Grafico della distorsione: differenze tra le versioni

Il grafico della distorsione mostra la fondamentale della misurazione (la parte lineare della sua risposta), le sue componenti di distorsione fino alla nona armonica, la distorsione armonica totale (THD) e il livello del rumore di fondo che viene catturato prima dell'inizio della misurazione.

I grafici derivano dall'analisi della risposta all'impulso o da misurazioni sinusoidali a gradini. Le risposte all'impulso, misurate utilizzando gli sweep logaritmici, separano la distorsione dalla parte lineare della risposta del sistema. Le componenti di distorsione compaiono dietro l'impulso principale. L'analisi del contenuto in frequenza di queste componenti, consente di generare i grafici delle armoniche di distorsione. Quanto più lunga è la scansione, tanto migliore è la separazione delle componenti della distorsione le une dalle altre. Quando si misura un sistema con livelli di distorsione elevati, è bene utilizzare un'impostazione di sweep lunga (ad esempio 1M o superiore); con lunghezze di sweep più brevi, le armoniche potrebbero influenzarsi a vicenda dando origine a risultati fuorvianti. È possibile effettuare un controllo a campione sulle frequenze di interesse, utilizzando l'RTA e il generatore di segnale. Se si osservano discrepanze, è opportuno valutare invece la possibilità di effettuare una misurazione sinusoidale a gradini. Il rumore di fondo delle misurazioni effettuate con sweep logaritmici, aumenta con la frequenza. Per ottenere un rumore di fondo più basso è preferibile utilizzare più sweep, ma senza dimenticare che è necessario che l'ingresso e l'uscita si trovino sullo stesso dispositivo per poter ottenere risultati affidabili.

Sebbene la misurazione sinusoidale a gradini sia molto, molto più lenta di uno sweep logaritmico, essa può misurare in modo molto più accurato, bassi livelli di distorsione, in modo particolare alle alte frequenze e per le armoniche più alte. Le misurazioni della distorsione sinusoidale a gradini, sono in grado di mostrare componenti di distorsione fino alla nona armonica, THD e rumore di fondo, allo stesso modo dei risultati derivati ​​dallo sweep ma, includendo anche i dati di THD+N (dove THD indica la distorsione armonica totale più il rumore e la distorsione non armonica) e N (dove N indica il rumore da solo e la distorsione non armonica). Da notare che il grafico del rumore di fondo mostrerà il contenuto spettrale del rumore misurato senza riproduzione del segnale. Il "Rumore" in N e in THD+N, mostrerà invece il livello sommato di tutte le distorsioni non armoniche e del rumore nell'intervallo di frequenza scelto per ciascuna frequenza di test. Di conseguenza si troverà molto più in alto rispetto al grafico del rumore di fondo. Per le misurazioni di livello a gradini, l'asse X può indicare dB SPL, dBFS, dBu, dBV, dBW, V o W del generatore o del livello di ingresso.

I grafici delle armoniche, possono essere generati solo per frequenze comprese all'interno della larghezza di banda della misurazione. Ad esempio, se viene effettuata una misurazione a 20 kHz, il grafico della seconda armonica potrà essere generato solo a 10 kHz, poiché la 2a armonica di 10 kHz è 20 kHz. Allo stesso modo il grafico della terza armonica potrà essere generato solo a 6,67 kHz (20/3). Il limite superiore per i grafici di distorsione, è dato dal 95% della frequenza di Nyquist (che è la metà della frequenza di campionamento). Ad esempio, con un campionamento a 44,1 kHz il limite superiore sarà: 0,95*44,1/2 = 20,95 kHz.

Il limite di frequenza inferiore per i grafici di distorsione, è pari a 10 Hz o alla frequenza iniziale della misurazione, a seconda di quale delle due sia la maggiore. In ogni caso, 10 Hz è il limite inferiore della parte logaritmica dello spettro di misurazione. Le frequenze iniziali inferiori a questa, utilizzeranno una porzione iniziale dello sweep lineare (per evitare di spendere una proporzione eccessiva del tempo di durata dello sweep a frequenze molto basse), il che significa che quella regione non potrà essere utilizzata per generare dati di distorsione. Da notare che gli sweep con frequenze iniziali di 20 Hz o superiori possono mostrare una distorsione crescente alle basse frequenze a causa dello "squillo" nel dominio del tempo relativo alle risposte all'impulso limitate in banda che si sovrappongono alle armoniche di distorsione. Per evitare ciò, è consigliato utilizzare ove possibile, frequenze di inizio inferiori a 20 Hz sweep di durata maggiore.

