Компьютер как генератор сигналов

Компьютер в роли осциллографа, спектроанализатора, частотомера и генератора

Подробные рекомендации по превращению вашего ПК в универсальный аналитический прибор завзятого электронщика. Обзор необходимого ПО.

Современная измерительная аппаратура давно срослась с цифровыми и процессорными средствами управления и обработки информации. Стрелочные указатели уже становятся нонсенсом даже в дешевых бытовых приборах. Аналитическое оборудование все чаще подключается к обычным ПК через специальные платы-адаптеры. Таким образом, используются интерфейсы и возможности программ приложений, которые можно модернизировать и наращивать без замены основных измерительных блоков, плюс вычислительная мощь настольного компьютера.

Кроме того, и расширение возможностей обычного компьютера возможно за счет разнообразных программно-аппаратных средств, — специальных плат расширения, содержащих измерительные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). И компьютер очень легко превращается в аналитический прибор, к примеру, — спектроанализатор, осциллограф, частотомер… , как и во многое другое. Подобные средства для модернизации компьютеров выпускаются многими фирмами. Однако цена и узконаправленная специфика не делают это оборудование распространенным в наших условиях.

Но зачем далеко ходить? Оказывается, простой ПК в своей конструкции уже содержит средства, которые с некоторыми ограничениями способны превратить его в тот же осциллограф, спектроанализатор, частотомер или генератор импульсов. Согласитесь, уже немало. К тому же делаются все эти превращения только с помощью специальных программ, которые к тому же совершенно бесплатны и каждый желающий может их скачать в Интернете.

Вы, наверное, зададитесь логичным вопросом — как же в измерениях можно обойтись без АЦП и ЦАП? Никак нельзя. Но ведь и то и другое присутствует почти в каждом компьютере, правда, называется по другому — звуковая карта. А чем не АЦП/ЦАП, скажите, пожалуйста? Это уже давно поняли те, кто написал для нее массу программ, не имеющих никакого отношения к воспроизведению музыки. Ведь обычная звуковая плата ПК способна воспринимать и преобразовывать сигнал сложной формы в пределах звуковой частоты и амплитудой до 2В в цифровую форму со входа LINE-IN или же с микрофона. Возможно и обратное преобразование, — на выход LINE-OUT (Speakers). Таким образом, вы можете работать с любым сигналом до 20 кГц, а то и выше, в зависимости от звуковой платы. Максимальный предел уровня входного напряжения 0,5-2 В тоже не составляет проблемы, — примитивный делитель напряжения на резисторах собирается и калибруется за 15 минут. Вот на таких-то нехитрых принципах и строятся программное обеспечение: осциллографы, осциллоскопы, спектроанализаторы, частотомеры и, наконец, генераторы импульсов всевозможной формы. Такие программы эмулируют на экране компьютера работу привычных для нас приборов, естественно со своей спецификой и в пределах частотного диапазона вашей звуковой платы.

Как это работает? Для пользователя все выглядит очень просто. Запускаем программу, в большинстве случаев такое ПО не нужно даже инсталлировать. На экране монитора появляется изображение осциллографа: с характерным для этих приборов экраном с координатной сеткой, тут же и панель управления с кнопками, движками и регуляторами, тоже часто копирующими вид и форму таковых с настоящих — аппаратных осциллографов. Кроме того, в программных осциллографах могут присутствовать дополнительные возможности, как, например, возможность сохранения исследуемого спектра в памяти, плавное и автоматическое масштабирование изображения сигнала и т.д. Но, конечно же, есть и свои недостатки.

Как подключиться к звуковой карте? Здесь нет ничего сложного — к гнезду LINE-IN, с помощью соответствующего штекера. Типичная звуковая плата имеет на панельке всего три гнезда: LINE-IN, MIC, LINE-OUT (Speakers), соответственно линейный вход, микрофон, выход для колонок или наушников. Конструкция всех гнезд одинакова, соответственно и штекеры для всех идут одни и те же. Программа осциллограф будет работать и отображать спектр и в том случае если снимается звуковой сигнал с помощью микрофона, подключенного к своему входу. Более того, большинство программных осциллографов, спектроанализаторов и частотомеров нормально функционируют, если в это же время на выход звуковой платы LINE-OUT выводится какой-то другой сигнал с помощью другой программы, пусть даже музыка. Таким образом, на одном и том же компьютере можно задавать сигнал, скажем с помощью программы генератора, и тут же его контролировать осциллографом или анализатором спектра.

При подключении сигнала к звуковой плате следует соблюдать некоторые предосторожности, не допуская превышения амплитуды выше 2 В, что чревато последствиями, такими как выходом устройства из строя. Хотя для корректных измерений уровень сигнала должен быть гораздо ниже от максимально допустимого значения, что так же определяется типом звуковой карты. Например, при использовании популярной недорогой платы на чипе Yamaha 724 нормально воспринимается сигнал с амплитудой не выше 0,5 В, при превышении этого значения пики сигнала на осциллографе ПК выглядят обрезанными (рис.1). Поэтому для согласования подаваемого сигнала со входом звуковой карты потребуется собрать простой делитель напряжения (рис.2).

