Вид для печати
Фирма MAXIM и не только она выпускают аналоговые фильтры на переключаемых конденсаторах, причем есть высокого порядка. Меняя частоту ключевания можно менять частоту среза фильтра(100:1). Может кто использовал эти фильтры для регулировки полосы пропускания в УНЧ. Поделитесь своим опытом и соображениями на этот счет.
У меня была мысль применить такие в качестве перестраиваемого фильтра аналогового музыкального синтезатора. По идее должна быть классная вещь. Много-много лет назад, когда я действительно экспериметировал с узлами синтезатора, я делал такой фильтр, но ключи были 174КТ1. Фильтр работает, вот что могу сказать. Был призвук с частотой управляющего сигнала, но он в область воспринимаемых частот залезал. Современный интегральный по идее должен быть лишен видимых и слышимых артефактов. То есть, если АЧХ и что там еще подходящая, должно быть хорошо.
Вот конкретная реализация:
http://hamradio.online.ru/dsp2.htm
Переключаемый конденсатор - это устройство выборки - хранения (УВХ) мгновенного значения входного сигнала.
УВХ - это инструмент реализации теоремы Котельникова.
Николай, это типа как вы нас просвещаете - спасибо.
У фирмы MAXIM есть мс. элиптический фильтр 8-го порядка, т.е. при полосе в 1кГц, на 1.5 кГц у него подавление -80ДБ. Меня интересует как этот фильтр повлияет на речевой сигнал, такие фильтры вносят по полосе очень сильные фазовые и временные задержки. Как бы это виртуально промоделировать. Т.е. записать сигнал пропустить через соотв. программу и воспроизвести.
Вы так и не удосужились прочитать мою статью «Принципы построения смесителей», расположенную на этом сайте в разделе «Смесители». В ней есть раздел «Демодуляция с пропуском». И в предыдущих дискуссиях на этом форуме я описывал опыт, который ещё раз подтвердил справедливость теоремы Котельникова о выборках (о дискретизации). Действительно, при частоте выборки, которая получалась путём деления 500кгц, меньше 6000 раз в секунду, частоты модуляции выше 3кгц не прослушивались. При частоте около 4000 раз, частоты выше 2кгц отсутствовали. При 2000 раз демодулированный сигнал, оставаясь громким и чистым, становился неразборчивым, неинформативным – полностью отсутствовали частоты выше 1кгц.
Ну вот, свершилось !
Наконец подтверждена справедливость теоремы Котельникова !
Сомненья прочь, пойдем переключать конденсаторы :)
Спасибо Николай, гений Вы наш !
Николай, весна, вроде, уже закончилась. Или это у тебя "вторая волна"?
Николай, маленькое замечание:
при использовании устойств выборки-хранения все часторы, находящиеся выше половины частоты дискретизации, зеркально отображаются вниз относительно этой самой половины. То есть, если имеем частоту дискретизации 8 кГц (половина соотв. 4 кГц), и на входе есть состовляющая с частотой 5.67 кГц - после УВХ поимеем свист с частотой (5.67-4.00)=1.67 кГц. Возможно, это и явилось причиной пропадания разборчивости при 2 кГц. Для избежания такого эффекта перед УВХ и ставят ФНЧ с хорошей крутизной.
Есть единственный физический процесс, благодаря которому происходит преобразование частоты сигнала – поглощение импульса энергии и его хранение. Есть единственное устройство в котором этот процесс происходит – это устройство выборки – хранения (УВХ) мгновенного значения входного сигнала. Есть единственная теорема количественной оценки качества выходного сигнала смесителя, функцию которого может выполнять только УВХ, это теорема Котельникова. Использовать другое устройство для преобразования частоты сигнала невозможно потому, что его нет в природе и быть не может. Пора исходить из этого факта, нравится это кому то или нет.
Мною проводились два эксперимента. Тот, который я описал – при приёме единственной станции с верхней частотой модуляции 3кгц, и второй – уменьшается ли уровень верхних частот (свиста) при расстройке вверх или вниз? Да, станция пропадает при меньшей расстройке, чем обычно. При дискретизации около 6кгц помехи от стоящих рядом на дозволенном по частоте расстоянии других станций заметно уменьшались.
Однако заинтриговали вы меня, Николай... Пришлось сесть, подумать и провести пару экспериментов.
