Info.

Mediciones de THD

En esta sección se presenta el proceso de medición de la distorsión armónica total del amplificador CDS-4700.

El sistema de medición de distorisón armónica empleado por Olas audio, aunque es algo simple e incluso podría pasar por arcaico para muchos conocedores del tema, es un sistema que ha probado ser muy util sobre todo para hacer mediciones de THD de forma rápida y segura.

El siguiente diagrama muestra las etapas del sistema de medición de distorsión armónica empleado por Olas audio.

El generador de onda sinusoidal con distorsión armónica total intrínseca menor o igual a 0.000015% @ 1KHz fue diseñado y probado por Olas audio. La señal de este generador se inyecta en la entrada del sistema bajo prueba, en este caso el amplificador CDS-4700. Una carga de 8 Ohms se conectó al puerto de salida del amplificador en donde se tomará la medición de la distorsión.

La entrada del buffer atenuador y filtro Notch (también diseñados por olas audio) se conecta a la carga de 8 Ohms y la salida del filtro se conecta a la entrada de una interfaz de audio y esta a su vez con una computadora a través de un puerto USB. Se ha de utilizar un software capaz de entregarnos el espectro de Fourier de la señal analizada (ARTA, REW, etc).

El factor de atenuación de voltaje del buffer se puede seleccionar entre 1X (atenuación nula) y 0.38X. La atenuación del filtro Notch es de -66.5 dBV en la frecuencia fundamental (1 KHz). Además dicho filtro inserta una pérdida 9 dBV y 5 dBV en el segundo y tercer armónico respectivamente. Finalmente se realiza una amplificación de 40 dBV de este resultado (ganacia en voltaje igual a 100)

La siguiente imagen corresponde al espectro de Fourier de la señal de prueba con una amplitud igual a 1.1 Vrms (-25.63 dBV – 40 dBV + 66.5 dBV = 0.87 dBV).

Dado que el factor de atenuación de voltaje del buffer se seleccionó como nulo o 1X, el resultado mostrado es la señal desde el generador pasando por el filtro Notch. De la imagen se toma al valor fundamental de la señal como 0.87 dBV (-25.63 – 40 dBV + 66.5 dBV), el segundo armónico se encuentra inmerso en el ruido del sistema, el tercer armónico tiene un valor de -137.1 dBV (-102.1 dBV – 40 dBV + 5dBV), el cuarto armónico tiene un valor de -142.4 dBV (-102.4 dBV – 40 dBV). El resto de los armónicos se encuentran inmersos en el ruido del sistema. El ruido de fondo se encuentra al rededor de los -150 dBV (-110 dBV – 40 dBV).

Los voltajes RMS correspondientes a estos armónicos habiendo aplicado ya la corrección por la pérdida insertada en el tercer armonico y corregido los 40 dBV de la amplificación por el filtro Notch son: 1.1, 139.64 nV, 75.86 nV y 31.6 nV para la fundamental, tercero y cuarto armónicos y el ruido de fondo del sistema respectivamente. Entonces, el resultado de distorsión armónica total del generador de onda sinusoidal incluyendo también a todo el sistema de medición es menor o igual a 0.0000147%.

A continuación se muestra el espectro de Fourier de la señal de salida del amplificador CDS-4700 a una potencia de 2.31 W medida en una carga resistiva de 8.3 Ohms.

En este caso se seleccionó la atenuación 0.38X en el buffer de entrada del sistema de medición.

Armónico	Amplitud dBV	Amplitud Vrms
Fundamental @ 1KHz	4.44 (-22.06 – 40 + 66.5)	1.667
2do	-124 (-93 – 40 + 9)	630.96E-09
3er	-127.7 (-92.7 – 40 + 5)	412.1E-09
4to	-136 (-96 – 40)	158.49E-09
5to	N/A. Inmerso en el ruido de fondo	0
6to	-130.8 (-90.8 – 40)	288.4E-09
Ruido de fondo	-140 (-100 – 40)	100E-09

Por lo tanto el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.0000487%.

Dado que la señal medida se encuentra atenuada, el valor real en la salida del amplificador CDS-4700 es igual a 1.667/0.38 = 4.38 Vrms). Por lo que la potencia discipada en la carga de 8.3 Ohms es igual a 2.31 W.

La siguiente imagen muestra el espectro de Fourier de la señal de salida del amplificador CDS-4700 a una potencia de 47.18 W en una carga resistiva de 8.3 Ohms.

Armónico	Amplitud dBV	Amplitud Vrms
Fundamental @ 1KHz	17.53 (-8.97 – 40 + 66.5)	7.52
2do	-101.4 (-70.4 – 40 + 9)	8.51E-06
3er	-96.6 (-61.6 – 40 + 5)	14.79E-06
4to	-131.5 (-91.5 – 40)	266.07E-09
5to	-128.6 (-88.6 – 40)	371.54E-09
6to	-130.8 (-90.8 – 40)	288.4E-09
Ruido de fondo	-140 (-100 – 40)	100E-09

Por lo tanto el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.000227%.

