ai practicasweb 2014

AMPLIACIN DE INSTRUMENTACIN ELECTRNICA

4 CURSO DE GIERM

Curso 2014-2015

FRANCISCO PREZ RIDAO

Departamento de Ingeniera Electrnica

Escuela Tcnica Superior de Ingeniera

Universidad de Sevilla

AMPLIACIN DE INSTRUMENTACIN (4 GIERM)

PRCTICA 1:

OSCILOSCOPIO DIGITAL PS4227 DE ALTA RESOLUCIN

NOMBRE....APELLIDOS..

1. Objetivo.

En esta prctica se pretende familiarizar al alumno con el manejo de osciloscopios digitales USB. Se caracteriza y compara experimentalmente las diferencias medidas que permite un osciloscopio digital USB de alta resolucin (Picoscope PS4227) comparndolas, a su vez, con un osciloscopio digital convencional disponible en el Laboratorio de Electrnica.

2. Introduccin.

Un osciloscopio USB permite medidas en campo que pueden mejorar en muchos casos a las realizadas en laboratorio por equipos mucho ms pesados y voluminosos. No slo es osciloscopio, sino analizador de espectros, voltmetros complejos, generadores de seales, etc. Se conectan USB a un PC y no requieren alimentacin separada. La representacin grfica detallada a gran tamao son ventajas adicionales sobre los equipos convencionales. Fcilmente podemos observar, seleccionar, ampliar, almacenar o imprimir los resultados para tener registros en papel que permitan comparaciones y documentacin de resultados. El osciloscopio que se compara en esta prctica es de alta resolucin (medidas hasta 16 bits), por lo que las ventajas en las medidas de seales de audio bsicas (16 bits) son evidentes. No todo son ventajas, pero stas son numerosas.

3. Material necesario.

Osciloscopio digital Picoscope (PS): PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Osciloscopio digital de laboratorio. Generador de seal de laboratorio.

4. Realizacin de la prctica.

Determinar experimentalmente las medidas posibles, comparando los resultados con los equipos convencionales disponibles en el Laboratorio y con las especificaciones del fabricante PS. Para ello, se pide:

4.1) Medidas como Osciloscopio Digital con Generador externo:

Seleccionar 10:1 para evitar superar 20V max en la entrada

Utilizando una seal cuadrada de 1 kHz y de 1 Vpp de un generador externo, ajustar y compensar adecuadamente las dos sondas asociadas al osciloscopio. Realizar diferentes observaciones y medidas temporales (modo osciloscopio) de seales generadas externamente. Trabajar con diferentes formas de onda, frecuencias y amplitudes del generador externo. Se realizan ajustes en el PS para optimizar la medida: bases de tiempo, ganancia, modos de disparo, resolucin (12/14/16 bits), filtrado pasobajo interno, zoom de detalles, memorizacin de seales, modos de medidas, modo X-Y, etc. Programar cinco mediciones automticas diferentes (ej. V RMS, f, Vpp, etc.) de dos seales simples diferentes (sen 1kHz, cuad 1kHz).

4.2) Medidas como Osciloscopio Digital con Generador interno:

Conectar con cable coaxial la salida del generador interno de seal (GEN) a la entrada A del osciloscopio USB. Nota: las escala inicial 10:1 pasa a ser ahora 1:1. Determinar las formas de onda normalizadas que pueden ser generadas internamente en el PS con una amplitud de 1Vpp, observndolas con el osciloscopio PS. Determinar y observar los lmites (max/min) de amplitud, frecuencia, y offset para la seal senoidal y cuadrada. Al comparar el generador interno PS con el generador externo disponible en el laboratorio, qu ventajas o inconvenientes destacara ?. Generar seales aleatorias a partir de seales patrn disponibles y observarlas con el osciloscopio PS.

4.3) Medidas como Analizador de Espectros (medidas FFT):

Seleccionar diferentes frecuencias mximas de medida. Variar resolucin del espectro, tipo de ventana y modo de visualizacin. Observar el espectro de RF hasta 120 MHz captado por 1m de conductor desplegado linealmente en el laboratorio. Anotar los valores promedios medidos en las seales captadas en el rango de las emisoras de onda media, corta y FM. Observar el espectro de diferentes seales patrn generadas internamente. Qu ocurre si las medidas se realizan en valor promedio y no en magnitud ? Programar cinco mediciones automticas diferentes (ej. THD, SNR, etc.) de varias seales simples diferentes (sen 1kHz, sen 100 kHz, etc).

4.4) Medidas en modo Persistencia. Seleccionar modo persistencia en la representacin temporal. Comparar diferentes seales peridicas generadas por el PS. Elevar, en lo posible, la frecuencia e intentar observar seales aleatorias que se escapen de lo esperado mediante el cdigo de colores.

4.5) Explorar otros modos de medida y representacin de seales.

NOTA: los resultados experimentales de la prctica se entregarn al final de la misma.


PRCTICA 2:

OSCILOSCOPIO DIGITAL PS4262 DE MUY ALTA RESOLUCIN


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende familiarizar al alumno con el manejo de osciloscopios digitales USB. Se caracteriza y compara experimentalmente las diferencias medidas que permite un osciloscopio digital USB de muy alta resolucin (Picoscope PS4262) comparndolas, a su vez, con otro osciloscopio digital USB disponible en el Laboratorio de Electrnica (PS4227).

2. Introduccin.

Un osciloscopio USB permite medidas en campo que pueden mejorar en muchos casos a las realizadas en laboratorio por equipos mucho ms pesados y voluminosos. No slo es osciloscopio, sino analizador de espectros, multmetros complejos, generadores de seales, etc. Hay muchas medidas que pueden realizarse de forma automtica... Se conectan USB a un PC y no requieren alimentacin separada. La representacin grfica detallada a gran tamao son ventajas adicionales sobre los equipos convencionales. Fcilmente podemos observar, seleccionar, ampliar, almacenar o imprimir los resultados para tener registros en papel que permitan comparaciones y documentacin de resultados. El osciloscopio que se compara en esta prctica es de muy alta resolucin (medidas hasta 20 bits), por lo que las ventajas en las medidas de seales de audio bsicas (16 bits) son evidentes. No todo son ventajas, pero stas son numerosas.


Osciloscopios digitales Picoscope (PS): PS4262 y PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Osciloscopio digital de laboratorio. Generador de seal de laboratorio.


Determinar experimentalmente las medidas posibles en PS4262, comparando los resultados con los obtenidos para el PS4227 en una prctica anterior. Para ello, se pide:

4.2) Medidas como Osciloscopio Digital con Generador externo:

Seleccionar 10:1 para evitar superar 20V max en la entrada Utilizando una seal cuadrada de 1 kHz y de 1 Vpp de un generador externo,

ajustar y compensar adecuadamente las dos sondas asociadas al osciloscopio.

Realizar diferentes observaciones y medidas temporales (modo osciloscopio) de seales generadas externamente. Trabajar con diferentes formas de onda, frecuencias y amplitudes del generador externo. Se realizan ajustes en el PS para optimizar la medida: bases de tiempo, ganancia, modos de disparo, resolucin (16/18/20 bits), filtrado pasobajo interno, zoom de detalles, memorizacin de seales, modos de medidas, modo X-Y, etc.

