Donzac (82) mai à octobre 2021 - Les débuts du son avec la TSF et au cinéma

Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
#1
Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
Bonjour.

Un intervenant de ce forum, David, m'a demandé des renseignements sur l'utilisation des 2 logiciels ARTA et STEP pour la mesure des amplis.

Ce tutorial est dédié a cette utilisation, n'hésitez pas à faire vos remarques.




Sommaire

Prise en main, outils annexes et calibrages.

ARTA

Mesure de la distorsion ( THD) et de la distorsion d'intermodulation ( IMD ) avec SPA.
Mesure de la distorsion avec ARTA
Mesure de la phase.
Mesure du groupe délais.


STEP

Mesure de réponse en fréquence et de la distorsion par harmonique.
Mesure de la distorsion en fonction de la fréquence en %.
Mesure de la distorsion en fonction de la puissance.
Mesure de la distorsion d'intermodulation normée.

Option

Mesure de l'impédance de sortie d'un ampli





Le matériel

Le synoptique général vous permet d’effectuer l’ensemble des connections.

   



Le PC

Pour ne pas avoir le bruit de fond de l’alimentation à découpage du PC dans les résultats des mesures, un PC portable sur batterie déconnecté du secteur sera la meilleure solution.



La suite ARTA est téléchargeable gratuitement ici :
http://www.artalabs.hr/
Si vous souhaitez conserver des fichiers une version payante sera nécessaire.



La carte son

Pour des mesures simples de distorsion avec des résultats de mesures en fonction de la fréquence jusqu’à 20 KHz, une fréquence d’échantillonnage de 96 KHz est nécessaire.
Pour des mesures plus sérieuses jusqu’à 50 KHz et pour une mesure de bande passante jusqu’à 100 KHz, une fréquence d’échantillonnage de 192 KHz est nécessaire.
La distorsion de cette carte son viendra s’additionner à celle de l’appareil mesuré. Un taux de distorsion maximum de 0,05 % parait admissible pour des appareils à tubes.
Pour des appareils à transistors, la carte deviendra onéreuse car ils nécessitent un taux de THD (distorsion) minimum de la carte son de 0,001 %.



Boitier de réduction de gain

Les entrées des cartes son, sont généralement très sensibles et n’admettent pas des tensions d’entrées élevées.
Il faudra donc un boitier qui réduise cette tension mesurée comme stipulé dans le tutoriel ARTA ou comme réalisé par Yves, Totof le belge.
Voir fichier PDF joint.
http://audiyofan.org/forum/viewtopic.php?f=57&t=8813



Charge en sortie de l’amplificateur.

Les mesures de THD se font en charge généralement une résistance de 8 ohms montée sur refroidisseur d’une puissance au moins égale à celle de l’amplificateur à mesurer.

Calibrage et compensation de micro.

Il est nécessaire de faire une opération de calibration de l’ensemble des éléments connectés décrite dans le tutoriel ARTA de Dominique.

http://forums.melaudia.net/showthread.php?tid=3356


Il est également nécessaire de décôcher la compensation de la courbe réponse du micro comme suit.

   




ARTA

Mesure de la distorsion ( THD) et de la distorsion d'intermodulation ( IMD ) avec SPA.

Nous allons commencé par SPA pour mesurer l'outil de mesure ( fait penser à Yves règle N° 1 mesurer...).

Vous allez débrancher les fils connectés à la sortie de l'ampli et le câble connecté à l'entrée de l'ampli.
Avec un cordon RCA ou jack ou XLR il faut connecter le câble de la sortie de la boite de réduction de gain à l'entrée de la carte son.
Nous avons un bouclage avec la boite de réduction de gain compris dans la boucle.
Le principe, avec le générateur d'ARTA nous allons faire sortir un signal sinusoïdale qui va passer par la carte son et la boite de gain.
Nous allons ainsi pouvoir mesurer la THD et le bruit à 1000 Hz et visualiser le spectre de distorsion de cet ensemble.


Première vue, différentes possibilités de réglages générales ( j'ai du en oublié ).

   

Première manipulation.

Par sécurité il est nécessaire de baisser le volume de sortie de la carte son à 8H et de faire de même sur le réglage de sensibilité de l'entrée de la carte son concernée.

Eviter également que vos câbles de connections entrée sortie trainent prêt des câbles d'alimentation secteur ou prêt d'une source magnétique ( transfo's ...).

Nous sommes prêts.

