ovaisanen
Hifiharrastaja
Nyt meni vähän ohi aiheen, mitä erilaisten vahvistimien mahdollisilla äänellisillä eroilla ja paremmuudella on tekemistä luonnollisen mittasignaalinen kanssa? Vai mikä oli kirjoituksen pointti?
-
Hifiharrastajat ry:n infolehtinen yhdistyksestä ja hifistä harrastuksena nyt digijulkaisuna. » Lue lisää täältä!
-
Uutena lainattavana jäsenetuna Virtasalkku, jossa on välineistöä hifilaitteiden vaiheiden tarkistukseen ja kytkemiseen. Lue lisää»
Luonnollinen mittasignaali
- Keskustelun aloittaja v-a
- Aloituspäivämäärä
Riippuu siitä miten "parempi" määritellään. Onko joku mitannut näitä luonnollisella mittasignaalilla ja millaisia tuloksia on saatu?
xana
Hifiharrastaja
Tämä liittyy Jarmon kommenttiin "Joka ikinen vahvistin mittautuu varmasti eri tavalla jonkin parametrin suhteen, mutta äänellistä eroa ei välttämättä kuule."
Ainakin minun näkökulmasta keskeisinduktanssin poisto on pelkästään haitaksi, koska tällöin kasvatetaan sitä impedanssia jonka kuorma näkee lähteen suunnasta. Kaikesta huolimatta nettovaikutus kuorman päässä on täysin sama kuin laittaisi olemassaolevan johdon kanssa ylimääräisen muutaman mikrohenryn (2 kertaa poistettu keskeisinduktanssi) kelan sarjaan (simulaatio alla). Sinänsä en ihmettele jos joku ei kuule mitään eroa. Taajuusvasteen muutos on niin pieni tyypillisellä kuormalla.
t. Janne
t. Janne
Tarkoitukseni ei ollut ruotia eri vahvistimien eroja tai paremmuutta, vaan sitä, että ero jossain tarkassa mittauksessa ei välttämättä kuulu äänessä.
xana
Hifiharrastaja
Pahoittelut, ymmärsin asian väärin.
D
Deleted member 8601
Nyt alkoi eroja näkyä. Mittasignaalina on kaikissa tapauksissa 10kHz kanttiaalto. Poistamalla tästä 10kHz perustaajuuden saataisiin käsittääkseni aikaan luonnollinen mittasignaali, jolla voisi myös tehdä nämä samat mittaukset. Ja asiaan syvemmälle...
Ensimmäisessä kuvassa on tavanomainen kaiutinkaapeli jonka kuormana on 8ohmin tehovastus. Kuvasta näkyy selkeästi, että käytetty vahvistin rajoittaa nousuaikaa. Seuravassa kuvassa on kaapeli B jonka perässä on kompensointikela ja kaapelin keskinäisinduktanssi on näinollen poistettu. Mittaus taas vastuksen navoista. Aaltomuoto on selkeästi vääristynyt. Ja viimeisessä kuvassa vastuksen rinnalle on kytketty 1uF kondensaattori mikä vääristää aaltomuotoa edelleen. Erot ovat mielestäni selkeästi nähtävissä.
Kukaan tuskin kuuntelee laitteillaan 10kHz kanttiaaltoa joten nämä ovat lähinnä informatiivisia.
Ja vielä varoituksen sanat loppuun. Käyttämäni tavanomainen puolijohteilla tehty vahvistin ei selkeästi pitänyt ylimääräisistä kaiutinkaapeleihin lisätyistä induktansseista ja hetken jo luulin, että sain koko vahvistimen poltettua. Kokeilemalla erilaisilla signaaleilla havaitsin, että ainakin tällä vahvistimella aaltomuoto vääristyy kompensoiduilla kaapelilla. Taidankin lopetta kokeilut tähän ettei hyvät laitteet hajoa mittauksissa. En suosittele ketään tekemään näitä mittauksia vaikka laitteet löytyisikin. Pahimmassa tapauksessa vahvistin vain polttaa pääteasteen.
jahonen joka on tehnyt Spice simulointeja voisi tietysti näillä eväillä kokeilla ovatko simulaatiotulokset samanlaisia kuin käytännön mittaukset. Käytetty tehotaso on 4V p-p eli noin 62mW 8ohm kuormaan kaikissa mittauksissa.
--Edit: tähän taisi tulla laskuvirhe illalla eli teho lienee :
2V x 2V /8 ohm = 0.5 Wattia. Vastaavalla siniaallolla saataisiin 0.25 Wattia tehoa. Skoopissa 0.5V per div.
