Utilizzo di un programma RTA come oscilloscopio o analizzatore di circuiti: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Lo scopo di questo trucco è offrire agli spettatori un'opzione conveniente per visualizzare i segnali elettrici dei loro circuiti e dispositivi utilizzando programmi di analisi in tempo reale (RTA). Il vantaggio principale di questo approccio rispetto a un oscilloscopio è che i programmi RTA possono funzionare sia come oscilloscopio per vedere la tensione che come RTA per vedere la risposta in frequenza.

Un oscilloscopio va bene per i toni semplici, ma i segnali complessi sono difficili da distinguere. Un RTA fornisce una visione dello spettro di frequenza del segnale in prova. Questo è utile per identificare il contenuto armonico in un segnale, qualsiasi contenuto di rumore ad alta frequenza e anche per determinare gli effetti dei filtri.

Le applicazioni includono:

• Visualizzare l'effetto reale dei crossover passivi o dei filtri per vedere qual è il loro effetto esatto. Ciò è utile per i progetti di altoparlanti personalizzati con crossover passivi personalizzati.
• Visualizzare l'uscita di un circuito prima o dopo i filtri di rumore, o semplicemente cercare il rumore stesso.
• Visualizzazione e memorizzazione delle uscite o delle tracce dell'oscilloscopio.
• Visualizzazione e memorizzazione delle uscite di risposta in frequenza.
• Visualizzazione dell'inizio del clipping del segnale (superamento delle linee o dell'intervallo di tensione) e delle armoniche associate al clipping. Ciò fornisce anche un buon modo per testare i rilevatori di clipping monitorando le condizioni che attivano il circuito.
• Risoluzione dei problemi dei circuiti osservando sia i componenti di tensione che di frequenza.
• Misurazione della risposta in frequenza degli amplificatori audio e determinazione della presenza di filtri nel sistema: questo è utile per determinare l'aspetto del segnale nei sistemi audio OEM/di fabbrica (automobili, stereo, ecc.). Se vuoi fare in modo che qualcosa suoni meglio di quello di fabbrica, è utile sapere con cosa stai lavorando.

Il video incorporato offre una spiegazione narrativa del processo. Le immagini includono il banco di installazione e uno schema a blocchi dell'instradamento del segnale.

Passaggio 1: determinare le tensioni di esercizio

Per utilizzare un analizzatore in tempo reale (RTA) basato su computer per misurare il comportamento elettrico del circuito, è necessario determinare quale intervallo di tensione produrrà il circuito. L'ingresso alla maggior parte delle schede audio del computer è piuttosto basso, solo un volt. NON SUPERARE IL CAMPO DI TENSIONE IN INGRESSO! Ciò significa che i circuiti con tensioni di uscita più elevate dovranno ridurre tale tensione fino a un livello accettabile. Questo può essere fatto con una rete di resistori divisori di tensione o un circuito o un dispositivo convertitore di uscita di linea. Se stai guardando l'uscita di un amplificatore audio, un convertitore di uscita di linea è un dispositivo perfetto per questo scopo. Il convertitore di uscita di linea prende i segnali a livello degli altoparlanti e li riduce a segnali a livello di linea attraverso reti di resistori o un trasformatore audio. Si desidera prendere in considerazione gli intervalli di frequenza perché alcuni convertitori di uscita di linea basati su trasformatore influiranno sulla risposta in frequenza.

Per determinare la tensione di uscita del tuo circuito o dispositivo (se non la conosci già) dovresti misurarla con un voltmetro per determinare le caratteristiche della tensione CA e CC. Se è necessario ridurre la tensione, tenere traccia del rapporto (uscita: ingresso) in modo da poter tradurre i risultati. Inoltre, assicurati di notare che il tuo multimetro digitale misura la tensione media o RMS e che il tuo oscilloscopio visualizza facilmente la tensione di picco, fai riferimento all'immagine allegata.

Se la tensione di uscita è 10VAC e si applica una rete di resistori o un convertitore di uscita di linea che la riduce a 1VAC, si ha un rapporto di 10:1. Ciò significa che una misurazione di 0,5 V CA sul programma si tradurrà in un'uscita effettiva del circuito di 5 V CA (0,5 x 10 = 5).

Ho usato questo metodo per misurare le uscite di amplificatori audio ad alta potenza. Tieni traccia dei tuoi intervalli di tensione e presta attenzione a quale carico vede il dispositivo. Naturalmente, sono disponibili altri stadi di guadagno, quindi ha senso controllare un livello misurato con il programma e regolare il guadagno audio sul PC per ottenere un rapporto utilizzabile.

Questo è un buon momento per ricordare che ogni circuito o dispositivo ha un'impedenza di uscita e un'impedenza di ingresso. Il tuo dispositivo o circuito dovrebbe già tenerne conto nella progettazione e la maggior parte degli ingressi audio ha un'alta impedenza di ingresso (10k ohm circa). Se si desiderano maggiori informazioni su questo argomento, ci sono video online che spiegano questo argomento (cercare lezioni come "resistenza di ingresso e uscita dei circuiti e dei divisori di tensione").