Programar cinco mediciones automticas diferentes (ej. VRMS, f, Vpp, etc.) de dos seales simples diferentes (sen 1kHz, cuad 1kHz).

4.2) Medidas como Osciloscopio Digital con Generador interno:

Conectar con cable coaxial la salida del generador interno de seal (GEN) a la entrada A del osciloscopio USB. Nota: las escala inicial 10:1 se cambia a 1:1.

Determinar las formas de onda normalizadas que pueden ser generadas internamente en el PS con una amplitud de 1Vpp, observndolas con el osciloscopio PS.

Determinar y observar los lmites (max/min) de amplitud, frecuencia, y offset para la seal senoidal y cuadrada.

Al comparar el generador interno del PS4262 con el generador interno del PS4227, qu ventajas o inconvenientes destacara ?. Y si se comparan ambos con el generador de seal disponible en el laboratorio?

Generar seales aleatorias a partir de seales patrn disponibles y observarlas con el osciloscopio PS.

4.3) Medidas como Analizador de Espectros (medidas FFT):

Seleccionar diferentes frecuencias mximas de medida. Variar resolucin del espectro, tipo de ventana y modo de visualizacin. Observar el espectro de RF hasta 5 MHz captado por 1m de conductor

desplegado linealmente en el laboratorio. Anotar los valores promedios medidos en las seales captadas en el rango de

las emisoras de onda media y corta. Observar el espectro de diferentes seales patrn generadas internamente. Qu ocurre si las medidas se realizan en valor promedio y no en magnitud ?

4.4) Medidas en modo Persistencia. Seleccionar modo persistencia en la representacin temporal. Comparar diferentes seales peridicas generadas por el PS. Elevar, en lo

posible, la frecuencia e intentar observar seales aleatorias que se escapen de lo esperado mediante el cdigo de colores.

4.5) Resumir en una tabla comparativa las caracteristicas de PS4262 frente a PS4227.

NOTA: los resultados experimentales obtenidos en la prctica se entregarn al final de la misma.


PRCTICA 3:

MEDIDAS DE AUDIO CON SEALES DE PRUEBA


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende introducir las mediciones en reproductores comerciales de audio (o audio/video) con seales de prueba generadas digitalmente. Las seales digitales no comprimidas (por ejemplo en formato wav) permiten disponer de una interesante variedad de formas de onda patrn que pueden ser utilizadas para medir y caracterizar el comportamiento de diferentes reproductores de audio comerciales en el dominio del tiempo y de la frecuencia.

2. Introduccin.

Se requieren seales de prueba especiales para poder medir el comportamiento dinmico de diferentes equipos de audio (fuentes de seal, preamplificadores, etapas de potencia, etc.). En esta prctica se utilizan las seales grabadas digitalmente (seales digitales wav incluidas en un CDROM, en formato cda) y reproducidas digital/analgicamente como referencia para la reproduccin y amplificacin de seales con el que realizar el test de equipos de audio. Las medidas se realizan con un osciloscopio USB de alta resolucin (PS 4227) conectado al PC y el programa de medida Picoscope 6000, vistos en una prctica anterior. Un osciloscopio USB de alta resolucin (16 bits) permite, como se ha visto en prcticas anteriores, medidas en audio con un elevado rango dinmico, tanto en el dominio temporal como en el de la frecuencia.


Osciloscopio digital Picoscope (PS): PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Reproductor de CDROM incluido en PC. CD de test de medidas (CD Medidas-2).


Se dispone de 30 seales patrn diferentes para medidas que se han generado digitalmente y estn disponibles tanto en formato wav como en un CD-audio preparado especficamente para esta prctica (CD Medidas 2). Esta seales se denominan A1, A2,,A30. Se pide:

4.3) Conectar adecuadamente, mediante cable coaxial jack-BNC, la salida de audio del reproductor de CDROM del PC a la entradas A y B del osciloscopio digital PS4227. Observar en modo osciloscopio, de forma preliminar, las diferentes formas de onda reproducidas comparando canal L y R. En qu pistas son diferentes?

4.4) Caracterizar y representar adecuadamente (de forma aproximada...) cada una de estas posibles seales originales tanto en el dominio del tiempo (modo osciloscopio) como en el de la frecuencia (FFT). Indicar, en cada caso, la posible utilidad de medida de la seal (por ejemplo sen 1kHz THD, relacin S/R, etc).

NOTA 1: Al reproducir seales digitales, los DAC, los filtros digitales y los circuitos analgicos introducen importantes distorsiones por lo que se indican como posibles seales originales. A veces, estas seales son de muy bajo nivel y estn ocultas bajo el fondo de ruido de medida. Slo hay una grabacin musical comercial...

NOTA 2: Se realizan en cada caso y medida los ajustes necesarios en el PS para optimizar la medida: bases de tiempo, ganancia, modos de disparo, resolucin (12/14/16, filtro interno, zoom de detalles, memorizacin de seales, modos de medidas, parmetros de FFT, etc.

NOTA 3: Se realizar una tabla, con las representaciones grficas adecuadas, a escala mayor (como se indica en las pginas siguientes) con el formato siguiente

Seal (Utilidad)

Forma V(t)

Espectro (FFT)

A1 A2

A30

En donde Foma indica la forma temporal de la seal (dibujarla, en caso necesario); Espectro el comportamiento (aproximado...) en frecuencia medido con la opcin FFT (representarlo, en caso necesario); Utilidad su posible aplicacin para la medida.

NOTA 4: Se intentar observar las diferencias entre canal L (A) y canal R (B). Se representa el canal A cuando coincidan (aproximadamente) y el canal que considere ms adecuado en caso contrario. Si la forma de onda es simple, no hace falta dibujarla (Ej.: sen 1 kHz, 1 Vpp).

4.5) Sealar brevemente las conclusiones ms importantes de esta prctica.

Formato para las cinco primeras seales a medir (extender al resto...):

Seal (Utilid.)

Forma (V(t))

Espectro (FFT)

A1

A2

A3

A4

A5


PRCTICA 4:

MEDIDAS EN REPRODUCTORES COMERCIALES DE CD Y DVD


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende comparar las medidas en reproductores comerciales de audio (CD, DVD, SACD...) con seales de prueba generadas digitalmente. Las seales digitales no comprimidas disponibles en un CD de test permiten una interesante variedad de formas de onda patrn que pueden ser utilizadas para medir y caracterizar el comportamiento de diferentes equipos comerciales en el dominio del tiempo y de la frecuencia.

2. Introduccin.

Se requieren seales de prueba especiales para poder medir el comportamiento dinmico de diferentes equipos de audio (fuentes de seal, preamplificadores, etapas de potencia, etc.). En esta prctica se utilizan las seales grabadas digitalmente (seales digitales wav incluidas en un CDROM, en formato cda) y reproducidas digital/analgicamente como referencia para la reproduccin y amplificacin de seales con el que realizar el test de equipos de audio. Las medidas se realizan con un osciloscopio USB de alta resolucin (PS 4227) conectado al PC y el programa de medida Picoscope 6000, vistos en una prctica anterior. Un osciloscopio USB de alta resolucin (16 bits) permite, como se ha visto en prcticas anteriores, medidas en audio con un elevado rango dinmico, tanto en el dominio temporal como en el de la frecuencia, permitiendo medidas hasta 100 MHz.