Nous allons commencer par vérifier si le choix de l'entrée sur laquelle le signal va arriver dans ARTA est bien la même que celle de la carte son.

   

Maintenant, nous allons régler le générateur comme ci-dessous en démarrant avec un signal moyen sinus 1000 Hz.

   

Puis nous mesurons.

Cliquez sur le bouton du générateur bleu et sur celui de la mesure rouge.

Puis mettre votre bouton volume d'entrée de carte sur 10 h et augmente très progressivement le bouton de volume de la sortie de la carte son.

Vous devriez avoir une image qui ressemble à celle-ci.

   

Celle présentée est celle du manuel ARTA.

Vous allez augmenter le bouton de volume pour arriver à 3 h tout en surveillant la saturation de votre entrée de carte son et en baissant la sensibilité d'entrée pour avoir un signal satisfaisant et un minimum de THD.
Vous apprenez à connaitre les limites et réglages optimums pour que votre carte son vous donne les meilleurs résultats.

Nous arrêtons la mesure, bouton rouge et le générateur bouton bleu et nous revenons sur générator puis configure et nous passons à -9 db.

Et vous observez la distorsion de votre carte en réglant la sensibilité uniquement. A ces niveaux de sortie vous devriez obtenir les mêmes niveaux de THD.

Puis vous refaites les mêmes manipes jusqu'à ce que la THD commence à monter franchement et là vous n'y resterez pas longtemps, nous sommes aux limites de la carte !

Vous savez maintenant ou sont les limites de votre carte son en terme de signal d'entrée pour les réglages de sensibilité minimum.

Cette opération est à renouveler sur l'autre canal d'entrée pour vérifier si les niveaux de THD sont les mêmes.

Pour ce faire, ne pas oublier dans, generator puis measurement de passer sur l'autre canal.


Bruit ( noise ).

Nous allons vérifier le bruit de fond de la carte en débranchant simplement le câble RCA qui arrive sur l'entrée choisie.

Puis cliquer uniquement sur le bouton rouge d'enregistrement. Arta enregistre le bruit de fond de la carte.

Une bonne carte produit un bruit de fond minimum, cela ce traduit par "un plancher de signal" relativement plat, exempt de pic parasite et à un niveau très bas (carte sont calibrée).

Un exemple, Quad Power Roland.
   

Mesures de spectre de THD d'un ampli et profil.

SPA nous donne un niveau de THD en % et un niveau de THD + Noise en % pour une fréquence principale donnée.

Ce n'est pas vraiment le meilleur outil pour visualisée la THD en % sur toute la bande passante de l'ampli, mais celui-ci est parfait pour examiner le spectre de cette distorsion.

Le spectre de distorsion est l'ensemble des harmoniques de distorsion qui se décline après le signal principal.
Les multiples pair de la fréquence principale sont dits harmoniques paires.
Exemples pour 1000 Hz.
2 KHz, 4 Hhz....

Idem pour les harmoniques impaires.
3 Khz, 5 Khz....

En général un bonne ampli à un dégradé progressif et continu des harmoniques paires et impaires.

   

Nous allons donc rebrancher la sortie de la carte son sur une des entrées de l'ampli.

Rebrancher la sortie du boitier de diminution de signal sur l'entrée de la carte son.

Dans le même temps un multimètre avec mesure VAC Rms est à brancher directement aux bornes de la résistance de 8 ohms.

Nous allons prendre un exemple de puissance théorique de sortie.

20 W rms.

P puissance en W rms
U = VAC Rms
R = 8 ohms

P = U²/R donc U = racine ( P*R)= racine ( 160 )= 12,65 V rms

Cet ampli sera à mesurer à la puissance max, mais ce n'est pas sa puissance de service.

Celle-ci sera directement dépendante de l'efficacité globale de l'enceinte ou HP.

Nous prendrons arbitrairement 2 autres niveaux de puissance à mesurer.

1 w, 10 w et nos 20 w.

Cela nous donnera des tensions respectives de 2,82 V rms, 8,94 V rms et 12,65 V rms.

Nous démarrerons sur la tension la plus faible. Un petit essai à un niveau arbitraire de - 15 db.
Toujours démarrer avec boutons volume et sensibilité d'entrée à 10 h.

Puis vous passez à la mesure, en maximisant la sensibilité de la carte son comme déjà fait.
Relevons la mesure du multimètre et réajustons la valeur du signal dans ARTA en conséquence en modifiant bien sûr la sensibilité de la carte.