Делаем следующее:
1. В звуковом редакторе (я пользовался CoolEdit) создаем свип-сигнал и пишем его в файл;
2. Прилагаемой программой (исходники приводятся) имитируем работу УВХ, т.е. берем очередной отсчет и размазываем его на несколько следующих;
3. Полученный файл смотрим и анализируем тем же редактором.
Исходные данные эксперимента 1:
- свип-сигнал 100 - 8000 Гц, дискретизация 44,1 кГц;
- УВХ работает через каждые 7 отсчетов, или на частоте 6300 Гц;
На спекрометре CoolEdit будут видны следующие картины:
1. При частоте входного сигнала 1000 Гц - состовляющие основной гармоники совпадают с точностью до 0.5 дБ. На выходе УВХ приэтом присутствуют гармоники 6300+/-1000, 12600+/-1000 и т.д. Гц.
2. При 3150 Гц (половине от 6300) - сигнал на выходе всё еще присутствует с полной амплитудой.
3. При 4000 Гц (больше половины) полезный сигнал ослаблен на 6 дБ (следствие sin(x)/x), зато на 2300 в полный рост торчит зеркальная зеркальная частота!
4. Дальше - хуже.
Экперимент 2:
1. Через микрофон делаем запись своего голоса;
2. имеющимся фильтром обрезаем частоты выше, скажем 3 кГц;
3. децимируем с частотой 6300 гц;
5. полученный сигнал фильтруем ФНЧ на 1000 Гц
4. смотрим, слушаем, запоминаем.
Эксперимент 3:
повторяем эксперимент 2, только децимируем на частоте 2004,5 Гц. Сравниваем Результаты.
Ущучили разницу? То-то же.
Делаем выводы:
1. Теорема Котельникова не врет, т.е. спектр сигнала должен быть ограничен _половиной_ частоты дискретизации.
2. Использование УВХ в качестве смесителя/демодулятора - занятие, мягко говоря, идиотское. И уж тем более в качестве ФНЧ перед модулятором - загадим весь диапазон.
А вот и обещанная программка дециматора.
Приводится с исходниками на C++ Builder 6.0
PS: Решил написать, как ей пользоваться.
Сначала создаем звуковой файл в формате .PCM. В CoolEdit выглядит следующим образом:
File->New, и там указываем 44100, Mono, 16 bit. Делаем запись с микрофона, редактируем, затем сохраняем:
File->Save As, тип файла выбираем 'PCM Raw Data (*.pcm;*.raw)', задаем имя и говорим OK.
Пример запуска дециматора:
DECIM in.pcm out.pcm 7 s
где in.pcm - созданный нами файл,
out.pcm - куда записать децимированный сигнал,
7 - индекс децимации (целое число), указывает, каков период работы УВХ. При частоте дискретизации 44100 Гц индекс "7" эквивалентен 44100 / 7 = 6300 Гц тактирования УВХ,
s - (stereo) указывает писать два канала: левый - исходный, правый - децимированный. Это удобно при просмотре спектра в CoolEdit.
Далее в CoolEdit открываем 'out.pcm': File->Open (out.pcm) ->[OK], далее 44100, _STEREO_, 16 bit, [OK], далее '16-bit Intel PCM', offset 0, [OK].
Еще бы! Вы вот это почитайте - гораздо интереснее. us5qej это наш Николай и есть.Цитата:
Автор оригинала Vitёk
Однако заинтриговали вы меня, Николай... .
http://forum.qrz.ru/showthread.php?threadid=1916
http://forum.qrz.ru/showthread.php?threadid=2962
Спасибо, Drix, посмотрю. :)
:)
Спасибо, Drix, что просветили. Получил массу удовольствия, просто рыдал...
Хочу сказать Николаю, что помимо режима управляемого сопротивления у ПТ есть еще один - управляемого источника тока. Кто сомневается - читайте классику, Хоровица-Хилла, например, или Титце-Шенка.
Впрочем, у Николая, возможно, когда-нибудь проскочит _здравая_ нестандарная мысль. Осталось только подождать...
До сих пор работа смесителя рассматривается только с позиции математики. Хотя в смесителе происходит только физический процесс. Такой однобокий взгляд вреден.
