SoundCard Oszilloscope - program koji pretvara računalo u dvokanalni osciloskop, dvokanalni niskofrekventni generator i analizator spektra

Dobar dan dragi radio amateri!
Svaki radioamater zna da je za stvaranje manje ili više složenih radioamaterskih uređaja potrebno imati na raspolaganju ne samo multimetar. Danas u našim trgovinama možete kupiti gotovo svaki uređaj, ali - postoji jedan "ali" - cijena pristojne kvalitete bilo kojeg uređaja nije manja od nekoliko desetaka tisuća naših rubalja, a nije tajna da je za većinu Rusa ovo je puno novca, pa stoga ti uređaji uopće nisu dostupni ili radioamater kupuje uređaje koji su već dugo u upotrebi.
Danas na licu mjesta , pokušat ćemo opremiti radioamaterski laboratorij besplatnim virtualnim uređajima -digitalni dvokanalni osciloskop, dvokanalni generator audio frekvencija, analizator spektra. Jedina mana ovih uređaja je što svi rade samo u frekvencijskom pojasu od 1 Hz do 20.000 Hz. Stranica je već dala opis sličnog radioamaterskog programa:“ “ - program koji pretvara kućno računalo u osciloskop.
Danas vam želim skrenuti pozornost na još jedan program - “Osciloskop zvučne kartice“. Ovaj me program privukao dobrim karakteristikama, promišljenim dizajnom, lakoćom učenja i rada u njemu. Ovaj program na engleskom, bez prijevoda na ruski. Ali ja to ne vidim kao nedostatak. Prvo, vrlo je lako shvatiti kako raditi u programu, to ćete i sami vidjeti, a drugo, jednog dana ćete steći dobri aparati(a imaju sve oznake na engleskom, iako su i sami Kinezi) i odmah se lako naviknu na njih.

Program je razvio C. Zeitnitz i besplatan je, ali samo za privatnu upotrebu. Licenca za program košta oko 1500 rubalja, a postoji i takozvana “privatna licenca” koja košta oko 400 rubalja, ali to je više kao donacija autoru za daljnje poboljšanje programa. Prirodno ćemo koristiti besplatna verzija program koji se razlikuje samo po tome što se pri svakom pokretanju pojavljuje prozor s ponudom za kupnju licence.

Preuzmite program ( Najnovija verzija od prosinca 2012.):

(28,1 MiB, 41 300 pogodaka)

Prvo, razumijemo "koncepte":
Osciloskop- uređaj dizajniran za istraživanje, promatranje, mjerenje amplitude i vremenskih intervala.
Osciloskopi se klasificiraju:
♦ prema namjeni i načinu izlaza informacija:
- osciloskopi s periodičnim zamahom za promatranje signala na ekranu (na zapadu se zovu osciloskop)
- osciloskopi s kontinuiranim zamahom za snimanje krivulje signala na fotografskoj vrpci (na zapadu se naziva oscilograf)
♦ prema načinu obrade ulaznog signala:
– analogni
– digitalno

Program radi u okruženju koje nije niže od W2000 i uključuje:
- dvokanalni osciloskop širine pojasa (ovisno o zvučnoj kartici) od najmanje 20 do 20 000 Hz;
– dvokanalni generator signala (sa sličnom generiranom frekvencijom);
- analizator spektra
– a moguće je i snimanje audio signala za kasnije proučavanje

Svaki od ovih programa ima dodatne mogućnosti, što ćemo razmotriti tijekom njihovog proučavanja.

Počet ćemo s Signalgeneratorom:

Generator signala, kao što sam rekao, je dvokanalni - kanal 1 i kanal 2.
Razmotrite svrhu njegovih glavnih prekidača i prozora:
1 – tipke za uključivanje generatora;
2 – prozor za postavljanje izlaznog valnog oblika:
sinus– sinusni
trokut- trokutasti
kvadrat- pravokutni
pilasta- pilasta
bijeli šum- Bijeli šum
3 – regulatori amplitude izlaznog signala (maksimalno - 1 volt);
4 – gumbi za podešavanje frekvencije ( željenu frekvenciju može se postaviti ručno u prozorima ispod gumba). Iako su regulatori maksimalna frekvencija- 10 kHz, ali bilo koja dopuštena frekvencija može se unijeti u donje prozore (ovisno o zvučnoj kartici);
5 – prozori za ručno podešavanje frekvencije;
6 – uključivanje načina rada “Sweep-generator”. U ovom načinu rada, izlazna frekvencija generatora povremeno se mijenja od minimalne vrijednosti postavljene u okvirima “5” do maksimalna vrijednost postavljeno u okvirima "Fend" za vrijeme postavljeno u okvirima "Vrijeme". Ovaj način rada može se omogućiti za bilo koji kanal ili za dva kanala odjednom;
7 – prozori za postavljanje završne frekvencije i vremena rada Sweep;
8 – softverska veza izlaz kanala generatora na prvi ili drugi ulazni kanal osciloskopa;
9 - postavljanje fazne razlike između signala iz prvog i drugog kanala generatora.
10 -na postavljanje radnog ciklusa signala (vrijedi samo za pravokutni signal).

