Несмотря на то, что слово "осциллограф" у многих вызывает не самые приятные воспоминания о лабораторных работах в технических университетах, колледжах и других подобных учебных заведениях, вещь эта, безусловно, полезная и нужная, в особенности людям, которые занимаются конструированием, ремонтом или настройкой бытовой техники. Прибор этот далеко не из дешёвых: стоимость аналогового устройства со "средними" техническими характеристиками колеблется в районе нескольких сотен у.е. А цена навороченного цифрового осциллографа достигает отметки $3000 и выше. Поэтому многие предпочитают покупать б/у осциллографы производства 80-х годов на рынках и в специализированных магазинах города. Стоят они значительно дешевле (50-80 у.е.) и, по понятным причинам, не всегда соответствуют современным запросам в плане возможностей и удобства управления.

Наличие компьютера позволяет заменить осциллограф как таковой специальной платой, вставляемой в слот ISA или PCI. Эта плата может предоставить полный комплекс средств по измерению и анализу любых электрических сигналов. Но удовольствие, опять же, не из дешёвых. Например, "компьютерный" осциллограф фирмы Adventech PCL-711B стоит порядка $2000. Положение несколько улучшил Белорусский государственный университет, разработав плату цифрового осциллографа BORDO, не уступающую по своим возможностям зарубежным аналогам и имеющую более приемлемую цену - около $800. Однако, например, у меня нет восьмисот долларов. И я подозреваю, что расстаться с такими деньгами будет по силам далеко не каждому среднестатистическому белорусу. Посему этот вариант мы пропускаем, а поговорим о программах, которые позволят эмулировать осциллограф и без таких капиталовложений - используя звуковую карту.

Точнее, говорить мы будем не о нескольких, как я предполагал в начале, а об одной программе. Потому что из пяти осциллографов, отобранных мною для теста, два оказались не работоспособными (почему-то не смогли "договориться" с моей звуковой картой), а среди оставшихся трёх сразу же выделился неоспоримый лидер - Audio Tester. Так что сравнительный анализ превратился в описание одной из наиболее навороченных и удобных программ подобного плана, включающей двухканальный осциллограф, анализатор спектра и генератор сигналов. Найти программу можно по адресу www.sumuller.de/audiotester. Функционирует Audio Tester под управлением Windows 95/98. Минимальные системные требования: Pentium 90, 16 Мб ОЗУ, звуковая карта типа Sound Blaster 16/32/64 (AWE) или любая другая, взаимодействующая с файлом mmsystem.dll Windows. При работе с программой соблюдайте осторожность. Сигнал подавайте на линейный вход (Line-In) звуковой карты, т.к. в этом случае он подвергается минимальным искажениям. Амплитуда его не должна превышать 1.5-2 В (для исследования больших сигналов используйте внешний делитель напряжения). Проследите также, чтобы во время работы с Audio Tester'ом регуляторы уровня записи микшера Windows не находились в минимальном положении, либо совсем отключите его поддержку.

Интерфейс программы понятен и очень удобен. Управление виртуальными приборами такое же, как и у реальных. Всяческих похвал заслуживает продуманная справочная система. Поэтому на изучении принципов работы с Audio Tester'ом я останавливаться не буду, а сразу перейду к возможностям и отличительным особенностям этой программы.

Двулучевой осциллограф позволяет работать с сигналами частотного диапазона 10-22000 Гц (из-за разделительных конденсаторов на входах звуковой карты работать с постоянными напряжениями осциллограф не может). Его входные сопротивление, ёмкость и номинальное напряжение зависят от типа используемой звуковой карты. Коэффициент отклонения по вертикали: 0.1-2000 мВ/дел, по горизонтали - 0.05-10 мс/дел. В большинстве случаев эти параметры удовлетворяют предъявляемым к осциллографу требованиям. Работать можно не только с внутренней, но и с внешней синхронизацией (анализ фигур Лиссажу).

