С частотой Найквиста

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ им. проф. М.А.БОНЧ-БРУЕВИЧА

══════════════════════════════════════════════════════════════════════

Кафедра РПВЭС Группа Р-97 бригада _______

Лаборатория электроакустики и звукотехники Студент Кулик

Студент Волин

Преподаватель ____________________ Студент Сергеев

Отчет проверен ____. ____. 20 ____ г. Дата выполнения 25. 02. 20 13 г.

О Т Ч Е Т

по лабораторной работе LR-4 AD

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ПРОГРАММЕ SPECTRALAB

1. Цель работы

Целью лабораторной работы является ознакомление студентов с методами электроакустических измерений с использованием компьютерной программы SpectrаLab.

2. Задание к лабораторной работе

б Ознакомиться с программой SpectrаLab в объеме, необходимом для измерения характеристик звуковых карт;

б Изучить функциональную схему измерений;

б Измерить спектр и уровень шума звуковой карты при частоте дискретизации 192 кГц;

б Измерить динамический диапазон по стандарту AES17;

б Измерить отношение сигнал/шум по стандарту AES17;

б Измерить зависимость SNR и THD от уровня сигнал;

б Измерить коэффициент интермодуляционных искажений;

б Измерить АЧХ тремя методами: с помощью сигнала скользящего тона, с помощью сигнала дискретного спектра и как коэффициент передачи сигналом белого шума;

б По результатам измерений сформулировать выводы и предложения по измерению характеристик электроакустических трактов.

3. Функциональная схема измерений

В приведенной на рис.1 функциональная схема измерения характеристик только цифрового тракта звуковой карты. В этой схеме цифровой генератор может формировать 13 различных тестовых сигналов, указанных в меню. Одновременно могут измеряться 6 параметров тестового сигнала: спектр сигнала, среднеквадратическое значение напряжения дискретных составляющих спектра Peak Amp, среднеквадратическое значение входного сигнала анализатора спектра Total Prw, суммарный коэффициент гармонических продуктов нелинейных искажений THD, коэффициент нелинейных искажений THD+N или коэффициент интермодуляционных искажений IMD и отношение сигнал/шум SNR.

Рис.1. Функциональная схема измерений характеристик цифрового тракта звуковой карты

При этих измерениях тестовый сигнал с выхода левого звукового канала цифрового генератора подается последовательно через два ступенчатых делителя напряжения Level и Tone Set и плавные регуляторы напряжения Play Control и Wave на ЦАП. С выхода ЦАП сигнал подается одновременно на линейный выход и на Вход АЦП. Первый делитель работает на всех тестовых сигналах, а второй только на тестовом сигнале Multiple Tones. Все регуляторы напряжения цифровые. При измерениях регуляторы Play Control и Line-in не работают.

Линейный вход регулятора Play Control (Line in) должен быть обязательно выключен (птичка), иначе он начинает конфликтовать с линейным входом (Line in) регулятора Record Control и возникают большие искажения, вплоть до возбуждения.

С линейного входа сигнал поступает на АЦП и далее на вход осциллографа через цифровой ступенчатый регулятор уровня. На вход анализатора спектра сигнал с линейного входа подается через АЦП и плавный регулятор уровня (Line in). В некоторых звуковых картах включается еще полосовой фильтр, который подавляет частоты выше 10 или 20 кГц. Регулятор Line in должен находится в верхнем положении максимального усиления, чтобы не сбить калибровки тракта по напряжению. Трогать его не надо.

Шкала анализатора спектра калибруется в действующих значениях напряжения или в уровнях мощности сигналов относительно 0 дБ FS. Шкала осциллографа калибруется в пиковых значениях напряжения или в уровнях мощности относительно 0 дБ FS.

При измерениях работают одновременно АЦП и ЦАП, поэтому для обеспечения работы программы необходимо использовать отдельную дуплексную звуковую карту. Измерение всех характеристик звуковой карты производиться в реальном времени с использованием спектрального анализа БПФ (быстрое преобразование Фурье). Этим аппаратом надо уметь пользоваться.

4. Расчетные формулы с пояснениями всех обозначений

,

5. Результаты измерений и расчетов

5.1. Измерение напряжения и уровня сигнала на выходе звуковой карты

В логарифмическом масштабе

Таблица 1. Измерение напряжений и уровней сигналов

Urms, В	Upeak (Осц), В	LFS, dBFS	LdBu, dBU	LdBV, dBV
0.87	0,872	-1.19

Уточнить

5.2. Измерение шума цифрового тракта

С частотой Найквиста

Таблица 2. Измерение шума

Ln, dBFS	Ln max, dBFS	Ln floor, dBFS	Lds, dBFS	N, dB	Lnosc, dBFS
	-122

5.3. Измерение THD+N и SNR

При максимальных значениях

Таблица 3. Измерение SNR и THD

Уровень, dBFS	-60	-40	-20	-10	-3	Max
SNR, dB	31.6				79.5
THD, %		0.18	0.026	0.006	0.003	0.002
THD, dB

5.4. Измерение динамического диапазона DR и SNR по стандарту AES17

Динамический диапазон

SNR

Таблица 4. Измерение DR и SNR по стандарту AES17

THD+N,% (-60 dB)	DRaes, dBr	Ln, dBFS	SNRaes, dBr

5.5. Измерение интермодуляционных искажений

Интермодуляционные искажения

5.6. Измерение АЧХ цифрового тракта линейным скользящим тоном; по трем частотам; с помощью сигнала розового шума.

Таблица 5. Измерение АЧХ

	Линейный скользящий тон	АЧХ по пяти точкам	АЧХ белым шумом
Частота, Гц
Уровень сигнала, dB	1.25	1.25	1.25	-14.65	-14.7	-14.65	-1.25	-1.25	-1.26
Спад АЧХ, dB					-			-	0.01

5.7. Измерение АЧХ цифровой фонограммы в шкалах SPL FS

По шкале SPL

По FS

6. Выводы по результатам измерений

Дата добавления: 2015-11-04