Ensimmäisessä kuvassa on tavanomainen kaiutinkaapeli jonka kuormana on 8ohmin tehovastus. Kuvasta näkyy selkeästi, että käytetty vahvistin rajoittaa nousuaikaa. Seuravassa kuvassa on kaapeli B jonka perässä on kompensointikela ja kaapelin keskinäisinduktanssi on näinollen poistettu. Mittaus taas vastuksen navoista. Aaltomuoto on selkeästi vääristynyt. Ja viimeisessä kuvassa vastuksen rinnalle on kytketty 1uF kondensaattori mikä vääristää aaltomuotoa edelleen. Erot ovat mielestäni selkeästi nähtävissä.
Kukaan tuskin kuuntelee laitteillaan 10kHz kanttiaaltoa joten nämä ovat lähinnä informatiivisia.
Ja vielä varoituksen sanat loppuun. Käyttämäni tavanomainen puolijohteilla tehty vahvistin ei selkeästi pitänyt ylimääräisistä kaiutinkaapeleihin lisätyistä induktansseista ja hetken jo luulin, että sain koko vahvistimen poltettua. Kokeilemalla erilaisilla signaaleilla havaitsin, että ainakin tällä vahvistimella aaltomuoto vääristyy kompensoiduilla kaapelilla. Taidankin lopetta kokeilut tähän ettei hyvät laitteet hajoa mittauksissa. En suosittele ketään tekemään näitä mittauksia vaikka laitteet löytyisikin. Pahimmassa tapauksessa vahvistin vain polttaa pääteasteen.
jahonen joka on tehnyt Spice simulointeja voisi tietysti näillä eväillä kokeilla ovatko simulaatiotulokset samanlaisia kuin käytännön mittaukset. Käytetty tehotaso on 4V p-p eli noin 62mW 8ohm kuormaan kaikissa mittauksissa.
--Edit: tähän taisi tulla laskuvirhe illalla eli teho lienee :
2V x 2V /8 ohm = 0.5 Wattia. Vastaavalla siniaallolla saataisiin 0.25 Wattia tehoa. Skoopissa 0.5V per div.
Liitteet
Viimeksi muokannut ylläpidon jäsen:
D
Deleted member 8601
Ja vielä muutama sana. Jos on tarkoitus, että vahvistettu signaali siirettäisiin kaiuttimelle MAHDOLLISIMMAN MUUTTUMATTOMANA niin näiden tekemieni mittausten ja nimin. jahosen tekemien simulaatioiden perusteella kompensointikelasta ei tässä asiassa ole mitään hyötyä. Käytännössä siitä voi olla jopa haittaa, mutta tämä on vain mutua ...
Ennen kuin koetan mitään simuloida, olisi kiinnostava tietää tapahtuiko vahvistimen päässä mitään muutosta signaalissa eri kuormilla? Amplitudin kasvu kahdessa jälkimmäisessä kuvassa ei selity pelkillä R ja L-komponenteilla, miksiköhän amplitudi näyttää kasvaneen kahdessa jälkimmäisessä kuvassa?
Paljonkohan keskeisinduktanssi mahtoi olla, tai jos edes johdon pituuden, poikkipinnan ja silmukkainduktanssin tietäisi niin voisi jotain arvailla, niin olisi mahdollista koettaa täsmätä simulaatiota reaalimaailman kanssa. Ainakin kuvista päätellen, mikäli vahvistimen päässä ei tapahdu mitään muutosta, on induktanssin lisäys melko suuri.
Noissa aikaisemmissa simulaatioissani on ollut lähteenä ideaalinen jännitelähde, joka on aika paljon ideaalisempi kuin normaalit vahvistimet, varsinkin kun taajuus kasvaa. Siihen joutuu ymppäämään kaikenmoista ympärille jotta se alkaa muistuttamaan reaalimaailman vahvistinta. Ensimmäinen lisäys on varmaan lisätä siihen tuo nousureunan "RC"-nousuaika. Simuloinnin hyöty onkin siinä että voi tutkia asioita halutulla realismitasolla, ja tarpeen mukaan ottaa mukaan tai poistaa epäideaalisuuksia ja tutkia niiden vaikutusta.
t. Janne
Paljonkohan keskeisinduktanssi mahtoi olla, tai jos edes johdon pituuden, poikkipinnan ja silmukkainduktanssin tietäisi niin voisi jotain arvailla, niin olisi mahdollista koettaa täsmätä simulaatiota reaalimaailman kanssa. Ainakin kuvista päätellen, mikäli vahvistimen päässä ei tapahdu mitään muutosta, on induktanssin lisäys melko suuri.