La distorsione armonica totale viene generata dalle armoniche disponibili. È presente un comando per selezionare l'armonica più alta da utilizzare nel calcolo della THD, scelta tra quelle incluse, mostrate nella legenda del grafico in base al nome della traccia. A frequenze più alte il grafico THD incorporerà meno armoniche, in base a quelle disponibili.

Se nelle Preferenze di Analisi, è selezionata l'opzione Apply cal files to distortion, i risultati includeranno le correzioni del file cal per le risposte (come nel caso delle cifre di distorsione RTA). L'applicazione dei file cal, pur aumentando il rumore di fondo, fornirà risultati più accurati nelle regioni in cui la frequenza fondamentale o le armoniche saranno influenzate dalle attenuazioni dell'interfaccia e di questo si dovrebbe tener conto quando si visualizzano i risultati. Se sono necessarie correzioni ai file di calibrazione di grandi dimensioni, assicuratevi che nelle Preferenze di Analisi, l'opzione Limit cal data boost to 20 dB, non sia selezionata. Si noti che qualsiasi modifica successiva effettuata sui file cal NON aggiornerà i risultati della distorsione, poichè essi sono stati generati dai file cal in uso al momento in cui è stata effettuata la misurazione.

Ai grafici fondamentale e armonico derivati dalle misurazioni dello sweep, sarà applicato uno smooth di 1/24 di ottava. Questa opzione non può essere modificata. I dati di distorsione possono essere esportati in un file di testo utilizzando File → Export → Distortion Data as text.

Per impostazione predefinita, il grafico mostra i livelli assoluti della frequenza fondamentale e delle armoniche. L'asse Y può essere impostato per indicare dB SPL, dBFS, dBu, dBV, dBW, volt, watt, dBr o percentuale. I valori per dBW e Watt, derivano dalle tensioni misurate utilizzando il valore di impedenza di riferimento nelle impostazioni di visualizzazione dell' RTA. Se l'asse Y è impostato su percentuale o su dBr, le armoniche verranno divise per la frequenza fondamentale, mostrando il loro livello relativo e la fondamentale apparirà come una linea piatta a 0 dBr o al 100%. Il valore della legenda relativo alla fondamentale, continuerà ad indicare il suo livello assoluto, mentre le letture per le armoniche e la THD, dipenderanno dall'impostazione delle Distortion figures. La normalizzazione del grafico provocherà un aumento dei valori delle tracce di distorsione alle alte frequenze a fronte di una diminuzione della risposta del sistema misurato (come solitamente accade). Tale effetto, risulterà esagerato se verrà selezionata l'opzione Use harmonic frequency as ref (vedere la sezione successiva). L'aumento dovuto al basso livello della fondamentale, può essere controllato selezionando Limit norm. to 30 dB below peak. Questo imposterà un limite inferiore sulla fondamentale a 30 dB sotto il suo livello di picco - ad esempio, se il picco della fondamentale fosse a 95 dB, il livello minimo utilizzato per la normalizzazione risulterebbe essere a 65 dB.

Il comando Highest Harmonic, permette di nascondere le armoniche più alte se non sono di interesse. Per esempio, se Highest Harmonic è impostato su 3, solo la seconda e terza armonica appariranno sul grafico e sulla relative legenda.

Questo è un grafico della distorsione generato dalla misura di loopback di una scheda audio , prodotto da uno sweep ad alto livello (-4dB FS, che risulta in 2 dB di headroom con le impostazioni di guadagno usate). Le letture nella legenda, sono con il cursore a 1kHz. Notare che questo grafico ha un range SPL, molto ampio, pari a 140dB, per rendere visibili le armoniche.

La traccia della THD è stata omessa, poichè sovrapposta alla seconda armonica (in rosso), che è la componente dominante e che vale 0,07%. La terza armonica (in arancio) è molto bassa (0,01%), mentre le armoniche più alte sono abbondantemente all’interno del rumore di fondo.

Questa è la risposta all’impulso per quella misura. I picchi della distorsione solo alla sinistra del picco principale. Il primo picco alla sinistra, è la seconda armonica, il successivo è la terza armonica e cosiì via.

Il grafico successivo, proviene dalla misura di una stanza. Le trace della seconda armonica(rosso), terza (arancio) e quarta (giallo), sono visualizzate insieme alla THD (nero). Le armoniche più alte, sono contenute all’interno del rumore di fondo. La misura, mostra un forte aumento della distorsione di terza armonica, a 94Hz e un’impennata di tutte le componenti della distorsione da 2kHz a salire. Ulteriori misure a diversi livelli di segnale, hanno stabilito che la distorsione era introdotta dal fonometro utilizzato per la misura

Questa è la risposta all’impulso per una misura nella stanza. I picchi di distorsione, sono chiaramente visibili alla sinistra del picco principale.