Come uscita un'onda quadra sulla mia scheda audio

Question

Vorrei creare un segnale digitale (quadrato) sulla mia scheda audio. E le grandi opere se ho generare alte frequenze. Ma, dato che non può emettere DC in una scheda audio, per frequenze inferiori bit digitali risultanti saranno tutti lentamente dissolvenza a 0.

Questo è ciò che il schede audio passa alto fa alla mia onda quadra: http://www.electronics-tutorials.ws/filter/fil39.gif

Qual è la funzione matematica di un segnale, che, quando passa attraverso un passa-alto diventerà piazza?

Idealmente, la soluzione è dimostrato in gnuplot.

Answer 1

I tagli di carte di sondare le basse frequenze nella forma d'onda, quindi è necessario aumentare quelli di una certa quantità in quello che si passa ad esso.

Un onda quadra contiene molte frequenze (vedi sezione sulla serie di Fourier qui ). Sospetto il metodo più semplice di generare un corretto onda quadra è sommare una serie di Fourier, aumentando le ampiezze delle componenti a bassa frequenza per compensare il filtro passa-alto nella scheda audio.

Al fine di capire quanto per amplificare ogni componente a bassa frequenza, è necessario prima di misurare la risposta del filtro passa-alto nella scheda audio, tramite emissione di onde sinusoidali di varie frequenze, ma ampiezza costante, e di misura per ciascun frequenza il rapporto r(f) l'ampiezza dell'uscita per l'ampiezza dell'ingresso. Poi, un'approssimazione a un'uscita onda quadra può essere generato moltiplicando l'ampiezza di ogni componente di frequenza f nella serie di Fourier onda quadrati entro 1/r(f) (il 'filtro inverso').

E 'possibile che il filtro passa-alto nel scheda audio regola anche la fase del segnale. In questo caso, si potrebbe essere meglio modellare il passa-alto come RC filtro , (che è probabilmente come la scheda audio sta facendo il filtraggio), e invertire sia la risposta ampiezza e fase da quello.

Answer 2

Alcune delle risposte precedenti hanno correttamente osservato che è il filtro passa-alto (AC condensatore di accoppiamento sull'uscita della scheda audio) è ciò che impedisce le onde a bassa frequenza quadrati da "stare su" in modo decadono rapidamente.

Non v'è alcun modo per battere completamente questo filtro da software o non sarebbe lì, ora sarebbe? Se si può vivere con più bassi onde quadre di ampiezza alle frequenze più basse, è possibile approssimare con l'invio di qualcosa di simile a un onda triangolare . Da una prospettiva analisi transitoria, la teoria di funzionamento è che il condensatore di accoppiamento viene scaricata (blocco DC) si aumenta la tensione di polarizzazione per contrastare che scarico mantenendo così plateau del onda quadra per un po '. Naturalmente alla fine si esaurisce PCM headroom (non si può continuare ad aumentare la tensione a tempo indeterminato), in modo da una scheda a 24 bit è meglio in questo senso di una a 16 bit uno come vi darà più risoluzione. Un altro modo più astratto di pensare a questo è che il filtro RC lavora come differenziazione , così al fine di ottenere i picchi piatti del onda quadra è necessario dare esso piste piane del triangolo d'onda in ingresso. Ma questo è un comportamento idealizzato.

A dimostrazione pratica del concetto, ecco cosa un segnale triangolo 60Hz ± 1V diventa quando passa attraverso un tappo di accoppiamento 1uF su un carico 1Kohm; approssima una ± 200mV onda quadra

Si noti che l'impedenza / resistenza del carico conta un po 'qui; se si abbassa a, diciamo, 100 ohm drammaticamente la diminuzione ampiezza di uscita. Questo è come i condensatori di accoppiamento bloccare DC su altoparlanti / cuffia perché questi dispositivi hanno un'impedenza molto inferiore 1Kohm.

Se riesco a trovare un po 'più di tempo più tardi di oggi, aggiungerò una simulazione meglio, con uno stimolo migliore forma al posto del semplice onda triangolare, ma non riesco a ottenere che dal software media web-based simulatore di circuiti ...

Bene, se siete fortunati si può ottenere uno di quei $ 0.99 schede audio USB in cui il costruttore ha angoli tagliati così tanto che non vengono installati condensatori di accoppiamento. https://www.youtube.com/watch?v=4GNRzwfP7RE

Answer 3

Unfourtunately, non è possibile ottenere una buona approssimazione di un'onda quadra. hardware audio è volutamente slew rate limitato e non sarebbe in grado di produrre un fronte di discesa o di salita oltre la sua gamma di frequenza prevista.

È possibile approssimare un'onda quadra malamente deformata alternando un alto e codice PCM bassa (+ max, -max) ogni N campioni.

Answer 4

Non puoi effettivamente produrre una vera e propria onda quadra, perché ha la larghezza di banda infinita. È possibile produrre una ragionevole approssimazione di un'onda quadra, però, a frequenze comprese tra diciamo 10 Hz e 1 kHz (sotto i 10 Hz si possono avere problemi con la parte analogica della scheda audio, ecc, e al di sopra di circa 1 kHz il ravvicinamento diventeranno sempre più imprecisi , dal momento che è possibile riprodurre solo un numero relativamente piccolo di armoniche).

Tp generare la forma d'onda valori campione sarà solo alternate tra +/- certo valore, ad esempio fondo scala, che sarebbe -32767 e +32767 un flusso PCM 16 bit. La frequenza sarà determinata dalla durata di questi campioni. Per esempio. per una frequenza di campionamento di 44,1 kHz, se avete dire 100 campioni di -32767 e poi 100 campioni di 32.767, vale a dire periodo = 200 campioni, quindi la frequenza fondamentale della vostra onda quadra sarà 44,1 kHz / 200 = 220 Hz.

Answer 5

Ho trovato un'applicazione che ho costruire su di esso.

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è possibile generare il formato che si desidera e anche il modello di cui avete bisogno.

Il codice utilizza SlimDX .