Verwenden eines RTA-Programms als Oszilloskop oder Schaltungsanalysator - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Der Zweck dieses Tricks besteht darin, den Zuschauern eine kostengünstige Möglichkeit zu bieten, die elektrischen Signale ihrer Schaltkreise und Geräte mit Echtzeitanalyseprogrammen (RTA) anzuzeigen. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes gegenüber einem Oszilloskop besteht darin, dass RTA-Programme sowohl als Oszilloskop zum Sehen der Spannung als auch als RTA zum Sehen des Frequenzgangs fungieren können.

Ein Oszilloskop eignet sich gut für einfache Töne, komplexe Signale sind jedoch schwer zu erkennen. Ein RTA gibt einen Überblick über das Frequenzspektrum des zu testenden Signals. Dies ist gut, um den harmonischen Anteil in einem Signal, jeglichen hochfrequenten Rauschanteil zu identifizieren und auch um die Auswirkungen von Filtern zu bestimmen.

Anwendungen umfassen:

• Betrachten Sie den tatsächlichen Effekt von passiven Frequenzweichen oder Filtern, um zu sehen, was der genaue Effekt ist. Dies ist hilfreich für benutzerdefinierte Lautsprecherdesigns mit benutzerdefinierten passiven Frequenzweichen.
• Anzeigen der Ausgabe einer Schaltung vor oder nach Rauschfiltern oder einfach nur nach Rauschen selbst suchen.
• Anzeigen und Speichern von Oszilloskopausgängen oder -kurven.
• Anzeigen und Speichern von Frequenzgangausgaben.
• Anzeigen des Einsetzens von Signal-Clipping (Überschreitung der Spannungsschienen oder des Bereichs) und der mit dem Clipping verbundenen Oberwellen. Dies bietet auch eine gute Möglichkeit, Clipping-Detektoren zu testen, indem die Bedingungen verfolgt werden, die die Schaltung auslösen.
• Fehlersuche in Schaltkreisen durch Betrachtung sowohl der Spannungs- als auch der Frequenzkomponenten.
• Messen des Frequenzgangs von Audioverstärkern und Feststellen, ob Filter im System vorhanden sind – dies ist nützlich, wenn Sie bestimmen möchten, wie das Signal in OEM/Fabrik-Audiosystemen (Autos, Stereoanlagen usw.) aussieht. Wenn Sie etwas besser klingen lassen möchten als ab Werk, ist es hilfreich zu wissen, womit Sie arbeiten.

Das eingebettete Video bietet eine narrative Erklärung des Prozesses. Die Bilder enthalten die Setup-Bank und ein Blockschaltbild des Signalroutings.

Schritt 1: Bestimmen Sie die Betriebsspannungen

Um einen computerbasierten Echtzeitanalysator (RTA) zum Messen des elektrischen Verhaltens Ihrer Schaltung zu verwenden, müssen Sie bestimmen, welchen Spannungsbereich Ihre Schaltung erzeugen wird. Der Eingang zu den meisten Computer-Soundkarten ist ziemlich niedrig, nur ein Volt. ÜBERSCHREITEN SIE DEN EINGANGSSPANNUNGSBEREICH NICHT! Dies bedeutet, dass Schaltungen mit höheren Ausgangsspannungen diese Spannung auf ein akzeptables Niveau reduzieren müssen. Dies kann mit einem Spannungsteiler-Widerstandsnetzwerk oder einer Leitungsausgangswandlerschaltung oder -vorrichtung erfolgen. Wenn Sie den Ausgang eines Audioverstärkers betrachten, ist ein Line-Ausgangswandler ein perfektes Gerät für diesen Zweck. Der Line-Ausgangswandler nimmt Lautsprecherpegelsignale auf und reduziert sie über Widerstandsnetzwerke oder einen Audiotransformator auf Linepegelsignale. Sie möchten Frequenzbereiche berücksichtigen, da einige transformatorbasierte Netzausgangswandler den Frequenzgang beeinflussen.