Резисторы подбираются так, чтобы сопротивление R3 было ниже входного сопротивление вашей звуковой карты, оно может составлять значение порядка 20 кОм. Подстроечным резистором напряжение на входе выставляется на нужном уровне, стабилитроны подбираются на напряжения менее 2 В, скажем КС119А — 1,9 В. В случае превышения напряжения сигнала на входе звуковой карты (на резисторе R3) выше нормы, сработает защита — начнется пробой стабилитронов и напряжение не поднимется выше 1,9 В. Можно использовать и другие типы стабилитронов на напряжение 1-1.8 В, но ставить их следует обязательно, иначе вы рискуете своим звуковым входом. Разводка штекера для звуковой платы показана на (рис.3).

Так как звуковая карта не является полноценным АЦП, то измерять подаваемую на него амплитуду входного сигнала это устройство на аппаратном уровне не в состоянии. Тем более что сигнал сначала проходит через делитель напряжения на резисторах, к тому же еще нужно учитывать внутреннее сопротивление звуковой платы, которое достаточно низко, как для полноценного вольтметра. Однако шкалы некоторых программ-осциллографов имеют типичную градуировку «вольт/дел», а так же средства для калибровки уровня сигнала, чтобы хоть как-то подстроить шкалу на панели под действительное значение напряжения. Естественно, так как разумный уровень входного сигнала составляет где-то 0,5 В, калибровка программы возможна только в связке с калибровкой внешнего делителя напряжения с помощью построечного резистора. Таким образом, если мы знаем амплитуду подаваемого на вход сигнала, то используя регулировки с помощью стандартного микшера Windows, внутренних настроек программы-осциллографа и настройки делителя напряжения, шкалу можно откалибровать так чтобы она соответствовала действительным значениям амплитуды сигнала в дальнейшем, хотя здесь вряд ли стоит надеяться на высокую точность.

Прежде чем начать работу с линейным входом звуковой карты, проверьте, включен ли в микшере Windows этот канал (Регулятор громкости\ Параметры\Свойства\Запись\Line\Ok\Recording Control). В этой статье нами будет рассмотрено несколько программ: осциллографы, спектроанализаторы, частотомер и генераторы колебаний всевозможной формы. Это ПО работает под управлением ОС Windows95/98 и для них подойдут компьютеры с довольно-таки посредственными, на сегодняшний день, параметрами.

Начнем свой обзор, пожалуй, с наиболее распространенных и нужных в радиолюбительской практике приборов — осциллографов.

Digital Oscilloscope 3.0— название говорит само за себя. Эта программа представляет собой однолучевой цифровой осциллограф (рис.4). Ее можно взять по адресу http://payalnik.hypermart.net (139 кб) в разделе «Приборы/Осциллографы».

Сигнал в этом случае должен подаваться через правый канал звуковой карты. Частота дискретизации 44,1 кГц, максимальная частота обрабатываемого сигнала обычно в два раза меньше частоты дискретизации. Окно программы на вид напоминает лицевую панель настоящего осциллографа, поэтому для многих знакомство с ней покажется привычным делом. Даже движки регуляторов здесь выполнены вращающимися, как бы рукоятки потенциометров, что в принципе не характерно для компьютерных программ. Вращать курсором мыши такие стилизованные движки не очень-то удобно.

Справа от типичного экрана находятся основные органы управления: синхронизация (trigger), установка частоты и усиления. Чтобы синхронизация действовала, кнопка справа вверху от движка должна находится в состоянии «ON», потом вращением движка нужно добиться наиболее качественного изображения на экране. Вообще-то изображение в режиме синхронизации этого осциллографа качественным можно назвать далеко не всегда: часты случаи, когда сигнал лишь мелькает на экране, пропадая в промежутках вообще. Зато, в отличие от некоторых других программ, сигнал действительно синхронизируется, перестает плыть по экрану. Градуировку движка усиления (VOLT/DIV), исходя из сказанного выше, вряд ли можно воспринимать серьезно, — сама по себе программа-осциллограф не может понять какое напряжение подается на вход звуковой карты. Хотя в программе предусмотрено два уровня калибровки этого параметра (Options/Calibrate), в моем случае калибровка из программы не помогла, так как калибровать можно было только в сторону увеличения чувствительности, а мне-то надо было наоборот — уменьшать. Поэтому калибровку по ослаблению сигнала здесь и в других случаях следует, проводит из микшера Windows: Громкость(системный трей, правой клавишей мыши)\Регулятор громкости\ Параметры\Свойства\Запись\Line\Ok. После этого долгого пути перед вами появится регулятор ослабления входного сигнала звуковой карты (рис.5). Калибровку также можно производить с помощью подстройки резисторов входного делителя напряжения. Лишь после скрупулезной калибровки вы сможете иметь более или менее объективное представление о величине измеряемого сигнала по показаниям на экране осциллографа.

