Вопросы по дизайну полосового фильтра
- Войдите на сайт для отправки комментариев
Ср, 25/12/2019 - 12:41
Привет, all.
Нужно из звука, в котором есть 18 кГц, получить единицу (соответственно - нет частот в районе 18 кГц в звуке - ноль).
1. Что лучше слышит такие высокие частоты, китайский магнитофонный микрофон (он же микрофон за 20 руб, он же конденсаторно-электретный) или круглая пьеза из китайской открытки? Попадалась инфа что пьезы больше под ультразвук, в т. ч. на них делают увлажнители воздуха.
2. Как фильтровать, и как врубиться в прицип работы фильтров? (понимаю что общее чтиво типа Шило, Хоровиц и Хилл, но от подобного чёта только больше вопросов). Мб кто-то знает конкретные статьи. Варианты которые мне пришли в голову из высокодобротного:
- гиратор (шоэта? оно генератор в субгенерирующем состоянии, или я чото путаю с гетеродином?)
- баттерворт или чебышев (главы книг крайне невнятные, калькуляторы выдают овернизкие сопротивления резисторов вплоть до перемычки (доли ома), сложна сложна нипанятна)
- двойной т-фильтр-пробка в обратной связи (он затыкает полосу, значит в оос будет наоборот затыкать усилителю оос по этой полосе, значит усил будет наоборот эти частоты пропускать, это же так работает?)
3. БПФ делать не хочу (не те частоты, на восьмибитке DSPить звук). Желательно что-то аналоговое.
4. Надо сначала усиливать и потом фильтровать, или сначала фильтровать а потом усиливать?
5. LM358.
1. Вроде пезо лучше, но надо пробовать, я "микрофон за 20 руб" не знаю.
2. Если только одна частота то лучше ДПФ. Близкий вариант - преобразование частот вниз и ФНЧ с БИХ и низкой частотой дискретизации. Оба ардуина потянет легко.
3. Однозначно так.
4. Зависит от уровня сигнала. С микрофона обычно сразу усиливать надо.
5. ОУ, так и шо? Тут любой пойдет.
Усилитель, за ним колебательный контур как фильтр, за ним детектор на диоде. Всё элементарно, формулы доступны.
Микрофон электретный замечательно справится.
Электретный мик, гарантировано до 10к, но потом не резко падает, до 20-30к вполне прокачает. Пьезо будет ловить те частоты на которых сама и пищит, т.е. 1-3к. 8-бит не проблема, добавить ПГА.
Можно ли поинтересоваться желательной добротностью, или шириной полосы пропускания? А то может мы тут мамонта ловим, а он вымер весь совсем.
====================
Добавлю при редактировании:
Аналоговые решения круто, конечно! Я вот, к примеру, верхом хорошо езжу, но для чего это надо, кроме выпендрёжа? Намёк понятен? ;)
Современная электроника тем и хороша, что можно уйти от аналоговых решений. Взять процессор за 2 у.е. и сделать на нём цифровой фильтр. Даже если тебе трудно учить теорию, то в сети полно примеров. Для описанной задачи даже DSP покупать не надо. Вполне справится ...ну не AVR 8 битный, так СТМ32. Вот от ответа на вопрос выше заданный зависит.
если аналог лучше 393
Несколько вопросов, от которых зависит как легче сделать.
1. Скорость реакции на 18 кГц. Сколько миллисекунд можно иметь задержку при возникновении - пропадании 18кГц?
2. Насколько стабильна частота 18кГц?
В любом случае я б сделал усилитель с двойным Т мостом в обратной связи на 18 кГц. Дальше детектор на диоде и сразу цифровой уровень получать либо посчитать корреляцию 18 кГц с оцифровкой около 100 кГц, но это если процессор не занят.
Если нет желания разбираться с расчетом фильтра (особенно цифрового), имеет смысл использовать стандартное аппаратное решение, например MAX261 https://aliexpress.ru/item/32598432682.html
Делаю очень медленный serial (30...150 baud). Так что десятки мс, наверное.
Подаётся на колонки из mp3/wav/m4a/flac файла, так что какую сделаю такая и будет. Собсно ограничения по выбору частоты обусловливает только потолок, который могут пропустить колонки (вроде 18 кГц посильно любым за 700 руб).
Попалась инфа про LMC567, вроде подходит идеально, скорее всего даже куплю. Но кроме этого хочу заточить под формат народной поделки, с максимальной повторяемостью. Так что идеально - LM393 или LM358 и какие-то RC-цепи вокруг него (393 если говорите лучше, то наоборот хорошо, т. к. компаратор вроде настраивать проще чем обычный ОУ). Это же и ответ на сообщугу wdrakula. В общем, специализированное если есть - то для себя конечно куплю, но тут задумка в духе Крастера, там где у него уровни сложности "гаражный мастер", "придётся сдать тару", "своя мастерская" и т. п.
UPD. Насчёт ЗЧ против УЗЧ на круглых пьезах - любопытно, если действительно их потолок 4 кГц - то и нафиг. Микрофон обычно и купить проще (есть в любых радиодеталях, выковыривается из сименса а35, из кассетных мафонов 2000х годов). Но неоднозначна инфа об их АЧХ, говорят что 15 кГц и всё, дальше яма. Нужно выше 15.
Из наших гарантируют 18кГц при провале в 3 дБ мкэ387. Можно попробовать любую высокочастотную пищалку - динамик в режиме микрофона. Пьезики есть на разные частоты. У меня в столе есть на 22 кГц. Если покопать интернет, может и на 18 можно найти. У них вообще характеристика до 60кГц может быть, с максимумом около 22, а провалы 3 - 4 дБ.