Software generator de joasă frecvență. Generator de frecvență audio
SoundCard Oszilloscope - un program care transformă computerul într-un osciloscop cu două canale, un generator de frecvență joasă cu două canale și un analizor de spectru
Bună ziua, dragi radioamatori!
Fiecare radioamator știe că pentru a crea aparate de radio amatori mai mult sau mai puțin complexe, trebuie să ai la dispoziție nu doar un multimetru. Astăzi, în magazinele noastre puteți cumpăra aproape orice dispozitiv, dar - există un „dar” - costul unui dispozitiv de calitate decentă este nu mai puțin de câteva zeci de mii de ruble noastre și nu este un secret că pentru majoritatea rușilor acesta este o sumă semnificativă de bani și, prin urmare, aceste dispozitive nu sunt disponibile deloc, sau un radioamator cumpără dispozitive care au fost utilizate de mult timp.
Azi pe site , vom încerca să dotăm laboratorul de radioamatori cu instrumente virtuale gratuite -osciloscop digital cu două canale,
generator de frecvență audio cu două canale,
analizor de spectru. Singurul dezavantaj al acestor dispozitive este că toate funcționează numai în banda de frecvență de la 1 Hz la 20.000 Hz. Site-ul a oferit deja o descriere a unui program similar de radio amator:“ “
– un program care transformă computerul de acasă într-un osciloscop.
Astăzi vreau să vă aduc în atenție un alt program - "Osziloscop placa de sunet„. Am fost atras de acest program de caracteristicile sale bune, designul atent, ușurința de a învăța și de a lucra în el. Acest program este în engleză, nu există traducere în limba rusă. Dar nu consider acest lucru un dezavantaj. În primul rând, este foarte ușor să-ți dai seama cum să lucrezi în program, îl vei vedea singur și, în al doilea rând, într-o zi vei dobândi dispozitive bune (și au toate simbolurile în engleză, deși ele însele sunt chineze) și vei dobândi imediat si te obisnuiesti usor cu ele.
Programul a fost dezvoltat de C. Zeitnitz și este gratuit, dar numai pentru uz privat. O licență pentru program costă aproximativ 1.500 de ruble și există și așa-numita „licență privată” - care costă aproximativ 400 de ruble, dar aceasta este mai mult o donație către autor pentru îmbunătățirea ulterioară a programului. Desigur, vom folosi versiunea gratuită a programului, care diferă doar prin faptul că, atunci când îl lansați, de fiecare dată apare o fereastră care vă cere să cumpărați o licență.
Descărcați programul (cea mai recentă versiune din decembrie 2012):
(28,1 MiB, 50.675 accesări)
Mai întâi, să înțelegem „conceptele”:
Osciloscop– un dispozitiv conceput pentru cercetare, observare, măsurare a amplitudinii și a intervalelor de timp.
Osciloscoapele sunt clasificate:
♦ după scopul și metoda de afișare a informațiilor:
– osciloscoape cu scanare periodică pentru observarea semnalelor pe ecran (în Occident se numesc osciloscop)
– osciloscoape cu baleiaj continuu pentru inregistrarea curbei semnalului pe banda fotografica (in Occident se numesc oscilograf)
♦ prin metoda de procesare a semnalului de intrare:
– analogic
– digitală
Programul rulează într-un mediu nu mai mic decât W2000 și include:
- osciloscop cu două canale cu o frecvență de transmisie (în funcție de placa de sunet) de cel puțin 20 până la 20.000 Hz;
– generator de semnal cu două canale (cu o frecvență generată similară);
- analizor de spectru
– și este, de asemenea, posibil să înregistrați un semnal audio pentru studiu ulterior
Fiecare dintre aceste programe are caracteristici suplimentare pe care le vom analiza pe măsură ce le vom explora.
Vom începe cu generatorul de semnal:
Generatorul de semnal, așa cum am spus deja, este cu două canale - Canalul 1 și Canalul 2.