Noissa aikaisemmissa simulaatioissani on ollut lähteenä ideaalinen jännitelähde, joka on aika paljon ideaalisempi kuin normaalit vahvistimet, varsinkin kun taajuus kasvaa. Siihen joutuu ymppäämään kaikenmoista ympärille jotta se alkaa muistuttamaan reaalimaailman vahvistinta. Ensimmäinen lisäys on varmaan lisätä siihen tuo nousureunan "RC"-nousuaika. Simuloinnin hyöty onkin siinä että voi tutkia asioita halutulla realismitasolla, ja tarpeen mukaan ottaa mukaan tai poistaa epäideaalisuuksia ja tutkia niiden vaikutusta.
t. Janne
Se tässä onkin mielenkiintoista. Monesti kuullaan eroja joita ei voi mitata. Ja nyt mitataan eroja joita ei voi kuulla. Hmm...
Mitattavat ja kuultavat erot
Kaapelimittauksia suorittaessani huomasin sen, että kompensoitujen kaiutinkaapeleiden tekeminen on erittäin helppoa tarkkojen mittausten avulla, mutta samalla havaitsin myös sen, että keskinäisinduktanssin vaikutuksen täydellinen poistaminen ta poistamatta jättäminen kuuluu vain harvoissa tapauksissa äänessä. Selostuksessani sanoin useampaankin kertaan, että vain kaikkein tarkkakorvaisimmat kokeneet harrastajat saattavat eron selkeästi kuulla. Useimpien kohdalla erojen kuuleminen menee arvailuksi.
Testini jälkeen aloin ihmetellä sitä, että monet harrastajat kuulevat järisyttäviä eroja eri kaiutinkaapelien välillä, vaikka tarkimmillakaan mittauksilla ei voida saada esiin mitään ratkaisevia eroja kaapelien sähköisissä ominaisuuksissa. Näitä äänellisiä eroja en pysty selittämään keskinäisinduktanssin vaikutuksella. Kaapeliväännön jatkumiselle tulevaisuudessakin on siis hyvät edellytykset olemassa.
Mittausterveisin
Kalervo Kuikka
Lausettasi pitää hieman täsmentää. Kaapelin keskinäisinduktanssia ei pystytä kompensoimaan molempiin johtimiin kytketyillä erillisillä sarjakeloilla. Kaapelin molempiin johtimiin laitettavat kelat pitää olla sellaisia, että kelojen välillä on täydellinen magneettinen kytkentä eli molemmissa johtimissa kulkevien virtojen aiheuttamat magneettikentät vaikuttavat molempiin keloihin samalla tavalla. Käytännössä silloin pitää kaapeliin laittaa ohjeen mukaan tehty kompensointikela, jolla toiminta saadaan ihan oikeaksi.
Mittausterveisin
Kalervo Kuikka
Perustaajuutta ei kannata suurentaa
Jos halutaan tehdä mittauksia Luonnollisella mittasignaalila, niin perustaajuutta ei kannata valita liian suureksi. Alkuperäisessä mittasignaalissani perustaajuus on 275 Hz, joka sopii tavalliseen yleiskäyttöön, koska signaalin spektri vastaa suunnilleen tavallisen musiikin spektriä. Jos perustaajuutta nostetaan, niin kuuloalueelle osuu entistä vähemmän taajuuskomponentteja, jolloin signaalin mittausominaisuudet huononevat. Viimeiset kokeiluni äävahvistinmittauksissa tein Luonnollisella mittasignaalilla, jossa perustaajuus oli 32 Hz. Tällaisella mittasignaalilla alin taajuuskomponentti on 96 Hz, joten mittaustehoa saadaan pienemmillekin taajuuksille.
Kun perustaajuus lasketaan näin alas, niin silloin äitisignaalin spektri laskee liian alas suuremmilla taajuuksilla, joten sopivilla tytärsignaaleilla pitää järjestää lisää mittaustehoa ylemmille taajuuksille. Parhaita tuloksia olen saanut käyttämällä sopivia iskuäänitytärsignaaleita, joita en ole vielä julkisesti esitellyt. Juuri näissä iskuäänitytärsignaaleissa on koko Luonnollisen mittasignaalin suurin potentiaali.
