Um problema (e uma solução) com a AMI

Há dez anos, o MIL-STD-461F adicionou uma extensão de baixa frequência ao CS114 que modela o ruído de modo comum gerado por sistemas de energia CC usados ​​em navios da Marinha. Um gerador eletromecânico gera um potencial CC de alta tensão, com níveis mais baixos de energia CC derivados do barramento de alto potencial original por conversões CC-para-CC de estado sólido. Essa conversão de energia resulta em grandes quantidades de ruído de modo comum. A extensão é um nível de 77 dBuA de 4 kHz a 1 MHz. Para dar suporte ao novo requisito, a Figura CS114-2 foi aumentada para controlar a perda de inserção do grampo de injeção abaixo de 10 kHz. Mas a extensão era excessivamente rigorosa e, mais importante, o conceito por trás da extensão não é a maneira ideal de executar o teste em frequências de áudio. O método ideal usa alguns watts de potência de uma fonte de áudio em vez de 100 watts de potência de uma fonte de 50 ohms, este último não sendo um equipamento de teste típico.

Análise da curva de perda máxima de inserção abaixo de 10 kHz

O objetivo da curva de perda máxima de inserção, conforme declarado no apêndice MIL-STD-461 correspondente, é o desejo de limitar a potência necessária do grampo a 100 watts, uma classificação de potência máxima comum para esse tipo de equipamento. Mas um limite que executa essa função abaixo de 10 kHz é uma extensão log-linear do limite de 10 a 100 kHz, não a inclinação diferente como na presente Figura CS114-2. A Figura 1 reproduz a Figura CS114-2 mostrando o limite atual com uma sobreposição vermelha tracejada do sugerido.

Figura 1: MIL-STD-461F/G Figura CS114-2 anotada para mostrar a extrapolação linear do limite de perda de inserção com base na indutância de magnetização

Os limites de perda de inserção da Figura CS114-2 acima de 10 kHz suportam o desempenho do modelo Eaton (posteriormente Tegam e agora ETS-Lindgren) 95236-1 abaixo de cerca de 6 MHz e o modelo 95242-1 acima dessa frequência. Estes eram os grampos de injeção disponíveis na década de 1980, quando as técnicas de injeção de cabos em massa evoluíram. O roll-off abaixo de 100 kHz é de 20 dB por década, refletindo a indutância de magnetização como o fator que causa o roll-off. Essa inclinação não muda magicamente a 10 kHz e qualquer desvio na inclinação da perda de inserção máxima permitida é problemático no projeto de braçadeiras compatíveis. A análise simples a seguir mostra que o desvio de 20 dB por década não é necessário.

Calculamos a perda de inserção máxima permitida que permitirá que um amplificador de 100 watts induza 77 dBuA no dispositivo de calibração, assumindo todos os equipamentos de 50 ohms (abordagem clássica do CS114).

77 dBuA + 34 dB ohms = 111 dBuV

em qualquer extremidade do dispositivo de calibração quando eles terminarem em 50 ohms (34 dB ohm).

111 dBuV em 50 ohms é 4 dBm usando o fator de conversão de 107 dB entre dBuV e dBm em uma resistência de 50 ohm.

A diferença entre os 4 dBm dissipados em cada carga de 50 ohm no dispositivo de calibração e os 100 watts (50 dBm) disponíveis no amplificador é, por definição, a perda de inserção máxima permitida. Esse valor:

50 dBm – 4 dBm = 46 dB

pode ser visto na Figura CS114-2 anotada para cair exatamente no limite máximo de perda de inserção extrapolado linearmente. Esse valor gráfico concorda com o valor obtido usando uma extrapolação analítica usando extrapolação de 20 dB por década a partir da perda máxima de inserção de 10 kHz de 38 dB:

38 dB + 20 log (10 kHz/4 kHz) = 46 dB

Portanto, podemos ver que não há necessidade de alterar a curva do que a física determina que ela deve ser - 46 dB - para um limite mais rigoroso de 43 dB conforme MIL-STD-461F/G Figura CS114-2.

Requisito de energia usando equipamento de teste diferente de 50 Ohm

É incomum ver amplificadores de potência de 50 ohms em frequências de áudio. É muito mais comum ver amplificadores de áudio com estágios de saída configurados para conduzir resistências de carga muito baixas, em qualquer lugar de 2 a 8 ohms para amplificadores de áudio tradicionais. Amplificadores projetados para conduzir de 2 a 8 ohms têm impedância de saída uma fração da impedância de carga; essa fração é chamada de fator de amortecimento e será um fator de dez ou até maior em um amplificador de boa qualidade.

Antes de descrever a configuração e a medição do teste, é útil observar por que o equipamento de áudio de baixa impedância funcionará muito melhor do que o equipamento de 50 ohms abaixo de 10 kHz. Tudo se resume à impedância apresentada pelo grampo de injeção nessas baixas frequências, conforme observado anteriormente, refletindo a indutância de magnetização. Pode-se medir essa indutância, mas não é necessário. A perda de inserção de qualquer grampo que atenda à Figura CS114-2 significa que a impedância do grampo em 10 kHz é da ordem de 1 ohm. Daí a tremenda carga (perda de inserção ~ 35 dB a 10 kHz) em um sistema de 50 ohm, mas deve ser imediatamente aparente que um sistema de áudio com uma impedância de saída da ordem de 1 ohm será muito mais eficiente em fornecer energia ao braçadeira e no dispositivo de calibração cargas de 50 ohm.