Stereo amfiler için en temel ölçümler

[taydin]

Stereo amfiler için ölçülebilecek birçok performans ve karakteristik değer var. Ama bunlardan 6 tanesi, o cihazın performansı hakkında en fazla bilgiyi verir. Şimdi bunları bir özetleyelim:

1) Seviye Ölçümleri
ÇIKIŞ SEVİYESİ: En temel seviye ölçümü, bir cihazın çıkışındaki sinyal seviyesidir. Bu seviye Volt, Watt, veya dBV olarak ifade edilebilir. Volt olarak ifade edildiğinde de genelde RMS değer kullanılır (Vrms). Watt olarak ifade edildiğinde, bunun mantıklı olabilmesi için, yükün empedansının da ifade edilmesi lazım. Örneğin, bir amfi 250W lık dersek, bu eksik bir bilgidir. Onun yerine, bu amfi, 4 Ohm'a 250W verebiliyor dersek, bu mantıklıdır.

KAZANÇ: Cihazın çıkış seviyesinin giriş seviyesine oranıdır ve genelde dB olarak ifade edilir.

 

[taydin]

2) THD+N
Toplam Harmonik Distorsiyon + Gürültü ifadesinin bir kısaltmasıdır. Bir amfinin ses kalitesi hakkında en isabetli fikri veren ölçümdür. Ama bu ölçümün anlamlı olabilmesi için, şu bilgilerin de verilmesi gereklidir:

- Giriş sinyalinin şekli, seviyesi, ve frekansı.
- Cihaz hangi çıkış gücüne ayarlı idi?

Örneğin, şöyle ifade edilmiş olan bir THD+N ölçümü anlamlıdır: Girişe 1KHz, 1Vrms sinüs sinyal uygulandığında ve 50W çıkış verirken THD+N = %0.1

Hatta daha kapsamlı olması için, THD+N testinin, cihaz çalışma frekans aralığında birden fazla noktada ölçülmeli, böylece de THD+N ile frekans arasındaki ilişki görülebilmeli.

Ama işin gerçeği şu ki, piyasada satılan ürünlerin çok büyük bir bölümünde, THD+N değerinin hangi şartlarda ölçüldüğü net bir şekilde tanımlanmamaktadır.

 

[taydin]

3) Frekans Cevabı
Bir cihazın, çalışma frekans aralığındaki frekans değerleri için için sağladığı kazanç olarak ifade edilir. İdealde, bir cihazın çalışma frekans aralığındaki bütün frekans değerleri için eşit kazanç uygulamasını isteriz, yani Frekans cevabı eğrisi dümdüz, yatay bir çizgiye ne kadar yakın ise, bu cihazın frekans cevabı o kadar iyidir.

 

[taydin]

4) Sinyal Gürültü Oranı (Signal to Noise Ratio, SNR)
Bu ölçüm, bir cihazın genel anlamda ne kadar "parazitli" olduğunu ifade eder. İki tane ölçüm yapılır. Birincisi, cihaz maksimum çıkış seviyesi, veya cihazın sahada kullanıldığı nominal çıkış seviyesidir. İkincisi ise, cihazın girişine herhangi bir sinyal uygulanmıyor iken, çıkışta var olan "arka plan" gürültü seviyesi. Çıkış seviyesinin gürültüye oranı, burada bahsettiğimiz SNR değeridir.

Aslında THD+N distorsiyon değeri çok iyi olan bir amfinin SNR'sinin de çok iyi olması gerektiği düşünülebilir. Pratikte birçok cihazda da öyledir, ama bu iki değer birbirinden tamamen bağımsızdır. Çok düşük THD+N elde etmişsinizdir, ama güç kaynağı tasarımı iyi değildir, veya şaseleme iyi yapılmamıştır, ve SNR değeri kötü çıkabilir. Aynı şekilde gürültüye karşı çok özel ve etkili tedbirler almışsınızdır, ama amfi lineer değildir ve bu nedenle girişteki sinyalde bozulmaya yol açıyor olabilir.

 

[taydin]

5) Crosstalk (seslisözlük buna çarpraz karışma diyor, ama selanik pasajında gidip satıcıya "bu amfinin çarpraz karışması nasıl birader?" derseniz, adam size ters ters bakar )
Bu ölçüm sadece birden fazla kanala sahip amfilerde (mesela stereo) mantıklıdır. İdealde, amfinin bir kanalına uygulana bir sinyal, kesinlikle diğer kanalda ölçülmez. Ama pratikte her zaman bir etkileşim olur ve birinci kanaldaki sinyalin izi, ikinci kanalda da ölçülebilir. Bu "sızıntı" nın ne seviyede olduğunu da Crosstalk ölçümü bize söyler.