Dado que la señal medida se encuentra atenuada, el valor real en la salida del amplificador CDS-4700 es igual a 7.52/0.38 = 19.79 Vrms). Por lo que la potencia discipada en la carga de 8.3 Ohms es igual a 47.18 W.

El siguiente diagrama muestra la secuencia de la medición de THD para la tarjeta de protección de altavoces SP-DR1200 de olas audio.

El siguiente espectro de Fourier corresponde a la medición de THD hecha en una carga de 8.3 Ohms la cual se encuentra conectada al sistema de protección de altavoces SP-DR1200 con un relevador TIANBO HJR-3FF-S-Z . La potencia discipada es igual a 2.53 W.

Armónico	Amplitud dBV	Amplitud Vrms
Fundamental @ 1KHz	4.83 (-21.67 – 40 + 66.5)	1.74
2do	N/A. Inmerso en el ruido de fondo	0
3er	-117.2 (-82.2 – 40 + 5)	1.38E-06
4to	-122.4 (-82.2 – 40)	758.58E-09
5to	-131.5 (-91.5 – 40)	266.07E-09
6to	-125.4 (-85.4 – 40)	537.03E-09
Ruido de fondo	-140 (-100 – 40)	100E-09

Por lo tanto el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.000097%.

Dado que la señal medida se encuentra atenuada, el valor real en la salida de la tarjeta SP-DR1200 es igual a 1.74/0.38 = 4.58 Vrms). Por lo que la potencia discipada en la carga de 8.3 Ohms es igual a 2.53 W.

El siguiente espectro de Fourier corresponde a la medición de THD anterior pero ahora la potencia discipada es igual a 51.68 W.

Armónico	Amplitud dBV	Amplitud Vrms
Fundamental @ 1KHz	17.92 (-8.58 – 40 + 66.5)	7.87
2do	-100.9 (-69.9 – 40 + 9)	9.02E-06
3er	-92.7 (-57.7 – 40 + 5)	23.17E-06
4to	-124.6 (-84.6 – 40)	588.84E-09
5to	-116.3 (-76.3 – 40)	1.53E-06
6to	-125.1 (-85.1 – 40)	555.9E-09
Ruido de fondo	-140 (-100 – 40)	100E-09

Por lo tanto el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.00031%.

Dado que la señal medida se encuentra atenuada, el valor real en la salida de la tarjeta SP-DR1200 es igual a 7.87/0.38 = 20.71 Vrms). Por lo que la potencia discipada en la carga de 8.3 Ohms es igual a 51.68 W.

A continuación se muestra el espectro de Fourier de la medición de THD hecha en una carga de 8.3 Ohms conectada al sistema de protección de altavoces SP-DR1200 con un relevador GOODSKY GZ-SS-112L. La potencia discipada es igual a 1.95 W.

Armónico	Amplitud dBV	Amplitud Vrms
Fundamental @ 1KHz	3.7 (-22.8 – 40 + 66.5)	1.53
2do	N/A. Inmerso en el ruido de fondo	0
3er	-117.9 (-82.9 – 40 + 5)	1.27E-06
4to	-127.3 (-87.3 – 40)	431.52E-09
5to	-130 (-90 – 40)	316.23E-09
6to	-129.1 (-89.1 – 40)	350.75E-09
Ruido de fondo	-140 (-100 – 40)	100E-09

Por lo tanto el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.000093%.

Dado que la señal medida se encuentra atenuada, el valor real en la salida de la tarjeta SP-DR1200 es igual a 1.53/0.38 = 4.03 Vrms). Por lo que la potencia discipada en la carga de 8.3 Ohms es igual a 1.95 W.

El siguiente espectro de Fourier corresponde a la medición de THD anterior pero ahora la potencia discipada es igual a 40.88 W.

Armónico	Amplitud dBV	Amplitud Vrms
Fundamental @ 1KHz	16.91 (-9.59 – 40 + 66.5)	7
2do	-99.2 (-68.2 – 40 + 9)	10.96E-06
3er	-96.1 (-61.1 – 40 + 5)	15.67E-06
4to	-127.6 (-87.6 – 40)	416.87E-09
5to	-119.5 (-79.5 – 40)	1.06E-06
6to	-124.6 (-84.6 – 40)	588.84E-09
Ruido de fondo	-140 (-100 – 40)	100E-09

Por lo tanto el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.00027%.

Dado que la señal medida se encuentra atenuada, el valor real en la salida de la tarjeta SP-DR1200 es igual a 7/0.38 = 18.42 Vrms). Por lo que la potencia discipada en la carga de 8.3 Ohms es igual a 40.88 W.