Información Técnica
Mediciones de THD
Esta sección presenta el proceso para medir la distorsión armónica total del amplificador CSS-4700. El sistema de medición de THD utilizado por Olas Audio ha demostrado ser muy útil y preciso, especialmente para realizar mediciones de THD de manera rápida y segura. El siguiente diagrama muestra las etapas del sistema de medición de distorsión armónica utilizado por Olas Audio.
Figura 1. Sistema de medición de THD para el amplificador CSS-4700.
Olas Audio ha diseñado y probado un generador de onda sinusoidal con una distorsión armónica total intrínseca (THD+N) ≤ 0.000015% a una frecuencia de 1 kHz. La señal de este generador se envía a la entrada del sistema bajo prueba, en este caso, el amplificador CSS-4700. Una carga de 8 ohmios está conectada a la salida del amplificador, donde se realiza la medición de distorsión.
La entrada del buffer atenuador está conectada a la carga de 8 ohmios, mientras que la salida del filtro notch está conectada a la entrada de una interfaz de audio, que a su vez se conecta a una computadora a través de un puerto USB. Se debe utilizar un software capaz de proporcionar el espectro de Fourier de la señal analizada (como ARTA, REW, etc.).
El factor de atenuación de voltaje del buffer se puede ajustar entre 1X (atenuación cero) y 0.5X. El filtro notch proporciona una atenuación de -58.4 dBV en la frecuencia fundamental de 1 kHz. Además, este filtro introduce una pérdida de 9 dBV para el segundo armónico y 5 dBV para el tercer armónico. Finalmente, se introduce una amplificación de 40 dBV a este resultado, lo que corresponde a una ganancia de voltaje de 100.
La siguiente imagen corresponde al espectro de Fourier de la señal de prueba con una amplitud igual a 1.044 Vrms (-18.02 dBV – 40 dBV + 58.4 dBV = 0.38 dBV).
Figura 2. Espectro de Fourier de la señal de prueba con una amplitud de 1.044 Vrms y un THD ≤ 0.000007%.
Con el factor de atenuación del buffer ajustado a nulo (1X), el resultado mostrado en la figura anterior refleja únicamente la señal del generador que pasa a través del filtro notch. De acuerdo con la imagen, el valor de la señal fundamental corresponde a 0.38 dBV (-18.02 – 40 dBV + 58.4 dBV). El segundo armónico está sumergido en el ruido del sistema, mientras que el tercer armónico se registra en -145.5 dBV (-110.5 dBV – 40 dBV + 5 dBV). El cuarto armónico tiene un valor de -151.2 dBV (-111.2 dBV – 40 dBV), y el quinto armónico se encuentra en -151.9 dBV (-111.9 dBV – 40 dBV). Los armónicos restantes también están sumergidos en el ruido del sistema, el cual fue registrado en aproximadamente -153 dBV (-113 dBV – 40 dBV).
Los voltajes RMS correspondientes a estos armónicos—después de aplicar las correcciones por la pérdida de inserción en el tercer armónico y la amplificación de 40 dBV del filtro notch—son los siguientes: 1.044 V para la señal fundamental, 53.08 nV para el tercer armónico, 27.54 nV para el cuarto armónico, 25.41 nV para el quinto armónico y 22.38 nV para el ruido de fondo del sistema. Por lo tanto, la distorsión armónica total del generador de onda sinusoidal es menor o igual a 0.000007%.
A continuación, se muestra el espectro de Fourier de la señal de salida del amplificador CSS-4700. La medición de la potencia consumida fue de 1.09 W en una carga resistiva de 8 ohmios.
Figura 3. Espectro de Fourier de la señal de salida de la tarjeta CSS-4700 con una potencia disipada de 1.09 W en una carga resistiva de 8 ohmios y un THD ≤ 0.000045%.
En este caso, el buffer de entrada del sistema de medición no mostró atenuación (1X).