Внизу под экраном расположены регуляторы периодов дискретизации сигнала и обновления экрана, правее — вспомогательные регуляторы. Среди них странно видеть регулятор фокусировки луча в цифровом осциллографе. Есть возможность сохранения измеряемого сигнала.

Источник

Компьютер как генератор сигналов

Перспективным направлением в плане доступности и достижения высоких эксплутационных параметров является создание средств измерений на базе персональных компьютеров. В настоящее время широкое распространение получили виртуальные измерительные системы и виртуальные приборы (ВП). Под ними понимаются средства измерений, построенные на основе встраиваемых в компьютер многофункциональных, многоканальных аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, работой которых управляют специализированные программные оболочки [1, 4]. Область применения виртуальных приборов определяется характеристиками программного обеспечения. В отличие от традиционных средств, функции, интерфейс, алгоритмы сбора и обработки информации виртуальных приборов определяются пользователем. С помощью одного и того же аппаратного обеспечения программно реализуются многофункциональные приборы, имеющие различное назначение (генераторы сигналов, осциллографы, частотомеры, измерители нелинейных искажений).

Программные оболочки ВП создаются в средах программирования Visual Basic, C ++ , Delphi. Они поддерживают объектно-ориентированное программирование, компоненты и технологии с новыми библиотеками функций, что предельно упрощает процесс разработки продуктов. В первую очередь это относится к интерфейсу ВП.

Однако рассмотренные программные среды являются универсальными, они относятся к текстовым языкам программирования, каждая команда в них представляет собой набор служебных и зарезервированных слов в строго определенной последовательности и синтаксисом. Освоение подобного программирования – сложная задача. При этом работа с портами компьютера, внешними и встраиваемыми устройствами требует досконального знания программной и аппаратной части.

Предлагается создание виртуальных приборов осуществлять с использованием среды графического программирования LabView, разработанной National Instruments [2, 3]. LabView предлагает принципиально иной подход разработки пользовательских приложений. Прикладная программа, созданная в LabView, по возможностям аналогична программам, написанным на традиционных языках программирования, но, в отличие от них, использует графический язык. Разработка пользовательских приложений в LabView осуществляется в виде блок-схем, создание которых не требует запоминания многочисленных стандартных команд. Программирование отличается простотой и интуитивностью процесса разработки. LabView, являясь универсальной системой программирования, в наибольшей степени соответствует разработке оболочек ВП, имеет мощные библиотеки инструментов [5].

С помощью LabView разработан виртуальный низкочастотный генератор (ВНЧГ). Генератор электрических сигналов является одним из основных приборов, используемых при калибровке, поверке и контроле средств измерений. Промышленно выпускаются различные типы этих приборов – генераторы синусоидальных, прямоугольных, пилообразных сигналов, генераторы сигналов специальной формы. Программная оболочка разработанного ВНЧГ представлена на рис 1.

Рис. 1. Программная оболочка панели ВНЧГ

Регуляторы и индикаторы, расположенные на передней панели ВП, позволяют:

– изменять параметры выходного сигнала – группа управляющих регуляторов («Тип сигнала», «Амплитуда», «Частота», «Смещение»);

– визуализировать и сохранять данные в файл;

– оценивать характеристики сигнала – блок цифровых полей характеристик сигнала по уровню и амплитуде.

Блок-схема генератора приведена на рис. 2.

Она состоит из следующих основных блоков:

– вывода сигнала на звуковую карту;

– сохранения результатов в файл.

Блок генерации сигнала является субвиртуальным прибором, отвечающим за генерацию сигнала, изменение частоты, формы, типа сигнала. Схема блока генерации, представленная на рис. 3, имеет соответствующие входы на структурной схеме генератора и регуляторы на передней панели.

Данные о работе ВНЧГ сохраняются в файл с расширением lvm, который в дальнейшем может быть открыт в текстовом редакторе или редакторе электронных таблиц. В файл записывается следующая информация:

– заголовок сегмента данных;

– дата и время начала записи;

– шаг вывода данных;

Для указания файла, в который будут сохраняться данные, служит элемент «Директория» – диалоговое окно, в которое вводится полный путь к файлу.

Аппаратно ВНЧГ использует звуковую карту ПЭВМ, которой оснащены все современные персональные компьютеры. Разрядность звуковых карт составляет 16 или 24 разряда, а частота преобразования ‒ 86 или 192 кГц, что является достаточным для воспроизведения сигнала синусоидальной формы в диапазоне от 0 до 48 кГц (диапазоне низкочастотного генератора). Разработанный ВНЧГ позволяет синтезировать также сигналы треугольной, пилообразной, прямоугольной формы.