Sada pogledajmo sam osciloskop:

1 – Amplituda - vertikalno podešavanje osjetljivosti kanala
2 – Sinkronizacija– omogućuje (provjeravanjem ili poništavanjem) izvođenje zasebnog ili istovremenog podešavanja dvaju kanala u smislu amplitude signala
3, 4 – omogućuje vam širenje signala po visini zaslona za njihovo individualno promatranje
5 – postavka vremena pomicanja (od 1 milisekunde do 10 sekundi, dok je 1 sekunda 1000 milisekundi)
6 – start/stop rad osciloskopa. Kada se zaustavi, zaslon sprema trenutno stanje signala i gumb Spremi ( 16 ) koji vam omogućuje spremanje trenutnog stanja na računalu u obliku 3 datoteke (tekstualni podaci signala koji se proučava, crno-bijela slika i slika u boji slike sa zaslona osciloskopa u trenutku zaustavljanja)
7 – okidač – uređaj za programiranje, koji odgađa početak sweep-a dok se ne ispune određeni uvjeti i koristi se za dobivanje stabilne slike na zaslonu osciloskopa. Postoje 4 načina rada:
– Uključeno, Isključeno. Kada je okidač isključen, slika na zaslonu izgledat će "pokrenuta" ili čak "razmazana".
– automatski način rada . Program sam odabire način rada (normalan ili pojedinačni).
– normalni mod . U ovom načinu rada provodi se kontinuirano skeniranje ispitivanog signala.
– jednostruki način rada. U ovom načinu rada vrši se jednokratno pomicanje signala (s vremenskim intervalom postavljenim od strane kontrole vremena).
8 – aktivni odabir kanala
9 – rub– vrsta okidača signala:
- dižući se– duž prednje strane proučavanog signala
– padajući– padom signala koji se proučava
10 – Automatsko postavljanje – automatska instalacija vrijeme sweep-a, osjetljivost kanala amplituda vertikalnog odstupanja, kao i slika je prisiljena na sredinu ekrana.
11 -Način rada kanala– određuje kako će se signali prikazati na zaslonu osciloskopa:
– singl– odvojeni izlaz dva signala na ekranu
- CH1 + CH2– izlaz zbroja dva signala
– CH1 - CH2– izlaz razlike dvaju signala
– CH1 * CH2– izlaz umnoška dvaju signala
12 i 13 – izbor prikaza kanala na ekranu (ili bilo koji od dva, ili dva odjednom, vrijednost se prikazuje pored Amplituda)
14 – izlaz valnog oblika kanala 1
15 – izlaz valnog oblika kanala 2
16 – već prošlo - snimanje signala na računalo u stop modu osciloskopa
17 – vremenska skala (imamo regulator Vrijeme stoji na 10 milisekundi, pa se ljestvica prikazuje od 0 do 10 milisekundi)
18 – Status– prikazuje trenutno stanje okidača i također vam omogućuje prikaz sljedećih podataka na zaslonu:
- HZ i volti– prikaz trenutne frekvencije napona ispitivanog signala
– kursor– uključivanje vertikalnih i horizontalnih kursora za mjerenje parametara signala koji se proučava
– zapisnik za popunjavanje– snimanje parametara ispitivanog signala sekundu po sekundu.

Izvođenje mjerenja na osciloskopu

Prvo, postavimo generator signala:

1. Uključite kanal 1 i kanal 2 (zeleni trokuti svijetle)
2. Postavite izlazne signale - sinusne i pravokutne
3. Postavite amplitudu izlaznih signala na 0,5 (generator generira signale s maksimalnom amplitudom od 1 volta, a 0,5 će značiti amplitudu signala od 0,5 volta)
4. Postavite frekvencije na 50 Herca
5. Prijeđite na način rada osciloskopa

Mjerenje amplitude signala:

