音频信号分析仪设计
双路低频信号发生及分析仪的设计制作
1.双路低频信号发生及分析仪的设计制作难度系数:1.0 一、任务设计并制作一个双路低频信号发生器，以及一个能对信号进行频域分析的仪器。
电路结构框图示意图如图1所示。
图1 电路结构框图示意图二、要求1．基本要求(1)两路信号均可程控选择输出正弦波、矩形波、三角波，频率可预置，范围为1000Hz到2000Hz，设置的步进值不大于10Hz，频率准确度不低于1%，且每路信号的波形及频率都可以单独预置。
(2)两路输出信号最大幅度不低于2.5V，幅度可预置，设置的步进值不大于100mv，且每路信号的幅度都可以单独预置。
(3)能产生两路频率相同相位差可预置的双相正弦信号，相位差预置范围为0～360度，设置步进值为10度，精度为10度。
(4)输出矩形波的占空比能在1%—99%范围内预置，设置步进值为1%，精度为1%。
2．发挥部分(1)信号叠加电路能对信号发生器输出的两路正弦信号（频率和幅度可以不相同）进行合成，合成后的叠加信号波形正确。
(2)分析仪能对信号叠加电路输出的叠加信号进行频域分析，并分别显示原两路正弦信号的频率和幅度，其误差绝对值不大于10%；(3)其他。
三、说明(1)作品中不得使用集成DDS芯片，否则取消比赛资格。
(2)题目中所指的幅度均为峰峰值。
(3)工作电源可用成品，也可自制。
四、评分标准2. 板式倒立摆控制装置难度系数:1.0一. 任务设计并制作一个板式倒立摆控制装置，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改变板式倒立摆转角θ，并保证不让板式倒立摆倒下，如图1所示。
转轴图1 控制装置示意图控制对象为板式倒立摆，其的尺寸如图2所示。
转轴图２板式倒立摆二. 要求 1.基本要求(1)用手转动板式倒立摆时，能够数字显示转角θ。
显示范围为0~10°，分辨力为1°，绝对误差≤2°。
(2)通过操作键盘控制风力大小，使转角θ能够分别在2°，6°，10°范围内变化，误差≤2°，并要求实时显示θ。
音频信号分析仪的设计
输
入
图 １ 系统总 体框 图
ｌ 系统 硬 件 电路 设 计
本系统 的硬件 电路 主要 由信号 预 处理 模块 、 号采 集 信 模块 、 号 的频 谱分 析模 块 、 钟触 发信 号 、 信 时 系统控 制模 块 和键 盘显示 模块 ６ 部分组 成 。系统组 成框 图如 图 １ 所示 。
Ｋｅ ｗ ｒｓ ａ ｄｏ ｆｅ ｕ ｎ ｙｓｇ ａ； ＦＦ ｙ ｏ ｄ ： ｕ ｉ ｒｑ ｅ ｃ ｉｎ ｌ Ｔ； ａ ａｙ ｉ ｆｆｅ ｕ ｎ ｙ ｎ ｌｓｓｏ ｗｅ ｎ ｌｓｓｏ ｒｑ ｅ ｃ ；ａ ａｙ ｉ ｆｐ ｏ ｒ
Ｏ 引
言
音频信 号分析 仪是 一种 用来 对 被测 信 号进 行 频率 、 频 谱及 波形分 析 的 重要 测 量 工 具 。它 主要 利 用 频 谱 分 析 原 理， 频谱 分析是 把 信 号 的能 量 用 频 率 的 函数 显 示 出来 ， 该 仪器广 泛应用 于 电声 测 量 、 频 制 作 、 号 分 析 乃 至 振 动 音 信
维普资讯
电
子
测
量
技
术
第３卷 第 ９ １ 期
２０ 年 ９ ０８ 月
Ｅ ＬＥＣ ＴＲ０ＮＩ Ｃ Ｍ ＥＡＳ ＵＲＥ Ｅ Ｍ ＮＴ ＴＥ ＣＨ Ｎ０Ｌ０ＧＹ
音 频 信 号 分 析 仪ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的 设 计
王金庭 夏春华
４０ ０ ） ３ ２ ５ （ 北经济学院电子３ 程 系 武汉 湖 － 摘
要：本文介绍 了音频信号频谱分析的原理以及音频分析仪的硬件结 构和软件设计 。该设计是基于快速傅立叶变
换（ Ｆ 的方法对采集 的音频信号进行频谱分析 ， 到音频信号 的频率及功率 。Ｆ Ｔ算 法采用凌 阳 Ｓ Ｃ ０ １ Ｆ Ｔ） 得 Ｆ Ｐ Ｅ ６ Ａ单片 机 Ｃ语 言实现 ， 以完成 ２ ６ 的 Ｆ Ｔ运算 ， 可 ５点 Ｆ 频率 分辨率达 到 １０ Ｈｚ输入 信号 电压 （ ０ ， 峰峰值 ） 以达 到 １０ｍＶ～ 可 ０ ４Ｖ， 检测 出的各频率分量的功率之和不小于总功率值 的 ９ ， ６ 单个频率功率误 差小 于 ８ 可测量被测正弦信号的失 ％，
音频信号分析仪设计