Jos olet yrittänyt tehdä Luonnollista mittasignaalia 10 kHz kanttiaallosta poistamalla siitä perustaajuuden, niin silloin kyllä saadaan käyttökelvoton mittasignaali. Tällaisen mittasignaalin alin taajuuskomponentti on 30 kHz, joka on reilusti ihmisen kuuloalueen yläpuolella. Ei tällaisella Luonnollisella mittasignaalilla voi mitata yhtään mitään, sillä kuuloalueelle ei saada yhtään mittaustehoa. Perustaajuus kannattaa valita melko matalaksi ja laittaa sitten lisää mittaustehoa suuremmile taajuuksille sopivilla tytärsignaaleilla. Täytyy tässä syksyn tultua laittaa vähän enemmän juttua Luonnollisesta mittasignaalista, jossa käytetään hyvin alhaista perustaajuutta ja sopivia tytärsignaaleita.
Vahvistimelle kompensointikelasta ei ole mitään haittaa, vaan paremminkin siitä on hyötyä. Jos meillä on äärimmäisen nopea puolijohdevahvistin, niin kompensointikela helpottaa vahvistimen toimintaa hyvin pienohmisilla kuormilla. Kompensoitujen kaiutinkaapelien kanssa nopea vahvistin ei lähde niin helposti värähtelemään, joten kompensointikelan käyttö on hyvin suositeltavaa, vaikka harrastaja ei kuulisikaan kelan aiheuttamia äänellisiä eroja.
Mittausterveisin
Kalervo Kuikka
Mutta mikä onkaan ero näiden kahden version välillä kun verrataan siellä kuorman päässä näkyvää signaalia? Kuormituksen päässä näkyvästä signaalista tässä kai pitäisi olla kysymys, kun eihän kukaan kai kuuntele kaapelin yksittäisen johdon yli vaikuttavaa signaalia?
t. Janne
Viimeksi muokattu:
D
Deleted member 8601
Tässä kuva mittauskytkennästä. Mittaus tapahtuu pisteiden B ja D väliltä. Kompensointikela pisteiden A-B ja C-D välillä on liittimillä kytketty ja se voidaan poistaa jolloin kuorma kytketään suoraan kaiutinjohtoon. Suoraan vahvistimen lähdöstä on vaikea mittailla kun sinnen kytkeydytään suoraan banaaniliitimillä. Jonkinlainen mittausadapteri pitäisi tuohon väliiin kyhäillä, jos sieltä haluaa mitata ja skoppiin pitkät mittajohdot.
Tuli mieleeni, että tekemissäni mittauksissa voi olla virhe kun skoopin maa kytkeytyy pisteeseen D ja skoopin ja sähköverkon välissä ei ollut erotusmuuntajaa. Ja väliin kytkentään tulee kompensointikelan toinen puolisko. Pitää kenties mittailla vielä kerran. Ei tämän ollutkaan niin helppoa kuin ensinäkemältä tuntui. Näinhän se monesti menee...
Kaiutinjohto ja kompensointikela ovat KKuikan ohjeiden mukaan tehtyjä ja niiden induktansseista löytyy tiedot KKuikan omista viesteistä. Minä en saa niitä mitattua omilla laitteillani. Ainoastaan pystyn toteamaan ilmiön olemassaolon, Kaapeliosan pituus on noin 2.50 Metriä ja se tulee vahvistimelta melko suorana kompensointikelalle.
Tuli mieleeni, että tekemissäni mittauksissa voi olla virhe kun skoopin maa kytkeytyy pisteeseen D ja skoopin ja sähköverkon välissä ei ollut erotusmuuntajaa. Ja väliin kytkentään tulee kompensointikelan toinen puolisko. Pitää kenties mittailla vielä kerran. Ei tämän ollutkaan niin helppoa kuin ensinäkemältä tuntui. Näinhän se monesti menee...
Kaiutinjohto ja kompensointikela ovat KKuikan ohjeiden mukaan tehtyjä ja niiden induktansseista löytyy tiedot KKuikan omista viesteistä. Minä en saa niitä mitattua omilla laitteillani. Ainoastaan pystyn toteamaan ilmiön olemassaolon, Kaapeliosan pituus on noin 2.50 Metriä ja se tulee vahvistimelta melko suorana kompensointikelalle.
Liitteet
Viimeksi muokannut ylläpidon jäsen:
Tätäpä en muuten vielä huomannutkaan. Muuten tuo on varmaan ihan oikein, mutta jos L4:n on tarkoitus kuvata kompensointikelaa niin sen mallinnus ei ole ihan noin yksinkertainen. Sen ei myöskään pidä olla magneettisesti kytkettynä tuohon kaapelia kuvaavaan L1 ja L2-kelaan. Kytkentäkerroin on myöskin turhan suuri, jos tarkoitus on kuvata kaapelia. 0.8 voisi olla lähempänä oikeaa.
