как пользоваться приложением генератор частот
Компьютер в роли осциллографа, спектроанализатора, частотомера и генератора
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.
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).
Как пользоваться приложением генератор частот
Как же он в этом может Вам помочь? Практически на всех автомобильных усилителях «крутилка» фильтров HPF и LPF имеет слишком широкий разброс по частоте, например, от 10 Гц до 10 000 Гц, и порой крайне затруднительно поймать точно необходимый срез.
Как пользоваться тон генератором.
1. Для начала на вход усилителя нужно подать аудиосигнал с устройства (ПК, смартфон и т.д.), подключенного к интернету и воспроизводящего звук.
2. Все остальные устройства от входа усилителя нужно отключить.
3. Убедившись, что звук с подключенного к усилителю устройства воспроизводится можно начинать настройку фильтров усилителя.
Рассмотрим настройку фильтров усилителя на примере двухполосной системы, построенной на поканальном подключении к 4-х канальному усилителю.
Допустим, высокочастотники (твитера) подключены на выходы усилителя 1 и 2. Подключаем на соответствующие входы усилителя тонренератор.
Теперь нужно настроить мидбас.
Переключаем устройство с тонгенератором с входов 1 и 2 на входы 3 и 4.
Сначала настраиваем HPF на частоте, к примеру 65 Гц (настраивается так же как и для твитера). После того как настройка HPF закончена, переходим к настройке LPF (фильтра низких частот).
Устанавливается частота, например те же 4000 Гц, на тонгенераторе. Ручкой регулятора LPF на усилителе устанавливаем значение, ниже заданной частоты тонгенератора.
Включаем тонсигнал и медленно поворачиваем регулятор вперед.
Все остальные компоненты системы настраиваются точно так же.
Android для радиоинженера (и не только)
С того самого момента, когда я приобрел свой первый смартфон, работающий под ОС Android, я искал приложения под эту ОС, которые бы помогли мне делать несложные рабочие расчеты «на ладошке». Об одном из таких приложений и пойдет речь.
Вычислительная мощь современных смартфонов просто поражает. И мне очень хотелось применить эти вычислительные ресурсы для выполнения рабочих расчетов. Пусть несложных, но обязательно полезных и нужных.
Долгое время я бороздил просторы Google Play и других ресурсов в поисках инструмента, который бы удовлетворил мои запросы. И в какой-то момент времени поиски завершились успехом — я нашел RF & Microwave Toolbox. Нужно отметить, что создателем этого замечательного приложения является разработчик СВЧ устройств («rf and microwave circuit design») поэтому в приложении реализованы действительно полезные и востребованные функции. Сам разработчик говорит о своем приложении следующее:
«This is the best and most advanced High frequency electronics toolbox for Microwave designers, RF professionals, EMC technicians, radio-amateur, students, astronomer and electronic hobbyists.»
Т.е. аудитория достаточно широкая и это не только радиоинженеры, но и радиолюбители, технические специалисты в области ЭМС, студенты, астрономы и те люди, для которых радиоэлектроника — это хобби.
Интерфейс приложения выглядит достаточно лаконично, представляя собой плитку, каждый «кирпичик» которой ведет к отдельному «калькулятору» (вычислению или инструменту — «tool»). На экране моего смартфона умещается три странички с набором «калькуляторов»:
страница 1
страница 2
страница 3
На каждой страничке около 30 различных инструментов, на трех — почти 90! Поэтому я не буду рассказывать о каждом инструменте отдельно, а расскажу только о тех, которыми сам часто пользуюсь. Остальные вы сможете изучить сами.
Давайте посмотрим, что же тут есть…
1. Mismatch Error Limits — разброс, связанный с ошибкой рассогласования.
Вводится КСВН источника и нагрузки в указанном сечении и рассчитываются максимальный и минимальный КСВН в линии, а также ряд сопутствующих характеристик (возвратные потери, амплитудная и фазовая ошибки).
2. Reflectometer — рефлектометр (на иконке VSWR).
Поле ввода можно выбрать в левой колонке. В примере на картинке выбрано поле VSWR (=2) и проведен расчет:
3. Power and Voltage Converter — пересчет из единиц мощности в единицы напряжения и тока, а также обратно.
На представленном изображении выполнен пересчет из логарифмических единиц мощности (dBm). Нужно помнить, что по умолчанию расчет делается для сопротивления 50 Ом.