Рис. 2. Блок-схема ВНЧГ

Рис. 3. Блок-схема блока генерации частоты и формы сигнала

Исследование метрологических характеристик ВНЧГ осуществлялось по методике, используемой для традиционных низкочастотных генераторов, определяемой в соответствии с требованиями ГОСТ 8.314–78 «Генераторы низкочастотные измерительные. Методы и средства поверки».

Экспериментально определены метрологические характеристики звуковой карты АС97, встроенной в материнскую плату GygaBite. Определение диапазона и погрешности установки частоты виртуального генератора осуществлялось частотомером ЧЗ-54. Для этого выход звуковой карты соединялся с входом частотомера. Диапазон выходного сигнала составил 1–17000 Гц. Определение погрешности генератора по шкале частот показало, что максимальное значение относительной погрешности равно 1,2 %. Форма сигнала визуально контролировалась на осциллографе С1-65А. Необходимо отметить, что ВНЧГ, в отличие от традиционных генераторов, позволяет воспроизводить диапазон малых частот 1–25 Гц. Фронты прямоугольных сигналов при этом имеют крайнюю высокую скорость нарастания (универсальным осциллографом оценить не удается).

Диапазон и погрешность установки выходного напряжения генератора определялись с помощью вольтметра В7-28. Диапазон напряжения составил 1 mВ–1,1 В. Относительная погрешность установки выходного напряжения при частоте 50 Гц и синусоидальной форме сигнала в начале диапазона напряжений максимальна и составила 2,3 %, к концу – уменьшается до 0,04 %.

Увеличение диапазона рабочего напряжения и величины выходного тока возможно путем использования интегральных усилителей звуковой частоты, нашедших широкое распространение в области автомобильной акустики. Примером таких микросхем является ТА 8215, TDA 1562. Они имеют диапазон усиливаемых частот до 20 000 Гц, возможность использования напряжения питания 12 В (стандартного значения блока питания компьютера) и значения выходного тока до 10 А.

Разработанный генератор звуковой частоты может быть широко использован при проведении практических и лабораторных занятий в учебных заведениях. Он также найдет применение при проведении экспериментов в заводских и лабораторных условиях из-за многофункциональности и гибкости в создании интерфейса.

Рецензенты:

Свешников В.К., д.т.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е. Евсевьева», г. Саранск;

Корочков Ю.А., д.т.н., заведующий лабораторией газоразрядных ламп высокого давления ГУП Республики Мордовия «НИИИС им. А.Н. Лодыгина», г. Саранск.

Источник

Как использовать компьютер в качестве генератора сигналов произвольной формы

Узнайте, как ваш компьютер может работать в качестве генератора сигналов произвольной формы. В данной статье мы будем использовать Scilab для генерирования цифровых сигналов, которые могут быть преобразованы в аналоговые сигналы с помощью звукового аппаратного обеспечения компьютера.

В последнее время я пишу статьи, которые демонстрируют использование Scilab для различных задач обработки сигналов. Эксперименты с DSP в такой вычислительной среде чрезвычайно удобны; алгоритмы, используемые в системах связи, датчиках и аудиосистемах, могут быть быстро разработаны и усовершенствованы, а сигналы могут быть тщательно проанализированы во временной и частотной областях.

Следующий шаг – расширить всю эту деятельность по обработке сигналов в область реальных сигналов напряжения, и Scilab делает выполнение этого очень простым (я предполагаю, что ваш компьютер может воспроизводить звук). В настоящее время у меня нет доступа к MATLAB, но я предполагаю, что он обеспечивает эквивалентные функциональные возможности, поэтому я надеюсь, что почти всё в этой статье будет актуально и для пользователей MATLAB. Существует еще одна бесплатная альтернатива MATLAB под названием GNU Octave. Я никогда не использовал его, поэтому я был бы признателен за любые отзывы пользователей Octave о том, как в нем реализовать операции преобразования цифры в аналог, обсуждаемые в этой и следующей статьях.

Вероятно, существует довольно много способов использовать эти возможности преобразования Scilab в аналог (или MATLAB в аналог). Один из вариантов использования, который приходит на ум, – это тестирование высокочастотной части беспроводного передатчика путем генерирования модулирующих сигналов основной полосы частот в Scilab и преобразования их в аналоговые сигналы, которые подаются на радиочастотную схему. В данной статье мы остановимся на более общем приложении: использование типового компьютера в качестве генератора сигналов произвольной формы.

Прежде чем перейти к основной части статьи, взгляните на предыдущие статьи по этой теме, чтобы ознакомиться с контекстом обсуждения.

Предыдущие статьи о цифровой обработке сигналов в Scilab

Базовая система

Единственное, что вам нужно из дополнительного аппаратного обеспечения, – это аудиокабель с разъемами на обоих концах. Один конец подключается к разъему наушников на компьютере, а второй конец подает сигнал на соответствующую схему (или на осциллограф). На следующей фотографии показано, как я подключил пробник осциллографа Tektronix к аудиоразъему.