1. Gumb ispod natpisa mjera odaberite način rada HZ i volti, označite oznake frekvencija i napon. U isto vrijeme, trenutne frekvencije za svaki od dva signala (gotovo 50 herca) pojavljuju se iznad nas, amplituda puni signal vp-p i efektivni napon signale Veff.
2. Gumb ispod natpisa mjera odaberite način rada Pokazivači i označite okvir napon. Pritom imamo dva horizontalne linije, a ispod natpisi koji pokazuju amplitudu pozitivne i negativne komponente signala ( A), kao i ukupni raspon amplitude signala ( dA).
3. Horizontalne linije postavljamo u položaj koji nam je potreban u odnosu na signal, na ekranu ćemo dobiti podatke o njihovoj amplitudi:

Mjerenje vremenskih intervala:

Izvodimo iste operacije kao i za mjerenje amplitude signala, s izuzetkom - u načinu rada Pokazivači označite oznaku Vrijeme. Kao rezultat toga, umjesto horizontalnih, dobit ćemo dvije okomite linije, a ispod će se prikazati vremenski interval između dvije okomite linije i trenutna frekvencija signala u ovom vremenskom intervalu:

Određivanje frekvencije i amplitude signala

U našem slučaju nema potrebe posebno izračunavati frekvenciju i amplitudu signala - sve se prikazuje na ekranu osciloskopa. Ali ako prvi put u životu morate koristiti analogni osciloskop, a ne znate kako odrediti frekvenciju i amplitudu signala, mi smo u obrazovne svrhe Razmotrimo i ovo pitanje.

Postavke generatora ostavljamo onakvima kakve su bile, s izuzetkom postavljanja amplitude signala na 1.0 i podešavanja osciloskopa kao na slici:

Kontrolu amplitude signala postavljamo na 100 milivolti, kontrolu vremena sweep-a na 50 milisekundi i dobivamo sliku na ekranu kao odozgo.

Princip određivanja amplitude signala:
Regulator Amplituda na poziciji smo 100 milivolti, što znači da je vertikalna podjela mreže na ekranu osciloskopa 100 milivolti. Brojimo broj podjela od dna signala do vrha (dobijemo 10 podjela) i množimo s cijenom jedne podjele - 10*100 = 1000 milivolti = 1 volt, što znači da je amplituda signala koji imamo od vrha do dna 1 volt. Na isti način možete mjeriti amplitudu signala u bilo kojem dijelu valnog oblika.

Određivanje vremenskih karakteristika signala:
Regulator Vrijeme na poziciji smo 50 milisekundi. Broj podjela skale osciloskopa vodoravno je 10 (in ovaj slučaj imamo 10 podjela na ekranu), podijelite 50 s 10 i dobijete 5, što znači da će cijena jedne podjele biti jednaka 5 milisekundi. Odaberemo dio valnog oblika signala koji nam je potreban i razmotrimo koliko podjela odgovara (u našem slučaju 4 podjele). Pomnožite cijenu 1 podjela s brojem podjela 5*4=20 te utvrditi da je period signala na proučavanom području 20 milisekundi.

Određivanje frekvencije signala.
Frekvencija proučavanog signala određena je uobičajenom formulom. Znamo da je jedan period našeg signala 20 milisekundi, ostaje saznati koliko će razdoblja biti u jednoj sekundi - 1 sekunda/20 milisekundi = 1000/20 = 50 Herca.

Analizator spektra

Analizator spektra– uređaj za promatranje i mjerenje relativne raspodjele energije električnih (elektromagnetskih) oscilacija u frekvencijskom pojasu.
Analizator niskofrekventnog spektra(kao u našem slučaju) je dizajniran za rad u rasponu audio frekvencije i koristi se, na primjer, za određivanje frekvencijskog odziva razni uređaji, u proučavanju karakteristika buke, postavke različite radio opreme. Konkretno, možemo odrediti frekvencijski odziv sklopljenog audio pojačala, podesiti razne filtere itd.
Nema ništa teško u radu s analizatorom spektra, u nastavku ću dati svrhu njegovih glavnih postavki, a vi ćete sami, prema iskustvu, lako shvatiti kako raditi s njim.

Ovako izgleda analizator spektra u našem programu:

Što je ovdje - što:

1. Pogled na prikaz skale analizatora okomito
2. Izbor prikazanih kanala iz generatora frekvencije i vrste prikaza
3. Radni dio analizator
4. Gumb za snimanje Trenutna država zaustavni valni oblici
5. Način proširenja radnog polja
6. Prebacivanje horizontalne ljestvice (skala frekvencija) s linearne na logaritamsku
7. Frekvencija strujnog signala kada je generator u modu sweep
8. Trenutna frekvencija na poziciji kursora
9. Indikator harmonika signala
10. Postavljanje filtera za signale po frekvenciji

Pogledajte Lissajousove figure

Lissajousove figure- zatvorene putanje nacrtane točkom koja istovremeno vrši dvije harmonijske oscilacije u dva međusobno okomita smjera. Oblik figura ovisi o odnosu između perioda (frekvencija), faza i amplituda obiju oscilacija.