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关键 字 ： ３４ Ｂ Ｘ Ｓ Ｃ ４ Ｏ；频谱 分 析 ： Ｆ ＤＴ 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ８２ Ｐ ６ ． 文 献标 识 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：１ ７ — ７ ２ （０ ７９ ０ ４ — ２ ６ １ ４ ９ 一 ２ ０ ）— ０ ８ ０
Ａｂ ｔａ ｔ ｈ ｓ ｓ ｓ ｅ ｓ Ｆ ｅ ｈ ｉ ｓ ｔ ｎ ｌ ｓ ｕ ｉ ｒ ｑ ｅ ｃ ． Ｔ ｅ ｙ ｔ ｍ ｕ ｅ Ｓ Ｃ ４ Ｏ ｓ ｔ ｅ ｋ ｒ ｅ ， ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｉ ｙ ｔ ｍ ｕ ｅ Ｄ Ｔ ｔ ｃ ｎ ｃ ｏ ａ ａ ｙ ｅ ａ ｄ ｏ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｈ Ｓ ｓ ｅ ｓ ３ ４ Ｂ Ｘ ａ ｈ ｅ ｎ ｌ
ｓ ｓｐ ｔｒ ｍ ｒ ｎｇｅ ｅｃ ｕ ａ ｆｒ ｌ Ｈｚ Ｏ ｔ ｏｍ ＯＯ －ｌ Ｋｔｚ， ｄｉ ｔｉ ｕｉ ｅ ｉｃ ｎｃ ａｔ ａｉ ２０ Ｚ． ｓ ｎｇ ｓｈ ｆｆ ｉｅ ｙ ｔ ｎ Ｈ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｓ Ｃ ４ Ｏ ； Ｓ ｅ ｔ ｕ ｎ ｌ ｓ ｖ ｒｓ ３ ４ Ｂ Ｘ ｐ ｃ ｒ ｍ Ａ ａ ｙ ｅ；Ｄ Ｔ Ｆ
仪 析 分 丐 口
信
设
计
（ 江西理工大学机 电工程学院 ，江 西 赣州
Ｇ ｎ ｈ ｕ ３ １０ ） ａ ｚ ｏ ４ ０ ０
罗德&施瓦茨音频分析仪
（1页）音频分析仪用于所有音频测量的紧凑型仪器（2页）音频分析仪一览尽管音频信号现今主要是数字化处理，模拟技术仍将是一种会得到不断加强的可行选择。
因此，模拟和数字测量都需要进行。
R&S UPV音频分析仪恰恰是为了这个目的所设计的。
摘要总览：·适用于各种接口：模拟、数字和混合·同时显示多种测量功能·抽样频率达到400 kHz·用于分析仪和发生器的用户可编程滤波器·内置PC的紧凑型测试仪器·可扩展插槽R&S UPV音频分析仪能够允许用户完成几乎所有的音频测量：频响测量、总谐波失真显示、谱显示、数字接口分析等。
发生器功能多样。
它可以产生任何正玄波和噪声。
R&S UPV音频分析仪是一种多功能一体仪器，带有一个使传输变得简单的集成计算机。
当仪器到达工厂的时候，它只需要拆开包装，打开即可使用。
不需要任何的外部设备因为必要的设备都已经包含在内。
可选择模块和软件扩展可以被集成到仪器当中，这为以后的应用开辟了广阔的道路。
R&S UPV音频分析仪呈现了一种艺术的形态和直观的用户界面（xp操作系统）。
大屏幕扮演了一个关键的角色，不仅仅显示测量结果。
所有的设定都是由面板来完成的，它包含了所有的相关功能和设定。
因为所有的操作都易于理解以及模拟和数字的测量比较类似，所以用户可以快速掌握仪器的操作。
仪器具有可扩展图形窗口特征，图形可以根据需要在窗口上移动，让所有的测量结果一目了然。
一个或者两个通道的测量结果可以实时的显示，通道的数目还可以继续扩展最多到16个。
大量的测量功能/图形可以同时进行。
例如，时域和频域的分析可以同事显示。
有了图形，结果就可以通过垂直和水平的光标读出。
此外，限制线和存储的测量结果可以和她们叠加或者和它们比较。
(3页)音频分析仪优点和关键特性所有的测试信号和测量功能在一个盒子里·R&S UPV发生器可以产生多种模拟和应用R&S UPV-B2/-B41/-B42选项的数字测试信号·R&S UPV具有广泛的测量功能，在模拟和安装了R&S UPV-B2/-B41/-B42选项的数字接口的情况下。
基于FFT的音频信号分析仪报告
音频信号分析仪设计实践报告摘要系统基于快速傅立叶变换(FFT)算法，以FPGA和NIOS软核为数据处理与控制核心，实现对频率范围在100Hz～10KHz，电压范围（峰-峰值）在1mV～2.5V的音频信号频率成分的分析。
系统由音频信号采集、FFT处理、FIFO数据缓存、NIOS软核控制和LABVIEW 上位机显示等模块组成，硬件采用Cyclone III系列FPGA芯片EP3C25F324C8为核心，采用高性能的立体音频Codec芯片TLV320实现音频处理，对输出具有可编程增益调节,然后在Quartus环境下采用FFT IP核完成离散信号的FFT处理，采用DC_FIFO对FFT变换后的数据进行缓存处理，实现与高时钟NIOS核的通讯，在IDE环境下通过C语言编程实现FIFO 和软核CPU的控制，最终在LABVIEW显示音频信号主要频率成分的信息，实现对音频信号的分析和显示。