4. Wavelength — расчет длины волны.
Выполняется для заданных частоты и параметров среды (определяется значением относительной диэлектрической константы εr). На выходе — длина волны и ее доли (1/2, 1/4, 1/8, 1/10), скорость распространения ЭМВ в среде (v) и длительность периода колебаний (τ).
Забыл сказать, что у каждого расчета есть своя справка (знак вопроса в правом верхнем углу экрана), где можно посмотреть по каким формулам выполнен расчет, как правильно пользоваться «калькулятором».
При необходимости, можно сохранить сделанный расчет как шаблон, чтобы потом можно было быстро к нему вернуться.
Не иначе, этот расчет появился для тех, кто занимается разработкой планарных антенных решеток для абонентских терминалов сетей 5G 🙂 Хотя… прямоугольная патч-антенна находит применение во многих антенных решениях — от систем связи и передачи данных различных диапазонов частот до автомобильных радаров (24 и 77 ГГц). Как в одиночном виде, так и в виде массивов (решеток).
Помимо расчета патч-антенны есть еще справочник по наиболее популярным материалам для печатных плат ( в т.ч. Rogers).
Это очень удобно, т.к. не надо запоминать эти данные или искать их где-то. Просто ткнул в список и выбрал наиболее подходящий материал.
Конечно, диаграмму направленности (ДН) этот tool не считает. Но если вам интересно, какая ДН у такой антенны, можете посмотреть, например, вот тут.
6. IP3 — расчет «точки пересечения 3-го порядка» (или определение уровня интермодуляционных искажений 3-го порядка).
Честно скажу, что тут я все время путаюсь, т.к. практическое значение величины IP3 от меня все время ускользает. Мне проще оперировать именно уровнем интермодуляционных искажений 3-го порядка (IMD 3). Но в зарубежной технической литературе, как правило, приводят именно IP3. И поэтому такой инструмент для меня — просто находка, т.к. на «ладошке», не отходя так сказать от кассы, можно сразу прикинуть уровень IMD 3-го порядка на выходе активной (нелинейной) схемы. Для ВЧ-тракта это важный показатель, который обговаривается в техническом задании (ТЗ).
7. Radar Cross Section (RCS) — эффективная поверхность (или площадь) рассеяния (ЭПР).
На картинке выше показан пример расчета ЭПР для тэтраэдрального отражательного уголка с длиной стороны L. Подобные уголки используются для тестирования прототипов радарных установок, когда необходима тестовая «цель» с заданной величиной ЭПР. И насколько я понимаю, автор и создатель RF and Microwave ToolBox тоже столкнулся с этой задачей 🙂
Помимо тэтраэдра есть и другие конфигурации уголков, а еще есть сфера, цилиндр и плоский отражатель (flat plate).
8. Microstrip Line — расчет волнового сопротивления (импеданса) микрополосковой линии (несимметричной полосковой линии).
Это задача, с которой сталкиваются все, кто занимается разработкой устройств, выполняющихся по технологии печатных плат. Не только в диапазоне ВЧ или СВЧ, но и на более низких частотах. Есть два режима расчета — синтез и анализ. Т.е. можно задать необходимый импеданс и данные подложки, чтобы получить геометрию требуемой линии. А можно проанализировать имеющуюся геометрию линии и получить значение импеданса для этой линии.
Тут тоже есть встроенный справочник наиболее популярных материалов для печатных плат (ПП)
А еще есть справочник основных проводников: медь, золото и серебро, т.е. тех материалов, которые широко применяются при изготовлении ПП.
9. Skin Depth — Скин-эффект (точнее, глубина скин-эффекта).
Идея проста — чем выше частота, тем ближе к поверхности проводника токи. А чтобы понять, на какую глубину проникают ВЧ токи, и создан этот калькулятор.
10. Couplers and Transformers — это целый раздел, посвященный ответвителям, делителям и трансформаторам (преобразователям), в т.ч. и балунам (balun).
По этому разделу можно написать целый цикл книг и статей с пояснениями и расчетами 🙂 Поэтому приведу только пару примеров.
Такая схема делителя широко применяется во многих приложениях и является очень популярной.
