Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электронная лаборатория на IBM PC. Инструментальные средства и моделирование элементов практических схем
.pdf
1.1. Входное устройство для аудио карты
à)
á)
â)
Рис. 1.1. Схемы (а, б) и конструкция (в) входного устройства
11
1. Инструментальные средства на базе аудио карты IBM PC
При этом в положении К переключателя П1 производится измерение без испытуемых устройств, а в положении Р — с испытуемыми с тем, чтобы получить результат в «чистом» виде путем
сравнения двух результатов. Поскольку в режиме К происходит
замыкание входа и выхода испытуемого устройства, то необходимо быть уверенным в том, что это не приведет к их самовозбуждению или изменению режима ОУ по постоянному току (это относится и к рабочему (Р) режиму).
1.2. Программа Sound Card Analyzer 2.0
Программа (архив scan.zip на сайте CityRadio.ru размером
465,3 Кбайт) рассчитана на работу в среде Windows 95/98/2000.
Она не требует специальной инсталляции и запускается файлом
scan.exe (438272 байт) при предварительно установленном переключателе П1 на схеме рис. 1.1, à в положение К (Контроль).
Для тестирования АК в главном окне программы (рис. 1.2) могут быть выбраны следующие команды и параметры:
Soundcard settings — кнопка вызова окна установленных программой параметров АК (рис. 1.3, à).
12
Рис. 1.2. Главное окно программы
1.2. Программа Sound Card Analyzer 2.0
Check I/O levels — кнопка запуска предварительного тестирования на допустимое различие каналов по входным и выходным
сигналам на уровне 0 dBFS и –6 dBFS THD (Total Harmonic Distortion — нелинейные искажения) относительно полномасштабного (FS — full scale) кода преобразования, значения которого для
16-битного кодирования (см. рис. 1.3, à) определяется числами от
–32768 до +32768 уровней квантования (для положительной и отрицательной полуволны). Результаты тестирования приводятся в
окне Calibration, наложенном на малоинформативную часть окна
на рис. 1.2. Проведение дальнейших испытаний аудио карты считается возможным, если различие каналов по указанным параметрам не превышает 1 дБ, что достигается их балансировкой в окне
Mixer аудио карты.
Test options — кнопка вызова окна установка уровня THD, при
котором будут проводится все последующие испытания (по умолчанию –3 дБ (см. рис. 1.3, á)).
Save results, HTML report — кнопки для вызова команд сохранения результатов испытания в специальном (с расширением .sav)
или в HTML-формате в папке Cards программы.
Load results — кнопка для вызова команды загрузки файла (с
расширением .sav) с результатами выполненных ранее испытаний.
После загрузки вызывается окно на рис. 1.4.
RUN TESTS ! — кнопка запуска тестирования параметров карты, опционально выбираемых в блоке Select types of tests to perform в окне на рис. 1.2. Результаты испытаний в общем виде пред-
à)
á)
Рис. 1.3. Окна установки параметров аудио карты (а)
и уровня нелинейных искажений (б)
13
1. Инструментальные средства на базе аудио карты IBM PC
Рис. 1.4. Окно с результатами испытаний
ставляются в окне на рис. 1.4, в котором кнопками Details и Graph
вызываются окна с более подробными сведениями в цифровом
или графическом виде. Рассмотрим эти результаты для каждого
тестируемого параметра.
Frequency response — тестирование амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) аудио карты и дополнительного входного
устройства на рис. 1.1. Поскольку полоса пропускания использованных операционных усилителей значительно больше (около
1 МГц) таковой для АК (20 кГц), то можно считать, что полученные результаты определяются только аудио картой.