Osciloscopio digital Picoscope (PS): PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Reproductores comerciales de CD, DVD, SACD, etc. CD de test de medidas (CD Medidas-2).


Se dispone de 30 seales patrn diferentes para medidas que se han generado digitalmente (en formato wav) y que se incluyen en un CD-ROM de audio preparado especficamente para esta prctica (CD Medidas 2). Esta seales se denominan A1, A2,,A30. Se pide:

4.6) Conectar adecuadamente, mediante cable coaxial RCA-BNC, las salidas (L y R) de audio del primer reproductor de audio seleccionado a la entradas A y B del osciloscopio digital PS4227. Observar en modo osciloscopio, de forma preliminar, las diferentes formas de onda reproducidas comparando canal L y R, ajustando los niveles. En qu pistas son diferentes?

4.7) Caracterizar y representar adecuadamente (de forma aproximada...) cada una de estas posibles seales originales tanto en el dominio del tiempo (modo osciloscopio) como en el de la frecuencia (FFT). Indicar, en cada caso, la posible utilidad de medida de la seal (por ejemplo sen 1kHz THD, relacin S/R, etc).

4.8) Tras la observacin y estudio preliminar de las 30 formas de onda disponibles en la grabacin, se seleccionan 10 seales de test que considere ms adecuadas para representar el comportamiento del equipo reproductor de audio analizado. Representar en una tabla los resultados, tanto en el dominio del tiempo, como en el de la frecuencia.

4.9) Repetir los dos apartados anteriores cambiando a otro reproductor de audio comercial diferente.

NOTA 1: Al reproducir seales digitales, los DAC, los filtros digitales y los circuitos analgicos introducen importantes distorsiones por lo que se indican como posibles seales originales. A veces, estas seales son de muy bajo nivel y estn ocultas bajo el fondo de ruido de medida. Slo hay una grabacin musical comercial...

NOTA 2: Se realizan en cada caso y medida los ajustes necesarios en el PS para optimizar la medida: bases de tiempo, ganancia, modos de disparo, resolucin (12/14/16, filtro interno, zoom de detalles, memorizacin de seales, modos de medidas, parmetros de FFT, etc.

NOTA 3: Se realizar una tabla, con las representaciones grficas adecuadas, a escala mayor (como se indica en las pginas siguientes) con el formato siguiente

Seal (Utilidad)

Forma V(t)

Espectro (FFT)

A1 A2

A10

En donde Foma indica la forma temporal de la seal (dibujarla, en caso necesario); Espectro el comportamiento (aproximado...) en frecuencia medido con la opcin FFT (representarlo, en caso necesario); Utilidad su posible aplicacin para la medida.

NOTA 4: Se intentar observar las diferencias entre canal L (A) y canal R (B). Se representa el canal A cuando coincidan (aproximadamente) y el canal que considere ms adecuado en caso contrario. Si la forma de onda es simple, no hace falta dibujarla (Ej.: sen 1 kHz, 1 Vpp).

4.10) Sealar brevemente las conclusiones ms importantes de esta prctica en lo referente a la comparacin de medidas experimentales anteriores.

Formato para las cinco primeras seales a medir (extender al resto...):

Seal (Utilid.)

Forma (V(t))

Espectro (FFT)

A1

A2

A3

A4

A5


PRCTICA 5:

MEDIDAS EN BAJA FRECUENCIA CON TARJETA DE AUDIO


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende comparar las medidas en reproductores comerciales de audio (CD, DVD, SACD...) con seales de prueba generadas digitalmente utilizando diferentes programas de medida comerciales (SpectraLab y Virtins). Las medidas se comparan con las obtenidas con el osciloscopio USB Picoscope 4227.

2. Introduccin.

Las medidas en audio no requieren osciloscopios de alta frecuencia, pero s de alta resolucin. Las medidas pueden realizarse con la propia tarjeta de audio del PC y programas especficos asociados a la misma. Cuanto mejor sea la tarjeta de audio (ms resolucin, mayor frecuencia de muestreo), mejores medidas se podrn realizar. Se requieren seales de prueba especiales conocidas para poder medir el comportamiento dinmico de diferentes equipos de audio (fuentes de seal, preamplificadores, etapas de potencia, etc.). En esta prctica se utilizan las seales grabadas digitalmente (seales digitales wav incluidas en un CDROM, en formato cda) y reproducidas digital/analgicamente como referencia para la reproduccin y amplificacin de seales con el que realizar el test de audio. Las medidas se comparan con las obtenidas con un osciloscopio USB de alta resolucin (PS 4227) conectado al PC y el programa de medida Picoscope 6000, vistos en prcticas anteriores.


Osciloscopio digital Picoscope (PS): PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000, SpectraLab y Virtins. Reproductores comerciales de CD, DVD, SACD, etc. CD de test de medidas (CD Medidas-2).


Se dispone de 30 seales patrn diferentes para medidas que se han generado digitalmente (en formato wav) y que se incluyen en un CD-ROM de audio preparado especficamente para esta prctica (CD Medidas 2). Esta seales se denominan A1, A2,,A30. Se pide:

4.11) Conectar adecuadamente, mediante cable coaxial RCA-BNC, la salida (R) de audio del reproductor de audio seleccionado a la entradas A del osciloscopio digital PS4227. Observar en modo osciloscopio y como analizador de espectros (FFT), de forma preliminar, las diferentes formas de onda reproducidas, ajustando los niveles.

4.12) Con un duplicador de seal, extraer la seal (R) y conectarla a la entrada de la tarjeta de audio. Comparar las medidas con las del apartado anterior cuando se utiliza como aplicacion de medida el programa SpectraLab. Se buscar resaltar las principales diferencias en las medidas para diez formas de onda seleccionadas entre las treinta disponibles en el CD-ROM.

4.13) Repetir el apartado anterior utilizando ahora como programa de medida el programa Virtins, junto con la misma tarjeta de audio de medida.

4.14) A la vista de los resultados anteriores y como conclusin general: a) qu herramienta de medida considera mejor en el rango estricto de audio?

b) qu aplicacin considera ms adecuada (especificando cada caso) para caracterizar el comportamiento de un dispositivo de audio?

NOTA 1: El alumno slo dispondr de una pequea ayuda inicial en el manejo de la instrumentacin. El objetivo es explorar el manejo y posibilidades de cada una de las opciones de medida sin la tutela del profesor durante dos horas...

NOTA 2: Al reproducir seales digitales, los DAC, los filtros digitales y los circuitos analgicos introducen importantes distorsiones por lo que se indican como posibles seales originales. A veces, estas seales son de muy bajo nivel y estn ocultas bajo el fondo de ruido de medida. Slo hay una grabacin musical comercial.

