Programma per la generazione di frequenze sonore. Scheda audio come generatore. Puro seno del nostro generatore
DI HALTS:
Il metodo è perverso, a dire il vero, assemblerei rapidamente un generatore di segnale della forma desiderata su R2R. Ma succede che uno non c'è, poi l'altro, ma c'è quasi sempre della spazzatura di computer in giro.
Disclaimer:
Voglio avvertirti subito che le barbare manipolazioni con il computer coprono immediatamente la garanzia per il ferro con un organo di pelliccia e con un piccolo raggio di curvatura delle mani - l'intero computer o parti importanti. Se dubiti della fermezza della tua mano e delle tue capacità, allora è meglio raccogliere Frankenstein dalla spazzatura esclusivamente per esperimenti.
Avevo bisogno di eseguire il debug di un dispositivo su un microcontrollore AVR. Più precisamente, la ricezione dei dati dall'ADC. Quando il segnale di questi dati dovrebbe essere a bassissima frequenza, dell'ordine di 1 Hz. Stranamente, è abbastanza difficile ricevere un segnale di tale frequenza utilizzando mezzi regolari. La scheda audio ha filtri sull'uscita che non consentono il passaggio di un segnale a bassa frequenza. In base a ciò, è stata presa la decisione di aggiornare la scheda audio.
Per non correre rischi, si è deciso di implementarlo su una scheda audio esterna. Ma questa esperienza vale anche per le schede audio integrate, ma è degna dello Jedi.
Una scheda audio è stata acquistata con un martello SoundBlaster dal vivo. Dopo una rapida occhiata, è diventato chiaro che è impossibile capire il circuito di una tavola a 4 strati senza una buona erba. Ma è abbastanza ovvio che tutti i segnali analogici in uscita e in ingresso vanno prima all'amplificatore operazionale e poi al DAC / ADC. Bene, OU ha cercato rapidamente su Google. Poi ho rivolto la mia attenzione al microcircuito, in cui arrivano provvisoriamente tutti i segnali. Era la seconda più grande. Ho inserito l'etichetta in Google, ed ecco! Scheda tecnica trovata!
Piedinatura del chip.
A noi interessa l'uscita di linea del DAC (sottolineata in rosso). Ho scelto solo il canale giusto. Se qualcuno decide di creare un oscilloscopio, dovrai saldare all'ingresso di linea (rettangolo blu). Naturalmente, attraverso l'apposito schema di disaccoppiamento (che è cercato su Google su Internet).
Per non bruciare il DAC con i miei esperimenti infernali, ho deciso di proteggerlo un po'. E consiglio vivamente di farlo.
resistore saldato
Per emettere un segnale da un computer, ho usato il connettore VGA, che, per miracolo, giaceva sulla mia scrivania. Cosa c'è di buono in questo filo: ha 5 fili schermati separatamente. Ho appena messo un filo su 1 pin (segnale ROSSO). Poiché gli schermi di tutti i segnali sono collegati a terra e quindi, non mi sono preoccupato dell'uscita di terra. Ovviamente, idealmente, devi emettere la massa analogica della scheda audio (dove si trova, sembra nel foglio dati sullo stesso chip), ma ero al verde.
Zvukovuha installato e il nido del nostro generatore
Come generatore, utilizzo il programma primitivo "Tone Generator", che può essere scaricato da qui. Ti permette di generare sinusoidale, sega, onda quadra, rumore bianco e qualche segnale strano.
Il che è sufficiente per i miei scopi.
Dopo che è stato installato nel computer, ho deciso di utilizzare un oscilloscopio per assicurarmi che la generazione fosse attiva e l'ho saldato correttamente.
Puro seno del nostro generatore.
Bene, l'offset senza condensatore, il mio DAC è di circa 2 volt. Controlliamo come mangia l'ADC del mio microcontrollore.
Generator e un programma che legge i valori ADC del microcontrollore.
Non prestare attenzione al fatto che il seno preso dal controller è così rotto: c'è una frequenza di campionamento molto piccola.
Per spostare il punto zero, oltre a ridurre della metà l'ampiezza del segnale, è necessario mettere a terra un resistore da 10k. Pertanto, insieme al resistore sulla scheda audio, si forma un partitore di tensione.
