THD < 0.0002% 的音频信号
出处:维库电子市场网 发布于:2024-12-06 16:39:25 | 229 次阅读
图 1倍频器和跟踪低通滤波器可将函数发生器发出的正弦信号的 THD 降低 78 dB 或更多。
这种实现的优点在于函数发生器提供两个具有相同频率的信号,即正弦波和方波。正弦波进入低通滤波器。分压器降低幅度,使其不超过滤波器的输入范围。开关电容滤波器需要的时钟信号的频率比被滤波信号的频率大 100 倍。微控制器-振荡器对生成时钟信号。微控制器 (μC) 测量来自函数发生器的信号频率,将其乘以 100,创建 16 位控制字,然后通过 SPI 接口将其发送到振荡器。振荡器为滤波器生成方波信号。滤波器的转角频率等于输入电压的基频。
图 2和图 3演示了 20kHz 三角信号的电路工作情况。图 2 显示了来自函数发生器和滤波器输出的时域信号。图 3 的图像是这些信号的频谱。该滤波器通过基频并将造成失真的谐波降低至本底噪声。基波和本底的差异约为50 dB,这对于示波器的8位ADC来说是正常的。需要更复杂(且更昂贵)的设备来捕获正弦波预期的约 80 dB 的差异。好奇的读者可以在参考文献[1-4]中了解这一业务。
图 2来自函数发生器和滤波器输出的时域信号。图 3 20kHz 三角信号的频谱:基波谐波比本底噪声高 50dB。正弦波需要更复杂的设备。
值得一提的是,同样的方法已被用于以非常少的阶梯数过滤方波信号或数字生成的正弦波,请参见参考文献[5-7]。尽管滤波器的衰减很大,但由于输入信号中的谐波含量很高,输出信号并不是纯正弦波:方波为 43%,由五个阶梯组成的“正弦”波为 11-12% 。所提出的电路使用具有 1% 失真(模拟函数发生器)或 0.1% 失真(基于 DDS 的函数发生器)的输入信号;因此,输出信号将比以前的电路至少干净 10 或 100 倍。
如果您决定制作电路,请测量来自信号发生器的信号的周期,而不是频率。最长测量时间将从秒变为 50 毫秒。
另外,请确保使用至少 1000 个时钟脉冲填充周期间隔;目标是获得 0.1% 的准确度。这意味着最短周期 50s 的时钟速率为 20 MHz 或更高。应在较长的时间内使用较低的时钟速率,以避免捕获的时钟脉冲的数字太大。
最后,保持正弦信号幅度为 3 至 9 V PP。这是滤波器提供最小失真和噪声的范围。
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