Tabla 1
| Armónico | Amplitud dBV | Amplitud Vrms |
| Fundamental @ 1KHz | 9.43 (-8.97 – 40 + 58.4) | 2.96 |
| 2do | -118.6 (-87.6 – 40 + 9) | 1.17E-06 |
| 3er | N/A. Immersed in the background noise | 0 |
| 4to | -127.6 (-87.6 – 40) | 416.87E-09 |
| 5to | -128 (-88 – 40) | 398.1E-09 |
| 6to | N/A. Immersed in the background noise | 0 |
| Ruido de fondo | -132 (-92 – 40) | 251.19E-09 |
Por lo tanto, la distorsión armónica total (THD) para esta prueba es menor o igual a 0.000045%, y la potencia disipada en la carga de 8 ohmios es igual a 1.09 W, calculada como [(2.96/8)×2.96].
La imagen a continuación muestra el espectro de Fourier de la señal de salida del amplificador CSS-4700 con una potencia de 43.8 W en una carga resistiva de 8 ohmios.
Figura 4. Espectro de Fourier de la señal de salida de la tarjeta CSS-4700 con una potencia disipada de 43.8 W en una carga resistiva de 8 ohmios y un THD ≤ 0.000115%.
Tabla 2
| Armónico | Amplitud dBV | Amplitud Vrms |
| Fundamental @ 1KHz | 19.43 (1.03 – 40 + 58.4) | 9.36 |
| 2do | -100.2 (-69.2 – 40 + 9) | 9.77E-06 |
| 3er | -107 (-72 – 40 + 5) | 4.47-06 |
| 4to | -118.5 (-78.5 – 40) | 1.18E-06 |
| 5to | -136 (-96 – 40) | 158.5E-09 |
| 6to | N/A. Immersed in the background noise | 0 |
| Ruido de fondo | -138 (-98 – 40) | 125.89E-09 |
Por lo tanto, la distorsión armónica total para esta prueba es menor o igual a 0.000115%. Dado que la señal medida está atenuada por 0.5X, el valor real en la salida del amplificador CSS-4700 es 9.36/0.5=18.72 Vrms. Por lo tanto, la potencia disipada en la carga de 8 ohmios es de 43.8 W.
El siguiente diagrama muestra la secuencia de medición de THD para la tarjeta SP-DR1200 (protección de altavoces).
Figura 5. Sistema de medición de THD para la tarjeta SP-DR1200 (protección de altavoces).
El siguiente espectro de Fourier corresponde a la medición de THD realizada en una carga de 8 ohmios conectada a la tarjeta de protección de altavoces SP-DR1200 con un relé TIANBO HJR-3FF-S-Z. La potencia disipada este caso es igual a 1.47 W.
Figura 6. Espectro de Fourier de la señal de salida de la tarjeta SP-DR1200 con un relé TIANBO HJR-3FF-S-Z y una potencia de 1.47 W disipada en una carga resistiva de 8 ohmios y un THD ≤ 0.000053%.
Tabla 3
| Armónico | Amplitud dBV | Amplitud Vrms |
| Fundamental @ 1KHz | 10.71 (-7.69 – 40 + 58.4) | 3.43 |
| 2do | -116.3 (-85.3 – 40 + 9) | 1.53E-06 |
| 3er | -123.1 (-88.1 – 40 + 5) | 699.84E-09 |
| 4to | -127.5 (-87.5 – 40) | 421.7E-09 |
| 5to | -126 (-86 – 40) | 501.18E-09 |
| 6to | N/A. Immersed in the background noise | 0 |
| Ruido de fondo | -132 (-92 – 40) | 251.19E-09 |
Por lo tanto, el THD para esta prueba es menor o igual a 0.000053% y la potencia disipada en la carga de 8 ohmios es igual a 1.47 W.
El siguiente espectro de Fourier corresponde a la medición de THD anterior utilizando el mismo relé, pero ahora la potencia disipada es igual a 43.43 W.