Это уже не просто делитель, а направленный ответвитель на связанных микрополосковых линиях (длина связанных линий около 1/4 длины волны). Т.е. ответвляет некоторую часть сигнала, проходящего по линии передачи в определенном направлении. Может применяться, например, для детектирования наличия сигнала и определения его уровня. Устройство, вроде бы, простое, но существует такое количество модификаций и применений, что можно целую книгу написать.
На этом я закончу рассказ о разделе Couplers and Transformers. Если будет интересно, проведите свое собственно расследование.
11. TRL CalKit (Calibration Kit) — расчет калибровочных мер для стандарта TRL.
Расчет может проводится для микрополосковых линий (microstrip line), полосковых линий (stripline), копланарного волновода (CPW) и копланарного волновода с «земляным полигоном» (GCPW).
Вещь это достаточно специфическая, но необходимая для всех, кто занимается разработкой планарных СВЧ устройств (или устройств, монтируемых, на печатную плату в СВЧ тракт) с последующей их характеризацией с помощью векторного анализатора цепей (ВАЦ).
Если интересно, то вот немного информации по TRL калибровке.
12. Power (dBm) add calculator — калькулятор, который позволяет рассчитывать результирующую мощность нескольких сигналов (до четырех) с учетом фаз.
Удобство в том, что можно складывать уровни, выраженные в dBm. Т.е. не нужно заниматься переводом из логарифмических единиц в линейные и обратно. Опять же, удобно, когда можно учесть влияние фазы на результирующее значение уровня сигнала.
13. PI and TI Attenuators — расчет «П» и «Т»-секций аттенюаторов.
«П» и «Т»-секции аттенюаторов используются как для проектирования фиксированных аттенюаторов, так и перестраиваемых. Могут использоваться по отдельности или в составе достаточно сложных схем (например, в цифровых перестраиваемых аттенюаторах или системах АРУ).
И это только небольшая часть тех инструментов, которые присутствуют в RF and Microwave Toolbox.
Отмечу, что этим приложением я пользуюсь уже несколько лет. И все эти годы приложение развивается, в нем появляются новые функции и возможности.
Помимо полной версии RF & Microwave Toolbox, которая является платной, существует еще версия RF & Microwave Toolbox Lite — ознакомительная версия с небольшим набором функций. Возможно, кому-то хватит «легкого» функционала. Если же нужен только какой-то один инструмент, а не весь toolbox, то можно выбрать из большого набора утилит, большинство из которых является бесплатными.
P.S. Уважаемые хабравчане, спасибо вам за внимание!
Буду благодарен вам за комментарии к посту и ссылки на аналогичные инструменты, которыми вы пользуетесь. Если обозначенная тема вам интересна, поставьте галочку в опросе или оставьте комментарий к публикации. Обратная связь позволит мне понять стоит ли писать о других инструментах.
Frequency Generator
Frequency Generator – это еще один простейший бесплатный android генератор сигналов, который пользователи скачали более 1млн раз. Русскоязычное название приложения – частотный генератор звука. Генератор подойдет для настройки различных электронных устройств. Выходом для генератора служит гнездо подключения наушников к гаджету (смартфон, планшетный компьютер).
Генератор может выдавать сигнал в форме: пилы, треугольника, меандра, синусоиды.
Частота сигнала изменяется путем перетаскивания ползунка или путем нажатия на кнопки (плюс или минус). Максимальное её значение составляет 22кГц.
Есть возможность изменения баланса между правым и левым каналами. В меню расширенных настроек можно задать начальную и конечную частоту и задать время её изменения. Эта настройка будет полезна для анализа ослабления сигнала на разных частотах (АЧХ).
Для музыкантов, в меню расширенных настроек есть ноты с соответствующими им частотами.
В приложении есть возможность установки таймера. Может кому-нибудь эта функция будет полезна.
Также в Frequency Generator можно сохранять пресеты (установленные настройки частоты, формы сигнала и так далее).
Как говорилось выше, приложение Frequency Generator является бесплатным, но в нем имеется реклама. В версии Frequency Generator Pro нет рекламы, и есть возможность сохранения сигнала в файл. Pro версия стоит 239 рублей (на момент написания этой статьи).
ТОП-5 виртуальных генераторов звуковых частот для ПК и смартфонов
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.
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.
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€.
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.
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.
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!