Численные значения неравномерности АЧХ даются для двух
диапазонов частот: 20 Гц — 20 кГц и 40 Гц — 15 кГц (см. рис. 1.4,
à). Получение данных в любой точке АЧХ (график на рис. 1.5)
14
à)
Рис. 1.4. Окна с результатами испытаний
á)
1.2. Программа Sound Card Analyzer 2.0
производится установкой курсора мыши в интересующую точку
по частоте, при этом отсчет частоты и коэффициента передачи
индицируется в нижнем левом угле окна. Для увеличения (растяжки) АЧХ по оси частот курсор мыши устанавливается в начало или
конец исследуемого участка и при нажатой левой кнопке протягивается соответственно вправо или влево на длину участка (такой
прием масштабирования мышью можно использовать на всех рассматриваемых далее графиках). Заметим, что опция Swap (учет
взаимного влияния каналов) не изменяет график АЧХ.
Рис. 1.5. АЧХ аудио карты SB Live!
Режим тестирования (измерения) АЧХ можно использовать для
определения АЧХ какой-либо электрической цепи. В качестве
примера рассмотрим случай определения основных параметров
последовательного колебательного контура, подключенного к
клеммам входного устройства согласно схеме на рис. 1.6, à (переключатель П1 — в положении К), на которой R — сопротивление
катушки L на постоянном токе. АЧХ для этого случая показана на
рис. 1.6, á.
Используя данные схемы на рис. 1.6, à, рассчитаем резонансную частоту контура (см. разд. 6.4 в [2]) f
2]1/2
(R/L)
– 415]
= (1/2π)[1/2,7 ⋅ 2,2 ⋅ 10–6– (55/2,7)2]
1/2
= 65,15 Гц и поставим в эту точку АЧХ на рис. 1.6, á êóð-
= (1/2π)[1/LC –
o
1/2
= (1/2π)[168 ⋅ 10
сор мыши (из-за дискретности установки эта частота равна
15
3
1. Инструментальные средства на базе аудио карты IBM PC
64,5 Гц). Далее рассчитываем затухание контура d = R/2πfoL=
55/2π⋅66,15 ⋅ 2,7 = 0,13 = –20 ⋅ 0,886 = –17,7 дБ. Если предположить, что в программе не используется множитель 20 при расчете
коэффициента передачи в децибелах, то расчетное значение затухания практически совпадает с полученным результатом (0,04 +
0,83 = 0,87 дБ; 0,04 дБ взято из АЧХ на рис. 1.5).
Dynamic range (for –60 dB test signal) — определение динамического диапазона, равного отношению сигнал/шум при низком
уровне (–60 дБ) тестового сигнала частотой 1000 Гц.
Численные значения параметра представлены в окне Dynamic
range (рис. 1.5, á) тремя величинами: отношением RMS (Root-Mean-Square — среднеквадратическое или действующее) значений
для правого и левого каналов; отношением RMS значений сигна-
à)
á)
Рис. 1.6. Схема подключения последовательного
колебательного контура (а) и АЧХ аудио карты SB Live!
для этого случая (б)
16
1.2. Программа Sound Card Analyzer 2.0
лов с учетом так называемой средневзвешенной А-добавки (A-weighted), определяемой субъективным восприятия сигнала (с учетом
субгармоник) при прослушивании; постоянной составляющей
(DC offset).
Исследуемый параметр в графическом виде отображается
усредненным спектром выходного сигнала частотой 1 кГц с учетом его гармоник при размере окна FFT N = 4096 точек (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Усредненный спектр сигнала в режиме Dynamic range
Interference and noise — тестирование спектральных характеристик аудио карты с использованием гармонического сигнала с
примесью нормированного белого шума, вызывающего ощущение
расширения динамического диапазона (так называемый Dithering-эффект).
Численные значения исследуемого параметра представлены в
окне Noise statistics (рис. 1.8, à) следующими величинами: спектральной плотностью мощности шума (RMS power) для правого и
левого каналов; спектральной плотностью мощности шума с учетом А-добавки (A-weighted); пиковыми уровнями шума (Peak level); постоянной составляющей (DC offset).
Исследуемый параметр в графическом виде отображается
усредненным спектром сигнала при размере окна FFT 4096 точек
(рис. 1.9).