 

[taydin]

6) Faz
Fazın genel anlamı, bir sinyalin başka bir sinyale göre, zaman olarak "ileride" veya "geride" olma durumudur. Amfilerde, stereo girişlere aynı sinyal uygulanıyorsa, çıkışta ölçülen sağ ve sol sinyaller arasında hiçbir faz farkı olmaması istenir. Örneğin girişe 1Vrms, 1 KHz sinüs sinyal uyguladınız. Amfi 20 dB kazanca sahip ve bu sinyali 10Vrms seviyesine yükseltti. Sağ kanaldaki 10Vrms ile sol kanaldaki 10Vrms sinyalin tamamen üst üste biniyor olması, yani aralarında hiçbir kayma olmaması lazım.

Kanallar Arası Faz (Interchannel Phase) ölçümü, cihaz girişine eşit sinyal uygulandığında, çıkış kanalları arasındaki faz farkını ifade eder, ve idealde bunun 0 olması istenir. Ama gerçekte, her zaman bir faz farkı vardır ve bu faz farkı da frekansa göre değişim gösterir.

 

[taydin]

Peki bu parametrelerin ölçümü için ne gibi ekipmanlar gerekir, biraz bunun üzerinde duralım.

Burada bahsedilen ölçümlerin tamamı, ve bunların ötesinde birçok ölçüm, "audio analizör" olarak adlandırılan cihazlarla yapılabilir. Bu cihazlarda tipik olarak değişik arabirimlere sahip giriş, değişik arabirimlere sahip de çıkış bulunur. Cihaz, test sinyalini amfinin girişine gönderir, amfinin çıkışındaki sinyali de analiz eder. Hatta bazı audio analizörler, tanımlanmış bütün testlere otomatik olarak yapar ve sonucu bir rapor şeklinde verir.

Ama audio analizörler pahalı cihazlardır. Peki audio analizör olmadan bu ölçümleri yapabilir miyiz bunu irdeleyelim:

Seviye ölçümü, ses frekanslarında doğru RMS ölçüm yapabilen bir multimetre ile yapılabilir.

Frekans cevabı, zahmetli olsa da gene ses frekanslarında doğru RMS ölçüm yapabilen bir multimetre ile yapılabilir. Birçok frekans için ayrı ayrı ölçüm yapılması gerekir. Bunu bir kere yaptıktan sonra bir daha yapmak istemezsiniz

Faz ölçümü için osiloskop gerekir. En üst seviye multimetre ile dahi yapılamaz.

Bunların dışındaki ölçümler için audio analizör denen özel cihazlar gerekir, çünkü o ölçümleri yaparken frekans spektrumu üzerinde çalışılmaktadır ve giriş sinyalinin FFT'si ile sonuca ulaşılır. Aslında modern osiloskoplar da giriş sinyalinin FFT'sini alabiliyor, ama osiloskoplar nispeten gürültülü cihazlardır. SNR'si 60 dB olan bir osiloskop ile 90 dB SNR sağlayan bir amfiyi nasıl ölçeriz?

Bu, pervaneli bir uçakla uçarken yerde yürüyen farenin sesini duymaya çalışmak gibidir. Eğer yerde yürüyen farenin sesini duymanız gerekiyorsa, baykuş gibi çok sessiz uçuyor olmalısınız ki, kendi sesiniz, farenin sesini perdelemesin

 

[taydin]

Multimetrelerin bant genişliği ile ilgili olarak güvenilir kaynak kabul ettiğim EEVBlog sitesinde verilen bilgilere göre, bant genişliği yeterince iyi olan bazı modelleri listeleyelim. İsteyen detaylı listeye şuradan ulaşabilir.

DIKKAT: Ses frekansında ölçüm yapabilmek için ölçü aletinin bant genişliğinin EN AZ 20 KHz olması lazım. Bir ölçü aletinin "TRUE RMS" olması bir kriter değildir. True RMS olup da çok düşük bant genişliğine sahip birçok model var piyasada. Ama yüksek bant genişliğine sahip olan multimetreler de genelde üst sınıf multimetreler ve hepsinde true RMS özelliği var.

UNI-T UT181A (100 KHz)
Fluke 87V (100 KHz)
Fluke 89V (100 KHz)
Fluke 187 (100 KHz)
Fluke 189 (100 KHz)
Fluke 287 (100 KHz)
Fluke 289 (100 KHz)
Keysight U1282A (100 KHz)
Rigol DM3068 (800 KHz)

Benim kendi kullandığım Keysight U1282A ve Rigol DM3068 ile 20 KHz, 200 mVpp sinyali ölçtüm ve her iki cihazda da 70.7 mVrms gördüm.