Согласно математике, если на входе есть частота 8кгц, то при частоте дискретизации 2кгц на выходе есть частота 6кгц. А вот согласно физике её там быть не может, так как ключ разомкнут на длительное время.
И это правильно!Цитата:
Автор оригинала Николай
До сих пор работа смесителя рассматривается только с позиции математики.
Перемнож друг на друга два сигнала и посмотри что там будет. Потом посмотри спектроанализатором. И (повторно) не пиши ахинею.Цитата:
Автор оригинала Николай
Согласно математике, если на входе есть частота 8кгц, то при частоте дискретизации 2кгц на выходе есть частота 6кгц. А вот согласно физике её там быть не может, так как ключ разомкнут на длительное время.
Спектроанализатора Николай никогда не видел, потому что это прибор еретический (это все козни математиков).
Все спектроанализаторы должны быть преданы огню или кувалде.
То Vitёk: вот видите - долго ждать не пришлось - мысль родилась сразу.
Долой математику - опиум жертв Полякова !
Итак, еще раз повторю свой вопрос. Ты утверждаешь, что "длительность замкнутого состояния ключа" в смесителе должна стремиться к нулю. С другой стороны, если длительность этого состояния сравняется с нулем, смеситель вообще работать не будет. Вопрос - какая все-таки должна быть эта длительность при известных частотах сигнала и гетеродина? Как ее надо рассчитывать?
Пример - частота сигнала 10МГц, частота гетеродина 5МГц. Какая длительность замкнутого состояния ключа? 1 сек или 1Е(-23) сек, или еще какая то величина?
Ну Drix, ну как же Вы не понимаете :)
При длительности импулса равной нулю, на выходе будет сигнал Святого Духа, вмещающий в себя всю информацию о Вселенной.
На этом и закончится перемещение сигналов. Не станет ни чего, ни куда перемещать.
А Николай сейчас и бъется над получением такого импульса.
Перемножить сигналы невозможно. Такого действия ни в физике ни в математике не существует. В арифметике за 3-й класс написано, что процесс перемножения на самом деле состоит из нескольких операций сложения. В УВХ, выполняющем функцию смесителя, каждый последующий результат выборки-хранения прибавляется к предыдущему.
Длительность активного состояния ключа смесителя, достаточную для заданного качества преобразования (а это дело вкуса, технических и экономических возможностей), легко определить. Подаём на вход смесителя сигнал с частотой равной нулю. Меняем скважность прямоугольного сигнала гетеродина (его частота равна частоте выходного контура). Наблюдаем качество выходного сигнала на экране осциллографа. Можно наоборот – подавать на вход сигнал переменного тока, замыкать ключ с такой же частотой и наблюдать качество постоянного тока на выходе.
А что Вы подразумеваете под "качество постоянного тока" ?
Рыдать !!! :o Вылезаю с-под стола, читаю и сползаю обратно !..
По моему, Николай просто с нас прикалывается, одной рукой держит кружку с пивом, а другой топчет кнопки и дразнит людей... А если нет, то мы с вами являемся свидетелями исторического события: рождения науки под названием "Никология". Она будет существовать перпендикулярно математике (как в комлексных числах), а при возведении в квадрат даст анти-математику (со знаком минус).
Теперь мои домыслы по теме :
1. частота 6 кГц будет присутсвовать на выходе ключа (2 кГц), если на входе есть состовляющая 1, 3, 5, 7 и т.д. кГц.
Более того, на выходе будут состовляющие 10, 14, 18 и т.д. - нечетные гармоники от меандра 2кГц (можно проверить). А вот при 8 кГц на входе, на выходе ничего не будет, кроме постоянки (в пределах размаха входного сигнала). Тут Николай прав на 99.9999%. :) Появится она (6 кГц) только при УМНОЖЕНИИ значений этих сигналов.
2. "Перемножить сигналы невозможно". Правильно. Пермножить можно их значения, с некими масштабными коэффициентами.
3. Пр умножение: Николай, попробуйте-ка в столбик умножить
1,5091743119266055045871559633028 на 9,2765957446808510638297872340426 (калькулятором не пользоваться!). Арифметика за 3-й класс описывает умножение чисел с конечной точностью (типа три знака до запятой, один после). Реальные же значения физических величин (напряжения например) имеют бесконечную точность. Математики за сей счет и живут.
