Usando um programa RTA como um osciloscópio ou analisador de circuito: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

O objetivo deste truque é dar aos visualizadores uma opção acessível para visualizar os sinais elétricos de seus circuitos e dispositivos usando programas de analisador em tempo real (RTA). O principal benefício dessa abordagem em relação a um osciloscópio é que os programas RTA podem funcionar tanto como um osciloscópio para ver a tensão, quanto como um RTA para ver a resposta de frequência.

Um osciloscópio é bom para tons simples, mas sinais complexos são difíceis de discernir. Um RTA fornece uma visão do espectro de frequência do sinal em teste. Isso é bom para identificar o conteúdo harmônico em um sinal, qualquer conteúdo de ruído de alta frequência e também para determinar os efeitos dos filtros.

Os aplicativos incluem:

• Visualizando o efeito real de crossovers passivos ou filtros para ver qual é o seu efeito exato. Isso é útil para designs de alto-falantes personalizados com crossovers passivos personalizados.
• Visualizando a saída de um circuito antes ou depois dos filtros de ruído, ou apenas procurando o próprio ruído.
• Visualização e armazenamento de saídas ou traços do osciloscópio.
• Visualização e armazenamento de saídas de resposta de frequência.
• Visualização do início do corte de sinal (excedendo os trilhos de tensão ou faixa) e os harmônicos associados ao corte. Isso também fornece uma boa maneira de testar detectores de recorte rastreando as condições que acionam o circuito.
• Solução de problemas de circuitos observando os componentes de tensão e frequência.
• Medir a resposta de frequência de amplificadores de áudio e determinar se há filtros no sistema - isso é útil para determinar a aparência do sinal em sistemas de áudio OEM / Fábrica (carros, aparelhos de som, etc.). Se você quiser que algo soe melhor do que o de fábrica, é útil saber com o que você está trabalhando.

O vídeo incorporado oferece uma explicação narrativa do processo. As imagens incluem a bancada de configuração e um diagrama de blocos do roteamento do sinal.

Etapa 1: Determine as tensões operacionais

Para usar um analisador de tempo real baseado em computador (RTA) para medir o comportamento elétrico do seu circuito, você precisa determinar qual faixa de tensão o seu circuito irá produzir. A entrada para a maioria das placas de som de computador é bastante baixa, apenas um volt. NÃO EXCEDA A FAIXA DE TENSÃO DE ENTRADA! Isso significa que os circuitos com tensões de saída mais altas precisarão reduzir essa tensão a um nível aceitável. Isso pode ser feito com uma rede de resistores divisores de tensão ou um circuito ou dispositivo conversor de saída de linha. Se você estiver olhando para a saída de um amplificador de áudio, um conversor de saída de linha é um dispositivo perfeito para essa finalidade. O conversor de saída de linha recebe sinais de nível de alto-falante e os reduz para sinais de nível de linha por meio de redes de resistores ou um transformador de áudio. Você deve levar em consideração as faixas de frequência porque alguns conversores de saída de linha baseados em transformador afetarão a resposta de frequência.

Para determinar a tensão de saída de seu circuito ou dispositivo (se você ainda não o conhece), você deve medi-la com um voltímetro para determinar as características de tensão CA e CC. Se a tensão precisar ser reduzida, mantenha o controle da relação (saída: entrada) para que você possa traduzir os resultados. Além disso, certifique-se de observar que seu DMM mede a voltagem média ou RMS e seu osciloscópio exibe facilmente a voltagem de pico. Consulte a imagem anexada.

Se a tensão de saída for 10 VCA e você aplicar uma rede de resistores ou um conversor de saída de linha que reduza para 1 VCA, você terá uma proporção de 10: 1. Isso significa que uma medição de 0,5 VCA no programa se traduzirá em uma saída de circuito real de 5 VCA (0,5 x 10 = 5).

Usei esse método para medir as saídas de amplificadores de áudio de alta potência. Apenas acompanhe as faixas de tensão e preste atenção à carga que o dispositivo vê. Claro, você tem outros estágios de ganho disponíveis, então faz sentido verificar um nível medido com o programa e ajustar o ganho de áudio no PC para atingir uma proporção utilizável.

Este é um bom momento para mencionar que cada circuito ou dispositivo tem uma impedância de saída e uma impedância de entrada. Seu dispositivo ou circuito já deve levar isso em consideração no design e a maioria das entradas de áudio tem alta impedância de entrada (10k ohms ou mais). Se desejar mais informações sobre este tema, existem vídeos online que explicam este tema (procure palestras como "resistência de entrada e saída de circuitos e os divisores de tensão").

