Установка по

Включите компьютер и перейдите в каталог D:\TMS320C\DSK30, где хранятся программы демонстраций. Введите команду:

FFT_256 

После этого вы должны увидеть на экране картину спектрального анализа сигнала.

Анализатор спектра

Описание программного обеспечения

Программное обеспечение состоит из двух частей – ассемблер-программы платы DSK и исполняемой MS-DOS-программы для компьютера.

DSK-программа

Сначала ПЦОС инициализирует АЦП и затем читает цифровое представление аналогового входного сигнала из АЦП в буфер. Когда буфер заполняется, ПЦОС выполняет быстрое преобразование Фурье (БПФ) для 256 точек по основанию 2, чтобы преобразовать эти данные в частотную область. ПЦОС сообщает компьютеру, что новые данные готовы, и по запросу компьютера передает «реальную» часть результата.

PC-программа

Программа, выполняемая в компьютере, загружает ассемблер-программу в ПЦОС и запускает ее. Затем программа переходит в состояние ожидания сигнала готовности из ПЦОС, который показывает, что новые данные готовы для передачи в компьютер. После этого программа загружает 128 значений, представляющих реальную часть сигнала, находящегося в локальном буфере. Для улучшения отношения «сигнал-шум», компьютерная программа может осреднить входной буфер с предыдущими значениями (не более восьми). На дисплее компьютера отображается 128 значений в частотной области в диапазоне от постоянного сигнала до 22 кГц (этот предел можно менять). Сверху на каждой вертикальной линии рисуется с отставанием относительно основного сигнала маленький красный прямоугольник. Это дает возможность проследить за "хронологией" отображенного сигнала.

Отображение процесса дискретизации в частотной области

Эксперимент 1

Установите частоту генератора на 3 кГц, а амплитуду выходного напряжения 5В. Запустите программу (как было описано выше) и для стабилизации отображаемого сигнала установите усредняющий коэффициент равным 8, нажав три раза клавишу А. Теперь вы должны увидеть картинку, похожую на верхний рисунок. Можно заметить наличие небольших дополнительных «всплесков» при частотах, кратных 3 кГц, то есть приблизительно в каждом горизонтальном делении. Это гармоники входного сигнала, который не является идеальной синусоидой.

Спектральные характеристики

Эксперимент 2

Переключите осреднение на «Уровень 1», нажав клавишу А еще раз. Это уменьшит время обновления картинки на дисплее. Уменьшите частоту дискретизации АЦП до 22,321 кГц (частота меняется с помощью клавиш F5:F6). Теперь медленно увеличивайте частоту сигнала генератора. Вы увидите, что главный пик (основная частота) перемещается по экрану направо, показывая, что частота увеличивается. Когда частота достигнет примерно 11,16 кГц, пик начнет двигаться обратно к левой стороне экрана (постоянной частоте). Он достигнет левого края экрана (постоянной частоты) примерно при 22. Это демонстрирует эффект наложения спектров входного сигнала. Когда частота больше 11,16 кГц, то виден паразитный сигнал от входного сигнала. 11,16 кГц –предел Найквиста, поскольку частота дискретизации равна 22,321 КГц. Если продолжить увеличение частоты, то спектр сигнала будет циклически повторять движение от левого края спектра до частоты в 11,16 кГц.

Это эффект продемонстрирован на рисунке. Как можно заметить, дискретный частотный спектр повторяется на интервалах, кратных Fs (частота дискретизации). При ½ Fs (предел Найквиста), мы имеем полную копию частотного спектра. От ½ Fs до Fs -- зеркальную копию половины частотного спектра и т.д. На практике амплитуда копий частотного спектра уменьшается с увеличением частоты.

Запишите, какая частота будет отображена на экране, если входной сигнал имеет частоту 20 кГц.