Hur tolka resultat av FFT-analys?

[Kalekulan]

Hej.

Ny här på forumet, tog ett tag innan jag blev medlem då många bra svar finns redan!

Men har ett par frågor. Jag håller på att göra en FFT-analys med ett oscilloskop på en förstärkare (insignal: sinusvåg).

Det som jag inte riktigt förstår är varför vissa staplar är markant högre än andra vid 1KHz, 2KHz 3KHz och 4KHz. Varför är dessa så höga? Och vad menas med att de är så höga i praktiken? Låter dom högre om man skulle kopplat in en högtalare?

Sedan har jag även testat att dista signalen. Då blir det plötsligt massvis med staplar? Varför blir det så?

Tacksam för svar,
M v h
Lukas

[Icecap]

Testa att rita en kurva i t.ex. Excel eller OOCalc. Signalen ska vara en sinus men det ska adderas /3-de 3'dje harmonisk, 1/5'del 5 harmoniska osv. Efter ett antal led får du en fin fyrkant...

Det är helt enkelt förvrängningar som ger sig utslag i övertoner - som just är orsaken till att du får dessa staplar.

[blueint]

Ladda gärna upp en bild på vad du ser..

[xxargs]

FFT gör en frekvensanalys av din signal och har du mer än din grundsignal (tex 1 kHz) som hög stapel och du finner att även 3, 5 och 7 kHz så indikerar det att din sinussignal inte är riktigt ren, den distar och du har övertoner.

om du har staplar också vid 2,4,6... kHz så indikerar det att du har asymmetrisk distorsion - dvs negativa halvperioden distas/plattas inte till på samma sätt som den positiva halvperiden i signalen.

skall man mäta lite mer seriöst så måste sinussignalen vara mycket ren och sinus från tex funktionsgenerator är alldeless för dålig för att använda i mätningar av den typen.

förr så körde man wieneroscillator och ibland överbryggad T-oscillator (hp 339 tror jag det var) och man får verkligen jobba seriöst om du skall ha mer än 60 dB undertryckning av övertoner gentemot grundtonen.

Idag kan man låta ett bra högkvalitativt ljudkort producera signalen men även här gäller det att ställa in så att utgångar mm. inte blir för starka och börja klippa det lilla minsta (samma sak med ingången till ljudkortet) - oftast kan man inte gå över -10 dB av ljudkortets maximala swing för att OP-ampar på dess utgång börja begränsa och platta till topparna av kurvan (=distorsion - inte så att det syns för ögat men men syns väl när man gör spekrumanalys/FFT-analys) för att de bara är matade med 5 volt - likadan med ljudmixrar och annat som kan sitta på in och utgång av ljudkortet.

[Kalekulan]

Hej.

Tack för svar. Tyvärr kan jag inte ge er någon bild då jag inte har oscilloskopet tillhanda.

xxargs: Men i och med att jag 1, 2, 3 och 4 som höga staplar - betyder det då att signalen är en blandning av oren och distad sinussignal (med övertoner) samt att jag har en assymetrisk distorsion?

[Nerre]

Det är oftast "skitsvårt" att tillverka en helt ren sinus utan att använda nån form av band- eller lågpassfiltrering.

Det som kan "se ut" som en snygg sinus brukar inte se så fin ut när man gör en spektrumanalys.

[psynoise]

Just FFT (fast fourier transform) är en ganska komplex transform utvecklad för datorberäkningar. Enklare är att lära känna Fourier serier

http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_series

Med denna transform kan man uttrycka periodiska signaler i termer om sinusvågor. T.ex en ren sinus

sin(t)

, början till en fyrkants våg

sin(t) + 1/3 sin(3*t) + 1/6 sin (5*t) +++

Alla dessa tid- till frekvenstransformer är vanliga för att det ofta är lättare att beräkna och ibland förstå saker i frekvens. Jämför gärna faltning (en. convolution) i tidsdomänen med multiplikation i frekvensdomänen. Ett exempel är Laplace som är väldigt utbrett i kretsanalys. Vi räknar ofta på impedanser (från Laplace) beroende av frekvens istället för strömmar och spänningar beroende av tiden.

Det som jag inte riktigt förstår är varför vissa staplar är markant högre än andra vid 1KHz, 2KHz 3KHz och 4KHz. Varför är dessa så höga? Och vad menas med att de är så höga i praktiken? Låter dom högre om man skulle kopplat in en högtalare?

Just staplarna motsvarar de frekvenser eller toner som du kommer höra bäst från en högtalare. Allt konstigt mellan staplarna är oftast brus, observera att de flesta oscilloskop endast har 8-bitars upplösning.

[ElectricNooB]

Det är väl ingen perfekt sinusvåg. Det FFT´n visar är ju alla sinusvågor som finns i signalen. En fyrkants”våg” ser t.ex. helt knasig ut då man kan beskriva den som en summa av sinusvågor. FFT´n visar alla dessa sinusvågor och deras ”styrka”. Rent matematiskt ger en ren sinusvåg blir bara en ”spik”. (tror jag iaf xD)

[psynoise]

Det stämmer. Sedan är en fyrkantsvåg knasig matematiskt också. Eftersom denna vågform har diskontinuiteter (stiger oändligt snabbt) kan aldrig transformen stämma helt överrens med den ursprungliga fyrkantsvågen. Dock blir approximationen bättre för varje term man lägger till, likaså blir en graf snyggare.