¿Cómo puedo lograr un filtro de paso bajo analógico simétrico?

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Estoy experimentando con VCF para un sintetizador de música analógico. Inicialmente probé un filtro de paso bajo de 3 etapas basado en el circuito generador de onda sinusoidal en la hoja de datos del LM13700, pero eliminé el oscilador, como se muestra en el esquema a continuación:

Encuentroquesuefectoenunaondacuadrada,albarrerselafrecuenciadelfiltro,noessimétrico.Unaseriedetrazasdealcancemuestraelefectodelbarrido:

Si el filtro de paso bajo está destinado a atenuar los armónicos más altos, esperaría ver que el cuadrado se suavice hasta un seno sin perder su simetría. El uso de un filtro de condensador conmutado activo Max293 da un barrido más simétrico (ignorar el recorte aparente, se debe a que la entrada se dirige a los rieles):

Pregunta: ¿Puede alguien explicar en términos sencillos por qué estos filtros tienen diferentes efectos en la simetría de la forma de onda (supongo que tiene algo que ver con el cambio de fase en el circuito analógico) y si se puede evitar la asimetría utilizando un diseño analógico diferente en lugar de tener que usar un filtro activo (con su desventaja asociada de la ruptura de la frecuencia del reloj)?

Gracias

    
pregunta user2468378

3 respuestas

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Los dos filtros tienen respuestas de amplitud similares, pero respuestas de fase diferentes. En otras palabras, diferentes armónicos de la onda cuadrada original están siendo retrasados (desfasados) en varias cantidades por el primer filtro, pero tienen un retardo más casi constante (desplazamiento de fase lineal) en el segundo filtro.

Si bien las dos formas de onda se ven muy diferentes en un osciloscopio, en realidad tienen esencialmente el mismo contenido armónico y sonarán muy similares, si no idénticos, al oído. La audición humana es en realidad muy insensible a las relaciones de fase de este tipo.

Es relativamente difícil crear filtros de fase lineal en el dominio analógico, mientras que es bastante fácil de hacer en el dominio digital, particularmente con un filtro FIR. Pero debe decidir si los resultados difieren lo suficiente en su aplicación para hacer el esfuerzo.

    
respondido por el Dave Tweed
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¿Por qué el primer filtro tiene asimetrías en respuesta?

No mire más allá de las salidas que se adjuntan a los transistores conectados a Darlington o simplemente al hecho de que hay transistores allí con un debilitamiento hacia abajo. La velocidad a la que la salida pasa de positivo a negativo es dictada por el debilitamiento hacia abajo. Esencialmente, el amplificador operacional pierde el control de la señal y tiene que esperar hasta que la salida se ponga al día.

    
respondido por el placeholder
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Algunas capturas de pantalla rápidas de onda cuadrada a 125 Hz, Paso bajo bipolar (Bessel)

Frecuencias de 50 Hz, 100 Hz, 150 Hz, 200 y 300 Hz.

    
respondido por el George Herold

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