(30MHz有源晶振输出的正弦波信号)
为什么通常使用正弦波(Sine wave)进行音频测量呢?
答:因为正弦波(Sine wave)是唯一将100%的能量集中在单个频率上的波形。
Sine Wave — is the standard or ‘natural’ signal output of a crystal or oscillator circuit. It consists of one fundamental sinusoidal frequency output. The linearity sine wave outputs offer the best phase noise performance of all the outputs. These are great for applications that require a high-quality output signal.
正弦波 — 是晶体或振荡器电路的标准或“自然”信号输出。它由一个基波正弦频率输出组成。线性正弦波输出提供所有输出中最佳的相位噪声性能。这些非常适合需要高质量输出信号的应用。
通过傅立叶分析,我们可以回忆起所有信号都可以表示为一个或多个正弦波的总和。因此,在测量场景中,可以将正弦波视为探针。就像将探针连接到电路中的特定测试点一样,正弦激励信号会通知您音频设备在该特定频率下的响应。
(Sine Wave 正弦波)
Sine wave – as shown in the graph above creates a continuous analog sinusoidal wave that is denoted by sweeping cycles at the rate of the frequency and amplitude.
正弦波——正如上图所示,产生一个连续的模拟正弦波,该波由频率和幅度速率的扫描周期表示。。
由于所有能量都集中在一个频率上,因此该频率之外的设备输出中的所有能量本质上就是DUT的噪声和非线性。利用正弦波激励,可以进一步分解设备的响应。激励信号频率整数倍处的能量是谐波响应,可以进一步分为对称,奇数阶,谐波产物和不对称甚至有序的谐波产物。例如,功率放大器往往会硬夹在电源轨上,从而产生奇数次谐波产物。与刺激频率无关的能量就是噪声,甚至噪声本身也可以分类。例如,渗透到系统中的交流电源可能会产生50或60Hz或这些频率的整数倍的能量。
(Square Wave 方波)
Square wave – as shown in the graph above is a digital representation of the oscillator output. Its signal is denoted by 90-degree cycles at the rate of the frequency and amplitude.
方波——正如上图所示,是振荡器输出的数字表示。它的信号以频率和幅度的速率用 90 度周期表示。
简而言之,通过将单个频率的能量提供给设备,然后检查其响应,我们可以了解有关该设备的很多知识。当将非正弦信号(例如音乐,语音或噪声)呈现给设备时,从响应中分辨出设备的不同非线性特性将变得更加困难。甚至噪声本身也可以分类。例如,渗透到系统中的交流电源可能会产生50或60Hz或这些频率的整数倍的能量。
Clipped Sine Wave — the sine wave output is manipulated so it will not reach its max high or low. By doing this you are creating a square wave output without sacrificing any of the desired phase noise performance. In this illustration you see a sinusoidal wave in red and the clipped sine wave in yellow.
削峰正弦波 — 正弦波输出纵,使其不会达到其最大高电平或低电平。通过这样做,您可以在不牺牲任何所需相位噪声性能的情况下创建方波输出。在此图中,您会看到红色的正弦波和黄色的剪裁正弦波。
(Clipped Sine Wave 削峰正弦波)
此外,由于正弦波的波峰因数实际上比其他任何音频信号都低,因此它们是唯一将设备物理推至其极限的音频信号。波峰因数是信号峰值电平与其RMS电平之比。正弦波的波峰因数为3 dB,而音乐的波峰因数通常为17dB或更高。这意味着对于给定的峰值信号电平,正弦波具有最高的RMS电平。因此,正弦波将更加用力地推动功率放大器或扬声器,而不会夹住放大器的电源轨或撞击扬声器的后板。
最后,由于历史原因,正弦波是音频测量的关键。正弦波促进了所有最早的音频测量技术,并且对于所有最早的音频测量技术都是必需的。诸如THD + N之类的测量本质上是根据正弦波定义的。较新的测量技术(尤其是基于FFT的方法)确实可以使用几乎所有波形类型进行测量,但是如果要将新测量与旧测量进行比较,则使用正弦波仍然至关重要。