Generator sygnału w oprogramowaniu APx500 - Część 2: Automatyczna regulacja bodźców podczas pomiarów

W pierwszej części bloga dotyczącego regulacji generatora sygnału omówiliśmy funkcję Auto-Set Level, przeznaczoną do automatycznego ustawiania poziomu generowanego sygnału w oparciu o rejestrowaną amplitudę lub wywoływane konkretnym poziomem zniekształcenia THD. W drugiej części wpisu omówimy dodatkowe funkcje generatora wykorzystujące dostępne automatyzacje.

Dedykowane jednostki

Rozpocznijmy od jednostek dostępnych w oprogramowaniu APx500. Podczas wykonywania pomiarów w trybie analogowym wartości mogą być wyświetlane za pomocą dowolnej jednostki należącej do rodziny jednostek napięcia skutecznego.

Rys.1 Okno wyboru jednostek w oprogramowaniu APx500

Zmiana następuje poprzez wybór odpowiedniej jednostki spośród których możemy wybrać

te standaryzowane Vrms, dBV (re 1Vrms), dBu (re0,7746 Vrms), ale również jednostki, w których wartość odniesienia wprowadzana jest przez użytkownika: dBSPL dBrA, dBrB. Dodatkowo w przypadkach pomiarów mocy dostępna jest jednostka W, która po wprowadzeniu używanego w pomiarach obciążenia konwertuje rejestrowane napięcie skuteczne na moc.

Rys.2 Okno trybu analogowe, pozwalające na ustawienie wartości odniesienia dla jednostek dBrA, dBrB i dBSPL oraz ustawienia wartości sztucznego obciążenia przy pomiarach mocy

Regulacja poziomu w trybie Sequence Mode

W trybie Sequence Mode istnieją trzy dodatkowe funkcje pomiarowe, które regulują poziom generatora sygnału:

• Maximum Output
• Maximum Output (CEA 2006)
• Regulated Frequency Sweep

Maximum Output

Jest to funkcja przeznaczona do wyznaczania mocy znamionowej przy określonej częstotliwości. Moc określana jest poprzez zmierzenie określonego bodźca sinusoidalnego wywołującego zniekształcenia THD+N na poziomie 1%. Jak widać na Rysunku 3a, okno ustawień funkcji Maximum Output jest bardzo zbliżone do widoku okna automatycznej generacji poziomu z tą różnicą, że ustawienie generowanego bodźca opiera się wyłącznie na wartości zmierzonego THD+N. Użycie tej funkcji w trybie sekwencyjnym pozwala na automatyczne nałożenie limitów i dostosowanie amplitudy bodźców w konkretnych pomiarach.

Rys. 3 Ustawienia sekcji generatora i analizatora dla pomiarów Maximum Output, Maximum Output (CEA-2006) i Regulated Frequency Sweep

Maximum Output (CEA 2006)

Pomiar ten dotyczy w szczególności wymogu Dynamic Power Rating w normie ANSI/CEA-2006-B - Testing and Measurement Methods for In-Vehicle Audio Amplifiers. Dla wzmacniaczy o pełnej szerokości pasma norma określa sygnał sinusoidalny o częstotliwości 1 kHz z 20 cyklami włączania (sygnał o wysokim poziomie), po których następuje 480 cykli spoczynkowych (sygnał o 20 dB niższy od poziomu włączonego). Dla wzmacniaczy o ograniczonej szerokości pasma (np. wzmacniacz subwoofera) norma określa sygnał sinusoidalny 50 Hz z 10 cyklami włączania, po których następuje 20 cykli spoczynkowych. Wartość znamionowa mocy dynamicznej to moc wyjściowa dostarczana podczas części sygnału włączonego przy zachowaniu nie więcej niż 1,0% THD+N.

Regulated Frequency Sweep

Frequency Sweep jest jednym z trzech, obok Continuous sweep i Fast sweep, sygnałów pomiarowych przemiatających bodziec pobudzający w określonym zakresie, np. częstotliwości lub poziomu. Stepped Sweep dzięki określeniu konkretnej liczby punktów pomiarowych pozwala na dokładne pomiary, dające dane w ustawionych przez użytkownika punktach. Regulated Frequency sweep pozwala na rozbudowanie tej opcji o automatyczne strojenie w każdym z określonych punktów pomiarowych. Funkcja pozwala na ustawienie określonej wartości THD+N lub poziomu, przez co przemiatanie każdorazowo dostosowuje generowany sygnał, tak by osiągnąć docelowy poziom. Taka możliwość pozwala między innymi określić moc wyjściową wzmacniacza dla konkretnych częstotliwości, co wymagane jest przez normę ANSI/CTA 2006-C.

Pomiary w trybie Bench Mode

Tryb Bench Mode oferuje możliwość dynamicznych pomiarów z podglądem wyników w czasie rzeczywistym lub zaraz po ich wykonaniu. Sweep jest jedną z funkcji pomiarowych dostępnych w tym trybie przeznaczonych do rejestracji wyników w określonym zakresie częstotliwości lub poziomu. Wynik w zależności od wybranego bodźca może zostać przedstawiony w formie ciągłej zmiany lub w określonych punktach pomiarowych. W przypadku punktów każdy z nich może zostać wyregulowany za pomocą opcji Regulate each point (Rysunke 4a). Po wejściu w menu tej opcji (Rysunek 4b) widzimy, że regulacja może nastąpić w oparciu o dowolny parametr mierzony w tej funkcji, m.in. poziom, zniekształcenia THD, SINAD, fazę czy wzmocnienie. Jak widzimy na Rysunku 4b, oprócz możliwości ustawienia sygnału względem konkretnego parametru opcja pozwala również na ustawienie przedziału, w którym bodziec będzie przemiatany, m.in poziom generowanego sygnału, Jitter czy DCX.

Rys. 4 Opcja Regulate each point w funkcji pomiarowej SweepRys

Podsumowanie

W środowisku akustycznych i elektroakustycznych pomiarów produkcyjnych automatyczne dostosowanie bodźca pobudzającego o określonym poziomie potrafi kilkukrotnie zmniejszyć czas potrzebny na przeprowadzenie testów kontrolnych. Podobnie w działach projektowych i R&D zarządzanie sygnałem wejściowym za pomocą obserwacji innego parametru (np. zależności mocy i zniekształceń THD) pozwala na efektywniejsze i dokładniejsze prace projektowe. Zarządzanie generatorem sygnału z poziomu programu APx500 dostarcza wielu automatyzacji w kontekście określania wartości pobudzającego sygnału pomiarowego zarówno w trybie sekwencyjnym i trybie Bench mode.