Ako se primjenjuje na ulaze " x"i" Y» signale osciloskopa bliskih frekvencija, tada možete vidjeti Lissajousove figure na ekranu. Ova metoda se široko koristi za usporedbu frekvencija dvaju izvora signala i za podešavanje jednog izvora na frekvenciju drugog. Kada su frekvencije bliske, ali nisu jednake jedna drugoj, brojka na ekranu se rotira, a period ciklusa rotacije je recipročan razlici frekvencija, na primjer, period rotacije je 2 s - razlika u frekvencijama signali su 0,5 Hz. Ako su frekvencije jednake, lik se zamrzne nepomično, u bilo kojoj fazi, međutim, u praksi, zbog kratkotrajne nestabilnosti signala, lik na ekranu osciloskopa obično malo podrhtava. Za usporedbu možete koristiti ne samo iste frekvencije, već i one koje su u višestrukom omjeru, na primjer, ako primjerni izvor može proizvesti frekvenciju od samo 5 MHz, a podesivi izvor - 2,5 MHz.

Nisam siguran da će vam ova funkcija programa biti od koristi, ali ako vam je odjednom zatreba, mislim da ćete ovu funkciju lako shvatiti sami.

Funkcija snimanja audio signala

Već sam rekao da program omogućuje snimanje bilo kojeg zvučni signal računalo za daljnje proučavanje. Funkcija snimanja signala nije teška i lako možete shvatiti kako to učiniti:

Program "Računalni osciloskop"

D.I. STAJE:
Metoda je izopačena, da budem iskren, brzo bih sastavio generator signala željenog oblika na R2R. No dogodi se da jednog nema, pa drugoga, ali gotovo uvijek uokolo leži neka računalna smeća.

Odricanje:
Želim vas odmah upozoriti da barbarske manipulacije s računalom odmah pokrivaju jamstvo za željezo s krznenim orguljama, a uz mali radijus zakrivljenosti ruku, cijelo računalo ili važne dijelove. Ako sumnjate u čvrstinu svoje ruke i svoje sposobnosti, onda je bolje Frankensteina prikupiti iz smeća isključivo za eksperimente.

Trebao sam otkloniti greške na jednom uređaju AVR mikrokontroler. Točnije, prijem podataka s ADC-a. Kada bi signal ovih podataka trebao biti ultraniske frekvencije, reda veličine 1 Hz. Čudno, primiti signal takve frekvencije redovnim sredstvima prilično teško. Zvučna kartica izlaz ima filtere koji ne dopuštaju da se tako niskofrekventni signal probije. Po tome je donesena odluka o nadogradnji zvučne kartice.

Kako ne bi riskirali, odlučeno je to implementirati na vanjsku zvučnu karticu. Ali ovo iskustvo vrijedi i za ugrađene zvučne kartice, ali je dostojno Jedija.

Zvučna kartica je kupljena na čekiću Sound Blaster uživo. Nakon brzog pogleda, postalo je jasno da je nemoguće razumjeti sklop 4-slojne ploče bez dobre trave. Ali sasvim je očito da su svi vikendi i ulazi analogni signali prvo idite na op-amp, a zatim na DAC / ADC. Pa, OU je brzo proguglao. Zatim sam skrenuo pozornost na mikro krug, u koji svi signali probno dolaze. Bila je druga najveća. Ugurao sam etiketu u Google, i eto! Pronađen je podatkovni list!

Pinout čipa.

Zainteresirani smo za postroje se DAC (podvučeno crvenom bojom). Odabrao sam samo pravi kanal. Ako netko odluči napraviti osciloskop, morat ćete ga zalemiti linijski ulaz(plava kutija). Naravno, kroz odgovarajuću shemu razdvajanja (koja se gugla na internetu).
Kako ne bih spalio DAC svojim paklenim eksperimentima, odlučio sam ga malo zaštititi. I toplo preporučujem da to učinite.

zalemljeni otpornik

Za izlaz signala s računala koristio sam VGA konektor, koji je nekim čudom ležao na mom stolu. Ono što je dobro kod ove žice: ima 5 odvojeno zaštićenih žica. Upravo sam stavio žicu na 1 pin (CRVENI signal). Budući da su ekrani svih signala spojeni na masu i tako, nisam se zamarao izlazom uzemljenja. Naravno, u idealnom slučaju, trebate izvesti analogno uzemljenje zvučne kartice (gdje se nalazi, izgleda u podatkovnoj tablici na istom čipu), ali ja sam bio švorc.