NOTA 3: Se realizan en cada caso y medida los ajustes necesarios para optimizar la medida: bases de tiempo, ganancia, modos de disparo, resolucin (12/14/16, filtro interno, zoom de detalles, memorizacin de seales, modos de medidas, parmetros de FFT, etc.


PRCTICA 6:

MEDIDAS EN PREAMPLIFICADORES DE AUDIO


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende realizar diferentes medidas en distintos preamplificadores mezcladores comerciales de seal de audiofrecuencias. Las medidas se realizan con osciloscopio USB de alta resolucin conectado al PC (Picoscope PS4227), visto en una prctica anterior, que facilitan enormente las medidas.

2. Introduccin.

El comportamiento elctrico de un preamplificador de audio puede ser caracterizado de forma cmoda en el laboratorio de elctrnica con los osciloscopios USB de alta resolucin (16 bits) disponibles, que permiten medidas en audio con un elevado rango dinmico, tanto en el dominio temporal como en el de la frecuencia. Se requieren seales de prueba especialmente diseadas para poder esclarecer y medir el comportamiento dinmico de preamplificadores, etapas de potencia, etc. Estas seales pueden ser generadas por el propio osciloscopio para reducir el nmero de elementos necesarios y evitar interferencias elctricas aadidas. En esta prctica tambin se pueden utilizar las seales de prueba grabadas digitalmente (seales en formato wav o en cda conocidas) convenientemente reproducidas por los equipos disponibles en el laboratorio para comparar los resultados con los generadores de seal.


Osciloscopio digital Picoscope PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Preamplificadores mezcladores de audio (XENYX 802, XENYX Q802 USB, XENYX

QX1202,). Cables coaxiales y adaptadores de conexin.


Cada puesto de trabajo dispone de un preamplificador de audio, que se va a evaluar con diferentes medidas. Para ello, se conecta la salida de seal del propio osciloscopio Picoscope (PS4227, PS en adelante) a la entrada seleccionada del previo y se mide con el PS la entrada y salida de seal simultneamente. Se pide:

4.15) Generar con PS una seal triangular de 1 kHz y 1 Vpp. Aplicando esta seal en una entrada de Micro y en otra de Lnea, observar el comportamiento del previo para diferentes posiciones de los mandos de control de ganancia (manteniendo los mandos de control de tonos con ecualizacin plana).

4.16) En la entrada de Micro, aplicando una seal triangular de 1 kHz y de 100 mVpp, Qu ganancia extra proporciona GAIN? Qu niveles mximos de salida de saturacin se alcanzan ajustando los diferentes niveles de ganancia del previo?. Cmo afecta el ajuste compresor?.

4.17) Ajustar la entrada de Lnea para ganancia unidad. Aplicar una seal cuadrada de 1 kHz y de 1Vpp, Cmo afectan los diferentes controles de tono (A, M, G) en la forma de onda de la seal amplificada?.

4.18) Repetir el apartado anterior variando la frecuencia a 100 Hz y a 10 kHz.

4.19) Generar una seal de ruido blanco de 1 Vpp de valor mximo y ajustar los mandos para una ganancia unidad en la salida. Observar las seales de entrada y salida en modo X-Y.

4.20) Para el caso anterior, utilizando la funcin FFT y promediando la medida, determinar la respuesta en frecuencia del preamplificador en su entrada de Lnea. Qu frecuencias limitan una variacin de +/- 1 dB ?.

4.21) Repetir las medidas del apartado anterior, obteniendo la FFT para variacin mxima y mnima de cada uno de los controles de tono (A, M, G) por separado.

4.22) Repetir la medida del comportamiento en frecuencia en la entrada de lnea aplicando una seal senoidal de 1 Vpp a la entrada del previo y realizando un lento barrido de frecuencia desde 10 Hz hasta 100 kHz (tomar f = 1 Hz, T=1 ms). Se medir con la funcin FFT ajustada a deteccin de pico y una resolucin de 256 bins.

4.23) Generar una seal senoidal de 1 kHz y de 1 Vpp. Para una ganancia unidad en la entrada de lnea, observar y medir la relacin S/R en la salida (seal/ruido).

4.24) Generar una seal senoidal de 1 kHz y de 1 Vpp, aplicndola en la entrada de Lnea. Medir la distorsin armnica (THD). Qu armnicos son dominantes?. Qu ocurre si se eleva el nivel de seal de entrada a 5Vpp?.

4.25) Repetir el apartado anterior cuando se aumentan la frecuencia a 10 kHz y cuando se reduce a 100 Hz.

4.26) Analizando las medidas de los apartados anteriores, y las limitaciones que ello supone, indicar qu resultado acstico en la reproduccin de audio sera de esperar cuando se utiliza este preamplificador (suponiendo el resto del equipo perfecto).

NOTA: se realizan en cada caso los ajustes necesarios en el PS para optimizar la medida: bases de tiempo, ganancia, modos de disparo, resolucin (12/14/16 ; 16/18/20 bits), filtro interno, zoom de detalles, memorizacin de seales, modos de medidas, parmetros de FFT, etc.


PRCTICA 7:

MEDIDAS EN PREAMPLIFICADORES DE AUDIO (II)


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende realizar diferentes medidas en distintos preamplificadores mezcladores comerciales de seal de audiofrecuencias. Las medidas se realizan con los programas de medida en audio (Virtins y SpectraLab) y el previo conectado al PC mediante USB. Se comparan con las medidas realizadas en prctica anterior con el osciloscopio Picoscope 4227.

2. Introduccin.

El comportamiento elctrico de un preamplificador de audio puede ser caracterizado de forma cmoda en el laboratorio de elctrnica con diferentes programas de medida en audio y la tarjeta de audio del PC. As, se puede comparar con el resultado obtenido con los osciloscopios USB de alta resolucin (PS4227, 16 bits) disponibles, que permiten medidas en audio con un elevado rango dinmico, tanto en el dominio temporal como en el de la frecuencia. Se requieren seales de prueba especialmente diseadas para poder esclarecer y medir el comportamiento dinmico de estos preamplificadores. Estas seales pueden ser generadas por el propio osciloscopio para reducir el nmero de elementos necesarios y evitar interferencias elctricas aadidas. Las medidas se realizan con dos programas diferentes: SpectraLab y Virtins. Se trata de comparar los resultados de las medidas y el manejo de estos dos programas frente al resultado obtenido en una prctica anterior con el osciloscopio PS4227.


Osciloscopio digital Picoscope PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000, Virtins y SpectraLab. Preamplificadores mezcladores de audio (XENYX 802, XENYX Q802 USB, XENYX

QX1202,). Cables coaxiales y adaptadores de conexin.


Cada puesto de trabajo dispone de un preamplificador de audio, que se va a evaluar con diferentes medidas. Para ello, se conecta la salida de seal (del osciloscopio Picoscope PS4227, o de cualquier fuente de seal disponible en el laboratorio) a la entrada seleccionada del previo y se mide con los programas de medida Virtins y Spectralab la entrada y salida de seal simultneamente. Se pide:

4.27) Generar con PS una seal triangular de 1 kHz y 1 Vpp. Aplicando esta seal en una entrada de Micro y en otra de Lnea, observar el comportamiento del previo

para diferentes posiciones de los mandos de control de ganancia (manteniendo los mandos de control de tonos con ecualizacin plana).