Подключение аудиокабеля с выхода компьютера к осциллографу для тестирования генерируемых сигналов

Команда, которую мы будем использовать для генерирования аналоговых сигналов, называется sound() . Её единственный обязательный входной аргумент – это массив чисел, который вы хотите отправить на звуковой цифро-аналоговый преобразователь. Значения в этом массиве должны быть больше или равны –1 и меньше или равны +1. Это удобно, если вы работаете с синусоидальными сигналами, потому что функции sin() и cos() генерирую сигналы в этом диапазоне. Однако, в целом, вам необходимо знать амплитуды вашего сигнала и масштабировать их в диапазон [–1,1] по мере необходимости.

Функция sound() также принимает аргумент для необходимой частоты дискретизации. Если вы не указываете частоту дискретизации, то она использует значение по умолчанию, которое составляет 22,05 кГц.

Пока мы говорим о частоте дискретизации, я должен упомянуть о серьезном ограничении, которое затрагивает любые попытки использовать звуковое оборудование компьютера в качестве генератора сигналов. Это аппаратное обеспечение предназначено для аудиосигналов, и, следовательно, его максимальная частота дискретизации была выбрана в соответствии с качеством звука, которое должно обеспечиваться аппаратным обеспечением. У меня сложилось впечатление, что в настоящее время многие компьютеры поддерживают частоты дискретизации до 192 кГц, но четкую информацию по этому вопросу найти трудно.

Генерирование синусоиды

Давайте начнем с простого примера. Мы сгенерируем синусоиду 441 Гц и рассмотрим некоторые осциллограммы.

Массив n , и следовательно, и массив Signal_OneCycle , имеет длину 50. Период сэмплирования составляет 1/22050 ≈ 45 мкс. Таким образом, один период сигнала длится приблизительно 50 × 45 мкс = 2.25 мс. Я предпочитаю, чтобы общая продолжительность составляла примерно 10 секунд, чтобы у меня было достаточно времени, чтобы посмотреть на сигнал на осциллографе. Следующий цикл for используется для расширения массива Signal_OneCycle до массива, длина которого соответствует требуемой длительности сигнала.

Теперь мы готовы генерировать сигнал. Нам не нужно указывать частоту дискретизации, потому что частота дискретизации, которую я использовал (22,05 кГц) равна значению по умолчанию.

Следующая осциллограмма показывает сгенерированный сигнал. Внизу мы можете увидеть измерения размаха (пик-пик) сигнала и частоты. Амплитуда сигнала, взятого напрямую с разъема наушников, вероятно, будет достаточной для многих приложений; если вам нужно более высокое напряжение, то будет достаточно простой схемы на операционном усилителе.

Осциллограмма сгенерированной синусоиды

Одним особенно удобным аспектом генерирования аналоговых сигналов таким способом является то, что функция регулировки громкость на компьютере дает вам превосходный контроль над амплитудой сигнала. Следующие осциллограммы дают представление о взаимосвязи между амплитудой сигнала и выставленной на компьютере громкостью.

Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 1 Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 2 Влияние регулировки громкости на компьютере на амплитуду генерируемого сигнала. Вариант 3

Генерирование треугольного сигнала

Следующие команды могут использоваться для генерирования треугольного сигнала. Мы будем использовать ту же частоту (т.е. 441 Гц), то есть длину в 25 выборок.

Сгенерированный треугольный сигнал

Прежде чем мы закончим, я хочу отметить, что эта система обеспечивает не только удобное управление амплитудой, но и быструю настройку частоты: вы можете изменить частоту аналогового сигнала, не изменяя цифровые значения, а указав другую частоту дискретизации при вызове функции sound() . Например, если указанная частота дискретизации выше исходной частоты дискретизации в 2 раза, то новая частота сигнала будет выше, чем исходная частота, в 2 раза.

Сгенерированный сигнал с частотой вдвое больше исходной частоты Сгенерированный сигнал с частотой вдвое меньше исходной частоты

Заключение

Мы обсудили простой способ, который использует Scilab (или MATLAB), чтобы превратить обычный компьютер в генератор сигналов произвольной формы. В данной статье представлены команды Scilab для генерирования синусоидального и треугольного сигналов, а в следующей статье мы рассмотрим другие типы сигналов.

Источник

ТОП-5 виртуальных генераторов звуковых частот для ПК и смартфонов

5.0 Оценок: 4 (Ваша: )

Необходимо выполнить тестирование звукового оборудования, синтезировать частоты или шум? Это может потребоваться для калибровки звука, добавления необычных эффектов при создании мелодии и подкаста, проверки возможностей звуковой карты, настройки музыкальных инструментов и т.д. Для синтеза сигнала вам потребуется программа генератор звуковых частот на ПК или смартфон. В этой статье мы рассмотрим лучшие приложения, которые подходят для разных уровней подготовки.

АудиоМАСТЕР

Простой звуковой редактор с функциями генератора частотных сигналов и шумовых аудиоэффектов, который подходит начинающим пользователям. Он предлагает опции для монтажа и коррекции аудио, звукозаписи и создания атмосферы, применения фильтров и нормализации звучания.