Bunların dışında bant genişliği uygun olan birçok adı pek duyulmamış veya astronomik fiyatta cihaz da var.

 

[taydin]

Peki bu yüksek bant genişliğine sahip ölçü aletlerinden satın alma imkanı yoksa ne yapılabilir? Şunu deneyebiliriz:

Bu ölçü aleti band genişliğinin üzerinde olan sinyalleri kesin olarak yanlış ölçecektir. Peş peşe 10 tane veya daha fazla ölçüm yaparız. Ölçümlerin hepsi birbirinden epey farklı çıkıyorsa, bu alet ile bir yere varamayız.

Ama ölçümlerin hepsi yaklaşık AYNI YANLIŞ değeri veriyorsa, en azında kararlı bir ölçüm yapıyor denebilir. 10 kat veya 20 kat daha fazla olan voltaj değerleri ile deneyi tekrarlarız. Oluşan hata oranı, daha önceki deneyde oluşan hata oranı ile aynı ise, bu alette ümit vardır

Bu durumda örneğin amfinin kazanç değerini ve frekans cevabını belirleyebiliriz. Neden? Çünkü kazanç ve frekans cevabı ölçümleri, relatif ölçümlerdir. Yani çıkışın girişe oranı şeklinde. Çıkış ve girişte de alet aynı oranda hata yaptığına göre, bu hatayı elimine edebiliriz.

 

[Omega]

Hocam peki bu şaselemenin testi nasıl yapılır?
Yani grounding işinin testi nasıldır ?
Hangi değerler arası iyibir şaseleme olduğunu gösterir ?

 

[taydin]

İdealde tüm devre elemanlarının şase tarafının 0 dirençle şaseye bağlı olması istenir. Ama pratikte bu mümkün olmuyor.

Devrelerde belli bir şase direnci hedeflemek yerine, belli bir performans hedefi konur. O hedefe ulaşmada da düşük şase direncinin bir katkısı olacaktır, ama hiçbir zaman yeterli bir kriter değildir. Birçok devrede şaseleme iyi olmasa da kabul edilebilir bir sonuç alınabilir. Ama oldukça yüksek akımların geçtiği amfi çıkış katlarında uygun şaseleme kritik öneme sahiptir, çünkü şase direncinin yüksek olması, geçecek yüksek akımların o hat üzerinde voltaj düşmesine sebep olacaktır.

O yüzden, belli bir şase direnci hedefi değil de, cihazın istenen performansı vermesini sağlayacak kadar düşük bir şase direnci hedeflemek lazım.

 

[Omega]

İdealde tüm devre elemanlarının şase tarafının 0 dirençle şaseye bağlı olması istenir. Ama pratikte bu mümkün olmuyor.

Devrelerde belli bir şase direnci hedeflemek yerine, belli bir performans hedefi konur. O hedefe ulaşmada da düşük şase direncinin bir katkısı olacaktır, ama hiçbir zaman yeterli bir kriter değildir. Birçok devrede şaseleme iyi olmasa da kabul edilebilir bir sonuç alınabilir. Ama oldukça yüksek akımların geçtiği amfi çıkış katlarında uygun şaseleme kritik öneme sahiptir, çünkü şase direncinin yüksek olması, geçecek yüksek akımların o hat üzerinde voltaj düşmesine sebep olacaktır.

O yüzden, belli bir şase direnci hedefi değil de, cihazın istenen performansı vermesini sağlayacak kadar düşük bir şase direnci hedeflemek lazım.

Bu düşük olması istenen direnç (En azından fikir vemesi için) şaselediğimiz terminal ile ile cihaza bağlanan power kablosunun ground hattı arasındaki yani topraklı fişin toprak ucu arasındaki direncimi demek oluyor?

 

[Omega]

Diğer sorum ise
Sesle ilgili ölçümlerde kullanıılan multimetrenin band genişliğinin 20 Khz olması durumunda örneğin 100 watt diye hesaplanan bir ampli çıkışında 800 Khz band genişliğinde bir multimetre ile ölçüldüğünde kaç watt olarak ölçülebilir?
Hata oranı % kaç olabilir?

 

[taydin]

Bu düşük olması istenen direnç (En azından fikir vemesi için) şaselediğimiz terminal ile ile cihaza bağlanan power kablosunun ground hattı arasındaki yani topraklı fişin toprak ucu arasındaki direncimi demek oluyor?