Să luăm în considerare scopul comutatoarelor și ferestrelor sale principale:
1
– butoane pentru pornirea generatoarelor;
2
– Fereastra de setare a formei de undă de ieșire:
albastru– sinusoidal
triunghi- triunghiular
pătrat- dreptunghiular
dinți de ferăstrău- dinți de ferăstrău
zgomot alb- Zgomot alb
3
– regulatoare de amplitudine a semnalului de ieșire (maxim – 1 volt);
4
– Controale de setare a frecvenței (frecvența dorită poate fi setată manual în ferestrele de sub comenzi). Deși frecvența maximă pe regulatoare este de 10 kHz, puteți introduce orice frecvență permisă în ferestrele inferioare (în funcție de placa de sunet);
5
– ferestre pentru setarea manuală a frecvenței;
6
– pornirea modului „Sweep – generator”. În acest mod, frecvența de ieșire a generatorului se schimbă periodic de la valoarea minimă setată în casetele „5” la valoarea maximă setată în casetele „Fend” în timpul stabilit în casetele „Timp”. Acest mod poate fi activat fie pentru un canal, fie pentru două canale simultan;
7
– ferestre pentru setarea frecvenței și timpului final al modului Sweep;
8
– conexiune software a ieșirii canalului generatorului la primul sau al doilea canal de intrare al osciloscopului;
9
- stabilirea diferenței de fază între semnalele de la primul și al doilea canal al generatorului.
10
-la setarea ciclului de lucru al semnalului (valabil doar pentru un semnal dreptunghiular).
Acum să ne uităm la osciloscopul în sine:
1
– Amplitudine -
reglarea sensibilității canalului de deviere verticală
2
– Sincronizare– permite (prin bifare sau debifare) reglarea separată sau simultană a două canale în funcție de amplitudinea semnalului
3, 4
– vă permite să separați semnalele de-a lungul înălțimii ecranului pentru observarea lor individuală
5
– setarea timpului de baleiaj (de la 1 milisecundă la 10 secunde, cu 1000 de milisecunde într-o secundă)
6
– start Stop funcționarea osciloscopului. Când este oprit, starea curentă a semnalelor este salvată pe ecran și apare butonul Salvare ( 16
) vă permite să salvați starea curentă pe computer sub formă de 3 fișiere (date text ale semnalului studiat, o imagine alb-negru și o imagine color a imaginii de pe ecranul osciloscopului la momentul opririi)
7
– Trigger– un dispozitiv software care întârzie începerea unei mături până când sunt îndeplinite anumite condiții și servește la obținerea unei imagini stabile pe ecranul osciloscopului. Există 4 moduri:
– pornit/oprit. Când declanșatorul este dezactivat, imaginea de pe ecran va părea „curgând” sau chiar „untată”.
– mod auto. Programul însuși selectează modul (normal sau simplu).
– Mod normal. În acest mod, se efectuează o baleiere continuă a semnalului studiat.
– modul single player. În acest mod, se efectuează o măturare unică a semnalului (cu un interval de timp setat de regulatorul de timp).
8
– selectarea canalului activ
9
– Margine– tip de declanșare a semnalului:
- în creștere– de-a lungul frontului semnalului studiat
– cădere– conform declinului semnalului studiat
10
– Setare automată– setarea automată a timpului de baleiaj, sensibilitatea canalului deviației verticale Amplitudine și, de asemenea, imaginea este condusă în centrul ecranului.
11
-Modul canal– determină modul în care vor fi afișate semnalele pe ecranul osciloscopului:
– singur– ieșire separată a două semnale către ecran
- CH1 + CH2– scoateți suma a două semnale
– CH1 – CH2– scoate diferența dintre două semnale
– CH1 * CH2– ieșirea produsului a două semnale
12 și 13 – selectarea afișării canalelor pe ecran (sau oricare dintre cele două, sau două simultan, valoarea este afișată lângă Amplitudine)
14
– ieșire de formă de undă canal 1
15
– canalul 2 de ieșire a formei de undă
16
– deja trecut - înregistrarea unui semnal către un computer în modul de oprire a osciloscopului
17
– scară de timp (avem un regulator Timp este setat la 10 milisecunde, astfel încât scara este afișată de la 0 la 10 milisecunde)
18
– stare– arată starea curentă a declanșatorului și, de asemenea, vă permite să afișați următoarele date:
- HZ și Volți– afișarea frecvenței tensiunii curente a semnalului studiat
– cursor– includerea cursoarelor verticale și orizontale pentru măsurarea parametrilor semnalului studiat
– log pentru a umple– înregistrarea secundă cu secundă a parametrilor semnalului studiat.