4. УВХ не выполняет функцию смесителя - это видно из его названия. Оно занимается выборкой и хранением. Его математические модели хорошо проработанны.
5. Вот на досуге подумал. Идея использования УВХ в какчестве демодулятора ФМ-сигналов интересна. Есть несколько "но":
а. нужно четко следить за фазой стробирующего сигнала - при сдвиге на +/-90 град. на выходе будет дырка от бублика. С натяжкой это можно назвать восстановлением несущей.
б. частоту стробирующего сигнала нужно брать по возможности выше - в последствии будет проще фильтровать, да и ОСШ будет лучше. Эта частота болжна быть в _целое_ число раз меньше частоты ПЧ.
в. не пытаться использовать УВХ в качестве ФНЧ. Про гармоники и заворачивание спектра читать выше.
г. учитывать нелинейность. Функция синуса за +/- одну четверть периода - это не прямая. Хотя при передаче речи это можно обратить в плюс - получится типа "мягкая компрессия" (но я в этом немного сомневаюсь).
Фффууу, утомился. А вы?
ЗЫ: Кинул взгляд на название темы - а там "Фильтры на переключаемых конденсаторах". Как-то неудобно. Может переместимся в куда-нибудь типа "Импульсная демодуляция ФМ сигналов"? А, Николай?
Кстати о фильтрах: как наз-ся упомянутый фильтр 8-порядка, мож у них на сайте есть его модель типа Spice или там на VHDL.
PPS: нашел на сайте МАКСИМа описание этих фильтров:
http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/MAX7400-MAX7407.pdf
Если им верить, сдвиг фазы линейный и начинается с 0 - форма
импульсов искажаться не должна. Будет только задержка около 1
мсек., когда фильтр настроен на 1 кГц. Хороший фильтр.:)
Для демодуляции ЧМ, кроме прочих есть так называемый счетный детектор. Название не совсем удачное, но не я его придумал.
Это для Николая должно быть как бальзам на душу. Он именно на принципе УВХ работает. Только выборка там с переменной частотой. А на вход подается постоянный ток. А вот как качество постоянного тока наблюдать Николай не объясняет.
Не колется и все тут :(
Наверное, качество постоянного тока можно проверить через его количество - амперметром. Осталось придумат пребразователь качество-количество (ведь существуют преобразователи напряжение-частота или напряжение-ток).
Тогда и проблем не будет :)
sin(w1*t) * sin(w2*t) = sin((w1+w2)*t)/2 + sin((w1-w2)*t)/2.Цитата:
Автор оригинала Vitёk
2. "Перемножить сигналы невозможно". Правильно. Пермножить можно их значения, с некими масштабными коэффициентами.
Это к перемножению сигналов друг на друга.
Иначе бы ИМС К174ПС1 бы не работала.
Коля, тебе знакомо слово "ГАЛИМАТЬЯ"?
3 х 3 = 0 + 1 + 2 + 3 + 2 + 1 + 0
Предположим, что правая запись циклического процесса точнее отразила то, что на самом деле происходило за отрезок времени. Для физиков есть разница.
УВХ – это устройство выборки – хранения мгновенного значения входного сигнала. Для тех, кому трудно расстаться с меандром, повторю. Мгновенной выборки мгновенного значения.
Кстати, в «Радио» 8/2003 на стр.73 приводится таблица микросхем для записи/воспроизведения звука. При частоте выборок (кгц), после подчисточного ФНЧ, верхняя частота:
4,0 1,7
5,3 2,3
6,4 2,6
8,0 3,3
Делайте выводы.
16 июня 2003 года началось регулярное цифровое радиовещание на средних и коротких волнах. Передатчик «Голоса России» расположен в подмосковном городе Толдоме. Математические забавы Фурье можно не знать, а теорему Котельникова нужно усвоить тем, кто начнет осваивать новинку.
Что же ты замолчал? Как же нам, грешным жертвам Полякова, измерить "качество" постоянного тока? А без этого ведь не понять, сколь коротким импульсом должно управляться УВХ..
Я предлагаю ввести меру качества тока - один нИколь (1nk). Ток обладает качеством в 1nk, если после его воздействия в течении 1 минуты, 1 Николай не пишет свою ахинею на форум в течении 1 суток.
Годится?
Слишком большая величина получается....
:(
И при этом поедает 1 центнер своего диетического питания.