4.28) En la entrada de Micro, aplicando una seal triangular de 1 kHz y de 100 mVpp, Qu ganancia extra proporciona GAIN? Qu niveles mximos de salida de saturacin se alcanzan ajustando los diferentes niveles de ganancia del previo?. Cmo afecta el ajuste compresor?.

4.29) Ajustar la entrada de Lnea para ganancia unidad. Aplicar una seal cuadrada de 1 kHz y de 1Vpp, Cmo afectan los diferentes controles de tono (A, M, G) en la forma de onda de la seal amplificada?.

4.30) Repetir el apartado anterior variando la frecuencia a 100 Hz y a 10 kHz.

4.31) Generar una seal de ruido blanco de 1 Vpp de valor mximo y ajustar los mandos para una ganancia unidad en la salida. Observar las seales de entrada y salida en modo X-Y.

4.32) Para el caso anterior, utilizando la funcin FFT y promediando la medida, determinar la respuesta en frecuencia del preamplificador en su entrada de Lnea. Qu frecuencias limitan una variacin de +/- 1 dB ?.

4.33) Repetir las medidas del apartado anterior, obteniendo la FFT para variacin mxima y mnima de cada uno de los controles de tono (A, M, G) por separado.

4.34) Generar una seal senoidal de 1 kHz y de 1 Vpp. Para una ganancia unidad en la entrada de lnea, observar y medir la relacin S/R en la salida (seal/ruido).

4.35) Generar una seal senoidal de 1 kHz y de 1 Vpp, aplicndola en la entrada de Lnea. Medir la distorsin armnica (THD). Qu armnicos son dominantes?. Qu ocurre si se eleva el nivel de seal de entrada a 5Vpp?.

4.36) Repetir el apartado anterior cuando se aumentan la frecuencia a 10 kHz y cuando se reduce a 100 Hz.

4.37) Analizar el comportamiento como tarjeta de sonido externa del previo (conectada USB al ordenador).



PRCTICA 8:

ANLISIS DE PUBLICACIONES EN AUDIO.


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende mostrar diferentes productos comerciales de audio de gama alta (HI-END) a travs del anlisis detallado de producto que aparece en revistas especializadas nacionales e internacionales. Esto nos da una imagen del estado del arte en este campo tan interesante de la electrnica de consumo y profesional, as como de las medidas objetivas y subjetivas que suelen realizar los crticos especializados.

2. Introduccin.

Cuando se disea un producto, es difcil que sea totalmente nuevo en el mercado. Casi todo esta hecho y el mercado es muy competitivo. Lo primero es conocer el mercado, el estado del arte en el campo donde vamos a disear un producto (en este caso audio). Adems, la ingeniera inversa nos plantea una visin enriquecedora de las posibilidades y alternativas de diseo. Un producto de audio (equipo) es analizado (criticado) desde un punto de vista subjetivo (audiciones) y objetivo (medidas) dentro de un entorno de funcionamiento (sistema). Estas mismas herramientas se deben manejar al disearlo, para poder corregir y mejorar nuestro producto. En la prctica se induce al alumno a estudiar con sentido crtico los criterios de valoracin empleados por la critica especializada y a analizar las fotografas de producto que muestran detalles de diseo interno que son muy tiles para un ingeniero de audio...


Revistas de audio nacionales (Alta Fidelidad, ON-OFF, What HIFI). Revistas de audio internacionales (Stereophile, edicin electrnica). Notas tcnicas de fabricante.


4.38) Anlisis de las Fuentes de Audio: reproductores digitales (CD, SACD, DVD_audio), lectores digitales (mecnicas de transporte), convertidores digitales (DAC) y analgicos (lector de discos de vinilo). Tras la lectura de artculos seleccionados, se pide contestar al mayor nmero de cuestiones posibles:

a) Dnde se encuentran los mejores diseadores? y los mejores fabricantes? b) Qu tecnologa se suele emplear (transistores / vlvulas)? c) En qu rango de precios se encuentran? d) El precio se corresponde con las especificaciones tcnicas o con la calidad subjetiva? e) Cmo justifica la existencia de formatos analgicos (vinilo) en el siglo XXI?Es

barato? f) En qu formato se comercializa masivamente el audio domstico?

g) Qu fuente digital de audio digital presenta mejores caractersticas tcnicas? h) Son mejores los DAC integrados en los lectores o los separados? i) Qu formato de audio de alta resolucin ha desaparecido comercialmente? j) Qu tipo de reproductor valoran ms los audiofilos? y los melmanos? k) El comercio de msica en internet desplaza al convencional? l) Los reproductores de msica en red tienen futuro?

4.39) Anlisis de la Electrnica de Amplificacin de Audio (preamplificadores, etapas de potencia, amplificadores integrados). Tras la lectura de artculos seleccionados, se pide contestar al mayor nmero de cuestiones posibles:

a) Dnde se encuentran los mejores diseadores? y los mejores fabricantes? b) Qu tecnologa se suele utilizar (vlvulas/transistores)? c) En qu rango de precios se encuentran? d) El precio se corresponde con las especificaciones tcnicas (medidas) o es subjetivo? e) Prevalecen los sistemas integrados o los equipos discretos? f) Se pueden combinar previos de vlvulas y etapas de transistores? g) Se pueden combinar previos de transistores y etapas de vlvulas? h) Qu orden de potencia se maneja para instalaciones domsticas? i) De qu fabricante son los transistores de potencia? j) Reconoce algn bloque de diseo interno (ej. Fuente de alimentacin)? k) Qu sistemas de alimentacin suelen utilizar (lineales, conmutados, mixtos)? l) Cmo de importante son los sistemas de refrigeracin?

4.40) Anlisis de los Sistemas de Bafles (tipos de altavoces, nmero de vas y bafles, sistemas de filtrado, etc.). Tras la lectura de artculos seleccionados, se pide contestar al mayor nmero de cuestiones posibles:

a) Dnde se encuentran los mejores diseadores? y los mejores fabricantes? b) Qu tecnologa de altavoces se suele utilizar (electrostticos / electrodinmicos)? c) En qu rango de precios se encuentran? d) El precio se corresponde con las especificaciones tcnicas o con la calidad subjetiva? e) Qu nmero de bafles optimiza el audio domstico? f) Qu nmero de bafles puede alcanzar el home-cinema? g) Prevalecen los filtros pasivos o activos? h) Suelen ser complejos los filtros elctricos de cajas acsticas?de qu calidad? i) Es importante que las cajas (bafles) sean pesadas y robustas? j) Qu tipo de absorbente acstico disponen las cajas en su interior? k) La disposicin de altavoces obedece a algn orden? l) Los fabricantes de bafles fabrican altavoces? m) Qu caractersticas subjetivas se evalan en un altavoz o bafle? n) Ha odo alguna vez un sistema de audio de gama alta?dnde?