关键词：音频分析 FFT FPGA NIOS软核 FIFO目录音频信号分析仪设计实践报告 (1)摘要 (1)一、设计任务及要求 (3)1）任务 (3)2）要求 (3)二、系统设计方案 (3)2.1 设计方案的选择 (3)2.2 总体设计思路 (4)三、模块电路与程序设计 (5)3.1 TLV320控制电路 (5)3.2 FFT控制电路 (5)3.3 FIFO控制电路 (7)3.4 NIOS软核 (8)3.5 LABVIEW显示 (8)3.6 程序说明 (8)四. 测试方案与测试结果 (9)4.1 测试方案 (9)4.2 测试结果 (9)五．遇到问题及解决办法 (10)六. 组员分工.................................................................................................. 错误！未定义书签。
七. 总结与感想.............................................................................................. 错误！未定义书签。
便携式现场音频信号检测仪设计
统 总体 结构 如图 １
舢
Ｐ 』２２２ ‘ ＝ （十＋＋） 击 Ｕ ¨ｄ ｆ ｔ
式 中 ｕ 、 ２ ｕ … 为 各频 率 分 量 的 幅值 。 １ｕ 、３ 积 分 为零 ， 进 一 步 推得 功率 为 ： 可
式 中的 ｖ １为基 频 有 效 值 电压 ，２、３ … 、ｍ 为 各 次 谐 波 ｖ ｖ、 ｖ
的有 效 值 电压 。 Ｆ Ｔ变 换 后 所 得实 部 虚 部 的 平方 和 为 ｖ（ ｌ 经 Ｆ ｉｉ ， ＝
度 的频谱 和各 种 参 数 测量 结 果 ，要 求 测 试 仪 器 自身具 有 较 高 的
１ 系统 参 数 分 析计 算
２ １ 总 体结 构设 计 ．
由 于 音 频 信 号 范 围 覆 ２ Ｈ － ０ Ｈ ，要 求 分 辨 率 达 到 ０ ｚ ２Ｋ ｚ
２ Ｈ， 同时 要 能 准 确 地 测 量输 入信 号 的 总功 率 和 各 频 率 分 量 的 ０ 频 率 和 功 率 ， 能 够测 量 失 真 度 。 以系 统 采用 Ｆ Ｔ算 法 进行 运 并 所 Ｆ 算 ，其 运 算 量 相 对 较 大 ，同时 考 虑 便 携 式 低 功 耗 的特 点 ，所 以
频 率 分 辨 率 达 ２ Ｈｚ ０ 。
关 键 词 ： 频 信 号 ， Ｓ ８ ５ 快 速傅 里 叶 变换 ，ＭＳ ２ Ｆ ８ ２ 音 ＡＤ ７ ０ ， Ｔ ３ ０ ２ １
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｔ ｓ ｈｉ ｐａ ｐｅｒ ｎｒ ｄｕ ｓ ｈ ｍｅａ ｕｒｍ ｅ ｔ ｈ ｏｒ ｈ ｄ ｉｔｏ ｃｅ ｔｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｙ．ａｒｗａｒ ｓｒ ｔ ｅ ｎ ｓ ｆｗａｅ ｌｗｃ ａｒ ｎ ｈｉ ｙ ｔ ． ｄｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｔｕｃｕｒ ａ ｄ ｏ ｔ ｒ ｆ ｏ ｈ ｔ ｔ ｓ ｉ ｓ ｓｅｍ Ｉ ｔ ｓｒ ｂｅ ｓｇｎ ｌ ｃ ｉ ａ ａ ｑｕｉｉｏｎ ｉ ｉ ａ ｉ ａｌｓ ｍ ｐｌ ｇ ｉ ｉ ｂａ ｅ ｏｎ ｓｔ ｃｒ ｔ ｎｄ ｓｇｎ ａ ｉ ｃｕ ｓ ｉ ｃｒ ｔ ｎ ｃｕ ｓ ｓｄ ＤＳＰ ａｎ ｄ ＡＤＳ３ ０． ｎ ｒ ｇｒ ｍ ａ ｄ ａ ｉ ｓ ｓ ｒ ｃｅ ｓ — ８２ Ｍａｉ ｐ ｏ ａ ｎ ｖ ｒ ｏｕ ｅｖｉ ｕｂ ｒ ｔ ｅｓ ｏｕ ｉ ａｂ ｔ ｌｃ ｒ ｐｏ ｎ ｏｕ ｅｅ ｔｉ ｃ ｗｅｒ ｐａ ａ ｒ ｍｅｔｒ ｅｔｃ ｉ ｂａ ｅ ｏ ＦＦ ｉ ｐｒｓ ｔｄ Ｆｎａｌ ｍｅ ｕｅｍｅｎ ａ ｕｒｃ ｉ ａ ｅ ｄ ｅ ｔ ｏｎ ｓｄ ｎ Ｔ ｓ ｅ ｅｎｅ ｉ ｌ ｙ， ａｓ ｒ ｔ ｃｃ ａ ｙ ｎ ｐｐｌ ａ ｉｎ ｉ ｔｏ ｃ ｗａｓ ｎ ｌｚ ａ ｓｙ ｅｄ． ｐ ｉ ｅ ｔ ｈ ｗｅｄ ｈ ｔｉ ｖ ｌ ｇｅ ｒ ｃｉｉｎ ｅ ｃｈ ０５０ｆｅｑ ｎ ｙ ｅ ｏｌｔ ｉ ａ ｖ Ｈｚ． Ｅｘ ｅｒ ｍ ｎｓ ｓ ｏ ｔ ａ ｔ ｏｔ ｓ ａ ｐ ｅ ｓｏ ｒ ａ ｓ 。ｒ ｕｅ ｃ ｒｓ ｕｉ ｏｎ ｓ ｂｏ ｅ ２０