THD + noise — тест, аналогичный режиму Dynamic range с той
разницей, что уровень испытательного сигнала частотой 1 кГц со-
17
1. Инструментальные средства на базе аудио карты IBM PC
à)
Рис. 1.8. Результаты тестирования
Рис. 1.9. Усредненный спектр сигнала в режиме
Interference and noise
ставляет –3 дБ от максимального значения, что приводит к существенным нелинейным искажениям. В этом случае числовые данные (см. рис. 1.8, á) содержат значения коэффициентов нелинейных искажений с учетом только гармонического сигнала (параметр
THD, в сочетании с шумом (параметр THD + noise), в сочетании с
шумом и гармоническими составляющими (THD + noise (A-weighted)) и постоянной составляющей (DC offset). Усредненный спектр
сигнала в этом режиме подобен показанному на рис. 1.7
Stereo channels crosstalk — измерение взаимного влияния каналов при уровне входного сигнала –20 дБ. Числовые значения при-
á)
18
1.3. Программа Analyser
водятся для частот 100 Гц, 1 и 10 кГц, а в графическом виде — на
рис. 1.10.
Заметим, что в программе все осциллограммы изображены
цветными кривыми на черном фоне, что в черно-белом исполнении будет выглядеть не очень привлекательно. Поэтому такие рисунки были отредактированы в редакторе Paint Windows путем выделения дисплейного поля и последующего применения команды
к выделенному участку Рисунок/Обратить цвета (Ctrl + I). Такая
же операция была проведена и для аналогичного графического
материала в последующих разделах.
Рис. 1.10. Графики взаимного влияния каналов
1.3. Программа Analyser
Программа (архив analyzer.zip, 1312 Кбайт) состоит из четырех
независимых подпрограмм: генератора сигналов (файл sig-gen.exe,
26920 байт), измерителя уровня сигналов (meter.exe, 45835 байт),
осциллографа (scope.exe, 32326 байт) и спектрального анализатора
(analyser.exe, 46152 байт). Рассмотрим имитируемые этими программами приборы.
Генератор сигналов (ðèñ. 1.11, à) рассчитан на генерацию шумо-
вых и периодических сигналов частотой 20...20000 Гц следующей
формы (выбирается из списка в верхнем окне-строке): синусоидальной (Sine), треугольной или пилообразной (Triangle/Sawtooth),
19
1. Инструментальные средства на базе аудио карты IBM PC
прямоугольной (Square/Pulse) (у последних двух может быть задан
коэффициент заполнения в строке % Duty), импульсной (Impulse)
(в строке Samples (вместо % Duty) задается количество выборок),
белый (White) (с равномерным спектром) и розовый (Pink) (фликкер или низкочастотный) шум. Уровень выходного сигнала задается в децибелах в строке dB; частота периодических сигналов — в
единицах и сотых долях герца в строке Hz, а также дискретно в
меню Edit согласно стандарту ISO, в виде нот (Note) (C,
C#,...F,...B) и октав (Octave) (0—7).
В меню File единственная команда Exit — выход из программы,
что может быть выполнено и более простым стандартным способом — щелчком по крестику в верхнем правом углу.
Запуск генератора производится кнопкой On с индикацией
включенного состояния зеленым «светодиодом» слева от нее; выключение генератора — кнопкой Off. При изменении частоты работающего генератора цвет индикатора меняется на красный, а
кнопка On — на Update, которую необходимо нажать для продолжения работы. Формируемые генератором сигналы записываются
в файл GEN.TMP в WAV-формате; поэтому он может быть переименован, например, в GEN.WAV и использован в дальнейшем
для различных целей.
Измеритель уровня (ðèñ. 1.12, à) позволяет измерять:
— пиковые (Peak) значения сигналов в левом (Left) и правом
(Right) каналах, отображаемые на полной шкале Peak в диапазоне 0...–96 дБ и ноунисной (две верхних) для диапазона
0...–18 дБ, а также в строке PEAK окна на рис. 1.11, â,âû-
20
à)
á)
â)
Рис. 1.11. Лицевая панель генератора сигналов (а)
и элементы измерителя уровня (б, в)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]