4.41) Anlisis de los cables y conectores (tipos de altavoces, nmero de vas y bafles, sistemas de filtrado, etc.). Tras la lectura de artculos seleccionados, se pide contestar al mayor nmero de cuestiones posibles:

a) Qu tipo de conductores se observan ms frecuentemente? b) Qu tipo de conexiones prevalecen en audio? c) Son baratos los cables para audio? d) La fibra ptica se utiliza en audio? e) Cmo de puro es el cobre de los conductores? f) Los cables disponen de filtrado EMI? g) El cable de red importa? h) Son delgados los cables de seal? i) Cuntas conexiones puede tener una electrnica de audio? j) Cmo de grueso puede ser el cable de altavoz?


PRCTICA 9:

MEDIDAS EN AMPLIFICADORES DE POTENCIA.


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende realizar diferentes medidas en un amplificador de potencia estreo comercial contenido en un bafle autoamplificado. Las medidas se realizan con osciloscopio USB de alta resolucin conectado al PC (Picoscope PS4227), visto en una prctica anterior, que facilitan enormente las medidas.

2. Introduccin.

El comportamiento elctrico de un amplificador de potencia de audio puede ser caracterizado de forma cmoda en el laboratorio de elctrnica con los osciloscopios USB de alta resolucin (16 bits) disponibles, que permiten medidas en audio con un elevado rango dinmico, tanto en el dominio temporal como en el de la frecuencia. Se requieren seales de prueba especialmente diseadas para poder esclarecer y medir el comportamiento dinmico de los amplificadores. Estas seales pueden ser generadas por el propio osciloscopio para reducir el nmero de elementos necesarios y evitar mayores complejidades e interferencias elctricas aadidas. Aunque el bafle incorpora DACs (convertidores D/A), slo se evala la entrada de lnea y el posible efecto del control de tonos (graves, agudos) que no se puede eliminar.


Osciloscopio digital Picoscope PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Amplificador de potencia MS40 de Behringer. Cables coaxiales y adaptadores de conexin.


Cada puesto de trabajo dispone de un amplificador MS40 de audio estreo (bafle activo con control de tonos), que se va a evaluar con diferentes medidas. Para ello, con el amplificador apagado y el volumen a cero (Lnea 1 y 2), se conecta la salida de seal del propio osciloscopio Picoscope (PS4227, PS en adelante) a la entrada de LINEA 2, canal L, del amplificador (la entrada R no se conecta) y se mide con el PS la entrada y salida de seal en el canal L simultneamente. Se pide:

4.42) Encender el amplificador. Situar los controles de tono centrados (vertical). Aplicar en la entrada una seal senoidal de 1 Vpp y 1 kHz. Ajustar el volumen (Linea 2) para una salida de 1 Vpp. Observar la tensin de entrada y salida y medir el

comportamiento en frecuencia anotando la tensin de salida (Vpp) para las siguientes frecuencias: 100, 200, 300,...,1 kHz, 2 kHz, 3 kHz,...10 kHz y 20 kHz.

4.43) En las condiciones del apartado anterior, (controles de tono centrados, entrada senoidal de 1 Vpp) representar adems el modo X-Y de la salida frente a la entrada. Se recomienda dividir la pantalla en una fila y dos columnas y situar el modo X-Y a la derecha). Observando las mismas frecuencias que en el apartado anterior, qu frecuencias presentan mxima linealidad entre la salida y la entrada?

4.44) Manteniendo los controles de tonos centrados (vertical), aplicar en la entrada una seal triangular de 1 Vpp. Ajustar el volumen (Linea 2) para una salida de 1 Vpp a 1 KHz. Observar y representar la forma de onda de salida para 100 Hz, 1 kHz y 10 kHz.

4.45) Situar los controles de tono centrados (vertical). Aplicar en la entrada una seal cuadrada de 1 Vpp. Ajustar el volumen (Linea 2) para una salida de 1 Vpp a 1 kHz. Observar y representar la forma de onda de salida para 100 Hz, 1 kHz y 10 kHz.

4.46) Manteniendo la entrada, reajustar los controles de tonos para mxima linealidad en la salida a las tres frecuencias seleccionadas (100 Hz, 1 kHz, 10 kHz) y representar los resultados obtenidos. Coinciden en los tres casos los mandos de ajuste?

4.47) Aplicar una seal triangular de 1 kHz y 1 Vpp. Optimizar la linealidad con los controles de tono. Ajustando el mando del volumen 2, observar la salida frente a la entrada y el modo X -Y para diferentes ganancias hasta llegar a la saturacin. Cmo afecta a la forma de onda y distorsin?Cules son los niveles de saturacin positiva y negativa?

4.48) Para ganancia unidad a 1 kHz, caracterizar el comportamiento en frecuencia mediante la funcin FFT aplicando en la entrada ruido blanco y promediando la medida.

4.49) Para ganancia unidad a 1 kHz, caracterizar el comportamiento en frecuencia mediante la funcin FFT y aplicando en la entrada un barrido en frecuencia y con deteccin de picos desde 20 Hz hasta 20 kHz. Realizar los ajustes necesarios para mostrar una medida relativamente rpida con perfil contnuo.

4.50) Analizando las medidas de los apartados anteriores, y las limitaciones que ello supone, indicar qu posible resultado acstico en la reproduccin de audio sera de esperar cuando se utiliza este amplificador (suponiendo el resto del equipo perfecto) en funcin de la posicin de los controles de tono.



PRCTICA 10:

MEDIDAS EN AMPLIFICADORES DE POTENCIA (II).


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende realizar diferentes medidas en un amplificador de potencia estreo comercial contenido en un bafle autoamplificado. Las medidas se realizan con los programas Spectralab y Virtins, para comparar los resultados con los obtenidos con el osciloscopio USB de alta resolucin conectado al PC (Picoscope PS4227) visto en una prctica anterior.

2. Introduccin.

El comportamiento elctrico de un amplificador de potencia de audio puede ser caracterizado de forma cmoda en el laboratorio de elctrnica diferentes programas de medidas en audio. En especial, en esta prctica se realizan medidas con los programas Spectralab y Virtins, vistos en prcticas anteriores y alguna tarjeta de audio (externa o interna) del PC. Se requieren seales de prueba especialmente diseadas para poder esclarecer y medir el comportamiento dinmico de los amplificadores. Estas seales pueden ser generadas generadores de laboratorio o por seales grabadas digitalmente. Aunque el bafle incorpora DACs (convertidores D/A), slo se evala la entrada de lnea y el posible efecto del control de tonos (graves, agudos) que no se puede eliminar.


Programas Spectralb y/o Virtins. Tarjeta externa de audio conectada USB. Amplificador de potencia MS40 de Behringer. Cables coaxiales y adaptadores de conexin.


Cada puesto de trabajo dispone de un amplificador MS40 de audio estreo (bafle activo con control de tonos), que se va a evaluar con diferentes medidas. Para ello, con el amplificador apagado y el volumen a cero (Lnea 1 y 2), se conecta la salida de seal del generador externo a la entrada de LINEA 2, canal L, del amplificador (la entrada R no se conecta) y se mide la entrada y salida de seal en el canal L simultneamente. Se pide:

4.51) Encender el amplificador. Situar los controles de tono centrados (vertical). Aplicar en la entrada una seal senoidal de 1 Vpp y 1 kHz. Ajustar el volumen (Linea 2) para una salida de 1 Vpp. Observar la tensin de entrada y salida y medir el

comportamiento en frecuencia anotando la tensin de salida (Vpp) para las siguientes frecuencias: 100, 200, 300,...,1 kHz, 2 kHz, 3 kHz,...10 kHz y 20 kHz.

