is, dus hier zit veel rommel op. Vooral het stukje stroomsturing en de accelerometer wil ik wat serieuzer gaan aanpakken in de volgende test. Zijn er misschien nog tips op dit gebied? Wellicht is het hier al bekend welke opamp daar het beste geschikt voor is? Qua stroom meet weerstand is het denk ik een zo'n laag mogelijke waarde pakken waarmee de ADC net niet full scale krijgt wanneer de amp vol uit stuurt?

De ruis is niet te doen, dit komt voornamelijk uit de stroom meting die direct de ADC in gaat. Ik heb alle metingen zo luid mogelijk gedaan en ik heb meerdere sweeps averaged om minder last te hebben van de noise floor.

Hier is de openloop stroom (groen) en de output van M Mixer1_2 (roze):
Knipsel.JPG
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Gebruikersavatar
RMSAcoustics
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1297
Lid geworden op: za 15 jul, 2017 16:11 pm
Locatie: Hapert, NL
Contacteer:

Re: Open loop gain meting

Bericht door RMSAcoustics »

Zou die laatste 2 dB dan ook veel doen in vervorming boven de 200Hz?
Absoluut. Heel veel. Nu zie je een piek van meer dan 10 dB. Bij 45 graden fasemarge is de resterende piek niet meer dan ca 1-2 dB. De vervormingscomponenten van de lagere frequenties (mn de oneven harmonischen klinken lelijk) zijn dan minstens 8dB (meer dan factor 2) zwakker.

Er zijn best nog wel Murata’s te vinden. Chris (Motoindo) maakt er inmiddels leuke sensoren mee maar als je een ACH01 kan vinden dan werkt dat ook heel goed.
flamingbeatz
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 68
Lid geworden op: za 07 apr, 2018 09:18 am

Re: Open loop gain meting

Bericht door flamingbeatz »

RMSAcoustics schreef: do 03 mar, 2022 19:45 pm
Zou die laatste 2 dB dan ook veel doen in vervorming boven de 200Hz?
Absoluut. Heel veel. Nu zie je een piek van meer dan 10 dB. Bij 45 graden fasemarge is de resterende piek niet meer dan ca 1-2 dB. De vervormingscomponenten van de lagere frequenties (mn de oneven harmonischen klinken lelijk) zijn dan minstens 8dB (meer dan factor 2) zwakker.

Er zijn best nog wel Murata’s te vinden. Chris (Motoindo) maakt er inmiddels leuke sensoren mee maar als je een ACH01 kan vinden dan werkt dat ook heel goed.
Interessant, ik heb het even getest.

0 tot -7dB loopgain, level iedere keer matched met 0 dB:
Loop gain vs frequentiie respons.png
De respons blijft tussen 50 en 400 Hz ongeveer onder de +1 dB, dus op dit gebied focus ik even voor de vervormings grafieken:
0.png
-1.png
-3.png
-5.png
-7.png
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Gebruikersavatar
Rene_N
MfbLabs Gebruiker
Berichten: 1683
Lid geworden op: di 11 nov, 2014 10:01 am
Locatie: Breukelen

Re: Open loop gain meting

Bericht door Rene_N »

De analoge manier voor stroomtegenkoppeling.. tips zijn welkom trouwens.
Stroomsensing kun je zo doen met bv de LM4562:
Screenshot_20220304-103931_Drive.jpg
Knooppunt R2 R8 gaan naar massa en R11 moet dichtbij stroomweerstand massa punt.

Impedantie compensatie kan zo:
Screenshot_20220304-103511_Drive.jpg
U1 moet je uiteraard veel meer laten versterken, dit is het voorbeeld van stroom feedforward (velocity feedback)

En openloop zou er dan zo uit kunnen zien:
Openloop gemeten.png
Je hebt niet voldoende permissies om de bijlagen van dit bericht te bekijken.
Plaats reactie