音频信号分析仪的设计
２ 系统 分析 计算及 软件流程
２ １功率 谱测量 方法 ． 对 于 周期 信 号 ， 确 定负 载 电 阻为 Ｒ， 其 因各 频 率分 量 为 正弦 波 ， 各 频 率 分 量 之 间 积 的 Ｔ时 间 内 的 积 分 为 零 ， 得 信 号 功 率 为 ： 可
Ｐ ＿【 ＋ ； “＋・ ｆ ＝ ＿ （ห้องสมุดไป่ตู้“＋ ’）
能 ， 用灵活。 文选用方案二。 运 本 １ ２ 系统 设计 思路 ． 根 据设 计 要 求 ， 文通 过 傅 立 叶 变 换得 到 信 号 的 各频 谱 分 量 ， 本 进而测量音频信号的功率 ， 频率 成分 ， 周期 性 及 失 真 度 ， 系统 工作 原理 如图１ 示。 所 仪 器初 始 化 时 ， 果信 号 偏 大 ， 度检 测 器 检 测信 号 幅 度 后 增 如 幅 大 程 控 衰 减 器 衰减 ； 之 ， 少 衰 减 。 终 可 使 得 送 给Ａ／ 反 减 最 Ｄ的信 号 达 到 合理 的幅 度 ， 时 通道 的增 益 和 信号 的幅 度 （ 于 正 弦 波 为有 同 对 效 值 ） 可以 确 定 。 ／ 也 Ａ Ｄ将模 拟 信 号 变换 为 数 字 后 ， ＵＳ 经 Ｂ送入ＰＣ 机 中进 行 Ｆ Ｔ运 算 。 据 获 得 的通 道 增 益 ， 以计 算 出信 号 的 各频 Ｆ 根 可 率分 量 的 绝 对 值 ， 也就 推 算 出功 率 谱 的分 布 ， 用 Ｆ Ｔ变换 所 得 数 利 Ｆ 据 经 过 分 析 处 理 完 成 失 真 度 分 析 ， 周 期 信 号 判 断 功 能 及
ｉ ｊ ２ ｊ 圈
—ｉ 。 。 。 。 嚣 。 。
音 频信 号 分 析仪 的设 计
工程技术
丛海芳 杨超 苗莉莉 。 （． １ 长春 理工大 学 电子信 息工程 学院 长 春 １ ０ ２ ； ２ 北 京航天 时代激光 导航技 术有 限责任公 司 ０２ ３ ． 北京 １ ０ ２ ００ ０ ３ 厦门市 冠准通讯 科技有 限公 司 ． 福建 厦门 ３１０） ６ ８ ０ 摘 要： 本文 以单 片机 为基 础 ， 用离散 傅里 叶变换 （ Ｆ ） 利 Ｄ Ｔ 对音频 信号进行 频 谱分析 。 系统 主要 由音频 信号放 大 ， ／ 转 换 、 Ａ Ｄ 频谱分析 、 结果显示 等部分组成 。 谱频率 分辨率 为２ Ｈ ， ０ ｚ 频谱测量频率 范 围为２ Ｈ ～１ ０ ０ ｚ ０ｚ ００Ｈ 。 关键 词 ： 频谱分析 Ａ Ｄ Ｆ Ｔ ／ Ｆ 中 图分 类 号 ： ＴＮ９ ｌ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： ６ ２ ３ ９ （ ０ ０ Ｉ （） ０ ８ １ ７ － ７ １ ２ １ ）２ ｅ一０ ２ —９１ 常用 频率分 析 方法有 ： 扫频法 、 字滤 波法 、 Ｆ 法 。 数 Ｆ Ｔ 扫频 法 只适 方 案二 ： 过ＵＳ 接 Ｉ将 数据 传 送＊ Ｐ 机上 ， 通 Ｂ Ｚ ｌ ＵＣ 在Ｐｃ 机上利 用快
APx555音频分析仪音频测试仪操作说明书
• 步径扫频需要在Add mearsurement 里面添加 Stepped Frequency Sweep
APx Training 深圳市愛普泰科電子有限公司
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• 起始電壓 • 結束電壓
• 掃描點數 • 掃描信號頻率
•资料仅供参考
測試步驟二之幅度掃描參數設置
• 低通,高通, 加權濾波器
o 1K to 1M o 平均处理 o 窗函数 o AC/DC 耦合
• 信号电压表
o 电平 o 总谐波失真加噪声 THD+N o 频率
• Status Bit信息
數字信號元數據的狀態位
• Aux控制口 • 特点:
o 独立地实时显示 o 可变尺寸
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信號監視
注意: 對於所選擇的每個音頻測試參數, 都