Встроенный генератор позволяет создать звуковую волну с нуля, а также записать ее уже поверх готового трека на компьютере. Софт поддерживает воспроизведение нескольких видов аудиоволн: синусоида, прямоугольник и треугольник. Вы сможете установить громкость и длительность сигнала, метод вставки и значение частоты. Программа поддерживает параметр от 1 до 100 000 ГЦ.

С помощью минимальной или максимальной частоты можно проверить функциональность динамиков. Средние значения позволят получить необычный эффект в музыкальной композиции или подкасте.

Перед применением опции у вас будет возможность прослушать материал и скорректировать данные.

Также АудиоМАСТЕР способен синтезировать шумы. Вы можете наложить или добавить белый, розовый и коричневый шум. Софт позволит настроить громкость и длительность данных.

Преимущества:

генерирует частоту и шум в файл с ПК;
выполняет спектральный анализ;
позволяет наложить звуковые эффекты;
микширует треки и производит аудиомонтаж;
содержит встроенный 10-полосный эквалайзер;
предлагает готовые частотные фильтры;
поддерживает все популярные форматы;
имеет простой русскоязычный интерфейс;
работает на всех версиях Windows.

Генератор звуковых частот скачать бесплатно можно по ссылке ниже. Он не требователен к ресурсам системы и работает на слабых ПК и ноутбуках.

Tone Generator

Удобный генератор звуковых волн низкой частоты с тонкими настройками, скачать который можно бесплатно с веб-страницы разработчика. В отличии от предыдущего редактора, этот – в первую очередь предназначен для любителей радио, калибровки аудио устройств и проверки звуковых карт, то есть использовать его как дополнительный инструмент для обработки аудио не получится.

С его помощью можно синтезировать звуковые частоты, создавать логарифмическую развертку и формы шумовых сигналов. Он формирует синусоидальные, прямоугольные, пилообразные, импульсивные, треугольные и пульсирующие волны. Вы сможете работать с частотой 1 ГЦ — 22 кГЦ, а амплитуда сигнала может составлять 0.5 B.

Меню Tone Generator

Программа Tone Generator предлагает несколько версий: бесплатная с ограниченным функционалом и платные пакеты Lite и Professional. Для сохранения тонов на компьютер, потребуется последняя версия Professional стоимостью 28 долларов. Она позволит выводить данные в формате WAV.

Преимущества:

имеет встроенный тонгенератор, позволяющий создать и воспроизвести до 16 тонов;
предлагает моно и стерео режимы;
поддерживает белый и цветной шумы;
работает на Windows, MacOS, iPhone, iPad, Android, Kindle.

нет регулятора ослабления амплитуды;
нельзя формировать сигнал по заданным параметрам, например, по скважности;
для доступа к полному функционалу требуется платная версия софта;
англоязычный интерфейс.

AudioWave

Двухканальный виртуальный генератор звуковых частот на ПК, который производит синусоидальные и шумовые сигналы. Он прекрасно подходит для проверки подключенных к компьютеру устройств, оценки звуковой карты и настройки всего звукового оборудования.

Приложение создает сигналы различной формы с подходящей частотой и амплитудой. Вам будут доступны следующие формы несущей волны: синусоидальная, пилообразная, треугольная, прямоугольная и т.д. Максимальная длительность данных — 10 минут. Их можно сохранить на ПК в качестве файла PST.

Коррекция материала в AudioWave

AudioWave можно загрузить на пробный период. Затем генератор синуса необходимо приобрести за 49.90€.

Преимущества:

большой частотный диапазон: от 1 ГЦ до 20кГЦ;
предлагает инструменты для автоматического изменения частоты;
сохраняет настройки в качестве предустановок;
редактирует параметры для левого и правого каналов по отдельности;
возможен прямой ввод с клавиатуры.

длительность модулированных сигналов ограничена 60 секундами;
не подходит начинающим пользователям;
отсутствует меню и поддержка на русском языке;
высокая стоимость покупки.

Daqarta

Профессиональное программное обеспечение предназначено для анализа стационарного оборудования и генерации аудиосигналов в режиме реального времени. Осциллограф поддерживает частоту до 256 кГЦ и медленную дискретизацию входного сигнала. Также с его помощью можно оценивать файлы с компьютеры и сохранять отчет об аудиотреке.

Daqarta позволяет моделировать разные формы волн, генерирует белый и цветной шум, работает с левым и правым каналами по-отдельности, управляет амплитудой, поддерживает свип-тон и многое другое.

Вы можете загрузить генератор частоты звука онлайн с официального сайта. Разработчик предлагает 30-дневную бесплатную демо-версию, по истечении которой часть функций будет заблокирована. Например, для автокалибровки потребуется купить платный пакет за 29 долларов.

