Grafico della distorsione

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.

Comandi della distorsione

Il pannello di controllo per il grafico, possiede i seguenti comandi:

Il comando Distortion Figures, seleziona le unità che sono state utilizzate per i livelli di distorsione armonica, mostrate nella legenda del grafico. Le scelte sono: dB SPL, che mostra l’effettiva SPL di ciascuna armonica; dB Relative, che mostra di quanti dB l’armonica si trova sotto alla fondamentale alla frequenza del cursore e la Percentuale, che mostra il livello dell’armonica come percentuale della fondamentale.

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.

Esempi di distorsione

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.

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