需要對其進行對應的測試參數設置, 即每個測 試參數都有獨立的參數設置
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• 起始頻率 • 結束頻率
•资料仅供参考
測試步驟二之頻率掃描參數設置
• 掃描點數 • 掃描電壓 • 低通, 高通, 加權濾波器
• 2通道或8通道輸出
• 平衡，非平衡輸入/輸出接口
• 正弦波信号 0.001Hz 到 80.1 kHz,Apx555可达 到204kHz， 频率精准度 3 ppm
• 正弦波输出电压 ：1.0 uV to 26.66 V (平衡) 或 者 ：1.0 uV to 13.33 V (非平衡). 精度约为 0.05 dB(不同型號儀器輸出能力有區別)
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音频信号频谱显示器课程设计
1 设计任务描述1.1设计题目：音频信号频谱显示器1.2 设计要求：（1）设计可显示音频信号频谱的电路，并用LED发光指示。
（2）设计指标1、输入信号电压范围（峰-峰值）：100mV～5V；2、输入信号包含的频率成分范围：1kHz～10kHz；3、频率分辨力：1kHz（可正确测量被测信号中，频差不小于1kHz 的频率分量的幅值）。
1.2.1 设计目的通过综合运用低频电子技术知识，进行实际电子系统的设计、安装和调测，以加深对低频电子电路基本知识的理解，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，初步培养研制实用电子系统的能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下坚实基础。
1.2.2 基本要求（1）进行方案的论证，给出原理框图。
（2）设计单元电路的原理图，完成基本理论计算。
（3）画出整机电路图。
（4）撰写符合设计要求的报告一份。
∶2系统设计2.1概述本文根据要求设计音频信号谱显示电路。
本文从以下三方面来完成音频信号谱显示电路的设计。
本电路由三部分组成。
第一部分是电压跟随器；第二部分是带通滤波器；第三部分是LED 灯柱的驱动部分。
根据要求信号输入电压（0.1V —5V ）比较大，无须再放大，但直接接信号源接入滤波电路可能会因为电路的不稳定造成滤波的效果差。
所以在带通滤波前加入一个电压跟随器来稳定电路。
根据要求输入频率是1KHZ —10KHZ ，且频率分辨率为1KHZ ，故设计9个并联的不同的带通滤波器，频宽为1KHZ 。
其后各串联一个LED 灯柱。
该LED 灯柱有六个发光二极管，每个发光二极管都串上电压比较器，其电压比较器的电压中的值分别为0—5V ，间隔为1V 。
以不同的电压来区分频谱的大小。
同时还在二极管上还串联一个保护二极管的电阻使其电流不超过8mA 。
2.2方案论证音频信号频谱显示器因其自身的众多优点，目前在很多领域都有着广泛的涉及。
此仪器是基于频谱分析仪制作而成，不仅能够直观的显示信号输入状况，而且在美学方面给予人们美好的视觉享受和音乐的动感。
基于NiosⅡ的音频信号分析仪设计
（） ５
（ ） 中 ， ≤ｎ≤ ｎ ， Ｎ—ｎ， ５式 １ Ｍ＝ 一般取 Ｉ 一 ＇ ｔ … Ｎ ５ 以保证上式 中即使在 ｎ： 一 时 ， 有较 多的数据 ／， ｎ 也 差值求平均 。 （ ）可 以用来 表征时间间隔为 ｎ 的两 Ｆｎ 个时间点处信号 的相似性 。 假设时 间序列是周期性 的 ， 其周期 Ｔ＝ 。 。当 ｎ・
仪 器通 过 Ａ ａ ｎ Ｓ ｖｌ — Ｔ总线有 效 的把 Ｆ Ｉ ｏ 订 Ｐ核与 Ｎｏ 软 核处理 器有 机 的结 合起来 ， Ｆ Ｇ ｉ ｓ 在 Ｐ Ａ芯 片上 配 置 Ｎｏｌ软 核处 理 器 ｉＩ ｓ 和相关 的接 １模块 来实 现嵌入 式系 统的 主要硬 件结构 ， 构 使得 软 件 和硬 件集 成 到 一 片可 编程 逻 辑 器件 平 台上 ， 设 ３ 该结 使 计 同 时获得 软件 的灵活 性 以及 硬件 的高性 能优 势 。设 计 中 ， Ａ ｅ Ｐ Ｃ ５系列 Ｆ Ｇ 在 ｈｍＥ２ ３ Ｐ Ａ芯 片 中嵌 入 ＮｏＩ软 核处 理 器 ， ｉ Ｉ ｓ 使之集 成在 一片 ＦＧ Ｐ Ａ上 ， 效率 高 、 活性强 ， 好地满 足 的市场需 求 。 开发 灵 能较
抗 混 叠 滤 波 电路
Ａ ＝￣Ｒ ＋Ｉ ｍ ／ ｅ（） ｍ（）
各次谐 波的有 效值为 ：
