Audio-Messplatz

Niederfrequenz-Messplatz auf dem Bildschirm

Ob Frequenzgänge von Amplitude und Phase oder Klirrverzerrungen in Abhängigkeit von der Leistung: Was früher nur relativ mühsam analysierbar war, lässt sich mit PC-Unterstützung einfacher erledigen. Leistungsfähige Software führt innerhalb kürzester Zeit Analysen durch, die früher entweder extrem lange dauerten oder überhaupt nicht möglich waren. Hier ein Erfahrungsbericht.

HiFi-Enthusiasten haben ein unglaublich feines Gehör. Sie nehmen minimale Unterschiede zwischen verschiedenen Geräten wahr – verursacht durch nichtlineare Verzerrungen im Promillebereich, Abweichungen vom ideal geraden Frequenzgang um wenige Zehntel dB oder auch geringste Gleichlaufschwankungen bei mechanischen Abspielgeräten. Je kleiner alle diese Werte sind, desto ausgefeilter und teurer werden die darauf spezialisierten Messgeräte.

Bis vor einigen Jahren waren das lauter einzelne, meist rein analog arbeitende: Funktionsgenerator, Pegelmesser, Oszilloskop, Klirrfaktormessgerät, RLC-Messbrücke und noch mehr. All das braucht man heute kaum noch, weil sich diese Funktionen mittels eines PC realisieren lassen, der nur mit passender Software gefüttert zu werden braucht.

Voraussetzung für ausreichende Genauigkeit sind lediglich hochwertige A/D- und D/A-Umsetzer. Während industrielle Präzisionsausführungen nach wie vor ihren Preis haben, sind solche für den Konsumbereich heute kostengünstig zu haben, nämlich in Form der Soundkarte, die inzwischen jeder bessere PC eingebaut hat oder an leistungsschwächere wie Netbooks über den USB extern anschließbar ist. Damit steht eine geeignete Hardware bereit – zu Kosten um Größenordnungen unter denen der konventionellen Spezialmessgeräte.

Wo keine sehr hohen Ansprüche an die Messgenauigkeit gestellt werden, genügt die verbreitete Auflösung von 16 bit; für hochauflösende Messungen sind 20 bis 24 bit erforderlich. Dank Stereoausführung stehen in jeder Richtung zwei unabhängige Kanäle zur Verfügung. Als Anschlüsse dienen meistens 3,5-mm-Klinkenbuchsen, hellgrün für den Line-Ausgang, hellblau für den Line-Eingang. Andere Buchsen (z.B. rosa für Mikrofoneingang) sind für Messzwecke nicht geeignet.

Sicher sind die Eigenschaften der üblichen Soundkarten nicht für alle Messanwendungen ideal. Um sinnvoll damit arbeiten zu können, muss man sie genau kennen. Insbesondere ist ihre Bandbreite begrenzt. Die obere Grenzfrequenz ist durch das Anti-Aliasing- Filter festgelegt. Die Abtastfrequenz ist meist wählbar; übliche Werte sind 44,1 oder 48, 96 oder 192 kHz. Theoretisch reicht die Signalbandbreite bis zur halben Abtastfrequenz, in der Praxis ist der nutzbare Bereich dann doch kleiner.

Am tieffrequenten Ende wird Gleichspannung herausgehalten; die untere Grenzfrequenz bestimmt sich aus dem Trennkondensator und dem Eingangswiderstand der Schaltung. Letzterer ist ebenfalls ein wichtiger Kennwert; oft ist er so niedrig, dass er das Messobjekt belastet und dadurch die Messung verfälscht. In diesem Fall muss ein Impedanzwandler vorgeschaltet werden.

Unbedingt kennen muss man die maximal zulässige Eingangsspannung. Eine Übersteuerung ist unter allen Umständen zu vermeiden, sonst kann es zu Schädigungen kommen; zumindest wird die Messung völlig falsch. Der Wert ist dem Datenblatt zu entnehmen oder muss vor der Messung ausgetestet werden.

Eine weitere Größe, die die Messgenauigkeit beeinflussen kann, ist die Übersprechdämpfung zwischen den beiden Stereokanälen. Mag die innere Abschirmung noch so gut sein, die Schwachstelle des Systems sind die besagten Klinkenbuchsen mit einer nicht zu vernachlässigenden Koppelkapazität.

Werden beide Kanäle parallel genutzt, muss das Verbindungskabel zwischen Messobjekt und Eingang unbedingt getrennte Abschirmungen für beide Signaladern haben. Besser sind  Soundkarten mit völlig getrennten Buchsen.

1. Teil: Niederfrequenz-Messplatz auf dem Bildschirm
2. Teil: Frequenzgänge aufnehmen mit „Audiotester“
3. Teil: Verzerrungen, Frequenzspektrum, Klirrfaktor

Weiterführende Links:

• Durchbruch in der dreidimensionalen Audio-Codierung: Viele Lautsprecher – ein Übertragungskanal
• Messpraxis: Audio-Messtechnik ohne Masse-Probleme
• Homepage von Audiotester