音频信号分析仪设计

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音频信号分析仪设计
Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ａｕｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ａｎａｌｙｓｅｒ
温如春
黄朝志
Ｗｅｎ　ＲｕｃｈｕｎＨｕａｎｇ　Ｃｈａｏｚｈｉ
（江西理工大学机电工程学院，　江西赣州３４１０００）
（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　＆　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，　Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　Ｊｉａｎｇｘｉ
Ｇａｎｚｈｏｕ３４１０００）摘
要：　本系统利用ＤＦＴ法对音频信号进行频谱分析，应用Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ芯片作为系统的核心，再配以采样保持、程控放
大等功能模块，构成了一个音频信号分析仪。

频谱测量频率范围为１００Ｈｚ－１０ＫＨｚ，频谱分辨率达到２０ＨＺ。

关键字：　Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ；　频谱分析；　ＤＦＴ
中图分类号：ＴＰ３６８．２　文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１－４７９２－（２００７）９－００４８－０２
Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅ　ＤＦＴ　ｔｅｃｈｎｉｃｓ　ｔｏ　ａｎａｌｙｓｅ　ａｕｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．　Ｔｈｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅ　Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ　ａｓ　ｔｈｅ　ｋｅｒｎｅｌ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｗｉｔｈ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ｍｏｄｕｌｅ，　ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ　ｅｔｃ　ｔｏ　ｃｏｍｐｏｓｉｎｇ　ａｎ　ａｕｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ａｎａｌｙｚｅｒ．　Ｉｔ’ｓ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｒａｎｇｅ　ｆｒｏｍ　１００Ｈｚ－１０ＫＨｚ，　ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｔｔａｉｎ　２０　ＨＺ．
Ｋｅｙｗｏｒｄ：　Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ；　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ａｎａｌｙｓｅ；　ＤＦＴ０
引言
１９世纪６０年代，Ｊａｍｅｓ　Ｍａｘｗｅｌｌ通过计算推断出存在着能够通过真空传输能量的电磁波。

此后工程师和科学家们一直在寻求创新的频率（ＲＦ）测试技术方法。

常用的频率分析方法有：　扫频法、数字滤波法、ＦＦＴ法。

扫频法只适于测量稳态信号的频率幅度，获得测量结果要花费较长的时间；　数字滤波法受到数字器件资源的限制，无法设置足够多的数字滤波器，从而无法实现高频率分辨率和高扫频宽度；　ＦＦＴ方法是通过傅立叶运算将被测信号分解成分立的频率分量，达到与传统频谱分析仪同样的效果。

１音频信号分析仪的工作原理
音频信号范围覆盖２０Ｈｚ－２０ＫＨｚ，要求分辨率达到２０Ｈｚ，能准确地测量输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率，并能够测量失真度。

实时音频分析仪进行的测量使用Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ微处理器进行数字信号处理技术的实现。

在ＡＤＣ数字化转换信号之后，信号使用时域数据表示，然后可以使用计算机计算所有频率和调制参数，系统工作原理如图一所示。

２硬件电路设计
系统使用Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ微处理器采集信号，并通过ＬＣＤ液晶屏显示不同频率信号的功率和失真度等，是一个具有数据采集、信号调理、传递、存储、分析处理和显示输出等功能的智能系统。

ＳＡＭＳＵＮＧ公司的Ｓ３Ｃ４４Ｂ０Ｘ微处理器基于ＡＲＭ７ＴＤＭＩ核，它具有ＡＲＭ处理器的所有优点，同时又有丰富的片上资源：　它具有２个独立的３２位定时器、１０ｂｉｔ／１００ＫＳＰＳ　Ａ／Ｄ、６０Ｍ主频、８Ｍ　ＤＲＡＭ、２Ｍ　Ｆｌａｓｈ。

２．１电源电路
音频信号分析仪需要多种电压。

外部提供１０．５伏的电源，使用各种稳压三极管分压产生系统所需的各种电压。

＋５伏由７８０５分压提供，＋８伏的由７８０８分压提供，－８伏由７９０８分压提供。

另外，为了防止系统掉电，电容放电烧坏稳压管，在稳压管的两端接了一个二极管起到保护作用。

电源电路原理图如图二所示。

安装电源模块时，将电源放在整个系统的一侧，远离ＣＰＵ，起到减少干扰的作用。

２．２放大器电路为了便于Ａ／Ｄ转换，在频率范围２０Ｈｚ－２０ＫＨｚ内的负载５０
图一音频信号分析仪工作原理
音频信号分析仪设计
科技广场２００７．９２１６。