Ｕ＝Ａ ／ ｍ
（） １
（） ２
和， 可以达到与传 统频谱分 析仪 的效果 ， 但实现 的 复杂度要简单的多。 文中研 究了一 种基 于傅立 叶变 换 和 Ｎｏ 软核 控 ｉ ｓ
１ 音 频 信 号 分 析 仪 系 统 组成
音频 信号分析仪采用全硬件 的以 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ架构 为核
心器件来实现。信号经过 ５ Ｏ欧姆 阻抗 匹配 ， 信号 幅度
音频频谱分析仪设计与实现
实验八音频频谱分析仪设计与实现一、实验原理MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件，其数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和指令。
本实验基于声卡与MATLAB实现音频信号频谱分析仪。
1、频率(周期）检测对周期信号来说,可以用时域波形分析来确定信号的周期，也就是计算相邻两个信号波峰的时间差或过零点的时间差。
采用过零点（ti）的时间差T（周期)。
频率即为f=1/T，由于能够求得多个T值,故采用他们的平均值作为周期的估计值。
2、峰值检测在一个周期内，求出信号最大值与最小值的差得一半记为A，同样得到多个A值，但第一个A值对应的和不是在一个周期内搜索得到的，故以除第一个以外的A值的平均作为幅值的估计值.3、相位检测采用过零法，即通过判断与同频零相位信号过零点时刻，计算其时间差，然后换成相应的相位差。
，同样以的平均值作为相位的估计值。
4、数字信号统计量估计（1）峰值P的估计在样本数据x中找出最大值与最小值，其差为双峰值，双峰值的一半即为峰值。
（2）均值估计,N为样本容量。
(3）均方值估计（4）方差估计5、频谱分析原理时域分析只能反映信号的幅值随时间的变化情况，除但频率分量的简单波形外,很难明确提示信号的频率组成和各频率分量大小，而频谱分析能很好的解决此问题.（1）DFT与FFT对于给定的时域信号y，可以通过Fourier变换得到频域信息Y.Y可按下式计算式中，N为样本容量，Δt = 1/Fs为采样间隔。
采样信号的频谱是一个连续的频谱,不可能计算出所有的点的值,故采用离散Fourier变换（DFT）,即式中，Δf = Fs/N。
但上式的计算效率很低，因为有大量的指数（等价于三角函数)运算，故实际中多采用快速Fourier变换(FFT)。
其原理即是将重复的三角函数算计的中间结果保存起来，以减少重复三角函数计算带来的时间浪费。
由于三角函数计算的重复量相当大，故FFT 能极大地提高运算效率。
音频信号发生器的分析与制作
4.1正弦波振荡电路
• 一般地，RC振荡器的输出频率较低，频率范围可从几赫兹到几百千 赫兹所以RC振荡器一般用在低频场合。
• 4.1.3 LC正弦波振荡电路
• 1.变压器反馈式振荡电路 • (1)电路组成 • 变压器反馈式振荡电路如图4.7所示。图中，晶体管VT，电阻RB1、
RB2、RE组成共射极放大电路，LC并联回路作为三极管的集电极负载， 是振荡电路的选频网络。电路中3个线圈用做变压器耦合。线圈L与 电容C组成选频电路，Lf是反馈线圈，与负载相接的Lo为输出 • 线圈。
• 振荡频率为
• 1. RC串并联网络的选频特性 • 图4.5所示为RC串并联网络，它的传输系数为:
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4.1正弦波振荡电路
• 由理论计算可知，在R1= R2和C1= C2的条件下，当串并联网络中传输 的信号角频率为:ω=ωo=1/RC时，传输系数F达到最大值，大小 为:F=1/3，而且此时 与 同相位，如图4.6所示。
• 4.1.1正弦波振荡电路的基本概念
• 1.正弦波振荡电路的组成 • 为了产生正弦波，必须在放大电路里加人正反馈，因此放大电路和正
反馈网络是振荡电路的最主要部分。
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4.1正弦波振荡电路
• 但是，人们想得到的是一定频率的正弦波，所以正弦波振荡器中必须 还有选频电路(或称选频网络)，这样，正弦波振荡器一般由放大电路、 正反馈网络和选频网络这几部分组成。
项目4音频信号发生器的分析与制作
• 【实践活动】非正弦波振荡器 • 4.3集成函数信号发生器ICL8038简介 • 本项目知识点