Efectuarea de măsurători pe un osciloscop
Mai întâi, să setăm generatorul de semnal:
1. Porniți canalul 1 și canalul 2 (triunghiurile verzi se aprind)
2. Setați semnalele de ieșire - sinusoidale și dreptunghiulare
3. Setați amplitudinea semnalelor de ieșire la 0,5 (generatorul generează semnale cu o amplitudine maximă de 1 volt, iar 0,5 va însemna o amplitudine a semnalului egală cu 0,5 volți)
4. Setați frecvențele la 50 Herți
5. Comutați în modul osciloscop
Măsurarea amplitudinii semnalului:
1. Butonul de sub inscripție Măsura selectați modul HZ și Volți, puneți o bifă lângă inscripții Frecvență și tensiune. În același timp, frecvențele curente pentru fiecare dintre cele două semnale (aproape 50 herți), amplitudinea semnalului complet apar deasupra Vp-pși tensiunea efectivă a semnalului Veff.
2. Butonul de sub inscripție Măsura selectați modul Cursore si puneti o bifa langa inscriptie Voltaj. În acest caz, avem două linii orizontale, iar în partea de jos există inscripții care arată amplitudinea componentelor pozitive și negative ale semnalului ( A), precum și intervalul general de amplitudine a semnalului ( dA).
3. Setăm liniile orizontale în poziția de care avem nevoie față de semnal, pe ecran vom primi date despre amplitudinea lor:
Măsurarea intervalelor de timp:
Efectuăm aceleași operații ca și pentru măsurarea amplitudinii semnalelor, cu excepția - în modul Cursore pune o bifă lângă inscripție Timp. Ca urmare, în loc de cele orizontale, vom obține două linii verticale, iar în partea de jos se va afișa intervalul de timp dintre cele două linii verticale și frecvența curentă a semnalului în acest interval de timp:
Determinarea frecvenței și amplitudinii semnalului
În cazul nostru, nu este nevoie să se calculeze în mod specific frecvența și amplitudinea semnalului - totul este afișat pe ecranul osciloscopului. Dar dacă trebuie să utilizați un osciloscop analogic pentru prima dată în viață și nu știți cum să determinați frecvența și amplitudinea unui semnal, vom lua în considerare această problemă în scopuri educaționale.
Lăsăm setările generatorului așa cum au fost, cu excepția setării amplitudinii semnalului la 1.0 și a setărilor osciloscopului ca în imagine:
Setăm controlul amplitudinii semnalului la 100 milivolti, controlul timpului de baleiaj la 50 milisecunde și obținem o imagine pe ecran ca mai sus.
Principiul determinării amplitudinii semnalului:
Regulator Amplitudine suntem intr-o situatie 100 milivolți, ceea ce înseamnă că costul împărțirii grilei pe verticală pe ecranul osciloscopului este de 100 milivolți. Numărăm numărul de diviziuni din partea de jos a semnalului până în sus (obținem 10 divizii) și înmulțim cu prețul unei diviziuni - 10*100= 1000 milivolți= 1 volți, ceea ce înseamnă că amplitudinea semnalului de sus în jos este de 1 volt. Exact în același mod, puteți măsura amplitudinea semnalului în orice parte a oscilogramei.
Determinarea caracteristicilor de sincronizare a semnalului:
Regulator Timp suntem intr-o situatie 50 de milisecunde. Numărul de diviziuni orizontale ale scării osciloscopului este 10 (în acest caz, avem 10 diviziuni pe ecran), împărțiți 50 la 10 și obțineți 5, aceasta înseamnă că costul unei diviziuni va fi egal cu 5 milisecunde. Selectăm secțiunea oscilogramei semnal de care avem nevoie și numărăm în câte diviziuni se încadrează (în cazul nostru, 4 diviziuni). Înmulțiți prețul unei divizii cu numărul de diviziuni 5*4=20
si determina ca perioada semnalului in zona studiata este 20 de milisecunde.