Figura 7. Espectro de Fourier de la señal de salida de la tarjeta SP-DR1200 con un relé TIANBO HJR-3FF-S-Z y una potencia de 43.43 W disipada en una carga resistiva de 8 ohmios y un THD ≤ 0.0001%.
Tabla 4
| Armónico | Amplitud dBV | Amplitud Vrms |
| Fundamental @ 1KHz | 19.39 (0.99 – 40 + 58.4) | 9.32 |
| 2do | -101 (-70 – 40 + 9) | 8.91E-06 |
| 3er | -113.1 (-78.1 – 40 + 5) | 2.21E-06 |
| 4to | -120 (-80 – 40) | 1E-06 |
| 5to | -133.4 (-93.4 – 40) | 213.79E-09 |
| 6to | N/A. Immersed in the background noise | 0 |
| Ruido de fondo | -138 (-98 – 40) | 125.89E-09 |
Por lo tanto, el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.0001%. Dado que la señal medida está atenuada por 0.5X, el valor real de salida de la tarjeta SP-DR1200 es 9.32 Vrms / 0.5 = 18.64 Vrms. Como resultado, la potencia disipada en la carga de 8 ohmios es de 43.43 W.
A continuación se muestra el espectro de Fourier de la medición de THD realizada en una carga de 8 ohmios conectada al sistema de protección de altavoces SP-DR1200 utilizando un relé GOODSKY GZ-SS-112L. La potencia disipada es igual a 1.18 W.
Figura 8. Espectro de Fourier de la señal de salida de la tarjeta SP-DR1200 con un relé GOODSKY GZ-SS-112L y una potencia de 1.18 W disipada en una carga resistiva de 8 ohmios y un THD ≤ 0.0000619%.
Tabla 5
| Armónico | Amplitud dBV | Amplitud Vrms |
| Fundamental @ 1KHz | 9.75 (-8.65 – 40 + 58.4) | 3.07 |
| 2do | -115.7 (-84.7 – 40 + 9) | 1.64E-06 |
| 3er | -124 (-89 – 40 + 5) | 630.95E-09 |
| 4to | -126.3 (-86.3 – 40) | 484.17E-09 |
| 5to | -126.3 (-86.3 – 40) | 484.17E-09 |
| 6to | N/A. Immersed in the background noise | 0 |
| Ruido de fondo | -132 (-92 – 40) | 251.19E-09 |
Por lo tanto, el THD para esta prueba es menor o igual a 0.0000619% y la potencia disipada en la carga de 8 ohmios es igual a 1.18 W.
El siguiente espectro de Fourier corresponde a la medición de THD anterior utilizando el mismo relé, pero ahora la potencia disipada es igual a 43.33 W.
Figura 9. Espectro de Fourier de la señal de salida de la tarjeta SP-DR1200 con un relé GOODSKY GZ-SS-112L y una potencia de 43.33 W disipada en una carga resistiva de 8 ohmios y un THD ≤ 0.000118%.
Tabla 6
| Armónico | Amplitud dBV | Amplitud Vrms |
| Fundamental @ 1KHz | 19.38 (0.98 – 40 + 58.4) | 9.31 |
| 2do | -99.5 (-68.5 – 40 + 9) | 10.59E-06 |
| 3er | -111.5 (-76.5 – 40 + 5) | 2.66E-06 |
| 4to | -118.7 (-78.7 – 40) | 1.16E-06 |
| 5to | -130.6 (-90.6 – 40) | 295.12E-09 |
| 6to | N/A. Immersed in the background noise | 0 |
| Ruido de fondo | -132 (-92 – 40) | 251.19E-09 |
Por lo tanto, el valor de THD para esta prueba es menor o igual a 0.000118%.
Puesto que la señal medida se encuentra atenuada por 0.5X, el valor real de salida de la tarjeta SP-DR1200 es 9.31 Vrms / 0.5 = 18.62 Vrms. Por lo tanto, la potencia disipada en la carga de 8 ohmios es 43.33 W.
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