如何用Pico示波器做音频频谱分析

1、如何用pico示波器做音频频谱分析如何用pico做音频频谱分析-上海子尔一、的分类频谱分析仪普通分为两类：所谓“扫频”频谱分析仪和fft频谱分析仪。扫频频谱分析仪是用一个或多个陷波(或混频器)在指定频率下测量信号振幅，然后转变该滤波器的频率(扫频)，绘制出振幅随频率变幻的频谱图。扫频频谱分析仪也可以做高频频谱分析，但是对于音频分析来说，扫频频谱分析仪不是特殊适用，由于信号在囫囵扫频周期内必需是不变的。fft频谱分析仪是用转换器将信号数字化，然后将存储的值举行fft变换得到的。该办法的优势在于可以捕获到偶发信号或者持续时光短的信号。例如，用picoscope的触发功能来单一鼓声的频谱。做fft频

2、谱分析需要举行大量运算，一些频谱分析仪可能需要几分钟来更新一个波形。picoscope 采纳优化的高频频谱分析算法可以达到类似实时的分析结果。即是在一台一般的电脑上，例如 33mhz的486 电脑，picoscope的频谱分析功能也能达到每秒更新数次。二、音频分析虽然大多数picoscope pc示波器可以做音频频谱分析，但还是示波器的辨别率越高越适合做频谱分析。这里高性能的adc-216最适合的。从通用型考虑，picoscope 3224 和3424 (示波器)和adc-212(并口示波器)也是抱负的挑选。假如考虑到成本因素，pico 320x系列也可以。fft频谱分析仪的关键参数是采样率和

3、动态范围。频谱分析仪能够显示高达最高采样率的一半频谱。为了测量到20khz的音频带宽，就需要采样率高于40ks/s。假如测试的频率响应，您可能需要高于20khz的样本数，所以需要更高的采样率。频谱分析仪的动态范围是另一个重要的参数。大多数示波器(基于pc的或台式的)都有一个8位(256阶)的辨别率，这将频谱分析仪的动态范围限制在48db(20 log 256)。picoscope 320x系列就是8位辨别率。像adc-212， picoscope 3224 和3424 是12位辨别率(4096阶)，理论最大动态范围72db。adc-216是16位辨别率(65536阶)有一个趋近与100db的动

4、态范围。可能您还不太清晰动态范围的意义，那么我们做一下对照。一个典型的录音机的动态范围4050db,一个好的是7080db，一个高端的cd播放器是8090db。固然，并不是全部的cd播放器都能达到这共性能。下表是pico设备的规格：三、用adc-216测试cd播放器为了比较产品的性能，我们用adc-216 频谱分析仪测试两个cd播放器，一个是廉价的手持式cd播放器，一个是quad高性能的播放器。adc-216 的一个通道挺直衔接手持式设备。 图1是cd播放器单个1khz音调的波形。跟理论值一样，在1khz有一个尖峰。二次、三次和五次谐波清楚可见，这些谐波表示了cd播放器引起的失真。18khz附

5、近的峰值是由cd播放器内部电源适配器的开关引起的。假如cd播放器是电池供电的，那么这个噪声将会消逝。 图2跟图1 是相同的实验，但是测试的是quad cd播放器。跟预期的一样，波形是更整洁的。5次谐波是比较显然的，跟主信号相比下降了96db。图2中还在picoscope 中举行了音频测量。现在这些功能已经没有了，新的picoscope是通过设置菜单中的增强测量按钮来实现的，详见协助文档。串扰是频谱分析仪能够测试出来的另一个重要指标，我们轮番用每个cd播放器的右声道播放一个10khz的正弦波(-10db)。抱负状况下，右声道是没有信号的。不过可以看到手持式cd播放器右声道串扰，比左声道信号降低了

6、60db。quad cd播放器串扰测试中， 串扰起码下降了90db(4所示)。图 3 手持式cd播放器串扰测试图 4 quad cd播放器串扰测试1个抱负的cd播放器应当在囫囵音频域内有一个平滑的频率响应。手持式cd播放器在20hz20khz范围内维持在3db。用一个正弦波测试，频率扫描从20hz20khz。许多fft频谱分析仪可能无法绘制这样的一个频谱图，由于迅速采集信号，然后却花费几秒中来处理和显示。这样一个扫描周期内，往往惟独测试到一个频率峰值。pico示波器的数据才采集和处理是优化过的，即是在一个相对慢的电脑上(33mhz 386)，频谱分析仪也有一个近似实时更新率。测试中我们用的正弦

7、波从20hz20khz扫描完也许用了30s的时光。这段时光内picoscope完成fft计算只需要100s，处理速度是大多数频谱分析仪的23倍。为了用单线显示频率响应(而不是波形的峰值)，我们用pico示波器的峰值检测函数，如下图5所示。我们可以看到-3db的点并不是产品参数表中声称的20khz，只仅仅临近于16khz。图 5 手持式cd播放器的频率响应用quad cd播放器做相同的频率响应测试(6 所示)，发觉频率响应在囫囵音频域几乎是平的，在20khz也有一个更陡峭的跌落。也有客户问我们：什么类型的信号源可以用于测试放大器，关键是找到一款或者一款低失真的正弦波信号源。我们推举black star 低失真，图7是用adc-216采集到1khz的输出波形。图 6 quad cd播放器的频率响应图 7 black star ldo 低失真振荡器输出1khz的波形注重：该文章中用到的产品目前已经停产了，16位辨别率 adc-216的替代产品是picoscope 4262，picoscope 3224 和3424 6位示波器