Преимущества:

предлагает автокалибровку для установки подходящих значений выходного напряжения;
анализирует звуковые волны на входе;
измеряет постоянное напряжение.

нет русского языка;
высокая стоимость покупки;
устаревший дизайн интерфейса.

Частотный генератор звука для Android

Если вам требуется проверить динамики на смартфоне или настроить музыкальный инструмент, воспользуйтесь мобильным приложением на Android. Простой софт частотный генератор звука формирует звуковой сигнал со значением частоты от 1 до 22 тысяч ГЦ. Чтобы изменить форму волны, достаточно настроить параметры на анимированной шкале. Также можно регулировать звук, создавать заметки, слушать аудио в фоновом режиме.

Меню мобильного приложения

Скачать программу генератора качающейся звуковой частоты можно из магазина Play Market. ПО распространяется бесплатно, однако для доступа ко всем опциям и удалению рекламных объявлений потребуется приобрести платный контент. Его стоимость: от 1 до 100 долларов.

Преимущества:

показывает анимированную аудиоволну;
сохраняет параметры в качестве пресета;
простая настройка частоты и громкости сигнала;
приложение можно скачать бесплатно.

отсутствует русский язык;
есть платный контент;
много рекламы.

Заключение

Теперь вы знаете, какое программное обеспечение можно использовать для генерации шума или тонального сигнала с разной частотой. Универсальным решением будет приложение АудиоМАСТЕР. В нем можно не только синтезировать белый шум и нужные частоты, вы также сможете обработать аудиодорожку, миксовать треки, записать голос и настроить эффект затухания звука. Скачайте генератор сигналов звуковой частоты прямо сейчас!

Источник

Осциллограф из компьютера своими руками – простейшие методы

Осциллограф – это не только медицинский прибор, но также и полезное устройство, незаменимое при настройке аудиоаппаратуры и ремонте техники. Приобретать его отдельно достаточно накладно, даже самые дешёвые модели могут стать неприятной неожиданной статьёй расходов. Лучший выход – сделать виртуальный осциллограф из своего домашнего компьютера.

Осциллограф из компьютера — соответствует ли оборудование ПК требованиям

Если у вас современный персональный компьютер, оснащённый звуковой картой, к которому подключён монитор, этого уже достаточно. Конфигурация компьютера не имеет никакого значения, а также вместо стационарного ПК можно использовать ноутбук и даже нетбук.

ВАЖНО! Настройка вашего компьютера как осциллографа никак не помешает его остальным функциям – не придётся ничего добавлять внутрь самого ПК (это просто осциллограф-приставка к компьютеру) или критически изменять в программном обеспечении.

Обычно всё, что необходимо для настройки виртуального прибора, уже есть в конструкции ПК. Для того, чтобы «организовать» работу устройств, достаточно скачать готовый софт, который находится в свободном доступе в сети – это полностью безопасно и легко для освоения даже пользователем-новичком.

Что необходимо для создания осциллографа

Если вам нужен более точный осциллограф из ПК, то придётся сделать специальную USB-приставку. Это чуть более сложная задача – пользователю желательно владеть такими базовыми навыками радиолюбителя как построение схем, спайка, а также знать, где приобретать необходимые материалы.

ВАЖНО! «На коленке» можно собрать только низкокачественный прибор – для учёбы или другой серьёзной деятельности он может не подойти. Однако выгода очевидна – если на покупку самого дешёвого варианта придётся отдать около 200 долларов, то собрать приставку можно за 5-7 долларов без учёта доставки.

Для простой сборки вам помимо основы для прибора, проводников и USB-входа для связи с компьютером понадобятся следующие детали (их легко найти в интернет-магазинах для радиолюбителей):

MCP1700;
STM32F042Fx;
MCP6S21.

В том случае, если целью работы с прибором не является что-то серьёзное, более простым и быстрым вариантом будет простой осциллограф из звуковой карты, не требующий дополнительных манипуляций со схемами.

Программы

Без специального программного обеспечения ничего работать не будет – к счастью, всё необходимое любой желающий может найти в интернете и скачать. Заниматься запуском программ необходимо после настройки оборудования.

ВАЖНО! Прежде чем определиться, как программа-осциллограф для ПК вам подходит, посмотрите, для какой версии Windows она предназначена. Если софт требует наличия «десятки», а вы до сих пор на виндовс 7, то вы только потратите время.

Разобраться в работе программ будет несложно – большинство из них адаптированы под русскоязычную аудиторию и русский интерфейс поддерживают.