Kompensointikela pitäisi olla samaan tapaan kytkettynä kuin L1 ja L2, ja näille oma K-lauseke, eli jos L1 ja L2 kuvaa johtoa ja L3 (ei kuvassa) ja L4 kompensointikelaa, niin tarvitaan K-lausekkeet "K1 L1 L2 0.8" ja "K2 L3 L4 -0.8". 0.8 on tässä kytkentäkerroin, eli se kuvaa kuinka suuri osa induktansseista on sitä kytkettyä osuutta joka osallistuu keskeisinduktanssiin, ja tässä keskusteluissa esitettyjen tietojen perusteella 0.8 on varmaan kaapelin tapauksessa aika hyvin hehtaarilla. Miinusetumerkki tässä luvussa tarkoittaa että kentät vahvistavat toisiaan (kompensointikelassa), positiivinen arvo tarkoittaa että kentät heikentävät toisiaan (normaali kaapeli). Vaihtoehto kompensointikelan kanssa on tietenkin käyttää positiivista K-arvoa ja kääntää jommankumman kelan napaisuus.
Aikaisemmin taisin todeta että kompensointikela lisäisi kuorman näkemää induktanssia vain kompensoidun keskeisinduktanssin verran. Tämä ei itse asiassa pidä paikkaansa, vaan vaikutus on kompensointikelan oman keskeisinduktanssin takia paljon suurempi. Jos oletetaan että kompensointikelan puoliskojen oma induktanssi olisi 10 µH ja kytkentäkerroin 0.8, tulee kompensointikelan sarjainduktanssiksi tällöin 2 * 10 µH + 2 * 0.8 * 10µH eli 36 µH. Jos kentät kumoaisivat toisensa, lisäinduktanssi olisi vain 4 µH.
t. Janne
D
Deleted member 8601
Tämä simulaatio saattaisi olla vielä koneella tallessa ja voisin korjata nuo ehdottamasi kohdat. Kytkentäkerroin K on "lainattu" päätemuuntajan mallinnuksesta jossa rautasydän eikä ole varmasti ihan oikein tässä tapauksessa. K=0.8 lienee enemmän oikein. Jotain häikkää tässä simuloinnissa mielestäni oli. Jokin maadoitus piirretty väärään kohtaan tms.
Kun näitä spice simulointeja ei tee työkseen niin virheitä sattuu. Voipion kirjakin on aika pintapuolisesti luettu ja laskuja ei ole paljoa tullut laskettua. Uudemmasta Voipiosta löytyi muuten esimerkit rinnan ja sarjaan kytketyistä keloista ja niille laskukaavat joissa keskinäisinduktanssi huomioitu.
Kun näitä spice simulointeja ei tee työkseen niin virheitä sattuu. Voipion kirjakin on aika pintapuolisesti luettu ja laskuja ei ole paljoa tullut laskettua. Uudemmasta Voipiosta löytyi muuten esimerkit rinnan ja sarjaan kytketyistä keloista ja niille laskukaavat joissa keskinäisinduktanssi huomioitu.
Kertausta pitänee järjestää?
Kevättalvella kokosin yhteenvedon aiemin käydyistä kaapelikeskusteluista ja laitoin sen hyvin esille. Kaikki kaapeliasioista kiinnostuneet kaverit saattoivat ladata omalle koneelleen nämä PDF-tiedostot, joissa kaikki tärkeimmät asiat oli esitetty hyvin selvästi. Nyt kuitenkin näyttää siltä, että joitakin perusasioita pitäisi vielä vähän kertailla, sillä väärin suoritetut kaapelimittaukset ja testaukset johtavat harhateille. Jos asioita ei mitata oikealla tavalla, niin mitään kiinnostavia ilmiöitä kaiutinkaapeleista ei saada esiin.
Ennen viimeisen kääpeliväännön alkamista yritin tehdä kaikille selväksi sen, että kaapelin ominaisuuksista ei saada mitään irti, jos syötämme jäykällä jännitegeneraattorilla kaapeliin signaalia ja mittaamme sitten jännitteen kaapelin loppupäässä olevan 5 Ω resistanssin navoista. Näin mitatessamme emme saa mitään tietoa kaapelin käyttäytymisestä, vaan kuormitusvastuksen navoissa jännite on käytännössä täysin sama kuin kaapelin sisäänmenossa. Tämä johtuu siitä, että kaapelin induktanssien aiheuttamat jännitteet (luokkaa 0,1 V) ovat niin pieniä verrattuna varsinaiseen signaalijännitteeseen (luokkaa 5 - 10 V), että niitä ei voi oskilloskooppikuvasta ollenkaan havaita. Tilannetta pahentaa edelleen se, että induktanssien aiheuttamat jännitteet ovat 90 asteen vaihesiirrossa varsinaiseen signaaliin verrattuna, ja tämän vuoksi niitä ei voi tällaisessa mittauskytkennässä käytännössä ollenkaan havaita. Tällainen kaapelimittaus on aivan turha, koska mitään järjellisiä tuloksia ei voi milloinkaan saada.