Per questo, mi congedo, esperimenti riusciti.
Un'applicazione che consente di trasmettere suoni di frequenze diverse attraverso più canali è indispensabile quando si impostano sistemi musicali professionali.
Generatore di frequenze sonore: il nome del programma parla da solo. C'è un altro nome per l'applicazione "Sound Generator". Il sistema consente di trasmettere il suono con l'ulteriore possibilità di personalizzare le caratteristiche del segnale. Un vantaggio importante dell'applicazione è la capacità di trasmissione del suono multicanale. Quando il generatore è acceso, si illuminano nove pannelli separati con la funzione di possibili impostazioni di frequenza per ciascun canale. La loro posizione può essere modificata o fissata nell'area del desktop.
Caratteristiche dell'applicazione
L'applicazione audio è compatibile con entrambe le schede a 24 e 32 bit e la frequenza di campionamento deve essere di 384 kHz. È possibile trasmettere rumore e segnali sinusoidali armonici. È facile modificare le fasi sonore commutando meccanicamente il sistema. Spesso queste funzioni vengono utilizzate quando si utilizzano apparecchiature professionali.Il generatore di frequenze audio è un'applicazione strettamente focalizzata. Ciò è dovuto alle seguenti caratteristiche:
- La gamma di frequenze non è limitata, dipende dalle capacità tecniche del sistema audio;
- il generatore prevede il funzionamento di due o più oscillatori con la funzione di modificare contemporaneamente le caratteristiche di trasmissione del suono;
- sono fornite modalità di riproduzione del rumore browniano, bianco e rosa, nonché la trasmissione della modulazione di ampiezza e la frequenza ampia delle oscillazioni elettriche;
- l'applicazione audio ha la percentuale di distorsione più bassa;
- il suono elaborato può essere salvato su un computer.
SoundCard Oszilloscope - un programma che trasforma un computer in un oscilloscopio a due canali, un generatore a bassa frequenza a due canali e un analizzatore di spettro
Buon giorno cari radioamatori!
Ogni radioamatore sa che per realizzare apparati radioamatoriali più o meno complessi è necessario avere a disposizione non solo un multimetro. Oggi nei nostri negozi puoi acquistare quasi tutti i dispositivi, ma - ce n'è uno "ma" - il costo di una qualità decente di qualsiasi dispositivo non è inferiore a diverse decine di migliaia dei nostri rubli, e non è un segreto che per la maggior parte dei russi questo è un sacco di soldi, e quindi questi dispositivi non sono affatto disponibili, oppure un radioamatore acquista dispositivi che sono in uso da molto tempo.
Oggi sul posto , cercheremo di dotare il laboratorio di radioamatori di dispositivi virtuali gratuiti -oscilloscopio digitale a due canali,
generatore di frequenza audio a due canali,
analizzatore di spettro. L'unico inconveniente di questi dispositivi è che funzionano tutti solo nella banda di frequenza da 1 Hz a 20.000 Hz. Il sito ha già fornito una descrizione di un programma radioamatoriale simile:“ “
- un programma che trasforma un computer di casa in un oscilloscopio.
Oggi voglio portare alla vostra attenzione un altro programma - "Oscilloscopio scheda audio“. Questo programma mi ha attratto con buone caratteristiche, design accurato, facilità di studio e lavoro. Questo programma è in inglese, non esiste una traduzione russa. Ma non lo vedo come uno svantaggio. In primo luogo, è molto facile capire come lavorare nel programma, lo vedrai tu stesso, e in secondo luogo, un giorno otterrai buoni dispositivi (e hanno tutti i simboli in inglese, sebbene loro stessi siano cinesi) e immediatamente e abituarsi facilmente a loro.
Il programma è sviluppato da C. Zeitnitz ed è gratuito, ma solo per uso privato. Una licenza per il programma costa circa 1.500 rubli, ed esiste anche una cosiddetta "licenza privata" che costa circa 400 rubli, ma è più simile a una donazione all'autore per un ulteriore miglioramento del programma. Ovviamente utilizzeremo la versione gratuita del programma, che differisce solo per il fatto che ogni volta che viene avviato appare una finestra con un'offerta per l'acquisto di una licenza.