Лучшие программы осциллографы:

Winscope. Одна из самых популярных программ, может быть использована для анализа любого типа сигналов. Также может сохранять данные в удобном для пользователя формате, измерять частоты, строить диаграммы и совершать другие аналитические действия.
Visual Analyzer. Программа для Windows 10. Особенностью является подача полученной и обработанной информации на двух экранах. Первый показывает стандартные данные, а второй БПФ сигнала. Также пользователь может настроить фильтры программы для любых своих целей.
Soundcard Oscilloscope. Для личного пользования эту программу можно использовать бесплатно. Плюсами софта считается его многофункциональность, возможность направить сигнал на динамики устройства, а также генерация пользовательских каналов сигнала и шумов.
Oscilloscope. Программа, предназначенная не для анализа, а для просмотра – с её помощью можно только визуализировать на экране XY-спектры сигнала или аудиофайла. В основном используется, как развлекательный софт.
Frequency Analyzer. Может работать через микрофон, показывает анализ сигнала в реальном времени. Широко настраивается – пользователь может выбрать FFT, частоты выборки и точек на преобразовании, а также между 8 и 16 бит.
Real-time Spectrum. Считывает спектры сигнала (приём через аудио-разъём в 3.5 мм.) и выводит их на экран. Пользователь может посмотреть сигнал с любого канала (или с обоих), настроить динамический диапазон графического отображения, а также частоту кадров.
AUDio MEasurement System. Работает с помощью микрофона. Среди функционала есть генератор сигналов, измерение частотных характеристик и анализ спектра. Простая программа, без особых функций, идеальна для несложного анализа сигналов.

Все эти программы можно найти в свободном доступе – в этом вам поможет поиск или любой компьютерный форум. В зависимости от того, для чего вам нужно настроить осциллограф онлайн, выбирайте простые или сложные программы.

Оборудование

Как говорилось ранее, большинство необходимого оборудования уже находится внутри вашего ПК. Для анализа простых сигналов достаточно использовать микрофон (звук будет поступать через динамик), аудио-разъём или USB-порт. Если цель вашей работы с самодельным осциллографом – простое любопытство, то и сам комп может не понадобится, можно сделать осциллограф из планшета.

Звуковая карта

Звуковая карта обязательно присутствует во всех персональных компьютерах и даже в мобильных устройствах. Выход на неё (порт) – это обычно аудио-разъём на 3.5. мм. Использовать её очень просто, достаточно подключить к ней устройство подачи сигнала или устройство, которое принимает сигнал (например, микрофон).

Монитор

Монитор, как и звуковая карта, есть у любого ПК. У стационарного компьютера это отдельный монитор, у ноутбука – встроенный. Для анализа аудиосигнала достаточно любого монитора, даже несовременного.

Встроенный вольтметр

Необходим для контроля процедуры. Приобрести такой совсем недорого – достаточно поискать в любом специализированном интернет-магазине или на радиорынке. Присоединяется к приставке-осциллографу и выводит показатели в реальном времени.

Частотомер

Как и предыдущий прибор, легко и дёшево приобретается. Настоящий частотометр нужен пользователю редко, так как давно есть его виртуальные аналоги, которые действуют не хуже, но в то же время не требуют никаких специальных навыков.

Электрическая схема

Если вы всё же решили работать через самодельную приставку, то для осциллографа из компьютера своими руками потребуется схема. Схема эта достаточно простая и работа над ней для того, кто хотя бы раз занимался чем-то подобным, не составит никакого труда. Вам понадобятся инструменты и навыки базовой работы со схемами – соединения, теоретические знания.

ВАЖНО! Есть и более сложные схемы, но новичку лучше начать с элементарного варианта. Если первая попытка подойдёт для решения задачи, то для последующих проб сложность можно поднять, спаяв новую, более совершенную схему.

Как это будет работать?

В зависимости от того, какой способ сделать осциллограф из обычного компьютера своими руками выбрал пользователь. Если это только виртуальная копия обычного прибора, то понадобится только соединить компьютер (с предустановленной программой-прибором) и источник звука. Это осуществляется через микрофон, с помощью подключения устройства с записью, необходимой для анализа, или вообще через динамики ПК.

Если же присутствует приставка (в таком случае для создания осциллографа из компьютера нужна спаянная схема), то принцип работы остаётся тем же, только самодельный прибор служит посредником между сигналом и компьютером. Данный способ является более точным – для серьёзных анализа и обработки лучше использовать его.

Проблемы при создании осциллографа

Проблемы могут возникнуть как у новичка, так и у того, кто знает, как из обычного домашнего компьютера сделать осциллограф на практике. Чтобы минимизировать шансы, лучше изучить всю теорию перед работой или настройкой, а также купить материалы с запасом, если есть необходимость изготовить приставку.

Проблемы со схемой. Схема для простейшего осциллографа лёгкая сама по себе, но если возникают сложности, можно воспользоваться видеогайдами.
Программы не устанавливаются. Если программное обеспечение отказывается работать на компьютере, проверьте совместимость (соответствие требованиям операционной системы, наличие всех необходимых деталей в ПК).
Результат не выводится на экран. Это проблема внутренней настройки – укажите корректный путь, чтобы сохранение и воспроизведение результатов анализа шли корректно.

Большинство возникающих проблем легко решить последующими попытками, минимальными теоретическими знаниями и опытом – стоит только набраться немного терпения.

Источник