06cwpomtorowfonicz-spa0 PDF

Preview

Summary

Download 06cwpomtorowfonicz-spa0 PDF

Description

Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Elektroniczne przyrządy i techniki pomiarowe. 2015/16 Politechnika Rzeszowska Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Grupa

Laboratorium Elektroniczne przyrządy i techniki pomiarowe

POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW TORU FONICZNEGO W PROCESORACH AUDIO

1…………….....................

Data

kierownik

2......................................... Nr ćwicz. 3.........................................

6

Ocena

4.........................................

I. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych zagadnień związanych z wyznaczaniem i oceną wybranych parametrów opisujących tory foniczne w układach scalonych procesorów audio.

II. Przebieg ćwiczenia Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczenia należy włączyć generator funkcyjny, miernik zniekształceń nieliniowych i nanowoltomierz selektywny w celu ustabilizowania się termicznych warunków pracy tych przyrządów Spis przyrządów: Obiekt: Miernik zniekształceń nieliniowych: Producent:

Typ:

Zakresy pomiarowe hn =

Zakres cz. podstawowej:

Zakres cz. harmonicznych:

Klasa przyrządu: kl =

Tłumienie cz. podstawowej:

Nanowoltomierz selektywny: Producent:

Typ:

Zakres częstotliwości:

Selektywność: Zakresy pomiarowe napięcia:

Oscyloskop: Producent:

Typ:

Czułość: Cy =

Liczba kanałów: Podstawa czasu: Ct =

Generator funkcyjny: Producent:

Typ:

Zakres napięcia wyj. Uw =

Zakres częstotliwości.: fw =

Zawartość harmonicznych dla f = 1 kHz: hw =

ćw. 1 / str. 1

Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Elektroniczne przyrządy i techniki pomiarowe. 2015/16

1) Pomiar współczynnika zniekształceń nieliniowych sygnału wzorcowego Zapoznać się z danymi technicznymi i zasadą działania miernika zniekształceń nieliniowych. Podłączyć generator funkcyjny do gniazda wejściowego miernika i oscyloskopu. Ustawić na generatorze przebieg sinusoidalny (wzorcowy) o częstotliwości 1 kHz. Oszacować (na oscyloskopie) wartość częstotliwości fw i amplitudy Uwmax sygnału. Za pomocą elementów regulacyjnych filtru w analizatorze doprowadzić do eliminacji z sygnału podstawowej harmonicznej. W trakcie strojenia filtru tłumiącego podstawową harmoniczną sygnału, pokrętłami “ częstotliwość” i “ kompensacja”, należy zmniejszać kolejno zakres pomiarowy “ zniekształcenia”, aż do uzyskania minimalnego wskazania na zakresie. Odczytać z pola odczytowego wartość współczynnika zniekształceń nieliniowych sygnału wzorcowego h w (pomiar wykonać według opisu zawartego w instrukcji obsługi przyrządu).

2) Pomiar zniekształceń nieliniowych wybranego układu procesora audio Połączyć układ pomiarowy według poniższego rysunku 1.

Rys. 1 Schemat blokowy układu do pomiaru THD+N Przed dołączeniem generatora do badanego urządzenia należy ustawić przebieg wyjściowy na sinusoidalny oraz amplitudę wyjściową na 1 Vrms. W tym celu należy skorzystać z oscyloskopu. Następnie włączyć do układu i ponownie sprawdzić amplitudę sygnału z generatora i ewentualnie skorygować jej wartość do zadanego poziomu. Pomiaru dokonać dla częstotliwości wzorcowej 1 kHz oraz dwóch dowolnie wybranych z zakresu od 20 Hz do 20 kHz. Pomiary dokonać osobno dla kanału lewego i prawego. Regulatory barwy tonu ustawić w położeniu neutralnym. Wzmocnienia układu ustawić w położeniu, przy którym sygnał wejściowy nie będzie przekraczał amplitudy 3 Vrms. Zrównoważyć kanały za pomocą balansu.

Obliczyć wartość całkowitej niepewności pomiaru uh w.

Zapisać wynik pomiaru.

ćw. 1 / str. 2

Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Elektroniczne przyrządy i techniki pomiarowe. 2015/16

3) Wyznaczanie poziomu zakłóceń sieciowych i szumu w wybranym torze fonicznym Zapoznać się z danymi technicznymi i obsługą nanowoltomierza selektywnego. Ustawić pokrętło zmiany czułości nanowoltomierza na najwyższy zakres pomiarowy (najmniejsza czułość). Przełącznikiem selektywności włączyć największą selektywność oktawową. Połączyć układ według poniższego schematu na rys.2.