Etapa 2: reúna os componentes necessários

Como essa dica e esse truque requerem um programa analisador em tempo real (RTA), você precisará de um PC ou tablet com uma placa ou recurso de entrada de áudio. Você também precisará de um programa RTA para ser executado no PC ou na mesa. Existem vários programas disponíveis (gratuitos e pagos) que oferecem uma visualização de frequência e uma visualização de osciloscópio.

Dependendo da saída de tensão do circuito, pode ser necessário um circuito ou dispositivo conversor de saída de linha (consulte a Etapa 1).

Você precisará de cabos para conectar tudo, principalmente cabos de áudio com terminações compatíveis com a entrada de áudio de seu PC ou tablet.

O dispositivo ou circuito em teste será necessário, bem como quaisquer meios que você use para ligá-lo. Para alguns dispositivos, isso pode exigir a fonte de alimentação que você normalmente usa para testar o equipamento.

Etapa 3: conectar os componentes

Como você está usando o programa RTA no PC ou tablet para visualizar o sinal elétrico do seu circuito ou dispositivo, você precisa obter o sinal do circuito ou dispositivo para o PC ou tablet. O programa RTA precisa ser instruído a verificar a entrada de áudio do sinal. Consulte as instruções do programa RTA para fazer isso.

Simplificando, você conecta os fios à saída do seu circuito ou dispositivo e os conecta à entrada de áudio no PC ou tablet. Consulte a Etapa 1 se precisar de um conversor de saída de linha entre o circuito e o PC para reduzir a tensão a uma faixa aceitável.

Mas, TENHA CUIDADO para não injetar altas tensões em seu PC ou você pode danificar a placa de áudio!

Etapa 4: Compreendendo os resultados

O programa RTA neste exemplo permite uma visualização do osciloscópio e uma visualização do espectro de frequência. A visualização do osciloscópio se comporta de forma semelhante a um osciloscópio tradicional. Como a entrada de áudio tem ganho de entrada ajustável no PC ou tablet, e como você pode estar alterando a tensão do sinal para um nível aceitável, você precisa determinar a proporção real para usar a visualização do osciloscópio para medir a tensão. Faça isso usando seu voltímetro na saída do circuito e compare-o com a exibição na tela. Ajuste os estágios de ganho ou volume disponíveis para que você tenha uma proporção razoável para tornar a matemática mais fácil. Se o seu circuito ou dispositivo tiver tensões de saída ajustáveis, faça medições em níveis diferentes para verificar se você tem uma relação de ganho linear (o que significa que a relação permanece constante em diferentes faixas de volume). Se você não estiver interessado nos níveis de tensão reais porque já os conhece, pode pular esta etapa.

A visualização do espectro de frequência é o principal benefício desse método. Nesta visualização, você terá a possibilidade de escolher a resolução de sua visualização e isso é observado em oitavas (ou frações de oitavas). 1/1 oitava tem a resolução mais baixa, 1/3 oitava vista tem 3x mais resolução. 1/6 de oitava tem 6x mais resolução do que 1/1 de oitava. Este programa tem resolução de 1/24 oitava, o que permite mais detalhes. A resolução que você escolhe depende do que você está interessado. Para a maioria dos propósitos, geralmente é desejado ver a resolução mais alta possível.

Outro valor de interesse é o valor médio. Isso determina como o programa RTA fará a média dos resultados. O uso desta variável depende do que você está interessado. Se você quiser ver as mudanças em tempo real, mantenha o valor médio muito baixo (entre 0 - 5). Se você quiser ver uma representação de "estado estacionário" do circuito, valores médios maiores que 20 são úteis. Observe que você terá que esperar mais pelos resultados e ver as mudanças se as médias forem altas.

Se você deseja aprender a resposta de frequência de um circuito de áudio, convém que o circuito tente gerar um sinal que cubra toda a faixa de frequência utilizável (normalmente de 20 Hz a 20.000 Hz). Isso pode ser feito fazendo com que o circuito reproduza um ruído rosa não correlacionado ou uma varredura de tom enquanto monitora a saída no RTA.

As imagens são saídas de circuitos medidos, incluindo os pontos de crossover de um crossover passivo, o EQ de fábrica e a resposta corrigida de um Honda Accord 2014, o EQ de fábrica de um Malibu LT 2017 em 5 níveis de volume, visualização do osciloscópio de tons cortados de 1kHz e frequência visualização de resposta de tons de 50 Hz cortados e não cortados.

Vice-campeão no Desafio de Dicas e Truques de Eletrônica