Politechnika Rzeszowska Zakład Metrologii i Systemów Diagnostycznych	Grupa L2	1. Tomasz Pachołek kierownik 2. Edyta Surdyka 3. Magdalena Nizioł	Data 03.06.2016
Laboratorium Elektroniczne yrządy i techniki pomiarowe
POMIARY WYBRANYCH PARAMETRÓW TORU FONICZNEGO W PROCESORACH AUDIO	Nr ćwicz.		Ocena
	6

I. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie podstawowych zagadnień związanych z wyznaczaniem i oceną wybranych parametrów opisujących tory foniczne w układach scalonych procesorów audio.

II. Przebieg ćwiczenia

Przed przystąpieniem do wykonywania ćwiczenia włączono generator funkcyjny, oscyloskop oraz układ mierzony w celu ustabilizowania się termicznych warunków pracy tych przyrządów.

Spis przyrządów:

Obiekt:
Oscyloskop:
Producent: Rigol
Czułość: Cy = 2mV-5V
Generator funkcyjny:
Producent: HuangChang
Zakres napięcia wyj. Uw =2Vpp-20Vpp

Pomiarów zniekształceń nieliniowych dokonano za pomocą oscyloskopu cyfrowego. W celu wyeliminowania składowej podstawowej sygnału wykorzystano funkcje filtru środkowo zaporowego. Do obliczenia samego współczynnika wykorzystano wzór:

$\text{THD} = \frac{U_{(rms)}}{U_{\text{peak}}}*100\ \lbrack\%\rbrack$.

1. 
   Pomiar współczynnika wzmocnienia i zniekształceń nieliniowych dla nastaw: Bas=0 Sopran=0

Bas=	0	Sopran=	0	Volume=	5dB
Uwepeak=	1,38	V			Filtrowane
f [Hz]	Uwypeak [V]	Uwyrms [V]	K [dB]	Niepewność standardowa pomiaru napięcia Uwypeak [V]	Uwypeak [V]	Uwyrms [V]	THD [%]
20	4,72	1,64	0,05	±0,094	2,56	0,79	0,31
50	4,40	1,66	0,16	±0,088	4,40	1,67	0,38
100	4,28	1,69	0,31	±0,085	4,32	1,68	0,39
200	4,12	1,69	0,31	±0,082	4,16	1,66	0,40
500	4,08	1,66	0,16	±0,081	4,08	1,65	0,40
1000	4,08	1,63	0,00	±0,081	4,08	1,65	0,40
2000	4,08	1,67	0,21	±0,081	4,08	1,65	0,40
5000	4,08	1,65	0,11	±0,081	4,08	1,64	0,40
10000	4,04	1,66	0,16	±0,080	4,08	1,64	0,40
20000	4,04	1,63	0,00	±0,080	4,00	1,68	0,42

Rysunek Pomiar współczynnika wzmocnienia dla nastaw: Bas=0 Sopran=0

Wnioski: Wzmocnienie jest przy nierówne w całym zakresie częstotliwości, lecz różnica wartości wahań wzmocnienia jest relatywnie mała.

Rysunek Pomiar współczynnika zniekształceń nieliniowych dla nastaw: Bas=0 Sopran=0

Wnioski: Współczynnik THD jest najmniejszy przy niskich częstotliwościach, stały w środkowym paśmie częstotliwości i duży w zakresie wyższych częstotliwości.

1. Pomiar współczynnika wzmocnienia i zniekształceń nieliniowych dla nastaw: Bas=max Sopran=max

Bas=	max	Sopran=	max	Volume=	5dB
Uwepeak=	1,38	V			Filtrowane
f [Hz]	Uwypeak [V]	Uwyrms [V]	K [dB]	Niepewność standardowa pomiaru napięcia Uwypeak [V]	Uwypeak [V]	Uwyrms [V]	THD [%]
20	6,48	1,91	-1,58	±0,129	3,92	0,99	0,25
50	7,68	2,70	1,43	±0,153	5,20	1,48	0,28
100	7,76	3,31	3,20	±0,155	5,68	1,84	0,32
200	7,44	3,08	2,57	±0,148	4,72	1,55	0,33
500	7,36	2,57	1,00	±0,147	4,32	1,33	0,31
1000	6,80	2,29	0,00	±0,136	4,40	1,25	0,28
2000	7,60	2,74	1,56	±0,152	5,68	1,91	0,34
5000	7,60	3,37	3,36	±0,152	5,92	1,92	0,32
10000	7,44	3,38	3,38	±0,148	6,40	2,05	0,32
20000	7,36	3,41	3,46	±0,147	5,76	1,31	0,23