Itse olen suorittanut kaikki kaapelimittaukset niin, että olen ajanut loppupäästä oikosulussa olevaan kaapeliin noin 5 Ω resistanssin kautta 1 A mittausvirran ja sitten olen mittaillut kaapelin johtimien yli vaikuttavia jännitteitä. Näin menetellen pääsemme helposti mittaamaan luokka 0,1 V olevia jännitteitä kaapelin induktanssien navoista, ja näiden mittausten perusteella voimme sitten tehdä arvioita kaapelin käyttäytymisestä. Kaapelinmittauskoosteessa tämä seikka on monessa kohdassa tuotu selkeästi esiin, joten ei ole järkevää yrittää mittailla kaapeleita sellasella menetelmällä, jolla oikeita tuloksia ei voida saada.
Vaikka julistin jo kaapeliväännön loppuneeksi, niin täytynee ehkä vielä laittaa yksi selventävä juttu esiin mittausprosessista. Kannattaa ottaa tarkasteltavaksi joku tavallinen kaapeli ja suorittaa sillä mahdollisimmat tarkat mittaukset. Pitää ilmeisesti laittaa selostukseen myös esiin ne kaavat, joiden avulla voimme voimme määritellä sen, miten kaapelin eri induktanssit suhtautuvat toisiinsa erilaisissa kytkennöissä. Enkä tällainen kooste helpottaisi ymmärtämään paremmin kaiutinkaapelien käyttäytymistä ja oikeaa mittaustapaa.
Mittausterveisin
Kalervo Kuikka
Kevättalvella kokosin yhteenvedon aiemin käydyistä kaapelikeskusteluista ja laitoin sen hyvin esille. Kaikki kaapeliasioista kiinnostuneet kaverit saattoivat ladata omalle koneelleen nämä PDF-tiedostot, joissa kaikki tärkeimmät asiat oli esitetty hyvin selvästi. Nyt kuitenkin näyttää siltä, että joitakin perusasioita pitäisi vielä vähän kertailla, sillä väärin suoritetut kaapelimittaukset ja testaukset johtavat harhateille. Jos asioita ei mitata oikealla tavalla, niin mitään kiinnostavia ilmiöitä kaiutinkaapeleista ei saada esiin.
Ennen viimeisen kääpeliväännön alkamista yritin tehdä kaikille selväksi sen, että kaapelin ominaisuuksista ei saada mitään irti, jos syötämme jäykällä jännitegeneraattorilla kaapeliin signaalia ja mittaamme sitten jännitteen kaapelin loppupäässä olevan 5 Ω resistanssin navoista. Näin mitatessamme emme saa mitään tietoa kaapelin käyttäytymisestä, vaan kuormitusvastuksen navoissa jännite on käytännössä täysin sama kuin kaapelin sisäänmenossa. Tämä johtuu siitä, että kaapelin induktanssien aiheuttamat jännitteet (luokkaa 0,1 V) ovat niin pieniä verrattuna varsinaiseen signaalijännitteeseen (luokkaa 5 - 10 V), että niitä ei voi oskilloskooppikuvasta ollenkaan havaita. Tilannetta pahentaa edelleen se, että induktanssien aiheuttamat jännitteet ovat 90 asteen vaihesiirrossa varsinaiseen signaaliin verrattuna, ja tämän vuoksi niitä ei voi tällaisessa mittauskytkennässä käytännössä ollenkaan havaita. Tällainen kaapelimittaus on aivan turha, koska mitään järjellisiä tuloksia ei voi milloinkaan saada.
Itse olen suorittanut kaikki kaapelimittaukset niin, että olen ajanut loppupäästä oikosulussa olevaan kaapeliin noin 5 Ω resistanssin kautta 1 A mittausvirran ja sitten olen mittaillut kaapelin johtimien yli vaikuttavia jännitteitä. Näin menetellen pääsemme helposti mittaamaan luokka 0,1 V olevia jännitteitä kaapelin induktanssien navoista, ja näiden mittausten perusteella voimme sitten tehdä arvioita kaapelin käyttäytymisestä. Kaapelinmittauskoosteessa tämä seikka on monessa kohdassa tuotu selkeästi esiin, joten ei ole järkevää yrittää mittailla kaapeleita sellasella menetelmällä, jolla oikeita tuloksia ei voida saada.