Nous renouvelons l'opération pour 10 w et 20 w.

Nous venons d'observer le spectre de THD d'un ampli pour la fréquence de 1000 Hz à 3 niveaux de puissance.

A suivre.

Eric
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#2
RE: TUTORIEL ARTA et STEP pour la meusre des amplis
STEPS

STEPS fait parti de la suite ARTA, le téléchargement, les procédures de calibrages et fonctions principales sont les mêmes qu'ARTA.

STEPS utilise une suite du signaux sinusoïdaux qui balayent une plage de fréquence choisie.

Cette procédure de mesure est plus longue qu'ARTA mais a des fonctions que ARTA n'a pas. Le fait que la procédure soit plus longue peut, si nous sommes connecté au réseau être perturbée. Un PC portable sur batterie est conseillé.

Nous allons ajuster la fenêtre à notre mesure. Si vous avez une carte 192 K, vous pouvez faire des mesures jusqu'à 100 KHz, vous ajusterez la fenêtre comme suit en conséquence.

   

Puis nous allons régler notre mesure, c'est différent. Cliquons sur le bouton SETUP puis choisissons measurement.

Cette fenêtre s'affiche.

   

Nous sommes prêt pour un test, j'ai passé les branchements qui sont identiques à SPA d'ARTA.

Nous allons faire des petits cadrages et réglages comme suit.
Suivre, svp, l'ordre des numéros pour cette procédure.

   

Il reste à fixer la puissance à laquelle nous allons faire notre mesure. Nous connaissons la procédure, multimètre et revoir le chapitre post 1.

Nous sommes maintenant prêt pour une vrai mesure.

Play, laissons STEPS aller jusqu'au bout sans aucune manipe sur notre PC pendant ce temps.

Cela nous donne :

Un ampli à tubes avant retouche.

Nous avons sur cette vue, la courbe de réponse, et les harmoniques H2 et H3 à un niveau en db inférieur à X du niveau de la courbe de réponse.

   

Pour voir le niveau de THD à une fréquence donnée, nous ferrons un clique gauche dans le graphique et le curseur jaune viendra se positionner à l'endroit du clique.

Puis, nous allons en un seul clique pouvoir obtenir la THD et ces harmoniques en pourcentage du niveau de la fréquence principale en cliquant sur le bouton D% en haut au centre de la fenêtre.

Toutes les manipes à faire sont dans cette vue.

   

Maintenant le même ampli après un sérieux lifting et non plus à 7 w à l'écrêtage mais à 21 W avec tube 845.
H2 est maintenant dominante avec une bonne régularité des espacements des courbes d'harmoniques.

   


Et maintenant le même ampli avec des tubes VT4C à 10 w.
Nous observerons l'exceptionnelle régularité des espacements des courbes d'harmoniques.

   


Avec SPA d'ARTA et STEP, 80% du travaille sur la distorsion d'un amplificateur est réalisable.

Eric
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#3
RE: TUTORIEL ARTA et STEP pour la meusre des amplis
ARTA mesure impulsionnelle.

La mesure impulsionnelle d'ARTA se fait pour les amplificateurs avec un SWEEP SIN long ( 256K).

Pour une mesure complète 20 Hz - 100 KHz, 2 mesures sont nécessaires, une avec une fréquence d'échantillonnage basse 48 K ou 96K et, une avec une fréquence d'échantillonnage haute 192K.

Les procédures de calibrage carte sont identiques à SPA et STEPS.

Pour le calibrage de la fenêtre en fonction de la mesure, un clique droit dans la fenêtre et procédure identique à SPA.

Un clique sur IMP, puis décochage de la courbe de compensation micro et un clique sur Play.

Cette boite de dialogue apparaît. Elle vous permet de faire tous les réglages de la mesure et de faire la mesure en cliquant sur "record".

   

Nous sommes prêt.

Lancer la mesure en observant le barregraphe en dessous. La sensibilité doit être réglée au maxi du vert pour une bonne prise d'information.

Pour étalonner la puissance ?

ARTA IMP n'est pas conçu pour cela, mais il va nous apporter la mesure de phase et de groupe délais.

Maintenant, examinons la courbe de réponse et de distorsion de notre ampli en version d'origine.

Pour cela et après avoir lancé la mesure avec record, un clique sur analysis dans la barre en haut, puis choisir frequency response and distortion.

Le résultat est le même que STEPS, rassurant non. Inversion des courbes H2 et H3 avec prédominance H3.