Hayır, düşük şase direnci o dediğiniz gibi belli iki nokta arasında değil. Şöyle bir örnek vereyim:

Amfi devresinin 20 tane devre elemanının bir bacağı şaseye bağlı. Bu amfi'nin güç kaynağının da 10 tane devre elemanının bir bacağı şaseye bağlı. Amaç, bu şaseye bağlı olan BÜTÜN bacaklarda AYNI potansiyelin olmasıdır. Yani bir bacak seçip diğer bacak arasında voltaj ölçtüğümüzde, idealde sıfır, ama pratikte çok düşük bir voltaj görmeliyiz. Yoksa amfinin 220V şebeke nötürü iyi değilmiş, veya şebeke toprağı iyi değilmiş, bunlar önemli değil. Amfinin güç kaynağı, şebeke voltajı ne olursa olsun, sabit bir çıkış voltajı verir, görevi de odur zaten.

 

[taydin]

Diğer sorum ise
Sesle ilgili ölçümlerde kullanıılan multimetrenin band genişliğinin 20 Khz olması durumunda örneğin 100 watt diye hesaplanan bir ampli çıkışında 800 Khz band genişliğinde bir multimetre ile ölçüldüğünde kaç watt olarak ölçülebilir?
Hata oranı % kaç olabilir?

Bant genişliğinin üst sınırı, o ölçü aletinin artık 3 dB eksik ölçüm yaptığı noktadır. Yani 20 KHz bant genişliğine sahip olan ölçü aleti 20 KHz lik sinyali biraz eksik ölçecektir, ama 800 KHz bant genişliğine sahip ölçü aleti 20 KHz lik sinyali eksiksiz ölçecektir, dolayısıyla daha yüksek çıkış gücü hesaplanacaktır. O nedenle zaten EN AZ 20 KHz bant genişliği gerekir, yani bundan yüksek olması önemle tavsiye edilir

Zaten piyasadaki cihazlara bakıldığında 20 KHz yaygın bir bant genişliği iken, ondan sonraki yaygın değer 100 KHz dir. Yani 100 KHz lik bir ölçü aleti alınması bu sorunu ortadan kaldıracaktır. 100 KHz lik multimetre ile 800 KHz lik multimetre de aynı çıkış sinyalini ölçecektir.

 

[Omega]

Bu düşük olması istenen direnç (En azından fikir vemesi için) şaselediğimiz terminal ile ile cihaza bağlanan power kablosunun ground hattı arasındaki yani topraklı fişin toprak ucu arasındaki direncimi demek oluyor?

Hayır, düşük şase direnci o dediğiniz gibi belli iki nokta arasında değil. Şöyle bir örnek vereyim:

Amfi devresinin 20 tane devre elemanının bir bacağı şaseye bağlı. Bu amfi'nin güç kaynağının da 10 tane devre elemanının bir bacağı şaseye bağlı. Amaç, bu şaseye bağlı olan BÜTÜN bacaklarda AYNI potansiyelin olmasıdır. Yani bir bacak seçip diğer bacak arasında voltaj ölçtüğümüzde, idealde sıfır, ama pratikte çok düşük bir voltaj görmeliyiz. Yoksa amfinin 220V şebeke nötürü iyi değilmiş, veya şebeke toprağı iyi değilmiş, bunlar önemli değil. Amfinin güç kaynağı, şebeke voltajı ne olursa olsun, sabit bir çıkış voltajı verir, görevi de odur zaten.

Bu sebepten dolayı şase uçlarının tek bir yerde toplanması isteniyor demekki .
Peki star topolojisi burada nasıl avanta sağlıyor?Bundaki temel mantık nedir?Yada bundan daha iyi bir sistem varmıdır?

 

[taydin]

Bu sebepten dolayı şase uçlarının tek bir yerde toplanması isteniyor demekki .
Peki star topolojisi burada nasıl avanta sağlıyor?Bundaki temel mantık nedir?Yada bundan daha iyi bir sistem varmıdır?

Star topolojisinin en büyük avantajı, "ground loop" denen, şase hatlarının kendi içinde kapalı döngü dolaşan akımları en aza indirmesi. Gene şase noktaları arasında minimal de olsa potansiyel farklar olacaktır, ama kapalı döngü dolaşan akımların yarattığı belirsizlik anlaşılması zor birçok ilave soruna sebep olabiliyor.

RF devrelerinde bu star topolojisi kullanılmaz, çünkü o frekanslarda 1 cm lik bir iletken bile bir indüktördür ve oraya bağlı olan devre elemanını şaseden kayda değer ölçüde uzaklaştırır. Onun yerine, RF devrelerinde birden fazla katmanlı PCB'ler kullanılır ve katmanlardan bir tanesinin tamamı şase olarak kullanılır. Sonra da diğer katmandaki devreden şaseye çok sayıda geçiş ile bağlantı sağlanır. Buna "via stitching" deniyor. Şaseye çok sayıda noktadan bağlantı sağlamak (dikiş atmak) hem rezistif hem de indüktif etkiler minimize eder.