Информатика и выч. техника \ Конструирование и технология микросхем

Использование программы SpectraLAB на практике, страница 4

При использовании программы SpectraLAB в качестве милливоль­тметра измерения проводят на экране осциллографа (Time Series ука­зателем программы по вершинам кривой на экране (рис. 1.12). Полу­ченные значения в милливольтах следует умножить на коэффициент К (табл. 1).

Для создания файла компенсации *.М1С надо:

•  установить на генераторе SpectraLAB режим Frequency Sweep (генератор качающейся частоты, максимальная полоса);

•  измерить полосу пропускания карты с развязывающим устрой­ством, соединив между собой провода от входа и выхода — ABCD на рис. 1.12 (установившиеся значения достигаются при­мерно за 1 минуту);

•  отметить опцию Overlay 1 и нажать кнопку Set 1 в левой части экрана;

•  открыть окно Options под опциями Overlay;

•  записать Overlay 1 как Mic Comp Files (*.MIC) в подкаталог MICCOMP программы SpectraLAB;

•  использовать этот файл в Options / Scaling при работе.

Для измерения входного сопротивления устройства или карты (на­пример, для левого канала):

•  собрать схему по рис. 1.12, а;

•  установить на генераторе программы SpectraLAB частоту 1 кГц и режим осциллографа с окном измерения коэффициента нели­нейных искажений (при измерении входного сопротивления он должен быть <1%);

•  вывести полностью реохорд (R = 0) и измерить по экрану осцил­лографа напряжение (UBX);

•  увеличивать сопротивление реохорда, пока на экране осцил­лографа напряжение не станет равным UBX/2;

•  замерить сопротивление реохорда — это и будет величина вход­ного сопротивления устройства или карты.

Достоинства устройства:

•  большая простота и легкость изготовления;

•  выходное напряжение равно выходному напряжению карты;

•  не меняется коэффициент нелинейных искажений;

•  не повышается уровень шума.

Недостатки устройства:

•  меньшая защищенность карты от коротких замыканий по выхо­ду (выход 1).

Устройство можно использовать и в качестве развязки при проиг­рывании и записи музыки между картой и УНЧ.

Из других типов развязывающих устройств известны три: на зву­ковых трансформаторах; на микросхемах; на оптронах.

Устройства на трансформаторах

Их можно рекомендовать только при наличии уже готовых подхо­дящих звуковых трансформаторов, так как они сложны в изготовле­нии, создают относительно большую нагрузку на измеряемую цепь по постоянному току и чувствительны к магнитным наводкам на транс­форматор (требуют более сложной экранировки).

Устройства на микросхемах

Устройства на микросхемах позволяют получить: большее выход­ное напряжение (зависит от напряжения источника питания); боль­шую мощность выходного сигнала и больший коэффициент усиления входного сигнала. Однако они требуют более тщательной настройки для получения необходимой минимальной величины коэффициента нелинейных искажений входного и выходного сигналов.

Пример таких развязывающих устройств для выхода звуковой кар­ты приведен в статье И. Петрухина «Акустическая лаборатория аудио-фила-радиолюбителя» (Радиохобби, 2002. № 3), но, к сожалению, в ней отсутствуют сведения о коэффициенте нелинейных искажений этих устройств.

Устройства на оптронах

Две схемы таких устройств были опубликованы в журнале Радио­хобби № 5, стр. 16, за 2001 г. Несомненным их достоинством является полная развязка входной цепи от выходной, что, по мнению авторов, позволяет избавиться от помех из-за «грязной» цифровой «земли» компьютера (при использовании нескольких независимых источни­ков питания).

1.  «Активный оптический аудиоизолятор» С. Кэтта очень прост по конструкции, но в статье, к сожалению, не приводится никаких пара­метров, которые бы помогли оценить его пригодность для измерите­льных работ.

2.  «Оптический аудиоизолятор Ярослава Белза» имеет более слож­ную конструкцию (четыре транзистора и оптрон на канал). В статье приведены параметры:

•  полоса пропускания: 10...40000 Гц на уровне -1 дБ;

•  коэффициент нелинейных искажений равен 0,15%, но не из­вестно, при каких входных или выходных переменных напряже­ниях он измерен (такая величина явно недостаточна для изме­рительных целей). Устройства предназначены для развязки только выхода звуковой карты. Для развязки входа карты надо собрать еще одну линию этих устройств в «перевернутом» виде. Входное сопротивление таких раз­вязок будет относительно низким.

1.5. Пример применения программы SpectraLAB для измерения параметров компонентов устройств

Измерение индуктивности

Кроме описанных в Help программы измерений, можно выпол­нять и другие работы. Например, измерять индуктивности, емкости, частоту и т. д. Для измерения емкостей или индуктивностей собирают схему по рис. 1.13, а.

На «ВХОД» подают сигнал с выхода звуковой карты (развязываю­щего устройства), а «ВЫХОД» соединяют с входом карты (развязыва­ющего устройства).

Измерение сводится к нахождению частоты резонанса параллельного контура в программе SpectraLAB при измерении полосы пропускания (рис. 1.14) в режиме Frequency Sweep генератора и расчету нужных вели­чин L и С по формулам (одна из величин должна быть образцовой):

Здесь L в Гн, С в мкФ, f в Гц.

Точность замера определяется добротностью элементов, а значит, остротой резонансной кривой. Величина затухания при резонансе за­висит также от входного и выходного сопротивлений измерительной цепи. На рис. 1.13, б приведен пример части резонансной кривой при низкой добротности контура. Для расчета следует брать значение Р[Рмакс + Рмин]/2), а для удобства пользоваться опцией Zoom in along frequency axis программы SpectraLAB.

Как правило, можно не вводить компенсирующий файл *.М1С, ес­ли измерения проводятся в диапазоне 30...20000 Гц.

При практическом использовании этого метода погрешность из­мерения составила ±1...5% (в зависимости от добротности).

Такое измерение индуктивности дает «идеализированное» значе­ние, аналогичное результатам, которые дают серийные приборы для измерения L. Индуктивность, например, трансформатора, в реальной схеме изменяется в зависимости от величины действующих перемен­ного и постоянного напряжений.

В качестве образцовой индуктивности для измерения емкостей можно рекомендовать дроссель, намотанный на железе Ш20х25, Ш20х32, ШЛ20х25 или ШЛ20х32 проводом ПЭШО 0,15 внавал до за­полнения (~6 Гн). Такой дроссель обеспечивает измерение с точно­стью примерно ±1...2% в диапазоне 0,005...2 мкФ, что вполне доста­точно, например, для измерения емкостей фильтра R1AA. Заключение

Здесь не удалось подробно рассмотреть все примеры применения программы SpectraLAB. Основное внимание было уделено обеспече­нию безопасной работы со звуковой картой компьютера.

Литература

1.   Карлашук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. М., СОЛОН-Р. 1999.

2.   Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP V. М., 1997

3.    Гель П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс. М., ДМК, 1999.

4.   РАДИОТЕХНИКА + КОМПЬЮТЕР + МАТСАД. Горячая линия - Те­леком, 2001.

Скачать файл