Passaggio 2: raccogliere i componenti necessari

Poiché questo trucco richiede un programma di analisi in tempo reale (RTA), avrai bisogno di un PC o tablet con una scheda o una funzione di ingresso audio. Avrai anche bisogno di un programma RTA da eseguire sul PC o sul tavolo. Sono disponibili diversi programmi (sia gratuiti che a pagamento) che offrono una visualizzazione della frequenza e una visualizzazione dell'oscilloscopio.

A seconda dell'uscita di tensione del circuito, potrebbe essere necessario un circuito o un dispositivo convertitore di uscita di linea (vedere il passaggio 1).

Avrai bisogno di cavi per collegare tutto insieme, principalmente cavi audio con terminazioni compatibili con l'ingresso audio sul tuo PC o tablet.

Sarà necessario il dispositivo o il circuito in prova, nonché qualsiasi mezzo utilizzato per accenderlo. Per alcuni dispositivi questo potrebbe richiedere l'alimentatore normalmente utilizzato per testare l'apparecchiatura.

Passaggio 3: collegare i componenti

Poiché stai utilizzando il programma RTA sul PC o sul tablet per visualizzare il segnale elettrico del tuo circuito o dispositivo, devi trasferire il segnale dal circuito o dispositivo al PC o al tablet. Al programma RTA deve essere detto di guardare l'ingresso audio per il segnale. Fare riferimento alle istruzioni del proprio programma RTA per eseguire questa operazione.

In poche parole, colleghi i cavi all'uscita del tuo circuito o dispositivo e li colleghi all'ingresso audio sul PC o sul tablet. Fare riferimento al passaggio 1 se è necessario un convertitore di uscita di linea tra il circuito e il PC per ridurre la tensione a un intervallo accettabile.

Ma ATTENZIONE a non iniettare alti voltaggi nel vostro PC o potreste danneggiare la scheda audio!

Passaggio 4: comprendere i risultati

Il programma RTA in questo esempio consente sia una vista dell'oscilloscopio che una vista dello spettro di frequenza. La vista dell'oscilloscopio si comporta in modo simile a un oscilloscopio tradizionale. Poiché l'ingresso audio ha un guadagno di ingresso regolabile sul PC o sul tablet e poiché potresti modificare la tensione del segnale a un livello accettabile, è necessario determinare il rapporto effettivo per utilizzare la vista dell'oscilloscopio per misurare la tensione. Fai questo usando il tuo voltmetro sull'uscita del circuito e confrontalo con il display sullo schermo. Regola il guadagno disponibile o gli stadi del volume in modo da avere un rapporto ragionevole per semplificare i calcoli. Se il tuo circuito o dispositivo ha tensioni di uscita regolabili, esegui misurazioni a diversi livelli per verificare di avere una relazione di guadagno lineare (il che significa che il rapporto rimane costante a diversi intervalli di volume). Se non sei interessato ai livelli di tensione effettivi perché li conosci già, puoi saltare questo passaggio.

La visualizzazione dello spettro di frequenza è il vantaggio principale di questo metodo. In questa vista avrai la possibilità di scegliere la risoluzione della tua vista e questa viene osservata in ottave (o frazioni di ottave). 1/1 di ottava ha la risoluzione più bassa, la vista di 1/3 di ottava ha una risoluzione 3 volte maggiore. 1/6 di ottava ha una risoluzione 6 volte maggiore di 1/1 di ottava. Questo programma scende a una risoluzione di 1/24 di ottava che consente maggiori dettagli. La risoluzione scelta dipende da ciò che ti interessa. Per la maggior parte degli scopi, di solito si desidera vedere la massima risoluzione possibile.

Un altro valore di interesse è il valore medio. Questo determina come il programma RTA farà la media dei risultati. L'uso di questa variabile dipende da cosa ti interessa. Se vuoi vedere i cambiamenti in tempo reale, mantieni il valore medio molto basso (tra 0 - 5). Se vuoi vedere una rappresentazione "stazionaria" del circuito, sono utili valori medi maggiori di 20. Nota che dovrai aspettare più a lungo per i risultati e per vedere i cambiamenti se le medie sono alte.

Se stai cercando di apprendere la risposta in frequenza di un circuito audio, vorrai che il circuito tenti di generare un segnale che copra l'intero intervallo di frequenza utilizzabile (in genere da 20Hz a 20.000Hz). Questo può essere fatto facendo riprodurre al circuito un rumore rosa non correlato o uno sweep di tono durante il monitoraggio dell'uscita sull'RTA.

Le immagini sono uscite da circuiti misurati, inclusi i punti di crossover di un crossover passivo, l'equalizzatore di fabbrica e la risposta corretta di un Honda Accord 2014, l'equalizzatore di fabbrica di un Malibu LT 2017 a 5 livelli di volume, vista dell'oscilloscopio di toni ritagliati a 1kHz e frequenza visualizzazione della risposta dei toni a 50Hz ritagliati e non ritagliati.

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