Um die Ausgangsspannung Ihrer Schaltung oder Ihres Geräts zu bestimmen (falls Sie sie noch nicht kennen), sollten Sie sie mit einem Voltmeter messen, um sowohl die AC- als auch die DC-Spannungseigenschaften zu bestimmen. Wenn die Spannung reduziert werden muss, behalten Sie das Verhältnis (Ausgang: Eingang) im Auge, damit Sie die Ergebnisse übersetzen können. Beachten Sie auch, dass Ihr DMM die Durchschnitts- oder RMS-Spannung misst und Ihr Oszilloskop die Spitzenspannung leicht anzeigt, siehe das beigefügte Bild.

Wenn die Ausgangsspannung 10 VAC beträgt und Sie ein Widerstandsnetzwerk oder einen Leitungsausgangswandler anwenden, der sie auf 1 VAC herunternimmt, haben Sie ein Verhältnis von 10:1. Das bedeutet, dass eine Messung von 0,5 VAC im Programm zu einem tatsächlichen Schaltkreisausgang von 5 VAC (0,5 x 10 = 5) führt.

Ich habe diese Methode verwendet, um die Ausgänge von Hochleistungs-Audioverstärkern zu messen. Behalten Sie einfach Ihre Spannungsbereiche im Auge und achten Sie darauf, welche Last das Gerät sieht. Natürlich stehen Ihnen auch andere Verstärkungsstufen zur Verfügung, so dass es sinnvoll ist, einen gemessenen Pegel mit dem Programm zu überprüfen und die Audioverstärkung am PC anzupassen, um ein brauchbares Verhältnis zu erreichen.

Dies ist ein guter Zeitpunkt, um zu erwähnen, dass jede Schaltung oder jedes Gerät eine Ausgangsimpedanz und eine Eingangsimpedanz hat. Ihr Gerät oder Ihre Schaltung sollte dies bereits beim Design berücksichtigen und die meisten Audioeingänge haben eine hohe Eingangsimpedanz (etwa 10 kOhm). Wenn mehr Informationen zu diesem Thema gewünscht werden, gibt es online Videos, die dieses Thema erklären (schauen Sie nach Vorträgen wie "Eingangs- und Ausgangswiderstand von Schaltungen und den Spannungsteilern").

Schritt 2: Sammeln Sie die notwendigen Komponenten

Da für diesen Tipp und Trick ein Echtzeitanalyseprogramm (RTA) erforderlich ist, benötigen Sie einen PC oder ein Tablet mit einer Audioeingangskarte oder -funktion. Sie benötigen außerdem ein RTA-Programm, das auf dem PC oder Tisch ausgeführt wird. Es stehen mehrere Programme (sowohl kostenlos als auch kostenpflichtig) zur Verfügung, die eine Frequenzansicht und eine Oszilloskopansicht bieten.

Abhängig vom Spannungsausgang des Schaltkreises benötigen Sie möglicherweise einen Schaltkreis oder ein Gerät für den Netzausgang (siehe Schritt 1).

Sie benötigen Kabel, um alles miteinander zu verbinden, meistens Audiokabel mit Anschlüssen, die mit dem Audioeingang Ihres PCs oder Tablets kompatibel sind.

Das zu testende Gerät oder der zu testende Schaltkreis sowie die zum Einschalten verwendeten Mittel werden benötigt. Bei einigen Geräten kann dies die Stromversorgung erfordern, die Sie normalerweise zum Testen der Geräte verwenden.

Schritt 3: Verbinden Sie die Komponenten

Da Sie das RTA-Programm auf dem PC oder Tablet verwenden, um das elektrische Signal Ihres Schaltkreises oder Geräts anzuzeigen, müssen Sie das Signal vom Schaltkreis oder Gerät in den PC oder das Tablet übertragen. Das RTA-Programm muss angewiesen werden, am Audioeingang nach dem Signal zu suchen. Lesen Sie dazu die Anweisungen Ihres RTA-Programms.

Einfach ausgedrückt, verbinden Sie Drähte mit dem Ausgang Ihrer Schaltung oder Ihres Geräts und verbinden sie mit dem Audioeingang des PCs oder Tablets. Siehe Schritt 1, wenn Sie einen Leitungsausgangswandler zwischen der Schaltung und dem PC benötigen, um die Spannung auf einen akzeptablen Bereich zu reduzieren.