4.52) En las condiciones del apartado anterior, (controles de tono centrados, entrada senoidal de 1 Vpp) representar adems el modo X-Y de la salida frente a la entrada. Observando las mismas frecuencias que en el apartado anterior, qu frecuencias presentan mxima linealidad entre la salida y la entrada?

4.53) Manteniendo los controles de tonos centrados (vertical), aplicar en la entrada una seal triangular de 1 Vpp. Ajustar el volumen (Linea 2) para una salida de 1 Vpp a 1 KHz. Observar y representar la forma de onda de salida para 100 Hz, 1 kHz y 10 kHz.

4.54) Situar los controles de tono centrados (vertical). Aplicar en la entrada una seal cuadrada de 1 Vpp. Ajustar el volumen (Linea 2) para una salida de 1 Vpp a 1 kHz. Observar y representar la forma de onda de salida para 100 Hz, 1 kHz y 10 kHz.

4.55) Manteniendo la entrada, reajustar los controles de tonos para mxima linealidad en la salida a las tres frecuencias seleccionadas (100 Hz, 1 kHz, 10 kHz) y representar los resultados obtenidos. Coinciden en los tres casos los mandos de ajuste?

4.56) Aplicar una seal triangular de 1 kHz y 1 Vpp. Optimizar la linealidad con los controles de tono. Ajustando el mando del volumen 2, observar la salida frente a la entrada y el modo X -Y para diferentes ganancias hasta llegar a la saturacin. Cmo afecta a la forma de onda y distorsin?Cules son los niveles de saturacin positiva y negativa?

4.57) Para ganancia unidad a 1 kHz, caracterizar el comportamiento en frecuencia mediante la funcin FFT aplicando en la entrada ruido blanco y promediando la medida.

4.58) Para ganancia unidad a 1 kHz, caracterizar el comportamiento en frecuencia mediante la funcin FFT y aplicando en la entrada un barrido en frecuencia y con deteccin de picos desde 20 Hz hasta 20 kHz. Realizar los ajustes necesarios para mostrar una medida relativamente rpida con perfil contnuo.

4.59) Analizando las medidas de los apartados anteriores, y las limitaciones que ello supone, indicar qu posible resultado acstico en la reproduccin de audio sera de esperar cuando se utiliza este amplificador (suponiendo el resto del equipo perfecto) en funcin de la posicin de los controles de tono.


PRCTICA 11:

MEDIDAS ELECTROACSTICAS.


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende introducir al alumno en las mediciones electroacsticas de diferentes tipos de pequeos altavoces autoamplificados. Se realizan medidas elctricas y acsticas con la instrumentacin electrnica y los micrfonos de medida (ECM8000) disponibles en el laboratorio.

2. Introduccin.

En prcticas anteriores se han caracterizado diferentes equipos de reproduccin y amplificacin de audio. El objetivo final ser siempre la reproduccin de sonidos y estos, para ser medidos, requieren el uso de micrfonos especiales de medida. Las medidas acsticas de altavoces y bafles requieren un entorno especial de medida (cmara anecoica). Sin embargo, en un laboratorio de electrnica se pueden realizar medidas aproximadas del comportamiento elctrico y acstico de altavoces. No son medidas estndar, porque se realizan en un entorno de laboratorio no aislado ni controlado acsticamente, pero permiten explorar el comportamiento acstico y elctrico real de altavoces, corregir posibles defectos (por ejemplo, resonancias parsitas), ajustar el diseo de filtros de bafles, extraer modelos elctricos simplificados, etc. En esta prctica se utilizan diferentes seales patrn grabadas digitalmente en un CD (Medidas CD-2) como referencias a reproducir por un pequeo amplificador de audio que ataca en tensin a un pequeo altavoz. Se mide la tensin y presin acstica (campo prximo) en los altavoces. Las medidas acsticas se realizan con un micrfono de medida (ECM 8000) conectado a un preamplificador-mezclador de audio (XENYX Q802USB) y osciloscopio USB de alta resolucin (Picoscope PS4227) vistos detalladamente en prcticas anteriores.


Osciloscopios digital: Picoscope: PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Micrfono de medida: ECM8000. Preamplificador de audio: XENYX Q802USB. Reproductores de CD/DVD/SACD. CD de medidas (Medidas CD-2). Bafle autoamplificado (BAA).


4.60) Conectar el micro de medida ECM8000 al previo XENYX Q802 USB, activando la alimentacin phantom. Ajustar los controles de tono para ecualizar plano el comportamiento en frecuencia del previo de micro y ajustar los niveles adecuadamente para que no sature. Se pide:

a) Capturar la forma de onda (oscilograma) de las letras a,k,t y s. b) Analizar las distintas partes (inicio, centro, final) del registro e intentar reconocer

frecuencias en la zona central, as como los primeros transitorios (ataque). c) Capturar y observar el registro del nombre de la asignatura Ampliacin de

Instrumentacin Electrnica . Lo considera simple o complejo? d) Comparar las medidas con las de otro compaero de prcticas.

4.61) Conectar el micro de medida ECM8000 al previo (HENYX 802), activando la alimentacin phantom. Ajustar los controles de tono para ecualizar plano el comportamiento en frecuencia del previo de micro y ajustar los niveles adecuadamente para que no sature. Conectar el bafle autoamplificado (BAA) al reproductor CD/DVD/SACD pertinente. Reproducir el CD de medidas Medidas-2 que contiene 30 pistas (A01 hasta A30) grabadas digitalmente. Medir con el osciloscopio y representar grficamente los oscilogramas de la tensin y la presin acstica (a unos 2 cm del eje del altavoz) para cada una de las seales siguientes (de amplitud 1 Vpp).

(NOTA: Se recomienda capturar las seales de audio en modo de disparo individual y representarlas posteriormente para minimizar el tiempo en el que los altavoces estn produciendo molestos sonidos. Adems, reducir el volumen sonoro al estrictamente necesario para obtener una clara medida de la respuesta acstica.)

a) Respuesta a impulsos de 882 Hz

A04 A05 A06

b) Respuesta a seales cuadradas (escaln)

A07 A08 A09

c) Respuesta a seales escalonadas

A10 A11 A12

d) Respuesta a seales triangulares

A13 A14 A15

b) Respuestas a rfagas 5 ciclos

A16 A17 A18

c) Respuestas senoidales

A20 A21 A22

4.3) Aplicar ruido blanco como seal de entrada al amplificador (altavoz). Utilizando la funcin FFT del osciloscopio y promediando la medida, observar y representar la tensin de entrada y el comportamiento en frecuencia acstico del altavoz en la gama de audiofrecuencias.

4.4) Aplicar ruido blanco como seal de entrada al amplificador (altavoz). Utilizando la funcin FFT del osciloscopio y promediando la medida, observar y representar la tensin de entrada y el comportamiento en frecuencia acstico del altavoz en la gama de audiofrecuencias cuando se cambian los controles de tono (A, M, G) al mximo.