Determinarea frecvenței semnalului.
Frecvența semnalului studiat este determinată de formula uzuală. Știm că o perioadă a semnalului nostru este egală cu 20 de milisecunde, rămâne să aflăm câte perioade vor fi într-o secundă - 1 secundă/20 milisecunde= 1000/20= 50 Herți.
Analizor de spectru
Analizor de spectru– un dispozitiv pentru observarea și măsurarea distribuției relative a energiei oscilațiilor electrice (electromagnetice) într-o bandă de frecvență.
Analizor de spectru de joasă frecvență(ca și în cazul nostru) este conceput să funcționeze în domeniul de frecvență audio și este utilizat, de exemplu, pentru a determina răspunsul în frecvență al diferitelor dispozitive, atunci când se studiază caracteristicile zgomotului și se instalează diverse echipamente radio. Mai exact, putem determina răspunsul amplitudine-frecvență al amplificatorului audio care este asamblat, putem configura diverse filtre etc.
Nu este nimic complicat în lucrul cu un analizor de spectru; mai jos voi prezenta scopul setărilor sale principale, iar tu însuți, prin experiență, îți vei da seama cu ușurință cum să lucrezi cu el.
Iată cum arată analizorul de spectru în programul nostru:
Ce este aici - ce:
1. Vedere verticală a scalei analizorului
2. Selectarea canalelor afișate din generatorul de frecvență și tipul de afișare
3. Partea de lucru a analizorului
4. Buton pentru înregistrarea stării curente a oscilogramei când este oprită
5. Modul de mărire a câmpului de lucru
6. Comutarea scării orizontale (scara de frecvență) de la vedere liniară la vedere logaritmică
7. Frecvența semnalului curent când generatorul funcționează în modul de baleiaj
8. Frecvența curentă la poziția cursorului
9. Indicator de distorsiune armonică a semnalului
10. Setarea unui filtru pentru semnale în funcție de frecvență
Vezi cifrele Lissajous
figurile Lissajous– traiectorii închise trasate de un punct care execută simultan două oscilații armonice în două direcții reciproc perpendiculare. Aspectul figurilor depinde de relația dintre perioadele (frecvențele), fazele și amplitudinile ambelor oscilații.
Dacă aplicați la intrări " X" Și " Y» semnalele osciloscopului de frecvențe apropiate, apoi figurile Lissajous pot fi văzute pe ecran. Această metodă este utilizată pe scară largă pentru a compara frecvențele a două surse de semnal și pentru a potrivi o sursă cu frecvența celeilalte. Când frecvențele sunt apropiate, dar nu egale între ele, cifra de pe ecran se rotește, iar perioada ciclului de rotație este inversul diferenței de frecvență, de exemplu, perioada de rotație este de 2 s - diferența de frecvențe dintre semnale este de 0,5 Hz. Dacă frecvențele sunt egale, figura îngheață nemișcată, în orice fază, dar în practică, din cauza instabilităților pe termen scurt ale semnalelor, figura de pe ecranul osciloscopului de obicei tremură puțin. Puteți utiliza pentru comparație nu numai frecvențe identice, ci și pe cele care sunt într-un raport multiplu, de exemplu, dacă sursa de referință poate produce doar o frecvență de 5 MHz, iar sursa reglată poate produce o frecvență de 2,5 MHz.
Nu sunt sigur că această funcție a programului vă va fi utilă, dar dacă aveți nevoie brusc de ea, atunci cred că vă puteți da seama cu ușurință de această funcție pe cont propriu.
Funcție de înregistrare audio
Am spus deja că programul vă permite să înregistrați orice semnal sonor pe un computer în scopul studiului suplimentar. Funcția de înregistrare a semnalului nu este dificilă și vă puteți da seama cu ușurință cum să o faceți:
O aplicație care vă permite să transmiteți sunet de diferite frecvențe prin mai multe canale este indispensabilă la configurarea sistemelor muzicale profesionale.
