Тестування осцилографами систем аудіопристроїв

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру Осцилографів на сторінці сайту в самому кінці цього Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

Людське вухо, яке досить молоде і не надто багато страждало від сильного шуму, може вловлювати звукові частоти в діапазоні від 20 Гц до 20 кГц. Таким чином, цей діапазон найчастіше використовується для тестування. Сучасне електронне випробувальне обладнання може легко відтворювати ці частоти для використання як вхідні тестові сигнали; або захоплювати їх для аналізу якості вихідного аудіосигналу.

Малюнок 1: Налаштування WaveStation для створення синусоїдальної хвилі з частотою, що коливається. Прилад легко керувати з передньої панелі або через програмне забезпечення ПК.

Генерація тестових сигналів

Існує безліч тестів для аудіопристроїв. Найпростіший - це введення одночастотної синусоїди. Найбільш поширений тест – це розгортка синусоїди, що охоплює діапазон частот. Також можна перевірити реакцію пристрою на раптовий імпульс. У деяких випадках аудіопристрої керуються через послідовну шину, таку як I2S, або в автомобільній системі через CANbus. Можливо, бажано перевірити такі системи, надсилаючи послідовні потоки даних, які активують функції аудіосистеми. У всіх цих випадках потрібний генератор сигналів. Такі прилади як WaveStation або ArbStudio від LeCroy можуть генерувати сигнали в діапазоні від короткого імпульсу, пачки або безперервного сигналу. Сигнал може мати стандартну форму (імпульс, пилкоподібний сигнал, синусоїда тощо), розгортку частот, контрольовану кількість шуму або довільну форму хвилі. Можна навіть захопити реальну форму хвилі, таку як музика або команда послідовних даних, відредагувати цей сигнал, додавши шуму або перешкод, а потім відтворити сигнал. На малюнку 1 показаний приклад налаштування WaveStation для створення синусоїдальної хвилі з частотою, що коливається, яка починається з 10 Гц і проходить через частоти до 30 кГц. Цей сигнал може бути відправлений один раз, кілька разів або він може бути безперервно зациклений.

Захоплення, декодування та характеристика сигналів

Для захоплення та вимірювання аудіосигналів можна використовувати декілька типів випробувального обладнання. Аналізатори спектра можуть вимірювати частотний склад сигналу. Оскільки вони мають динамічний діапазон більше 100 дБ, ці прилади добре підходять для виявлення невеликих кількостей енергії сигналу за наявності значно більших частотних піків на первинних частотах. Цифрові осцилографи найкраще підходять для перевірки рівномірності відгуку аудіосистеми. Осцилограф робить вибірку сигналу і виконує перетворення Фур'є, яке вимірює частотний склад від постійного струму до частоти, що дорівнює половині частоти дискретизації (частота Найквіста). Деякі сучасні осцилографи можуть генерувати аналіз FFT на один мільйон точок, який показує рівномірність відгуку аудіопристрою з набагато більшою роздільною здатністю та точністю, ніж аналізатор спектру. Для цього типу вимірювань важливо вибрати осцилограф із великою пам'яттю збору даних та можливістю виконувати FFT на великій довжині запису.

Малюнок 2: Коротка збільшена деталь послідовного потоку аудіосигналу даних декодується у верхній трасі. Дві нижні траси є аналоговими формами звукових хвиль, що відповідають значенням у цифровій формі хвилі.

На малюнку 2 показано використання осцилографа, який може декодувати аудіосигнали, що передаються за послідовним протоколом даних. Верхня траса є збільшеною деталлю послідовного потоку даних, який декодується в шістнадцяткові значення. Параметр 1 (P1) та параметр 2 (P2) були визначені як значення даних у послідовному потоці даних для лівого та правого каналів аудіоінформації. Дві нижні траси, F1 та F2, показують доріжки цих декодованих значень. Це дозволяє переглядати аудіоінформацію як форми хвилі і навіть відтворювати її через навушники чи динаміки. Інженер може використовувати цей метод для перегляду та прослуховування ефектів відсікання, збоїв та інших проблем. Цей тип можливостей дуже корисний при проектуванні або налагодженні аудіокомпонентів/систем, які включають методи послідовних даних для керування пристроєм або кодування аудіоінформації. Такий вид декодування і відстеження може бути виконаний для значень в потоці даних CANbus, використовуваному в автомобільних додатках.

Рекомендоване обладнання

І LeCroy WaveStation, і ArbStudio можуть створювати стандартні функції (пилкоподібні, синусоїдальні, імпульсні і т. д.) та довільні форми сигналів. Обидва можуть імпортувати реальні форми сигналів, захоплених осцилографом. Як стандартні функції, і довільні форми сигналів можна редагувати, щоб додавати шум, перешкоди чи інші особливості до сигналу. WaveStation найкраще підходить для створення більш коротких і простих форм сигналів, оскільки у нього більш коротка пам'ять, ніж у ArbStudio.

Багато типів осцилографів можна використовувати для тестування аудіосигналів. Однією з лінійок продуктів, що добре підходить, є WaveSurfer від LeCroy. Він може виконувати БПФ до мільйона точок, коли потрібен аналіз спектру, і, додавши опцію AudioBus, може декодувати протоколи I2S, LJ, RJ і TDM. Для автомобільних програм також є опції для декодування CANbus, LIN та FlexRay.

Висновки

Тестування, характеристика та налагодження аудіопристроїв можуть бути виконані швидше та ретельніше за допомогою правильного типу приладів. Генерація тестових сигналів може бути виконана за допомогою функціональних генераторів/довільних сигналів. Цифрові осцилографи можуть переглядати сигнал як у часовій, так і частотній області. Доступні додаткові пакети для запуску та декодування послідовних потоків даних, що дуже корисно для тестування пристроїв, які використовують послідовні протоколи.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy