Pieni pintaraapaisu
Viestissä
#1 080 mainitsin, että tulen esittämään mittaustuloksia Lissajous-kuvioiden avulla, mutta päätin sitten kuitenkin turvautua ihan tavalliseen esitystapaan. Yhdelle melkoisen hyvin sähkötekniikkaa osaavalle kaverilleni näytin Lissajous-kuvioita kompensoidusta ja kompensoimattomasta kaapelista, mutta hänen mielestään HiFi-palstalla kannattaa asia esittää ihan perinteisellä tavalla, koska silloin asia on kuitenkin helpompi ymmärtää.
Näissä viimeisissä testeissäni käytin melkoisen hidasta Luonnollista mittasignaalia, jossa taajuuskaista on rajoitettu 30 kHz:iin yksinkertaisella RC-alipäästösuotimella. Kun näin menetellään, niin signaali ei ala soida. Mikäli kaistaa rajoitettaisiin jyrkemmällä suotimella, niin silloin mittasignaaliin tulisi kaikenlaisia kiharruksia. Ei niistä kuitenkaan mittaiuksessa mitaään haittaa ole, mutta mukavampihan se on katsella siistiä mittasignaalia.
Jo aiemmin on monta kertaa tullut mainittua, että kompensoidun ja kompensoimattoman kaapelin eroja ei saada selvästi näkymään resistiivisen keinokuorman navoissa, vaan jännitemuoto näyttää olevan molemmilla kaapeleilla täysin sama. Jos mittasignaalina käytetään puhdasta siniaaltoa, niin tilanne on täysin toivoton. Kun mittasignaalina käytetään laajakaistaista Luonnollista mittasignaalia, niin sillon eroja aletaan saada esiin, kun mittausjärjestely tehdään oikealla tavalla.
Testimittauksissani käytin kaapelin loppupäässä
6 Ω keinokuormaa, jonka kanssa sarjaan oli kytketty
0,05 Ω resistanssi virtamittausta varten. Jos
6 Ω keinokuorman rinnalle ei ole kytketty mitään kondensaattoria, niin silloin
0,05 Ω vastuksen navoista mitattu jännite on tietysti samaa muotoa, kuin keinokuorman navoissa vaikuttava jännite, mutta kun
6 Ω vastuksen rinnalle kytketään suurehko kondensaattori, niin silloin erot virtamittauksessa alkavat tulla esiin. Tässä testissäni mittasignaalini oli liian hidas, joten kovin suuria eroja ei siksi tullut. Jos mittasignaalin kaistaleveys nostettaisiin 100 kHz:iin, ja käytettäisiin erittäin nopeaa vahvistinta, niin silloin erot virtamittauksessa tulevat erittäin selviksi.
Mittauksissani käytin nyt viestissä
#941 esiteltyä tytärsignaaleilla terästettyä Luonnollista mittasignaalia. Tämä signaali onkin erittäin sovelias näihin mittauksiin, sillä mittasignaalilla saadaan Lissajous-mittauksetkin erinomaisesti toimimaan. Koska mittasignaali sisältää myös kanttiaallon, niin kaikki nousuajatkin voidaan sillä mittailla vaivatta, ja sen lisäksi se näyttää selkeästi myös säröt.
Vasemmassa kuvassa on mittauksessa käytetty Luonnollinen mittasignaali. Olen punaisilla pisteillä merkinnyt kohdan, jossa mittaukset on suoritettu. Kun mittaukset tehdään tässä kohdassa, niin silloin Luonnollinen mittasignaali vastaa normalia kanttiaaltoa, jonka perustaajuus on 275 Hz, vaikka signaalissa ei ole lainkaan 275 Hz signaalikomponenttia.
Oikeassa kuvassa on mittauskohta vähän levitettynä. Tässä kuvassa X = 10 μs/div. Tässä kuvassa generaattorin alipäästösuodin on asennossa 100 kHz, jotta mittauskohta saatiin kauniimmin esiin.
Varsinaiset mittaukset tein niin, että mittaisin vahvistimelta tulevan jännitteen ja vertasin sitä sitten kaapelissa kulkevaan virtaan, joka voitiin mitata jännitteenä
0,05 Ω vastuksen navoista. Sen jälkeen kytkin
0,68 μF kondensaattorin keinokuorman rinnalle ja katsoin sen vaikutuksen virtaan. Nopeissa muutoksissa virta tietysti suurenee, mutta käytetyllä hitaalla mittasignaalilla vaikutus ei ole vielä suuri.
Yllä olevassa kuvassa on kompensoitu kaapeli. Ylempi käyrä esittää kaapelissa kulkevaa virtaa ja alemmassa käyrässä on kaapelin napoihin syötetty jännite. Vasemmasta kuvasta nähdään se, että jännite ja virta ovat täsmälleen samaa muotoa, mutta ajallisesti virta on jäänyt jännitteestä jälkeen kompensointikelan vaikutuksesta.
Oikeassta kuvasta nähdään, että
0,68 μF kondensaattorin lisääminen vaikuttaa huomattavasti virtaan (ylempi käyrä). Virta muuttuu nyt paljon nopeammin kuin jännite. Kompensointikela kuitenkin rajoittaa virran muutosnopeutta, joten tilanne on hallinnassa.
X = 5 μs/div
Yllä olevassa kuvassa on vastaavalla tavalla mitattu kompensoimaton kaapeli. Vasemmasta kuvasta nähdään selvästi, että kompensointikelan aiheuttama viive virrassa on pienempi. Muuten virta ja nännite ovat tässäkin tapauksessa täysin samaa muotoa.
Oikeasta kuvasta nähdään se, että
0,68 μF kondensaattorin lisääminen keinokuorman rinnalle aiheuttaa virrassa paljon suuremman muutosnopeuden kuin kompensoidussa kaapelissa. Tämä ominaisuus edelleen korostuisi, mikäli käytettäisiin nopeampaa mittasignaalia. Mikäli nopeutta paljon lisätään, niin vahvistinkin alkaa mahdollisesti kyykätä.
X = 5 μs/div
Tämä mittaus oli vain pieni pintaraapaisu kaapeleissa olevien erojen esillesaamiseksi. Käyttämi ONKYO-vahvistin suoriutui tästä testistä hyvin, mutta kovin suuriin nopeuksiin sillä ei päästä. Voisin vielä tehdä samat testit ONKYO:lla, kun generaattorin kaistaleveys on nostettu 100 kHz:iin, mutta siitä suurempaan nopeuteen ei kannata edes pyrkiä. Sen jälkeen testejä on jatkettava nopeammilla vahvistimilla, joiden ulostuloimpedanssi on hyvin pieni.
Mittausterveisin
Kalervo Kuikka