Achten Sie jedoch darauf, keine hohen Spannungen in Ihren PC einzuspeisen, da Sie sonst die Audioplatine beschädigen können!

Schritt 4: Verstehen der Ergebnisse

Das RTA-Programm in diesem Beispiel ermöglicht sowohl eine Oszilloskopansicht als auch eine Frequenzspektrumansicht. Die Oszilloskopansicht verhält sich ähnlich wie ein herkömmliches Oszilloskop. Da der Audioeingang am PC oder Tablet über eine einstellbare Eingangsverstärkung verfügt und Sie die Signalspannung möglicherweise auf einen akzeptablen Wert ändern, müssen Sie das tatsächliche Verhältnis bestimmen, um die Oszilloskopansicht zum Messen der Spannung zu verwenden. Verwenden Sie dazu Ihr Voltmeter am Stromkreisausgang und vergleichen Sie es mit der Anzeige auf dem Bildschirm. Passen Sie die verfügbaren Verstärkungs- oder Lautstärkestufen so an, dass Sie ein vernünftiges Verhältnis haben, um die Mathematik zu vereinfachen. Wenn Ihre Schaltung oder Ihr Gerät über einstellbare Ausgangsspannungen verfügt, führen Sie Messungen auf verschiedenen Pegeln durch, um sicherzustellen, dass Sie eine lineare Verstärkungsbeziehung haben (d. h. das Verhältnis bleibt bei verschiedenen Lautstärkebereichen konstant). Wenn Sie nicht an den tatsächlichen Spannungswerten interessiert sind, weil Sie sie bereits kennen, können Sie diesen Schritt überspringen.

Die Frequenzspektrumansicht ist der Hauptvorteil dieser Methode. In dieser Ansicht haben Sie die Möglichkeit, die Auflösung Ihrer Ansicht auszuwählen, und diese wird in Oktaven (oder Bruchteilen von Oktaven) angegeben. 1/1 Oktave hat die niedrigste Auflösung, 1/3 Oktave Ansicht hat 3x so viel Auflösung. 1/6 Oktave hat eine 6x höhere Auflösung als 1/1 Oktave. Dieses Programm geht auf eine Auflösung von 1/24 Oktave herunter, was mehr Details ermöglicht. Welche Auflösung Sie wählen, hängt davon ab, wofür Sie sich interessieren. Für die meisten Zwecke ist es in der Regel wünschenswert, die höchstmögliche Auflösung zu sehen.

Ein weiterer interessanter Wert ist der Mittelwert. Dies bestimmt, wie das RTA-Programm die Ergebnisse durchschnittlich wertet. Die Verwendung dieser Variablen hängt von Ihrem Interesse ab. Wenn Sie Änderungen in Echtzeit sehen möchten, halten Sie den Durchschnittswert sehr niedrig (zwischen 0 - 5). Wenn Sie eine "Steady-State"-Darstellung der Schaltung sehen möchten, sind Mittelwerte größer als 20 sinnvoll. Beachten Sie, dass Sie bei hohen Durchschnittswerten länger auf Ergebnisse warten und Änderungen sehen müssen.

Wenn Sie den Frequenzgang einer Audioschaltung lernen möchten, möchten Sie, dass die Schaltung versucht, ein Signal zu erzeugen, das den gesamten nutzbaren Frequenzbereich abdeckt (normalerweise 20 Hz bis 20.000 Hz). Dies kann erreicht werden, indem die Schaltung unkorreliertes rosa Rauschen oder einen Ton-Sweep reproduziert, während die Ausgabe auf dem RTA überwacht wird.

Die Bilder sind Ausgaben von gemessenen Schaltkreisen, einschließlich der Übergangspunkte einer passiven Frequenzweiche, des Werks-EQs und der korrigierten Reaktion eines 2014er Honda Accord, des Werks-EQs eines 2017er Malibu LT mit 5 Lautstärkepegeln, Oszilloskopansicht von 1-kHz-Beschnitttönen und Frequenz Antwortansicht von 50-Hz-Tönen abgeschnitten und nicht abgeschnitten.

Zweiter Platz in der Elektronik-Tipps & Tricks-Challenge