项目4音频信号发生器的分析与制作
• 【学习目标】 • 能力目标 • 1.会计算正弦波振荡电路及方波发生器的振荡频率;会用瞬时极性法 • 分析各类正弦波振荡电路的类型。 • 2.能完成音频信号发生器的制作与调试。 • 知识目标 • 1.了解振荡与自激振荡的概念、产生振荡的条件，掌握各种振荡电路 • 的结构、工作原理、频率计算、各类振荡电路适用频率的范围，掌握
【音频分析仪】音频分析仪使用教程
【音频分析仪】音频分析仪使用教程AbstractThe system based on microprocessor uses FPGA to carry out FFT algorithm in order to analyse the audio signal. It contains a signal conditioning module, AD637 detector module, A / D sampling module and the FFT algorithm processing module. The signal conditioning consists of program-controlled amplifier and low-pass filter to achieve signal preprocessing. The system uses 20-bit fixed-point 4096-point FFT calculation, to the accurate measurement of the frequency range 10-10kHz, the amplitude range of 100mVpp ~ 10Vpp the input signal power and total power, frequency resolution up to 10Hz, and analysis of signal distortion degrees, to determine the periodic signal, and measure its cycle. In addition, the system also hasa storage playback and display features such as measurement results.一、系统方案论证与比较1.方案比较与选择(1)总体方案比较与选择系统核心在于对信号进行频谱分析，从而实现功率谱、失真度等参数测量。
声光电设计方案
声光电设计方案设计目标：本声光电设计方案的目标是基于现有的技术和设备，实现一个高效、稳定、可靠的声光电系统。
该系统将应用于会议室、演播厅、舞台等场景，以满足听觉和视觉的需求，提供良好的用户体验。
设计原则：1. 合理布局：根据场景需求和人体工程学原理，合理规划声光电设备的位置和安装角度，以达到最佳声音和画面效果。
2. 技术关联：确保声光电设备之间的良好互联，包括声音输入和输出、画面传输和控制信号。
3. 可扩展性：考虑到未来的升级和扩展需求，设计一个灵活的系统架构，以满足不同规模和功能的需求。
4. 省能节能：采用高效的声光电设备，降低能源消耗，并结合自动化控制系统，实现智能化的管理和节能控制。
5. 安全可靠：确保声光电设备的安全性和可靠性，包括稳定的电力供应、防雷措施和设备保护等。
系统组成：1. 音频设备：包括话筒、扬声器、调音台、音频处理器等。
针对不同场景的需求，选择适当的音频设备，并进行合理的布局和调试，以实现清晰、高保真的声音效果。
2. 视频设备：包括摄像机、投影仪、显示屏等。
根据场景需求和预算限制，选择适当的视频设备，并进行合理布局和调整，以实现清晰、流畅的画面效果。
3. 照明设备：包括舞台灯光、氛围灯、投光灯等。
根据舞台或会议室的不同要求，选择合适的照明设备，并进行精确的位置安装和照明效果设置。
4. 控制系统：包括音频控制、视频控制、照明控制等。
使用专业的控制设备和软件，实现对声光电设备的统一控制和调度，提升操作便捷性和效率。
5. 电力供应系统：包括稳定的电力输入和供电保障设备，确保声光电设备的正常运行，并对电力故障实施保护和自动切换控制。
实施步骤：1. 需求分析：根据实际场景需求和预算限制，明确声光电设计的具体功能和技术要求。
2. 设计方案制定：基于需求分析，制定详细的声光电设计方案，包括设备选择、布局规划、技术连接等。
