2015年7月2日木曜日

LEDを使ったリミッターの実験

使ってるオーディオ・インターフェイスが怪しいのに使うのは気が引けるが他に手段がないので
TASCAM US-144MKIIでWaveGeneとWaveSpectraを使って歪率を見てみた


<追記>図が間違ってました。↑このLEDの正負の足はどちらかを逆にしないとだめ</>

オーディオ・インターフェイスの入力インピーダンスが15kΩのLINE入力に入力しているのでこの図の15kΩのR(茶緑橙金)の負荷抵抗は外して計測した

この回路の入力に入れているRは1kΩ(茶黒赤金)にした

WaveGene & WaveSpectraで計測

RMS:-20dB ループバック

THD: 0.00850%
S/N: 75.91dB
RMS: -20.07dB
オーディオ・インターフェイスの入力と出力を直結する感じにつないだ

出力ボリュームは12時の方向、入力ボリュームをWaveSpectraの表示値がRMS:-20dBになるように調節して測定

いつもはWaveSpectaraでノイズの数値を「THD+N」で表示させていたが、「S/N(dB)」でも表示できるようなので使ってみた

RMS:-20dB LED Limiter

THD: 0.00768%
S/N: 75.50dB
RMS: -20.95dB
LEDのリミッターを通した値だ

WaveSpectraの読み取り値はLEDのリミッターを通しても特に悪化していないようだ(^q^/

オシロで計測

RMS:-20dB


赤色が入力、黄色がLEDのリミッターを通した出力

RMS値で(左下のVkの値)
330.8mV / 373.2mV = だいたい0.886
1kΩの負荷とオーディオ・インターフェイスの入力インピーダンスが15kΩなので
15kΩ / (1kΩ + 15kΩ) = だいたい0.938
なのでオーディオ・インターフェイスの出力インピーダンスもあるのでだいたい0.9と考えればこんなもんかな?

入力電圧を上げてみる

オーディオ・インターフェイスの出力ボリュームを3時の方向まで上げてみた

RMS:-6.26dB ループバック

THD: 0.37992%
S/N: 40.56dB
RMS: -6.26dB
ループバックなのでオーディオ・インターフェイスの入出力系の特性だ

RMS:-6.26dB LED Limiter

THD: 5.99503%
S/N: 16.42dB
RMS: -8.50dB
リミッターが効き始めたようだ

オシロで計測


±2V弱でリミッターは効いている

入力電圧を下げてみる

もっと低い電圧でどうなるか、オーディオ・インターフェイスの出力ボリュームを11時の方向まで下げてみた

-25.59dB ループバック

THD: 0.00453%
S/N: 72.71dB
RMS: -25.59dB
-25.59dB LED Limiter

THD: 0.00430%
S/N: 71.79dB
RMS: -26.50dB
S/Nは悪化しているが歪率は悪化していないようだ

信号レベルが下がっているし(RMS値)S/N値はまあ無視できるレベルかな?

オシロの計測値は取りわすれた(^q^;

プラス5Vの矩形波を入れてみる

こないだ作った「矩形波だけのファンクションジェネレータ」(http://dad8893.blogspot.jp/2015/06/blog-post_21.html)のDIGITAL OUTを入力してみた

だいたいGNDから+5Vの矩形波だ

オーディオ・インターフェイスをつなぐのはなんとなく恐いので(^q^; 最初のブレッドボード図通り15kΩのRを負荷抵抗を入れてオシロで計測してみた


赤色がSQR FGからの入力、黄色がリミッター回路を通した出力

入力はだいたい5V(p-p)だが、出力はだいたい2V(p-p)弱に抑えられている(^q^/

考察

TASCAM US-144MKIIに入力するには±2Vの範囲内ではほとんど歪まないし
出力レベルも±2V弱の範囲内に抑えられている

し、派手に入力オーバーした時はLEDが点灯した(RMS:-6.26dBのときも弱く発光していた)

ということはまずまず使えそうだ(^q^/

LEDのVfを超えるまでは入力インピーダンスは1kΩ+後段のオーディオ・インターフェイスの入力インピーダンスになりそうだ

このリミッターの前段にアッテネーターとしてPOT(たぶん10kΩとか1kΩ)を入れることを想定すると電流制限用のこのRはもう少し低い値にしてもいいかもしれない

壊れるとしたらLEDなので(オーディオ・インターフェイスはつながない)R値の調整は実際にやってみることにする(^q^;