Une en 48 K et l'autre en 192 K.

   

   


La phase et le groupe délais d'un amplificateur

Il est possible de mesurer facilement la phase, la phase minimum et le groupe délais d'un amplificateur avec ARTA.

Enfin facile, pas tout à fait, il est nécessaire de procéder à un cadrage du pré retard ultra fin.

Nous faisons donc notre mesure IMP ARTA.

Puis nous allons évaluer le pré retard précisément. Le pré retard est le temps que sépare le curseur jaune du sommet de l'impulsion marqueur rouge.

En premier lieu, un clique gauche, toute à fait à gauche de la fenêtre pour positionner le curseur bien avant l'impulsion.
   

Afin de positionner le marquer ( clique droit ) correctement au sommet de l'impulsion, nous allons grossir celle-ci.
Nous allons suivre la procédure jointe.

   

Une fois le marqueur positionné et le pré retard obtenu avec la commande GET, nous diminuons l'impulsion et nous plaçons le marqueur bien à droite de celle-ci en la faisant glisser à gauche.

   


Maintenant, nous allons examiner la courbe du groupe délais (GD) de très prêt pour voir, si elle est bien correctement centré sur 0.
Dans la barre d'outil en haut, nous cliquons sur FR, une nouvelle fenêtre apparait avec la courbe de réponse de l'ampli.
Afin d'avoir la réponse en fréquence la plus large dans le bas du spectre, il sera peut être nécessaire de revenir à l'impulsion et de pousser le marqueur plus à droite comme suit.

   

Une fois la bande passante maxi obtenue, nous revenons sur FR et cliquons sur GD en bas à gauche de la fenêtre.

Nous allons grossir l'échelle pour obtenir 0,02 ms par intervalle.
C'est très important pour voir si la courbe de groupe délais est centrée sur le 0.

   

Si ce n'est pas le cas, nous fermons la fenêtre et nous retouchons le pré délais comme indiquer et nous revenons au GD par la commande FR puis GD si nécessaire.

   

Une fois GD centré sur le 0, nous cliquons sur PH en bas à droite.

Si notre courbe de phase à cette allure et non centrée sur le 0, cela signifie que le GD n'est tout a fait callé sur le 0 !

   

Nous revenons donc au GD et recommençons la procédure de réglage du pré délais.

Une fois le bon résultat obtenu, nous devrions avoir cela.

   

Nous avons obtenu, avec PH mini, la réponse en phase de notre ampli seul.

Nous cliquons maintenant sur GD et diminuons l'échelle pour avoir une vue convenable comme celle-ci.

   



A suivre.

Eric
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#4
RE: TUTORIEL ARTA et STEP pour la meusre des amplis
Mesure du taux d'amortissement d'un amplificateur.

Christophe, dit Totof le Belge a écrit et formalisé sous Excel une procédure fort simple de cette mesure.

Un seul point à vérifier est l'exactitude des valeurs des résistances de 5 ohms et 10 ohms. Il sera nécessaire de soit, se munir de résistances 1% ce qui en puissance n'est pas simple ou, tout simplement faire un tri pour obtenir les bonnes valeurs.

Nous branchons comme indiqué nos résistances en sortie de notre ampli et effectuons la procédure décrite ci-jointe en V rms.

   

En 10 minutes, vous connaitrez l'impédance de sortie de votre ampli et son taux d'amortissement en fonction de l'impédance de la charge.

le fichier Excel compressé.


.zip   Taux amortiss10-5 totof (RMS).zip (Taille : 12,37 Ko / Téléchargements : 208)



Eric
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#5
RE: Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
Mise à jour faite, voir post un.

Cdt.

Eric
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#6
RE: Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
La suite
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#7
RE: Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
La suite

Eric
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#8
RE: Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
Juste Super, bravo et merci Eric !
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#9
RE: Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
La suite.
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#10
RE: Tutoriels ARTA et STEP : mesures sur les amplificateurs
Bravo pour cette initiative qui donne envie de se retrousser les manches.

Je pense qu'une comparaison du spectre de distortion sur résistance puis charge réelle pourrait nous apprendre des choses.
Grave Supravox 285 GMFbas medium Beyma 850 Nd + pavillon JMLC 75cm, medium-aigü TAD2001 + pavillon 20cm JMLC, amplis Kaneda GF 209, filtre actif NAJDA, Cambridge CXN V2, filtre secteur à la F. Ibre plus tout un tas d'autres bidules qui encombrent...
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