Rysunek Pomiar współczynnika wzmocnienia dla nastaw: Bas=max Sopran=max

Wnioski: Wzmocnienie w pasmie niskich częstotliwości jest ujemne – układ nie wzmacnia, lecz tłumi niskie częstotliwości poniżej 50Hz. W zakresie 50Hz-1kHz znacznie wzmacnia, dla 1kHz nie wzmacnia zaś dla zakresu powyżej 1kHz znów wzmacnia sygnał

Rysunek Pomiar współczynnika zniekształceń nieliniowych dla nastaw: Bas=max Sopran=max

Wnioski: Najniższe zniekształcenia osiągane są dla wartości częstotliwości wysokich, powyżej 10kHz. W całym pasmie częstotliwości zniekształcenia są na relatywnie jednakowym poziomie wielkości.

1. Pomiar współczynnika wzmocnienia i zniekształceń nieliniowych dla nastaw: Bas=min Sopran=min

Bas=	min	Sopran=	min	Volume=	5dB
Uwepeak=	1,38	V			Filtrowane
f [Hz]	Uwypeak [V]	Uwyrms [V]	K [dB]	Niepewność standardowa pomiaru napięciaUwypeak [V]	Uwypeak [V]	Uwyrms [V]	THD [%]
20	3,76	1,38	1,66	±0,094	2,40	0,874	0,36
50	2,88	0,91	-2,01	±0,088	2,00	0,588	0,29
100	1,78	0,49	-7,33	±0,085	1,11	0,258	0,23
200	1,78	0,50	-7,16	±0,082	1,28	0,377	0,29
500	3,28	1,06	-0,63	±0,081	2,66	0,838	0,32
1000	3,24	1,14	0,00	±0,081	1,70	0,617	0,36
2000	2,80	0,98	-1,31	±0,081	1,02	0,323	0,32
5000	1,80	0,57	-6,02	±0,081	0,98	0,297	0,30
10000	1,28	0,42	-8,74	±0,080	0,73	0,212	0,29
20000	1,04	0,35	-10,23	±0,080	0,62	0,180	0,29

Rysunek Pomiar współczynnika wzmocnienia dla nastaw: Bas=min Sopran=min

Wnioski: Dla niskich częstotliwości układ jest wzmacniaczem, zaś dla reszty pasma jest on tłumikiem.

Rysunek Pomiar współczynnika zniekształceń nieliniowych dla nastaw: Bas=min Sopran=min

Wnioski: Zniekształcenia są nierówne w całym paśmie. Najwyższe zniekształcenia układ wykazuje dla częstotliwości 20Hz oraz 1kHz.

1. Zestawienie pomiarów współczynników wzmocnienia i zniekształceń nieliniowych

Rysunek Zestawienie pomiarów współczynników wzmocnienia

Wnioski: Najbardziej równe wzmocnienie osiągamy dla nastaw Bas=0 Sopran=0, Układ jest tłumikiem(ujemne wzmocnienie) dla nastaw Bas = min Sopran = min. Układ wzmacnia jedynie wysokie i niskie wartości z pominięciem środka pasma przy ustawieniach Bas = max Sopran = max.

Rysunek Zestawienie pomiarów współczynników zniekształceń nieliniowych

Wnioski: Najwyższe zniekształcenia nieliniowe układ wykazuje dla nastaw Bas=0 Sopran=0. Pozostałe nastawy wykazują duży rozrzut zniekształceń w całym paśmie częstotliwości

III. Wnioski

Na ćwiczeniach laboratoryjnych zmierzyliśmy za pomocą oscyloskopu wzmocnienie i współczynnik zniekształceń nieliniowych dla układu przetwarzającego tor audio. Po przetestowaniu nastaw zauważyliśmy że pasmo w nastawach optymalnych (bas=0 sopran=0) w dziedzinie wzmocnienie jest równe w całym zakresie. Pozostałe nastawy wykazują duży rozrzut zniekształceń i wzmocnienia w całym paśmie częstotliwości

Dla tych samych nastaw zniekształcenia sygnału nieliniowego są stosunkowo duże w środkowej części pasma. Wszystkie pomiary ukazują że zbudowanie układu o małych zniekształceniach nieliniowych i równym paśmie wzmocnienia jest zagadnieniem bardzo trudnym w realizacji. Przy konstruowaniu takich urządzeń można by próbować wprowadzić kompensacje zniekształceń oraz kontrolę zadanych parametrów poprzez dodanie sprzężenia zwrotnego i programowo kompensować sygnały otrzymywane na wyjściu urządzenia.

V. Literatura

1. Horowitz P., Sztuka Elektroniki, WKŁ 2009,

2. Rydzewski J. , Pomiary oscyloskopowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2007;