Generator de frecvență audio - numele programului vorbește de la sine. Există un alt nume pentru aplicația „Generator de sunet”. Sistemul vă permite să transmiteți sunet cu capacitatea suplimentară de a personaliza caracteristicile semnalului. Un avantaj important al aplicației este capacitatea de a transmite sunet multicanal. Când generatorul este pornit, nouă panouri separate se aprind cu funcția de reglare posibilă a frecvenței pentru fiecare canal. Locația lor poate fi modificată sau fixată în zona desktopului.
Caracteristicile aplicației
Aplicația audio este compatibilă cu carduri pe 24 și 32 de biți, iar rata de eșantionare trebuie să fie de 384 kHz. Este posibil să se transmită zgomot și semnale sinusoidale armonice. Schimbarea fazelor sonore este ușoară prin comutarea mecanică a sistemului. Adesea, aceste funcții sunt utilizate atunci când utilizați echipamente profesionale.Generatorul de frecvență audio este o aplicație foarte concentrată. Acest lucru se datorează următoarelor funcții:
- Gama de frecvențe nu este limitată, în funcție de capacitățile tehnice ale sistemului de sunet;
- generatorul asigură funcționarea a două sau mai multe oscilatoare cu funcția de a modifica simultan caracteristicile transmisiei sunetului;
- sunt prevăzute moduri de reproducere a zgomotului brownian, alb și roz, precum și transmiterea modulației de amplitudine și a frecvenței de oscilație a oscilațiilor electrice;
- aplicația audio are cel mai mic procent de distorsiune;
- Sunetul procesat poate fi salvat pe computer.
DI HALT:
Metoda este pervertită, să fiu sincer, aș asambla rapid un generator de semnal de forma necesară pe R2R. Dar se întâmplă că uneori lipsește unul, alteori celălalt, dar aproape întotdeauna există gunoi de computer întins prin preajmă.
Disclaimer:
Vreau să vă avertizez imediat că manipulările barbare cu computerul acoperă imediat garanția hardware-ului cu un organ de blană, iar dacă raza de curbură a mâinilor este mică, computerul ca întreg sau părți importante. Dacă te îndoiești de stabilitatea mâinii tale și de capacitățile tale, atunci este mai bine să asamblați un Frankenstein din gunoi doar pentru experimente.
Aveam nevoie să depanez un dispozitiv pe un microcontroler AVR. Mai exact, primirea datelor de la ADC. Semnalul acestor date trebuie să fie de frecvență ultra joasă, aproximativ 1 Hz. Destul de ciudat, este destul de dificil să obțineți un semnal de această frecvență folosind mijloace standard. Placa de sunet are filtre de ieșire care nu permit unui astfel de semnal de frecvență joasă să treacă. Prin urmare, s-a luat decizia de a actualiza placa de sunet.
Pentru a fi sigur, s-a decis implementarea acestui lucru pe o placă de sunet externă. Dar această experiență este valabilă și pentru plăcile de sunet încorporate, dar este demnă de Jedi.
O placă de sunet a fost cumpărată pe ciocan Sound Blaster Live. După o privire rapidă, a devenit clar că este imposibil să înțelegeți designul circuitului unei plăci cu 4 straturi fără iarbă bună. Dar este destul de evident că toate semnalele analogice de ieșire și de intrare merg mai întâi la amplificator operațional și apoi la DAC/ADC. Ei bine, OU a fost căutat rapid pe google. Apoi am acordat atenție microcircuitului în care ajung aproximativ toate semnalele. Ea era a doua ca mărime. Am introdus marcajul pe Google și iată! Am găsit fișa de date!
Pinout microcircuit.
Suntem interesați de ieșirea liniară a DAC (subliniată cu roșu). Am selectat doar canalul potrivit. Dacă cineva decide să facă un osciloscop, atunci va trebui să se lipeze la intrarea liniară (dreptunghi albastru). Desigur, prin diagrama de decuplare corespunzătoare (care poate fi căutată pe Google pe Internet).