Scarica il programma (ultima versione a dicembre 2012):
(28,1 MiB, 54.367 accessi)
Per prima cosa, capiamo i "concetti":
Oscilloscopio- un dispositivo progettato per la ricerca, l'osservazione, la misurazione dell'ampiezza e degli intervalli di tempo.
Gli oscilloscopi sono classificati:
♦ secondo lo scopo e il metodo di output delle informazioni:
- oscilloscopi con scansione periodica per osservare i segnali sullo schermo (in Occidente sono chiamati oscilloscop)
- oscilloscopi a scansione continua per la registrazione di una curva di segnale su un nastro fotografico (chiamato oscillografo in Occidente)
♦ secondo il metodo di elaborazione del segnale di ingresso:
– analogico
– digitale
Il programma funziona in un ambiente non inferiore a W2000 e comprende:
- un oscilloscopio a due canali con una larghezza di banda (a seconda della scheda audio) da almeno 20 a 20.000 Hz;
– generatore di segnale a due canali (con una frequenza generata simile);
- analizzatore di spettro
– ed è anche possibile registrare un segnale audio per uno studio successivo
Ciascuno di questi programmi ha funzionalità aggiuntive che esamineremo man mano che li esploreremo.
Inizieremo con Signalgenerator:
Il generatore di segnale, come ho detto, è a due canali: Canale 1 e Canale 2.
Considera lo scopo dei suoi interruttori e finestre principali:
1
– pulsanti per l'accensione dei generatori;
2
– finestra di impostazione della forma d'onda di uscita:
seno- sinusoidale
triangolo- triangolare
quadrato- rettangolare
dente di sega- dente di sega
rumore bianco- Rumore bianco
3
– regolatori di ampiezza del segnale di uscita (massimo - 1 volt);
4
– manopole di impostazione della frequenza (la frequenza desiderata può essere impostata manualmente nelle caselle sotto le manopole). Sebbene la frequenza massima sui regolatori sia di 10 kHz, nelle finestre inferiori è possibile inserire qualsiasi frequenza consentita (a seconda della scheda audio);
5
– finestre per l'impostazione manuale della frequenza;
6
– attivazione della modalità “Sweep-generatore”. In questa modalità la frequenza di uscita del generatore passa periodicamente dal valore minimo impostato nelle caselle “5” al valore massimo impostato nelle caselle “Fend” durante il tempo impostato nelle caselle “Time”. Questa modalità può essere abilitata per un canale qualsiasi o per due canali contemporaneamente;
7
– finestre per l'impostazione della frequenza e dell'ora di fine della modalità Sweep;
8
– connessione software dell'uscita del canale del generatore al primo o al secondo canale di ingresso dell'oscilloscopio;
9
- impostazione della differenza di fase tra i segnali del primo e del secondo canale del generatore.
10
-in impostazione del duty cycle del segnale (valido solo per un segnale rettangolare).
Ora diamo un'occhiata all'oscilloscopio stesso:
1
– Ampiezza -
regolazione della sensibilità del canale verticale
2
– Sincronizza– consente (selezionando o deselezionando) di eseguire regolazioni separate o simultanee di due canali in termini di ampiezza del segnale
3, 4
– consente di diffondere i segnali lungo l'altezza dello schermo per la loro singola osservazione
5
– impostazione del tempo di scansione (da 1 millisecondo a 10 secondi, mentre 1 secondo è 1000 millisecondi)
6
– avvio/arresto funzionamento dell'oscilloscopio. Quando è fermo, lo schermo salva lo stato corrente dei segnali e il pulsante Salva ( 16
) che consente di salvare lo stato attuale sul computer sotto forma di 3 file (dati di testo del segnale in studio, un'immagine in bianco e nero e un'immagine a colori dell'immagine dallo schermo dell'oscilloscopio al momento dell'arresto)
7
– grilletto- un dispositivo software che ritarda l'inizio di uno sweep fino a quando non vengono soddisfatte determinate condizioni e serve per ottenere un'immagine stabile sullo schermo dell'oscilloscopio. Ci sono 4 modalità:
– acceso spento. Quando il grilletto è disattivato, l'immagine sullo schermo sembrerà "in esecuzione" o addirittura "sbavata".
– modalità automatica. Il programma stesso seleziona la modalità (normale o singola).
– modalità normale. In questa modalità viene eseguita una scansione continua del segnale in esame.
– modalità singola. In questa modalità, viene eseguita una scansione del segnale una tantum (con un intervallo di tempo impostato dal controllo Time).
8
– selezione del canale attivo
9
– bordo– tipo di attivazione del segnale:
- in aumento– lungo il fronte del segnale studiato
– cadente– dal declino del segnale in esame
10
– Inserimento automatico- impostazione automatica del tempo di scansione, la sensibilità del canale di deviazione verticale Ampiezza, così come l'immagine è forzata al centro dello schermo.
11
-Modalità canale– determina come verranno visualizzati i segnali sullo schermo dell'oscilloscopio:
– separare– uscita separata di due segnali sullo schermo
- CH1 + CH2– uscita della somma di due segnali
– CH1 - CH2– uscita della differenza di due segnali
– CH1 * CH2– uscita del prodotto di due segnali
12 e 13 – scelta di visualizzare i canali sullo schermo (o uno qualsiasi dei due, o due contemporaneamente, accanto viene visualizzato il valore Ampiezza)
14
– uscita della forma d'onda del canale 1
15
– uscita della forma d'onda del canale 2
16
– già passato - registrazione di un segnale a un computer nella modalità di arresto dell'oscilloscopio
17
– scala temporale (abbiamo un regolatore Tempo sta a 10 millisecondi, quindi la scala è visualizzata da 0 a 10 millisecondi)
18
– Stato– mostra lo stato attuale del trigger e consente inoltre di visualizzare sullo schermo i seguenti dati:
- HZ e Volt– visualizzazione della frequenza di tensione attuale del segnale in esame
– cursore– inclusione di cursori verticali e orizzontali per la misura dei parametri del segnale in studio
– log da riempire– registrazione secondo per secondo dei parametri del segnale in studio.
Effettuare misurazioni su un oscilloscopio
Innanzitutto, impostiamo il generatore di segnale:
1. Attiva il canale 1 e il canale 2 (i triangoli verdi si accendono)
2. Impostare i segnali di uscita: sinusoidale e rettangolare
3. Impostare l'ampiezza dei segnali di uscita su 0,5 (il generatore genera segnali con un'ampiezza massima di 1 volt e 0,5 significa che l'ampiezza del segnale è di 0,5 volt)
4. Impostare le frequenze su 50 Hertz
5. Passare alla modalità oscilloscopio
Misurazione dell'ampiezza del segnale:
1. Pulsante sotto la scritta misurare scegli la modalità HZ e Volt, spunta le etichette frequenza e tensione. Allo stesso tempo, sopra di noi appaiono le frequenze correnti per ciascuno dei due segnali (quasi 50 hertz), l'ampiezza del segnale totale vp-p e tensione di segnale effettiva Veff.
2. Pulsante sotto la scritta misurare scegli la modalità Cursori e spunta la casella Voltaggio. In questo caso, abbiamo due linee orizzontali, e nella parte inferiore dell'iscrizione, che mostrano l'ampiezza delle componenti positive e negative del segnale ( E), nonché l'intervallo totale dell'ampiezza del segnale ( dA).
3. Impostiamo le linee orizzontali nella posizione di cui abbiamo bisogno rispetto al segnale, sullo schermo riceveremo i dati sulla loro ampiezza:
Misurazione degli intervalli di tempo:
Eseguiamo le stesse operazioni della misurazione dell'ampiezza dei segnali, con l'eccezione - nella modalità Cursori spuntare l'etichetta Tempo. Di conseguenza, invece di linee orizzontali, otterremo due linee verticali e sotto verrà visualizzato l'intervallo di tempo tra le due linee verticali e la frequenza del segnale corrente in questo intervallo di tempo:
Determinazione della frequenza e dell'ampiezza del segnale
Nel nostro caso, non è necessario calcolare in modo specifico la frequenza e l'ampiezza del segnale: tutto viene visualizzato sullo schermo dell'oscilloscopio. Ma se devi utilizzare un oscilloscopio analogico per la prima volta nella tua vita e non sai come determinare la frequenza e l'ampiezza del segnale, prenderemo in considerazione anche questo problema a scopo didattico.
Lasciamo invariate le impostazioni del generatore, ad eccezione dell'impostazione dell'ampiezza del segnale su 1.0 e dell'impostazione delle impostazioni dell'oscilloscopio come nell'immagine:
Impostiamo il controllo dell'ampiezza del segnale su 100 millivolt, il controllo del tempo di scansione su 50 millisecondi e otteniamo un'immagine sullo schermo come dall'alto.
Il principio di determinazione dell'ampiezza del segnale:
Regolatore Ampiezza siamo in posizione 100 millivolt, il che significa che la divisione verticale della griglia sullo schermo dell'oscilloscopio è di 100 millivolt. Contiamo il numero di divisioni dal fondo del segnale verso l'alto (otteniamo 10 divisioni) e moltiplichiamo per il prezzo di una divisione - 10*100= 1000 millivolt= 1 volt, il che significa che l'ampiezza del segnale che abbiamo dall'alto verso il basso è di 1 volt. Allo stesso modo, è possibile misurare l'ampiezza del segnale in qualsiasi parte della forma d'onda.
Determinazione delle caratteristiche temporali del segnale:
Regolatore Tempo siamo in posizione 50 millisecondi. Il numero di divisioni della scala dell'oscilloscopio in orizzontale è 10 (in questo caso abbiamo 10 divisioni sullo schermo), dividiamo 50 per 10 e otteniamo 5, il che significa che il prezzo di una divisione sarà pari a 5 millisecondi. Selezioniamo la sezione della forma d'onda del segnale di cui abbiamo bisogno e consideriamo quante divisioni si adatta (nel nostro caso, 4 divisioni). Moltiplica il prezzo di 1 divisione per il numero di divisioni 5*4=20
e determinare che il periodo del segnale nell'area in esame è 20 millisecondi.
Determinazione della frequenza del segnale.
La frequenza del segnale studiato è determinata dalla solita formula. Sappiamo che un periodo del nostro segnale è 20 millisecondi, resta da scoprire quanti periodi ci saranno in un secondo - 1 secondo/20 millisecondi= 1000/20= 50 Hertz.
Analizzatore di spettro
Analizzatore di spettro– un dispositivo per osservare e misurare la distribuzione relativa dell'energia delle oscillazioni elettriche (elettromagnetiche) nella banda di frequenza.
Analizzatore di spettro a bassa frequenza(come nel nostro caso) è progettato per operare nella gamma di frequenze audio e viene utilizzato, ad esempio, per determinare la risposta in frequenza di vari dispositivi, nello studio delle caratteristiche del rumore e nella sintonizzazione di varie apparecchiature radio. Nello specifico, possiamo determinare la risposta in frequenza dell'amplificatore di frequenza audio assemblato, regolare vari filtri, ecc.
Non c'è niente di complicato nel lavorare con un analizzatore di spettro, di seguito fornirò lo scopo delle sue impostazioni principali e tu stesso, per esperienza, capirai facilmente come lavorarci.
Ecco come appare l'analizzatore di spettro nel nostro programma:
Cosa c'è qui - cosa:
1. Visualizzazione verticale della scala dell'analizzatore
2. Scelta dei canali visualizzati dal generatore di frequenza e tipo di visualizzazione
3. Parte operativa dell'analizzatore
4. Pulsante per registrare lo stato attuale della forma d'onda quando è ferma
5. Modalità di ingrandimento del campo di lavoro
6. Commutazione della scala orizzontale (scala di frequenza) da lineare a logaritmica
7. Frequenza del segnale corrente quando il generatore è in modalità sweep
8. Frequenza corrente nella posizione del cursore
9. Indicatore di armoniche del segnale
10. Impostazione del filtro per i segnali per frequenza
Visualizza le figure di Lissajous
Figure di Lissajous- traiettorie chiuse tracciate da un punto che compie contemporaneamente due oscillazioni armoniche in due direzioni tra loro perpendicolari. La forma delle figure dipende dal rapporto tra i periodi (frequenze), le fasi e le ampiezze di entrambe le oscillazioni.
Se applicato agli ingressi " X" e " Y» segnali dell'oscilloscopio di frequenze vicine, quindi puoi vedere le figure di Lissajous sullo schermo. Questo metodo è ampiamente utilizzato per confrontare le frequenze di due sorgenti di segnale e per sintonizzare una sorgente sulla frequenza di un'altra. Quando le frequenze sono vicine, ma non uguali tra loro, la figura sullo schermo ruota e il periodo di rotazione del ciclo è il reciproco della differenza di frequenza, ad esempio il periodo di rotazione è di 2 s - la differenza nelle frequenze di i segnali è 0,5 Hz. Se le frequenze sono uguali, la figura si blocca immobile, in qualsiasi fase, tuttavia, in pratica, a causa di instabilità del segnale a breve termine, la figura sullo schermo dell'oscilloscopio di solito trema leggermente. È possibile utilizzare per il confronto non solo le stesse frequenze, ma anche quelle che si trovano in un rapporto multiplo, ad esempio, se la sorgente esemplare può produrre una frequenza di soli 5 MHz e la sorgente sintonizzabile - 2,5 MHz.
Non sono sicuro che questa funzione del programma ti sarà utile, ma se improvvisamente ne hai bisogno, penso che puoi facilmente capire questa funzione da solo.
Funzione di registrazione del segnale audio
Ho già detto che il programma consente di registrare qualsiasi segnale sonoro su un computer ai fini di ulteriori studi. La funzione di registrazione del segnale non è difficile e puoi facilmente capire come farlo:
Per riprodurre un tono costante, fai clic su Riproduci o premi la barra spaziatrice .
Per modificare la frequenza, trascina il dispositivo di scorrimento o premi ← → (tasti freccia). Per regolare la frequenza di 1 Hz, utilizzare i pulsanti o premere Shift + ← e Shift + → . Per regolare la frequenza di 0,01 Hz, premere Ctrl + ← e Ctrl + → ; per regolarla di 0,001 Hz, premi Ctrl + Maiusc + ← e Ctrl + Maiusc+ → Per dimezzare/raddoppiare la frequenza (salire/salire di un'ottava), fai clic su ×½ e ×2 .
Per cambiare il tipo di onda da un'onda sinusoidale (tono puro) a un'onda quadra/triangolare/a dente di sega, fare clic sul pulsante.
Puoi mescolare i toni aprendo il generatore di toni online in diverse schede del browser.
Per cosa posso usare questo generatore di suoni?
Strumenti di accordatura, esperimenti scientifici ( qual è la frequenza di risonanza di questo bicchiere di vino?), test di apparecchiature audio ( quanto basso va il mio subwoofer?), testando il tuo udito ( qual è la frequenza più alta che riesci a sentire? ci sono frequenze che puoi sentire in un solo orecchio?).
Corrispondenza di frequenza dell'acufene. Se hai un tono puro, questo generatore di frequenze online può aiutarti a determinarne la frequenza. Conoscere la frequenza del tuo acufene può consentirti di individuare meglio i suoni di mascheramento e i suoni di mascheramento. Quando trovi una frequenza che sembra corrispondere al tuo acufene, assicurati di controllare le frequenze un'ottava più alta (frequenza × 2) e un'ottava più bassa (frequenza × ½), poiché è facile confondere i toni che si trovano a un'ottava di distanza.
Il morbo di Alzheimer. Ci sono alcune prove scientifiche in fase iniziale che l'ascolto di una può invertire alcuni dei cambiamenti molecolari nel cervello dei malati di Alzheimer. Questa è una di quelle cose che sembrano troppo belle per essere vere, ma i primi risultati sono molto promettenti. Ecco un rapporto di un utente che ha provato la terapia a 40 Hz su sua moglie. ( Tieni presente che questo generatore di suoni non è un dispositivo medico: non garantisco nulla!)
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