Wie zur Ausgabe einer Rechteckwelle auf meiner Soundkarte

Question

Ich möchte ein digitales (Quadrat) Signal auf meine Soundkarte erstellen. Es funktioniert großartig, wenn ich hohe Frequenzen erzeugen. Aber, da ich nicht ausgeben kann DC auf einer Soundkarte, für niedrigere Frequenzen die resultierenden digitalen Bits werden alle langsam verblassen auf 0.

Dies ist, was die Soundkarten Hochpass tut zu meiner Rechteckwelle: http://www.electronics-tutorials.ws/filter/fil39.gif

Was ist die mathematische Funktion eines Signals, dass, wenn durch einen Hochpass weitergegeben werden wird quadratisch?

Idealerweise wird die Lösung in gnuplot unter Beweis gestellt.

Answer 1

Die Soundkarte schneidet die niedrigen Frequenzen in der Wellenform, so müssen Sie diese um einen gewissen Betrag in steigern, was Sie es passieren.

Eine Rechteckwelle enthält viele Frequenzen (siehe hier ). Ich nehme an die einfachste Methode, ein korrigierter Rechteckwelle zu erzeugen, ist eine Fourier-Reihe zu summieren, die Amplituden der niederfrequenten Komponenten für die Steigerung der Hochpassfilter in der Soundkarte zu kompensieren.

Um herauszufinden, wie viel jede Niederfrequenzkomponente zu steigern, müssen Sie zuerst in Ihrer Soundkarte die Antwort des Hochpassfilters messen müssen, durch Sinuswellen verschiedener Frequenzen ausgeben, aber mit konstanter Amplitude, und für jede Mess Frequenz das Verhältnis r(f) der Amplitude des Ausgangssignals auf die Amplitude des Eingangs. Dann kann eine Annäherung an eine Rechteckwellenausgabe durch Multiplizieren der Amplitude jeder Frequenzkomponente f in den Rechteckwellen-Fourier-Reihe durch 1/r(f) (die ‚inverse Filter‘) erzeugt werden.

Es ist möglich, dass das Hochpassfilter in der Soundkarte auch die Phase des Signals einstellt. In diesem Fall könnte man besser sein, den Hochpass als RC-Filter off Modellierung (was wahrscheinlich, wie die Soundkarte die Filterung tut) und Invertzucker sowohl der Amplituden- und Phasengang aus, dass.

Answer 2

Einige der bisherigen Antworten korrekt darauf hingewiesen, dass es das Hochpassfilter (AC Koppelkondensator am Ausgang des Soundkarte) ist das, was die niedrige Frequenz Rechteckwellen aus „bleibt auf“ verhindert, so dass sie schnell zerfallen.

Es gibt keinen Weg, um vollständig diese Filter von Software zu schlagen oder es würde nicht da sein, jetzt wäre es? Wenn Sie mit niedriger Amplitude Rechteckwellen bei den niedrigeren Frequenzen leben können, können Sie sie annähernd durch so etwas wie ein Dreieckwelle . Von einer transienten Analyse Perspektive hier die Theorie der Operation ist, dass der Koppelkondensator (Blockierung DC) entlädt Sie seine Vorspannung steigen, dass die Entlastung so entgegenzuwirken für eine Weile der Rechteckwelle des Plateau gehalten wird. Natürlich laufen Sie schließlich von PCM lichter Höhe aus (Sie die Spannung auf unbestimmte Zeit zu erhöhen nicht halten können), so dass eine 24-Bit-Karte besser ist in dieser Hinsicht als ein ein 16-Bit, wie es Ihnen mehr Auflösung geben. Ein andere, abstrakte Art und Weise daran zu denken ist, dass die RC-Filter arbeiten als Differenzierer , so um die flachen Spitzen der Rechteckwelle zu erhalten, müssen Sie ihm die flachen Hang des Dreieckswelle am Eingang geben. Aber das ist ein idealisiertes Verhalten.

Wie schnell Proof of Concept, hier ist es, was ein 60 Hz ± 1 V Dreieck-Signal wird, wenn durch eine Kupplung Kappe 1 uF vorbei an einer 1Kohm Last; es nähert sich einer ± 200 mV Rechteckwelle

Beachten Sie, dass die Impedanz / Widerstand der Last ankommt ziemlich viel hier; wenn Sie es senken, sagen wir, 100 Ohm dramatisch die Ausgangsamplitude zu verringern. Dies ist, wie die Kupplung Kappen Block DC auf Lautsprecher / Kopfhörer, da diese Geräte viel niedrigere Impedanz als 1Kohm haben.

Wenn ich ein bisschen mehr Zeit später finden kann heute, werde ich eine bessere Simulation hinzuzufügen, mit einem besseren geformten Reiz anstelle der einfachen Dreieckswelle, aber ich kann das nicht von Ihrer durchschnittlichen Web-basierten Schaltung Simulator-Software erhalten ...

Nun, wenn Sie Glück haben, eine jener $ 0.99 USB-Soundkarten bekommen können, wenn der Hersteller so viel geschnittenen Ecken hat, dass sie nicht Kupplung Kappen installiert haben. https://www.youtube.com/watch?v=4GNRzwfP7RE

Answer 3

Unfourtunately, man kann nicht eine gute Annäherung an eine Rechteckwelle erhalten. Sound-Hardware ist absichtlich Anstiegsgeschwindigkeit begrenzt und würde nicht in der Lage sein, eine fallende oder ansteigende Flanke über den vorgesehenen Frequenzbereich zu erzeugen.

Sie können eine stark deformiert Rechteckwelle angenähert durch einen hohen und niedrigen PCM Codierwechselstrom (+ max, -max) alle N Proben.

Answer 4

Sie können nicht wirklich eine echte Rechteckwelle erzeugen, weil es unendlich Bandbreite hat. Sie können eine vernünftige Annäherung an einer Rechteckwelle erzeugen bei Frequenzen zwischen etwa 10 Hz und 1 kHz (unter 10 Hz, obwohl, können Probleme mit dem analogen Teil Ihrer Soundkarte usw. haben, und oberhalb von etwa 1 kHz die Annäherung wird zunehmend ungenau da kann man nur eine relativ kleine Anzahl von Harmonischen reproduzieren).

Tp die Wellenform der Abtastwerte erzeugt nur wechseln zwischen +/- bestimmten Wert, z.B. Skalenendwert, die -32.767 und 32.767 für einen 16-Bit-PCM-Strom sein würde. Die Frequenz wird durch die Periode dieser Proben bestimmt werden. Z.B. für eine Abtastrate von 44,1 kHz, wenn Sie 100 Proben von -32767 und dann werden 100 Proben von 32.767, dh Zeit = 200 Proben sagen haben, dann die Grundfrequenz der Rechteckwelle 44,1 kHz / 200 = 220 Hz sein werden.

Answer 5

ich eine Anwendung fand, dass ich darauf aufbauen.

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Der Code verwendet SlimDX .