Rys. 2 Schemat blokowy układu do pomiaru zakłóceń sieciowych i szumu Wejście urządzenia pozostawić niepodłączone, regulatory barwy tonu ustawić w położeniu neutralnym, zrównoważyć kanały za pomocą balansu.

a) ustawić selektywność na 40 dB, sprawdzić kolejno poziom napięcia wyjściowego dla częstotliwości 50 Hz i dwóch kolejnych harmonicznych osobno dla wyjścia kanału lewego i prawego dla dwóch skrajnych położeń regulatora głośności (Volume). b) ustawić selektywność na 40 dB, dokonać pomiaru napięcia wyjściowego referencyjnego dla jednego z kanałów dla schematu według rysunku 3 i połączonych punktów 1 i 2 - poziom referencyjny zmierzyć dla częstotliwości f 1 kHz  i przebiegu sinusoidalnego przy THD  1% i maksymalnym wzmocnieniu napięciowym. Ustawić selektywność na 0 dB i

dokonać pomiaru poziomu napięcia na wyjściu układu osobno dla kanału lewego i prawego przy załączonych punktach 3 i 4.

Rys. 3 Układ blokowy do pomiaru sygnału z badanego urządzenia dla sygnału referencyjnego

c) Obliczyć stosunek sygnału do szumu z poniższej zależności:

ćw. 1 / str. 3

Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Elektroniczne przyrządy i techniki pomiarowe. 2015/16

 Uwynoise  SNR 20 log10   Uwy ref  [dBr]  

ćw. 1 / str. 4

Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Elektroniczne przyrządy i techniki pomiarowe. 2015/16

4) Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej wybranego układu Zapoznać się z instrukcją obsługi oscyloskopu. Ustawić na generatorze kształt sygnału wyjściowego na sinusoidalny, poziom wyjściowy na 0,775 Vrms, regulatory barwy tonu ustawić w położeniu neutralnym, zrównoważyć kanały za pomocą balansu, połączyć układ według schematu blokowego z rys.4.

Rys. 4 Schemat blokowy układu do pomiaru charakterystyki częstotliwościowej

a) za pomocą regulatora głośności (Volume) ustawić poziom wyjściowy na 3 Vrms. Dokonać pomiaru wartości napięcia dla częstotliwości 20, 60, 100, 500, 1000, 3000, 6000, 10000, 15000, 20000 Hz dla wybranego kanału. Odczytane napięcie przeliczyć na jednostki decybelowe według poniższego wzoru:

 Uwy rms  K  dB  20 log10    Uwy rms  1[ kHz ]   b) ustawić regulatory barwy tonu w położeniu maksymalnego wzmocnienia lub tłumienia, dokonać pomiarów jak wyżej. c) Wyznaczanie niepewności standardowej pomiaru napięcia metodą typu B dla rozkładu równomiernego:  a 1 U wyrrms  U 100 n u  100 3

gdzie: 1% – rozdzielczość dla przetwornika 8 bit w odniesieniu do pełnego zakresu Un – zakres pomiarowy w odniesieniu do pełnej skali

a – składowa multiplikatywna – odczytać z instrukcji oscyloskopu cyfrowego

ćw. 1 / str. 5

Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Elektroniczne przyrządy i techniki pomiarowe. 2015/16

Przykładowa tabelka pomiarowa: f [Hz]

Uwypeak [V]

Uwyrms [V]

K [dB]

Niepewność standardowa δa +/- [%] pomiaru napięcia [V]

Un [V]

20 60 100 500 1000 3000 6000 10000 15000 20000

III. Wnioski

IV. Pytania kontrolne 1. Co wpływa na powstawanie zniekształceń harmonicznych w torach fonicznych? 2. W jaki sposób wyznacza się współczynnik hum-to-hiss ratio? 3. Na czym polega wyznaczanie współczynnika SNR (Signal to Noise Ratio)? 4. W jakim celu stosuje się filtry wagowe przy pomiarze parametrów szumowych? 5. W jaki sposób wyrażamy wartość napięcia w skali decybelowej dla poziomu referencyjnego 0.775 Vrms? V. Literatura [1]

Urbański B., Elektroakustyka w pytaniach i odpowiedziach, Warszawa 1976,

[2]

Miszczak S., Urządzenia elektroakustyczne, Wyd. Komunikacji i Łączności Warszawa 1964,

[3]

Rydzewski J. , Pomiary oscyloskopowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007;

[4]

Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne, Warszawa: WSiP, 1997r.

[5]

Rudnicki C., Układy scalone w sprzęcie elektroakustycznym, Wydawnictwo Czasopism i Książek Technicznych NOT – SIGMA, Warszawa 1987,

[6]

Rylski A.: Metrologia II prąd zmienny, Rzeszów: OWPRz, 2006.

ćw. 1 / str. 6...