3. 设备安装：按照设计方案，进行声光电设备的安装、调试和连接，确保各个设备的稳定运行和良好互联。
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调 理 模 块 、 混 叠 滤 波模 块 、 Ｄ ３ 抗 Ａ ６７检 波 模 块 、 ／ Ａ Ｄ采 样 模 块 等模 块 构 成 。 采 用 数 字信 号 处 理 技 术 ． Ｆ Ｇ 内部 完 在 ＰＡ 成 了 ２０ ８点 的 浮 点 型 Ｆ 计 算 ， 准 确 判 断 频 率 成 分 在 ２ ～ ０ｋ ｚ 幅 值 范 围 在 ０１ 一 ０Ｖ 的 输 入 信 号 的 功 ４ 丌 能 ０Ｈｚ １ Ｈ 、 ． ｍＶ １ 率谱 及 其 总 功 率 ， 率分 辨 力 最 高 可 达 １ ｚ 并 能 分 析 正 弦 信 号 的失 真 度 。系统 对 待 测 量 ５Ｓ 新 一次 并 可 实 时 显 频 ０Ｈ ， 刷 示 。 另 外 还 增 加 了掉 电存 储 回放 显 示及 信 号 频 谱 显 示 的功 能 。
１ 引 言
音频分 析是 以数字 音频信 号为分 析对象 ， 以数 字
抗混 叠滤波模块 、 Ｄ ３ Ａ ６ ７检波模 块 、 ／ ＡＤ采样模块等模 块 构成 ， 一步 提 高 了频 率 分辨 力 ， 进 扩展 了数 据 的掉 电存储 与频 谱显示 的功能 。
ｄ ｔ ｒ ｎ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ｈ ０Ｈｚ ｌ Ｈｚ ｎ ｅ ｐ ｗ ｒ ｓ ｅ ｔ ｍ ｎ ｅ ｔｔ ｌｐ ｗｅ ｆｔ ｅ ０ １ ｍＶ一 ｅ ｅ ｍｉ ｅ ｔ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｆ ｔｅ ２ ￣ Ｏｋ ．ａ ｄ ｔ ｏ ｅ ｐ ｃｒ ｈ ｕ ａ ｄ ｔ ｏ ａ ｏ ｒｏ ． ｈ ｈ １ ｉ ｐ ｔ ｓ ｎ １ ａ ｄ ｔ ｅ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｒ ｓ ｌ ｔ ｎ ｉ ｕ ｏ ０ Ｈｚ Ｔ ｅ ｓｎ ｓ ｉ ａ ｉｎ ｌ ｄ ｓ ｒ ｏ ｉ ａ ａｙ ｅ ａｓ ． Ｏ Ｖ ｎ ｕ ｉ ａ ． ｎ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｅ ｏ ｕｉ ｓ ｐ ｔ １ ． ｇ ｏ ｈ ｉ ｕ ｏｄ ｌ ｓｇ ａ ｉｔ ｔ ｎ ｓ ｎ ｌｚ ｄ ｌ ｏ ｉ ｏ
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【 ｙ ｗｏｄ 】ｆ ｑ ｅｃ ｅｏｕｉ ；ａ ｄｏｓ ｎ ｌｎ ｙｅ ；Ｆ ｒ Ｆ Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｕ ｎｙ ｒｓｌｔ ｎ ｕ ｉ ｉ ａ ａ ｚｒ Ｆ ；Ｄ Ｔ；Ｆ Ｇ ｅ ｏ ｇ ｌ ＰＡ
【 关键词 】频率分辨 力； 音频信号分析 ；Ｆ ＇ Ｆ ；Ｐ Ａ Ｆ ＩＤ ＦＦ Ｇ ； 【 中图分类号 】Ｔ １ ． Ｎ９ １ ６ 【 文献标识码 】Ａ
Ａ ｓｇ ｏ ｄ ｏ Ｓ ｇ ａ ａ ｙ ｅ ｔｌＨｉ ｈ ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ Ｒｅ ｏ ｕ ｉ ｎ Ｄｅ ｉ ｎ ｆ ｒ Ａｕ ｉ ｉ ｎ ｌ Ａｎ ｌ ｚ ｒ ｗｉ ｇ － ｒ ｑ ｅ ｃ ｓ ｌ ｔ ｌ ｏ
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器 件 与 电 路
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文 章 编 号 ：０ ２ ８ ８ （０ ０ ０ — ０ ３ ０ １ ０ — ６ ４ ２ １ ）３ ０ ２ － ６
音频信 号分析 仪设 计
任 翔 ，鹿 璇 ， 罗 国 军
・
产 品设 计 ・
（ 汉 大 学 ，湖 北 武 汉 ４ ０ ７ ） 武 ３ ０ ９
ａ ｉｓｎ ｆ ｔ ｒ ｌ ｉ ｇ ｉ ｅ ｍｏ ｕ ｅ， ＡＤ６ ７ ｅｅ ｔ ｒ ａ ｌ ｄｌ ３ ｄ ｔｃ ｏ ｍｏ ｕ ｅ， ｄｌ
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