Instalirana zvukovuha, i gnijezdo našeg generatora

Kao generator koristim primitivni program "Tone Generator" koji se može preuzeti ovdje. Omogućuje vam da generirate sinus, pilu, kvadratni val, bijeli šum i neki čudan signal.

Što je za moje potrebe dovoljno.
Nakon što je instaliran u računalo, odlučio sam koristiti osciloskop kako bih se uvjerio da je generacija uključena, te sam ga ispravno zalemio.

Čisti sinus našeg generatora.

Pa, offset bez kondenzatora, moj DAC je oko 2 volta. Provjerimo kako se hrani ADC mog mikrokontrolera.

Generator i program koji čita ADC vrijednosti mikrokontrolera.

Ne obraćajte pažnju na činjenicu da je sinus koji je uzeo kontroler toliko slomljen - postoji vrlo mala stopa uzorkovanja.
Za pomak nulte točke, kao i smanjenje amplitude signala za polovicu, morate staviti jedan otpornik od 10k na masu. Tako se zajedno s otpornikom na zvučnoj kartici formira djelitelj napona.

Zbog toga, puštam se, uspješni eksperimenti.

Navigacija po objavama

84 misli o "Zvučna kartica kao generator"

Ovaj program implementira niskofrekventni kombinirani generator funkcija. Izlazni signali generatora dovode se na dva kanala stereo izlaza zvučne kartice računala.
Generator generira signale sljedećeg oblika:.
- sinusoidna,
- pravokutni (meander),
- trokutasto simetrično,
- rast pilastih zubaca,
- pilasto opadanje.
Uređaj može raditi u različitim načinima rada.
U kontinuiranom neovisnom načinu rada, oblik, frekvencija i amplituda signala na dva kanala postavljaju se zasebno.
U stalno ovisnom načinu rada, oblik, frekvencija i amplituda signala na oba kanala su isti, signal drugog (desnog) kanala može se proizvoljno pomaknuti u fazi u odnosu na signal prvog (lijevog) kanala.
U načinu povećanja frekvencije, signal na prvom (lijevom) kanalu mijenja frekvenciju unutar navedenih granica po zadanoj brzini. Signal drugog kanala je isključen.
U načinu povećanja amplitude, signal na prvom (lijevom) kanalu mijenja amplitudu unutar navedenih granica po zadanoj brzini. Signal drugog kanala je isključen.
Kontrole na zaslonu opremljene su skočnim komentarima, što olakšava naučiti kako upravljati generatorom.
Frekvencija signala može se postaviti na dva načina. Postavljanje izravnim unosom vrši se u prozoru za pregled. Za uređivanje pritisnite gumb s lijeve strane prozora, unesite novu vrijednost, a zatim pritisnite Enter tipka. Druga metoda je korak promjena frekvencije zadanim korakom. Da biste to učinili, imate prekidače "gore-dolje". Dva mijenjaju frekvenciju, treća mijenja korak ove promjene. Razlučivost podešavanja frekvencije 1 Hz.
Amplituda se postavlja promjenom koraka s zadanim korakom. Da biste to učinili, imate prekidače "gore-dolje". Dva mijenjaju frekvenciju, treća mijenja korak ove promjene. Razlučivost postavke amplitude je 1% od maksimuma.
Fazni pomak između signala u ovisnom načinu postavlja se izravnim unosom vrijednosti u stupnjevima. Za uređivanje kliknite gumb lijevo od prozora, unesite novu vrijednost, a zatim pritisnite tipku Enter. Diskretnost postavke pomaka je 1 stupanj.
U pogledu velika veličina međuspremnika zvučne kartice kontrola uređaja je nešto spora. Odgovor na prebacivanje je otprilike 1 sekunda.
Kada radite s generatorom, ne biste trebali pokretati druge programe koji stvaraju zvučni efekti. Također ne biste trebali izvoditi dugotrajne manipulacije na zaslonu pomoću miša (premještati obrasce itd.), to može uzrokovati kvar uređaja. U slučaju pauze u izlaznim signalima, upotrijebite zaslonsku tipku za resetiranje ().
Program pamti postavke i postavke te ih vraća sljedeći put kada ga uključite.