Vaikka julistin jo kaapeliväännön loppuneeksi, niin täytynee ehkä vielä laittaa yksi selventävä juttu esiin mittausprosessista. Kannattaa ottaa tarkasteltavaksi joku tavallinen kaapeli ja suorittaa sillä mahdollisimmat tarkat mittaukset. Pitää ilmeisesti laittaa selostukseen myös esiin ne kaavat, joiden avulla voimme voimme määritellä sen, miten kaapelin eri induktanssit suhtautuvat toisiinsa erilaisissa kytkennöissä. Enkä tällainen kooste helpottaisi ymmärtämään paremmin kaiutinkaapelien käyttäytymistä ja oikeaa mittaustapaa.
Mittausterveisin
Kalervo Kuikka
Tässä pitää erottaa se, että ollaanko kiinnostuneita kaapelin sisäisestä toiminnasta, vaiko siitä mikä on sen sisäisen toiminnan tuottama lopputulos.
On ihan sama mitä siellä kaapelin sisällä tapahtuu, jos lopputulos on sama. Meillä voi olla siis vaikka kaksi kaapelia joissa toisessa on normaali kuparijohdin ja toisessa kaapelissa rivissä alastomia neitsyitä nostelemassa sähkövarauksia paikasta toiseen. Kuitenkin lopulta on niin, mikäli nämä kaksi toiminnaltaan täysin erilaista kaapelia näyttävät kuorman ja lähteen kannalta samanlaisilta, ei ole loppusovelluksen kannalta sähköteknistä väliä kumpaa käytetään, vaikka sitten toinen tapa ehkä miellyttää jotakuta toista enemmän.
Olen tässä halunnut tuoda esille juuri tätä puolta, että mikä mahtaakaan olla kompensoinnin loppuvaikutus, jota ei juuri ole käsitelty. Tavanomaisen tunnetun sähkötekniikan puitteissa kompensoinnin vaikutus kuorman ja lähteen kannalta on piirin resistanssin ja induktanssin kasvu. Miten tuohon kasvaneeseen induktanssiin ja resistanssiin päädytään, on täysin epäoleellinen juttu. Kukaan ei tiettävästi kuuntele kaapelin yhden johtimen yli olevaa signaalia, vaikka se voidaankin mitata ja/tai simuloida.
Varmaan kaikki ketkä ovat sähkötekniikasta kärryillä, tämä edellä mainittu on ollut itsestään selvää jo hetkeltä t=0.
Kompensointikelaan liittyy muuten ihan sama vaikeus kuin mittauksiin, kaapelin geometria vaikuttaa yhden johtimen induktanssin kautta keskeisinduktanssiin, eli miten se sattuu laitteiston asennuksessa asettumaan. Tämä siksi koska geometria vaikuttaa johtimen tuottamaan magneettikenttään, jonka kautta keskeisinduktanssi vaikuttaa.
Koaksiaalikaapeli on ehkä helpoin ymmärtää; siinä ulkojohtimen induktanssin tuottaa ulkojohtimen ympärille muodostuva magneettikenttä. Ulkojohtimen sisäpuolella ei ole lainkaan ulkojohtimen itsensä tuottamaa magneettikenttää. Sisemmän johtimen magneettikenttä on samankeskisesti samanlainen sillä poikkeuksella, että osa siitä jää ulkojohtimen ja sisäjohtimen väliin. Näin ulko- ja sisäjohtimien yhteinen (keskeisinduktanssin muodostava) magneettikenttä on sama kuin ulkojohtimen magneettikenttä. Tästä voidaan tehdä päätelmä induktanssin määritelmän mukaan, että koaksiaalikaapelin sisä- ja ulkojohtimen välinen keskeisinduktanssi on sama kuin ulkojohtimen induktanssi. Joka siis riippuu siitä miten kaapeli on fyysisesti aseteltuna, tai onko siinä esim. ferriitticlamppi pienentämässä säteileviä RF-häiriöitä.
Tästä seuraa se, että kaikki mittaukset ovat tavallaan yhtä oikeita; kunhan vaan käyttötilanteessa kaapeli on fyysisesti juuri siinä asennossa kun se oli keskeisinduktanssia määritellessä mittauksia tehdessä. Harvalla kaapeli on käyttötilanteessa täysin suorana tikkuna. Jollainhan voi olla ylimääräinen kaapeli rullattuna kiepille jonnekin piiloon, kun ei ole haluttu katkoa kaapelia. Tämäkin pitäisi huomioida.
