2016年3月8日火曜日

4次チェビシェフLPFのシミュレーション

PCM5102aの出力に乗っているノイズをとるためのLPFを考えてみた。正弦波を中心に考えて減衰が急峻なチェビシェフ特性、オペアンプは2個ぐらいにしたいのでまずは4次のシミュレーションをしてみた。

定数の決め方は、いつも参考にしているトランジスタ技術SPECIAL No.122「やり直しのための実用アナログ回路設計」を参考にした。


チェビシェフ特性でリプル0.1dB、4次LPFだと

f1 0.78926 Q1 0.6188
f2 1.15327 Q2 2.18293

なので、これをもとにOKAWA Electric DesignのLPF設計ツールを使って多重帰還2次LPFを計算して連結した。(手持ちのCの値になるようにC1、C2の値を指定)

回路図

AC解析

OUT1は今入れている1次LPF、OUT2は4次LPFの1段目、OUT3が4次LPF。

グラフを見ると1次LPFは1MHz付近で-20dB弱、4次LPFだと-60dB程度まで減衰できている。


ブレッドボードでもPCM5102Aの出力を確認


作った基板の配線が間違っているかもしれないので実験に使ったブレッドボードの回路でもPCM5102Aの出力を見てみた。

ブレッドボード回路の出力

ユニバーサル基板で作った回路の出力

ユニバーサル基板の方がノイズは減っているようだ。

ブレッドボード回路の出力(拡大)

ユニバーサル基板で作った回路の出力(拡大)

同じ倍率で拡大してみると、ブレッドボードの方はもっと周波数の高いノイズが乗っているようだ。ユニバーサル基板の方の1.25MHzぐらい(と2.5MHzぐらい)のノイズを除去できれば実用になるかもしれない。

FFTをつかってみる


ユニバーサル基板の方の出力にオシロの機能のFFTを使ってみた。

出力1kHz LPFなし 1/4減衰

やはり1.25MHzとその高調波にノイズが乗っている。

出力50kHz LPFなし 減衰なし

サンプリング周波数の312,500Hzを中心に折り返しノイズが出ている。半分の156,250Hzを中心とした折り返しノイズもある。100kHzたりノイズは高調波歪だと思う。