¿Por qué mi filtro de paso bajo activo produce ondas triangulares?

Así que esto es lo que estoy tratando de hacer:

Dada una onda cuadrada proporcionada por mi arduino, use un filtro de paso bajo activo de orden n para modificar la onda cuadrada en una onda sinusoidal filtrando los armónicos superiores. Esto está en el rango de frecuencias de audio, por supuesto.

He pasado mucho tiempo tratando de hacer esto y estoy bastante cerca de darme por vencido y comprar un generador de señales de funciones como el XR-2206. No tengo masa para equipos sofisticados, y puedo enfatizar que es en parte un ejercicio de aprendizaje.

Tal vez parte del problema es que no tengo un osciloscopio y no puedo pagar uno, así que no tengo osciloscopio. Definitivamente ayudaría tener uno, a veces desearía poder ver la señal que estoy creando, pero este es mi pensamiento: si puedo crear una onda sinusoidal de audio que pueda escuchar, entonces puedo cambiar mis valores de RC para trabajar con frecuencias más altas. . ¿Bien? (¿O incorrecto?)

Pero parece que nunca puedo obtener lo que me parece una onda sinusoidal. Reproduzco una onda sinusoidal de 1000Hz de YouTube (o escojo su frecuencia) y la comparo con la salida de mi filtro RC activo y simplemente no suenan igual. Cuando escucho la onda triangular de 1000 Hz, suena exactamente como lo que escucho en la salida de mi filtro de paso bajo RC activo. ¿Pero por qué?

He leído una y otra vez, en toda la red y viceversa, que al filtrar los armónicos superiores de una onda cuadrada se produce una onda sinusoidal (debido a los detalles de la Transformada de Fourier que tiene una suma infinita de frecuencias que se duplican continuamente con cambios de fase y yada-yada) pero la idea simplemente no parece funcionar. Si filtré todas las demás ondas sinusoidales y me quedé con la onda sinusoidal fundamental, ¿por qué no suena como tal? Ondas triangulares!!!

Estoy usando n muchas resistencias, n muchos condensadores y n+1 muchos amplificadores operacionales LM358. Necesito el último para amplificar la señal de salida. He leído que muchos condensadores de mayor capacidad (como los electrolíticos) son demasiado inexactos para un filtro de paso bajo adecuado en el rango de audio, por lo que estoy usando límites de 100pF con resistencias de valor muy grande. Por ejemplo, si usé un condensador de 100pF con una resistencia de 1,62 M ohmios, entonces la frecuencia de corte es 1/(2*pi*100pF*1,62Mohm) = ~982 ohmios. Mediante el uso de múltiples filtros RC, puede crear una "reducción progresiva" más pronunciada en las frecuencias superiores, y debido a que los valores de resistencia son tan altos, la señal debe amplificarse, razón por la cual estoy usando amplificadores operacionales LM358. La salida de un filtro activo alimenta a otro y se filtra nuevamente en el siguiente filtro activo. Estoy alimentando todo con 0 a 5V.

¡Y sé que el filtro funciona! Modifiqué mi filtro para poder escuchar una onda nítida de 400 Hz (¿triángulo?), pero al aumentarla a 450 Hz, la frecuencia es completamente inaudible. Por lo tanto, definitivamente está filtrando, ¡y bastante bien! Sin embargo, todavía no puedo obtener un sonido de onda sinusoidal limpio. ¿Por qué? ¿Qué estoy haciendo mal? Quizás me atormente aún más tratando de hacer una escalera de cristal. Seguro que no haré eso.

No espero la perfección. Pero sé lo que escucho y simplemente no es senoidal. Ni siquiera cerca. ¿Alguna sugerencia?

Gracias pila comunidad.

Dibuje un esquema y considere usar audactity en su PC como un osciloscopio para señales de audio.
TL; DR, dibuje un diagrama, intente reducir las palabras en un 70% para dejar solo las relevantes.
También debería poder encontrar un analizador de espectro de audio para su teléfono. Esto mostrará las fuerzas relativas de los armónicos. Para una forma de onda simétrica, solo debería ver armónicos impares.
El programa gratuito que mencionó @Andyaka es Audacity (lamento interferir, Andy, pero el error tipográfico en tu comentario realmente podría confundir al OP si no conoce el programa).
Ups, saludos @LorenzoDonati

Respuestas (1)

Pero parece que nunca puedo obtener lo que me parece una onda sinusoidal. Reproduzco una onda sinusoidal de 1000Hz de YouTube (o escojo su frecuencia) y la comparo con la salida de mi filtro RC activo y simplemente no suenan igual. Cuando escucho la onda triangular de 1000 Hz, suena exactamente como lo que escucho en la salida de mi filtro de paso bajo RC activo. ¿Pero por qué?

Una cosa a tener en cuenta es que incluso una pequeña desviación de una onda sinusoidal producirá un sonido muy diferente al de una onda sinusoidal. Depende mucho de los armónicos que no fueron filtrados por su circuito de filtro activo. Definitivamente necesitas un osciloscopio.

La buena noticia es que puede hacer un osciloscopio de frecuencia de audio por muy poco: http://www.instructables.com/id/Use-Your-Laptop-as-Oscilloscope/