bakalářská práce

Způsoby impedančního přizpůsobení zdrojů akustického signálu při jejich následném zpracování

Text práce 3.48 MB

Autor práce: Ing. Nikola Havelková

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D.

Oponent: doc. Ing. David Kubánek, Ph.D.

Abstrakt:

Cílem této bakalářské práce je obeznámení se s teoretickými oblastmi týkající se problematiky impedančního přizpůsobení pomocí tzv. DI boxů. Jedná se tedy především o teorii symetrického a nesymetrického signálu, parametry typické pro DI boxy (THD, impedance, šířka pásma, dynamický rozsah atd.), znalosti ohledně transformátoru, respektive obecně ohledně cívek, či v neposlední řadě problematika operačních zesilovačů, která je pro návrh aktivního DI boxu naprosto nezbytná.
Na základě této teorie jsou následně stanoveny parametry navrhovaného DI boxu, které jsou porovnány s komerčně dostupnými modely. Cílem je dosáhnout lepších hodnot nebo se jim alespoň přiblížit. Dále je navrženo obvodové schéma, které je za pomoci simulace v programu Multisim od National Instruments optimalizováno pro dosažení předem stanovených parametrů.
S ohledem na výsledné specifikace DI box je dále navržena deska plošných spojů pro realizaci prototypu tohoto zařízení. Po jeho zhotovení je provedeno kontrolní měření pomocí APx525, jehož výsledky jsou pak porovnány s hodnotami, kterých bylo cílem dosáhnout.

Klíčová slova:

DI box, impedanční přizpůsobení, symetrizace signálu, galvanické oddělení, transformátor

Termín obhajoby

03.09.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaEznamka

Klasifikace

E

Průběh obhajoby

Studentka prezentovala výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Otázky k obhajobě: Vysvětlete, proč se fáze vstupní impedance pohybuje kolem 180 stupňů (viz přílohy 8 – 11). Studentka obhájila bakalářskou práci s výhradami a odpověděla na otázky členů komise a oponenta.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Audio inženýrství (BPC-AUD)

Specializace

Zvuková produkce a nahrávání (AUDB-ZVUK)

Složení komise

doc. Ing. Kamil Říha, Ph.D. (předseda)
MgA. et Mgr. Ondřej Jirásek, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. David Kubánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Lubor Přikryl (člen)
Ing. Miroslav Balík, Ph.D. (člen)

Přepracovaná podoba současné závěrečná práce doznala řadu změn v porovnání s původní verzí, kdy obsah byl doplněn o kritické připomínky i ze strany recenzenta. Je tak škoda, že stejnou aktivitu autorka nevykazovala dříve v průběhu semestru.
Výsledek práce je nyní funkční řešení DI-boxu, které lépe splňuje některé původně očekávané parametry, jak jsou uvedeny v Tab. 2.1. Přesto se nepodařilo dosáhnout požadované maximální velikosti THD (tj. 0,005% @ 1kHz; 0dB PAD), a to ani simulacemi (Tab. 2.4). V textu jsou sice navrženy způsoby, jak požadované hodnoty maximálního zkreslení by bylo možné získat, ani jedno z uvedených však nebylo potvrzeno, jako např. využití „odlišného typu napájení“, kterého lze v laboratorních podmínkách (ale především simulacemi) dosáhnout velmi snadno. Stanovená úroveň šumu -105dBu pak nebyla ověřena vůbec. Současná přítomnost prvků C11 a R15 k redukci šumu (kap. 2.3.8) tak není opodstatněna. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 60

Známka navržená vedoucím: D

Přepracovaná verze bakalářské práce je na vyšší úrovni než předešlá. Závažné vytýkané chyby a nedostatky byly opraveny. DI box byl zprovozněn a byly dodány výsledky simulací a měření. Práci proto doporučuji k obhajobě. Přesto se stále v práci vyskytují technicky nepodložené úvahy a neodborná tvrzení. Vysvětlování je nesourodé, často převažuje popis důsledků nějakých opatření, ale je nedostatečně uvedeno, jaký je jejich technický princip a jak se tato opatření řeší obvodově. Např. podivné tvrzení v kap. 1.2.6 „frekvenční odezva, udává, jak se na jednotlivých frekvencích ve frekvenčním pásmu signál chová“. Nebo v kap. 2.3.3 se vyskytují nejasné úvahy ohledně dostatečnosti výkonu 0,5 W u Zenerových diod. Technicky nedostatečné je vysvětlení funkce Ground lift a také redukce šumu. Stále není dostatečně popsáno, jak bylo při návrhu DI boxu dosaženo stanovených vlastností a parametrů. Výhradu mám ke kap. 1.2.1: Impedanční přizpůsobení není problém z hlediska odrazu. Rychlost šíření kabelem je tak velká, že odražený signál o slyšitelných frekvencích nemůže způsobit např. slyšitelné echo, jak autorka uvádí. Také výkonové přizpůsobení není třeba u DI boxů řešit, neboť jde o malosignálová zařízení a nositelem signálu mezi DI boxem a dalším prvkem bývá napětí, ne výkon. Schémata v kap. 2.3 nejsou přehledná, např. na obr. 2.3 není jasné, kde je vstup a výstup signálu, na obr. 2.6 není jasné, kam jsou přivedeny rezistory R8 a R9. Plošný spoj obsahuje velmi tenké vodivé cesty, které se mohou přerušit při výrobě či pájení. Grafy s výsledky měření není vhodné dávat do samostatných podkapitol a popis těchto grafů uvádět v nadřazené kapitole. Otázky k obhajobě:
  1. Vysvětlete, proč se fáze vstupní impedance pohybuje kolem 180 stupňů (viz přílohy 8 – 11).
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 65

Známka navržená oponentem: D

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová