Использование программы SpectraLAB на практике, страница 3

•   проводить измерения частоты и амплитуды вибраций различных механизмов и т. д.

1.3. Параметры звуковых карт для работы с программой SpectraLAB

При правильном выборе звуковой карты для радиолюбительских измерений с программой SpectraLAB даже на сравнительно недорогих картах можно получить следующие параметры измерительной систе­мы с использованием линейных входа и выхода карты (выход карты соединен со входом):

Выходное напряжение (от генератора SpectraLAB)........не менее 1 В

Полоса пропускания карты (± дБ)....................25...21000 Гц

Измеряемая полоса пропускания

устройств при использовании файлов

компенсации *.М1С (с точностью ±0,2...0,5 дБ)..........1,5...23000 Гц

Коэффициент нелинейных искажений карты (мин.)   ......0,005...0,01%

Интермодуляционные искажения карты (мин.)...........0,01...0,03%

Различие сигналов в каналах..........................0,2...0,5 дБ

Амплитуда шума (RMS).........-90...-100 дБ (в полосе 1,5...24000 Гц)

Средний уровень шума (RMS). . . -120...-140 дБ (в полосе 100...10000 Гц) Напряжение шумов (RMS)........10...30 мкВ (в полосе 1,5...24000 Гц)

Минимальный сигнал, уверенно

наблюдаемый на экране осциллографа

программы SpectraLAB.....0,1...0,3 мВ (10 х 10...30 х 10 = 100...300 мкВ)

1.4. Развязывающее устройство для звуковой карты

Программа SpectraLAB использует для своей работы дуплексную зву­ковую карту компьютера. Так как входные и выходные параметры звуко­вых карт весьма ограничены и их предельные возможности, как правило, неизвестны, то для предохранения звуковой карты от неправильных включений, коротких замыканий выхода (весьма опасно) и повышенных постоянных напряжений, например в ламповых схемах (абсолютно безопасное для входа карты напряжение <5 В), приходится между картой и измеряемой схемой включать развязывающее устройство.

Схемы простейших развязывающих устройств приведены на рис. 1.10 и 1.11.

Наличие градуированных ступенчатых регуляторов позволяет ис­пользовать после калибровки осциллограф (Time Series) программы SpectraLAB в качестве милливольтметра (в режимах амплитудных или эффективных значений — peak или rms). Для переключателей исполь­зованы 16-штырьковые панельки от микросхем с замыкателями. Плав­ное изменение величины сигнала осуществляется с использованием регулятора опции Установить аудиопараметры/Свойства Аудио/Вос­произведение (Запись) программы Windows (фирменный регулятор карт иногда имеет менее удобную шкалу). Потенциометры и делители проградуированы в дБ по SpectraLABy.

На входе и выходе развязывающих устройств (1, 2, 3 и 1, 2) могут быть установлены 5-штырьковые «магнитофонные» разъемы (три на входе и два на выходе).

Диоды Dl, D2, D3 и D4 (любого типа при LineIn (макс.) < 100 мВ карты) установлены для ограничения входного переменного сигнала на карту (при ошибочных включениях).

Конденсаторы С1 и С2 применены для возможности подключения устройства к цепям с большим постоянным напряжением. Они могут быть взяты большей емкости и на большее напряжение.

Так как входное сопротивление использованной звуковой карты (Creative Sound Blaster 16 PCI) составляет 14,5 кОм, то при сопротив­лении делителя 22 кОм (коэффициент деления, равный 0 дБ) входное сопротивление по переменному току развязывающего устройства бу­дет равно около 9 кОм. В других положениях делителя входное сопро­тивление соответственно увеличивается. При расчете делителя следует учитывать шунтирующее влияние входного сопротивления карты на ту часть делителя, к которой подключена карта (например, вести под­бор делителя в программе EWB).

Для использования этого устройства при измерениях в ламповых схемах предусмотрено два дополнительных входа — 2 и 3 (R_BX устрой­ства, равные 84 и 834 кОм по переменному току).

Сопротивление R3 в 0,1...3 кОм (выход 2 устройства) предназначе­но для защиты выхода карты от случайных коротких замыканий. Во всех случаях (коэффициент деления, равный 0 дБ), когда это возмож­но, следует пользоваться этим выходом. При относительно больших входных сопротивлениях измеряемой схемы, например на лампах, оно мало влияет на величину выходного сигнала.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Нагрузка линейного выхода (R2, рис. 1.10) в диапазоне 0...З кОм может оказаться слишком низкой для некото­рых типов карт. Использование карты в таком режиме — это риск по­льзователя (таких данных фирма не публикует).

При использовании мощного выхода с карты на динамики нагруз­ка выхода может составить >10 Ом, но при этом могут ухудшиться по­лоса частот выходного сигнала и коэффициент нелинейных искаже­ний, что приведет к ухудшению минимальных значений параметров, измеряемых программой SpectraLAB.

Для удобства работы с делителями устройства составлены таблицы (при максимальном U_BX карты по регулятору «Запись» программы Windows).

"Цимакс = (К/10) В при Line_in (макс.) = 100 мВ у карты.

Таблица 1. Вход, левый канал

№	RBX = 9 кОм		R>x = 84 кОм		Я„„ = 834 кОм
	дБ	К, раз	дБ	К, раз	дБ	К, раз
1	0	1	-21,9	12,45	-42,59	134,74
2	-12,72	4,36	-27,82	24,6	-47,64	240,99
3	-24,24	16,29	-37,77	77,36	-57,13	718,62
4	-32,82	43,75	-48,03	252,05	-67,1	2264,6

Наличие в Windows хорошего калькулятора и других программ позволяет не подбирать сопротивления делителей с точностью до ±1...2% (мощность сопротивлений делителя >0,5 Вт), а просто изме­рять SpectraLABoM получившееся затухание. Такие таблицы (К, раз) быстрее всего составить в программе MS Excel, а потом рассчиты­вать входное или выходное напряжения на калькуляторе по этой таблице в той же программе MS Excel или в другой.

Оба устройства (IN и OUT) собраны в экранированных корпусах. Все соединительные провода (к карте и измеряемой аппаратуре) вы­полняются экранированным проводом.

Калибровка шкал осциллографа программы SpectraLAB осуществ­ляется вручную для пиковых (амплитудных) или эффективных значе­ний напряжения (peak или rms). При использовании автоматической калибровки программы (Options/Calibration/Digital Signal Level/Measure Input Signal) следует проверить ее правильность милливольтметром, внести соответствующие корректировки в Options/Calibration/Digital Signal Level/Detected Levels Left & Right и записать этот файл калиб­ровки *.CAL. Измерять следует выходной сигнал 1 кГц со звуковой карты — сначала на экране осциллографа, а потом его же милливоль­тметром. Коэффициент нелинейных искажений сигнала при этом должен быть <0,5%. Не забудьте умножить показания милливольтмет­ра, которые в эффективных значениях, на 1,41 для калибровки в пи­ковых значениях.