Onneksi kuitenkin magneettinen kytkentä toimii eduksemme tässä niin, ettei kuorman tai lähteen näkemä impedanssi juuri muutu joten kaapelin asettelu ei vaikuta merkittävästi vasteeseen. Yhteismuotoista signaaliahan ei äänentoistolaitteista yleensä tule eikä sitä käytetä hyötysignaalin siirtoon. RF-häiriöt ovat poikkeus. Niiden merkittävin muoto on juuri tuo yhteismuotoinen signaali.
t. Janne
On ihan sama mitä siellä kaapelin sisällä tapahtuu, jos lopputulos on sama. Meillä voi olla siis vaikka kaksi kaapelia joissa toisessa on normaali kuparijohdin ja toisessa kaapelissa rivissä alastomia neitsyitä nostelemassa sähkövarauksia paikasta toiseen. Kuitenkin lopulta on niin, mikäli nämä kaksi toiminnaltaan täysin erilaista kaapelia näyttävät kuorman ja lähteen kannalta samanlaisilta, ei ole loppusovelluksen kannalta sähköteknistä väliä kumpaa käytetään, vaikka sitten toinen tapa ehkä miellyttää jotakuta toista enemmän.
Olen tässä halunnut tuoda esille juuri tätä puolta, että mikä mahtaakaan olla kompensoinnin loppuvaikutus, jota ei juuri ole käsitelty. Tavanomaisen tunnetun sähkötekniikan puitteissa kompensoinnin vaikutus kuorman ja lähteen kannalta on piirin resistanssin ja induktanssin kasvu. Miten tuohon kasvaneeseen induktanssiin ja resistanssiin päädytään, on täysin epäoleellinen juttu. Kukaan ei tiettävästi kuuntele kaapelin yhden johtimen yli olevaa signaalia, vaikka se voidaankin mitata ja/tai simuloida.
Varmaan kaikki ketkä ovat sähkötekniikasta kärryillä, tämä edellä mainittu on ollut itsestään selvää jo hetkeltä t=0.
Kompensointikelaan liittyy muuten ihan sama vaikeus kuin mittauksiin, kaapelin geometria vaikuttaa yhden johtimen induktanssin kautta keskeisinduktanssiin, eli miten se sattuu laitteiston asennuksessa asettumaan. Tämä siksi koska geometria vaikuttaa johtimen tuottamaan magneettikenttään, jonka kautta keskeisinduktanssi vaikuttaa.
Koaksiaalikaapeli on ehkä helpoin ymmärtää; siinä ulkojohtimen induktanssin tuottaa ulkojohtimen ympärille muodostuva magneettikenttä. Ulkojohtimen sisäpuolella ei ole lainkaan ulkojohtimen itsensä tuottamaa magneettikenttää. Sisemmän johtimen magneettikenttä on samankeskisesti samanlainen sillä poikkeuksella, että osa siitä jää ulkojohtimen ja sisäjohtimen väliin. Näin ulko- ja sisäjohtimien yhteinen (keskeisinduktanssin muodostava) magneettikenttä on sama kuin ulkojohtimen magneettikenttä. Tästä voidaan tehdä päätelmä induktanssin määritelmän mukaan, että koaksiaalikaapelin sisä- ja ulkojohtimen välinen keskeisinduktanssi on sama kuin ulkojohtimen induktanssi. Joka siis riippuu siitä miten kaapeli on fyysisesti aseteltuna, tai onko siinä esim. ferriitticlamppi pienentämässä säteileviä RF-häiriöitä.
Tästä seuraa se, että kaikki mittaukset ovat tavallaan yhtä oikeita; kunhan vaan käyttötilanteessa kaapeli on fyysisesti juuri siinä asennossa kun se oli keskeisinduktanssia määritellessä mittauksia tehdessä. Harvalla kaapeli on käyttötilanteessa täysin suorana tikkuna. Jollainhan voi olla ylimääräinen kaapeli rullattuna kiepille jonnekin piiloon, kun ei ole haluttu katkoa kaapelia. Tämäkin pitäisi huomioida.
Onneksi kuitenkin magneettinen kytkentä toimii eduksemme tässä niin, ettei kuorman tai lähteen näkemä impedanssi juuri muutu joten kaapelin asettelu ei vaikuta merkittävästi vasteeseen. Yhteismuotoista signaaliahan ei äänentoistolaitteista yleensä tule eikä sitä käytetä hyötysignaalin siirtoon. RF-häiriöt ovat poikkeus. Niiden merkittävin muoto on juuri tuo yhteismuotoinen signaali.
t. Janne