Pentru a nu arde DAC-ul cu experimentele mele infernale, am decis să-l protejez puțin. Și recomand să faci o astfel de schemă fără greș.
Rezistor lipit
Pentru a scoate semnalul de la computer, am folosit un conector VGA, care, printr-o minune, stătea pe birou. Ce este bun la acest fir: are 5 fire ecranate separat. Tocmai am conectat un fir la pinul 1 (semnal ROȘU). Deoarece ecranele tuturor semnalelor sunt oricum conectate la masă, nu m-am deranjat cu conexiunea la masă. Desigur, în mod ideal trebuie să scoateți masa analogică a plăcii de sunet (unde se află, se caută în fișa de date pentru același cip), dar am fost înșurubat.
Sistem de sunet instalat și priza generatorului nostru
Ca generator, folosesc un program primitiv „Tone Generator”, care poate fi descărcat de aici. Vă permite să generați undă sinusoidală, ferăstrău, undă pătrată, zgomot alb și un semnal ciudat.
Ceea ce este suficient pentru scopurile mele.
După ce a fost instalat în computer, am decis să folosesc un osciloscop pentru a mă asigura că se desfășoară generația și l-am lipit corect.
Sinusul pur al generatorului nostru.
Ei bine, polarizarea fără un condensator în DAC-ul meu este de aproximativ 2 volți. Să verificăm cum mănâncă ADC-ul microcontrolerului meu.
Un generator și un program care citește valorile ADC ale microcontrolerului.
Nu acordați atenție că sinusul măsurat de controler este atât de rupt - frecvența de eșantionare este foarte scăzută.
Pentru a deplasa punctul zero, precum și pentru a reduce amplitudinea semnalului la jumătate, trebuie să plasați un rezistor de 10 k la masă. Astfel, împreună cu rezistența de pe placa de sunet, se formează un divizor de tensiune.
Mă înclin pentru aceste experimente reușite.
> Mai jos este o listă de programe pentru generarea de semnale de diferite forme și caracteristici de frecvență, care sunt cel mai des folosite de radioamatorii.
>Programul SweepGen
>Generator de programe de semnale sonore de testare staționare și variabile în timp. Echipat cu mai multe moduri de funcționare: măturare manuală, frecvență fixă, măturare lentă și rapidă reglabilă, zgomot alb. Programul este gratuit.
> Generator de semnal digital
>
>Software gratuit pentru dezvoltarea diferitelor semnale digitale. Include: generator de zgomot alb, generator de impulsuri triunghiulare și pătrate, generator sinusoid, generator de undă sinusoidală și generator de ritm.
>Generator de tonuri NCH
>
>Programul este capabil să genereze un număr mare de semnale de diverse forme: puls, dinți de ferăstrău, dreptunghiulare cu fronturi foarte bune, triunghiulare, sinusoidale, precum și toate zgomotele principale (violet, alb, maro, roz, gri și albastru) .
> Generator AudioWave
>
>Software, care este un generator de semnal de joasă frecvență (cu două canale). Software-ul este plătit, costă 50 EUR, dar există o versiune demo cu utilizare limitată.
> Generator de tonuri de testare
>
>Un program capabil să creeze diverse semnale sonore pe o gamă largă de frecvențe. Software-ul costă de la 30 EUR. Există o versiune gratuită complet funcțională de 30 de zile.
>Generator de zgomot filtrat
>
>Software conceput pentru a genera semnale de zgomot. Versiunea gratuită a programului funcționează timp de 30 de zile. Versiunea completă este disponibilă de la 20 EUR.
> Generator PWM
>
>Generator convențional de semnal de lățime a impulsului. Programul este shareware: 16 EUR. Versiunea gratuită a programului este disponibilă timp de 30 de zile.
> Generator de tonuri multiple
>
>Generator de semnale de frecvență audio multiton cu două canale. Versiunea de încercare a software-ului durează 30 de zile. Versiunea completă disponibilă de la 20 EUR.