4.5) Observar y medir la distorsin armnica (THD) de la seal elctrica y acstica para las pistas A20, A21 y A22.

Pista A20 A21 A22 THD (elct.) THD (acst.)

4.6) Cuando corresponda, medir de forma alternativa con los programas de medida de audio SpectraLab y/o Virtins.

4.7) Qu caractersticas destacara como conclusin general de estas medidas?


PRCTICA 12:

MEDIDAS EN AURICULARES.


1. Objetivo.

En esta prctica se pretende introducir al alumno en las mediciones electroacsticas de diferentes tipos de auriculares. Se realizan medidas elctricas y acsticas con la instrumentacin electrnica y los micrfonos de medida (ECM8000) disponibles en el laboratorio.

2. Introduccin.

En prcticas anteriores se han caracterizado diferentes equipos electrnicos de reproduccin y amplificacin de audio. El objetivo final ser siempre la reproduccin de sonidos y stos, para ser medidos, requieren el uso de micrfonos especiales: micrfonos de medida. Las medidas acsticas de auriculares (pequeos altavoces) requieren un entorno especial de medida (pequea cmara anecoica y cabeza artificial). Sin embargo, en un laboratorio de electrnica se pueden realizar medidas aproximadas del comportamiento elctrico y acstico de estos altavoces. No son medidas estndar, porque se realizan en un entorno de laboratorio no aislado ni controlado acsticamente, y no se dispone de cabeza artificial para medida de auriculares, pero permiten explorar el comportamiento acstico y elctrico real de estos altavoces, corregir posibles defectos (por ejemplo, resonancias parsitas), extraer modelos elctricos simplificados, etc. En esta prctica se utilizan diferentes seales de prueba grabadas digitalmente (en un CD Medidas CD-2, o bien en formato wav en reproductores MP4) como referencias a reproducir en un preamplificador de audio cuya salida ataca a los auriculares. Se mide la tensin y presin acstica en campo prximo. Las medidas acsticas se realizan con un micrfono de medida (ECM 8000) conectado a un preamplificador-mezclador de audio (XENYX Q802USB) y osciloscopio USB de alta resolucin (Picoscope PS4227) vistos detalladamente en prcticas anteriores.


Osciloscopios digital: Picoscope: PS4227. PC con software de medida Picoscope 6000. Micrfono de medida: ECM8000. Preamplificador de audio: XENYX Q802USB. Reproductores de CD/DVD/SACD o de tipo MP4. CD de medidas (Medidas CD-2).


A) AURICULARES TIPO A (pequeos).

4.62) Conectar el micro de medida ECM8000 al preamplificador (previo HENYX 802) en la entrada de micro del canal 1, activando la alimentacin phantom. Ajustar los controles de tono del canal 1 para ecualizar plano el comportamiento en frecuencia del previo de micro y ajustar los niveles adecuadamente para que no sature. Ajustar PAN para derivar esta entrada al canal L en su totalidad. As, en adelante, la salida L del previo representa la medida acstica. Conectar la entrada de linea 3 a la fuente de audio, ajustando los controles de tono para ecualizacin plana. Derivar mediante el ajuste BAL al canal R toda la seal. As, en adelante, tendremos en el canal R la seal elctrica. Conectar los auriculares seleccionados para su estudio a la salida de auriculares del reproductor pertinente, ajustando el nivel a un valor razonable (se pueda medir sin distorsionar ni daar el auricular). Reproducir el CD de medidas Medidas-2 que contiene 30 pistas (A01 hasta A30) grabadas digitalmente (o bien la pista en formato wav del reproductor MP4 alternativo). Medir con el osciloscopio y representar grficamente los oscilogramas de la tensin y la presin acstica (a un cm del eje del altavoz) para cada una de las seales siguientes:



A04 (1m, canal L) A04 (1m, canal R)


A08 (100 Hz, canal L) A08 (100 Hz, canal R)

c) Respuesta a seales triangulares (canal L)

A13 (50 Hz) A14 (500 Hz) A15 ( 5 kHz)

e) Respuestas a seales senoidales (canal L)

A20 (100 Hz) A21 (1 kHz) A22 (10 kHz)

4.2) Aplicar ruido blanco como seal de entrada al preamplificador. Utilizando la funcin FFT del osciloscopio y promediando la medida, observar y representar la tensin de entrada y el comportamiento en frecuencia acstico (canales L y R de los altavoces medido en el eje a 1 cm) en la gama de audiofrecuencias. Qu ocurre cuando alejamos el micro de medida?, Qu ocurre si la medida se hace alejndonos del eje central? Qu ucurre si medimos en la parte posterior de los altavoces?


Pista A20 (100 Hz) A21 (1 kHz) A22 (10 kHz) THD (L/R elct.)

THD (L/R acst.) B) AURICULARES TIPO B (grandes).

4.63) Conectar el micro de medida ECM8000 al preamplificador (previo HENYX 802) en la entrada de micro del canal 1, activando la alimentacin phantom. Ajustar los controles de tono del canal 1 para ecualizar plano el comportamiento en frecuencia del previo de micro y ajustar los niveles adecuadamente para que no sature. Ajustar PAN para derivar esta entrada a canal L en su totalidad. As, en adelante, la salida L del previo representa la medida acstica. Conectar la entrada de linea 3 a la fuente de audio, ajustando los controles de tono para ecualizacin plana. Derivar mediante el ajuste BAL al canal R toda la seal. As, en adelante, tendremos en el canal R la seal elctrica. Conectar los auriculares seleccionados para su estudio a la salida de auriculares del reproductor pertinente, ajustando el nivel a un valor razonable (se pueda medir sin distorsionar ni daar el auricular). Reproducir el CD de medidas Medidas-2 que contiene 30 pistas (A01 hasta A30) grabadas digitalmente (o bien la pista en formato wav del reproductor MP4 alternativo). Medir con el osciloscopio y representar grficamente los oscilogramas de la tensin y la presin acstica (a un cm del eje del altavoz) para cada una de las seales siguientes:



A04 (1m, canal L) A04 (1m, canal R)


A08 (100 Hz, canal L) A08 (100 Hz, canal R)

c) Respuesta a seales triangulares (canal L)

A13 (50 Hz) A14 (500 Hz) A15 ( 5 kHz)

d) Respuestas a seales senoidales (canal L)

A20 (100 Hz) A21 (1 kHz) A22 (10 kHz)

4.3) Aplicar ruido blanco como seal de entrada al preamplificador. Utilizando la funcin FFT del osciloscopio y promediando la medida, observar y representar la tensin de entrada y el comportamiento en frecuencia acstico (canales L y R de los altavoces medido en el eje a 1 cm) en la gama de audiofrecuencias. Qu ocurre cuando alejamos el micro de medida?, Qu ocurre si la medida se hace alejndonos del eje central? Qu ucurre si medimos en la parte posterior de los altavoces?


Pista A20 (100 Hz) A21 (1 kHz) A22 (10 kHz) THD (L/R elct.)

THD (L/R acst.)

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