В отличие от других подобных программ, Audio Tester позволяет выполнить калибровку осциллографа по входному напряжению. Дело в том, что из-за различий в параметрах звуковых карт амплитуда сигнала выступает как величина не абсолютная, а относительная. Калибровка же позволяет не только настроить осциллограф конкретно под вашу карту, но и определить максимальное входное напряжение, не подвергающееся искажению во входных схемах звуковой платы (у меня оно составило чуть менее 200 мВ). Ещё одним преимуществом данного осциллографа является то, что любое изменение входного сигнала практически мгновенно отражается на экране (в других программах, с которыми мне довелось работать, отклик сигнала задерживался где-то на полсекунды). Помимо возможностей реального осциллографа, данная программа позволяет получить распечатку исследуемого сигнала в виде текстового файла, скопировать изображение сигнала в буфер обмена либо вывести его на печать.

Анализатор спектра позволяет наблюдать зависимость амплитуды сигнала от частоты. С его помощью можно снять АЧХ какого-либо устройства, измерить уровень шума, оценить коэффициент гармонических и интермодуляционных искажений. Естественно, результаты этих измерений напрямую зависят от параметров вашей звуковой карты. Поэтому последняя должна обладать низким уровнем шума и минимальным коэффициентом гармоник. Не сложно догадаться, что дешёвые звуковые карты этим требованиям не удовлетворяют.

Диапазон рабочих частот и уровень входного сигнала анализатора спектра такой же, как и у осциллографа. При этом верхняя граничная частота определяется частотой выборки сигнала и не превышает половины от её значения. Для уменьшения ошибок, неизбежно возникающих в процессе обработки сигнала и приводящих к погрешностям измерения, можно воспользоваться так называемыми фильтрами, выбрать которые можно на передней панели виртуального прибора. Каждый из этих фильтров повышает точность отображения тех или иных измеряемых значений (смотрите Help).

Анализатор спектра может работать как в режиме автоматического определения амплитуды сигнала на заданной частоте, так и в режиме измерения THD+N (Total Harmonic Distortion plus Noise - полное гармоническое искажение плюс шум). При этом частоту, на которой эти параметры будут измеряться, можно задать вручную либо включить её автоматическое определение (если входной сигнал строго определённой частоты).

В качестве эксперимента мною с помощью внешнего генератора был подан на вход звуковой карты синусоидальный сигнал частотой 4285 Гц. При этом был включен режим измерения THD+N и автоматическое определение частоты. Результаты оказались очень даже правдоподобными: частота была определена с точностью до герца, а в измеренном уровне искажений и шумов (-21 дБ) угадывались мой учебный генератор частот и дешёвая звуковая карта.

Вообще, на изучение всех возможностей анализатора спектра нужно потратить не один день. Поэтому вы найдёте ещё немало интересных особенностей этого виртуального прибора. А пока перейдём к краткому описанию генератора сигналов.

Следует отметить, что, по утверждению автора, в последующих версиях Audio Tester'a встроенный генератор сигналов будет заменён на более продвинутый вариант с лучшим интерфейсом и поддержкой скинов. В настоящее время он доступен в качестве отдельного приложения и скачать его можно там же, где и Audio Tester. По сравнению со старой, новая версия генератора обладает несколько большими возможностями, краткое перечисление которых я и хочу вам представить.

Итак, WaveGen 1.0a позволяет генерировать сигнал синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы, белый и розовый шум, всевозможные импульсы различной частоты и длительности. Также на нём можно воспроизвести сигнал какого-то особого вида, записанный ранее в wave-файл. Регулировка уровня выходного сигнала осуществляется отдельно по левому и правому выходу, есть возможность изменять фазовый сдвиг между каналами. Диапазон рабочих частот: 0.1-48000 Гц. Кроме того, с помощью анализатора спектра и этого генератора достаточно легко снять АЧХ какого-либо внешнего устройства (эта процедура подробно описана в справке). В общем, по количеству наворотов с этим виртуальным прибором может тягаться далеко не каждый реальный генератор.

В заключение хочется отметить ещё одну полезную особенность Audio Tester'a - возможность создавать входные и выходные корректирующие фильтры, позволяющие исключить влияние собственной неравномерности АЧХ звуковой карты на результаты измерений. Эти фильтры представляют собой обычный текстовый файл с расширением *.cor, создание которого не представляется сложной задачей и достаточно подробно описано в справочной системе.

В качестве итога могу сказать, что лично у меня Audio Tester вызывал только положительные эмоции. Круг его применения значительно сужается из-за малого диапазона рабочих частот, но для любительской работы с низкочастотной (звуковой диапазон) техникой он вполне подходит.

Сергей ШИРКО