Construí un circuito usando un chip de sincronización 555 en modo astable que produce una onda cuadrada. Hay un potenciómetro que me permite ajustar la frecuencia producida.
Un aspecto de este circuito es que la onda cuadrada siempre es desigual, es decir, los tiempos altos y bajos son diferentes:
time_high = 0.693 * (r1 + r2) * c1
time_low = 0.693 * r2 * c1
fequency = 1 second / (time_high + time_low)
Esta diferencia es menor cuando R2 es significativamente mayor que R1.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Cuando usé un micrófono de audio para grabar la salida del circuito. Generé gráficos de frecuencia para diferentes secciones de la grabación. Noté que en una posición R2 dada hay dos picos y en otras posiciones R2 a veces hay muchos más (picos que significan que el circuito está produciendo una onda a esa frecuencia).
Inicialmente, no pude explicar esto, sin embargo, ahora sospecho que estos armónicos se producen a partir de la relación de la carga del altavoz y la onda cuadrada. (Esta es la razón por la que los sobretonos no aparecen en un simulador de circuito).
En otras palabras, cuando el voltaje se mueve de alto a bajo, el cono del altavoz no puede cambiar con la misma velocidad debido a su masa y resistencia del aire. Si la onda cuadrada tuviera un ciclo de trabajo perfecto del 50%, este efecto de "redondeo" se equilibraría entre cada empuje y tirón. Dado que mi circuito es asimétrico, tal vez el cono del altavoz nunca se empuja completamente cuando el voltaje es alto antes de que el voltaje baje y comience a tirar del cono del altavoz hacia atrás. Esto, en mi cabeza, parece que crearía pequeños montículos en las olas.
Solo quiero algunas ideas sobre esto. ¿Tiene sentido lo que estoy diciendo? Si es así, ¿hay un nombre para este efecto? Si estoy en lo cierto, ¿alguien podría indicarme un artículo sobre esto?
Aquí están los gráficos de espectro uno al lado del otro en dos posiciones diferentes de perilla. Puede ver que a la izquierda (238 Hz) hay algunos armónicos pero son modestos en relación con los picos cuando el circuito genera una onda de mayor frecuencia (771 Hz).
Además, considerando las fórmulas, la onda de menor frecuencia es más simétrica que la onda de mayor frecuencia. Esto se debe a que R2 es > 100 veces la diferencia de R1.
Entiendo que las fluctuaciones en la onda cuadrada producirán "sobretonos", sin embargo, ¿la afecta la carga del altavoz? ¿Alguien puede hablar de eso?
Esta forma de onda no se parece en nada a una onda cuadrada. Parece un montón de señales de ondas. Lo cual tiene sentido porque un altavoz no puede hacer una "onda cuadrada", ¿verdad?
Además, ¿por qué hay diferencias tan marcadas entre la gráfica de 238 Hz y la de 771 Hz?
Para acompañar algunas de las otras respuestas: una onda cuadrada de ciclo de trabajo "ideal" del 50% tendrá armónicos infinitos en las frecuencias de enteros impares por encima de la frecuencia fundamental. A medida que cambia el ciclo de trabajo, habrá un cambio de armónicos de frecuencia enteros pares agregados, etc. Modificar el valor de R2 en su circuito no solo cambia la frecuencia sino también el ciclo de trabajo al mismo tiempo, por lo que observará no solo el efecto de modulación de ancho de pulso (y el cambio de frecuencia), sino también el cambio en los armónicos resultantes.
En primer lugar, puede crear fácilmente una buena onda cuadrada a partir de cualquier tren de pulsos de ciclo de trabajo ejecutándolo a través de un flip-flop de palanca. Eso es básicamente usarlo como un contador de 1 bit. Eso divide la frecuencia por 2, por lo que compensa duplicando la frecuencia del tren de pulsos.
A su pregunta, cada borde afilado contiene muchas frecuencias altas. Especialmente si la frecuencia del pulso es lo suficientemente larga, entonces el altavoz podría estar resonando por un rato en una de esas frecuencias. Los mejores altavoces harían esto menos, pero todos los altavoces tienen algunas resonancias en alguna parte.
Una forma de solucionar esto es aplicar un filtro de paso bajo a la onda cuadrada antes de utilizarla para controlar un altavoz. Ciertamente, filtrar cualquier cosa que no pueda escuchar de todos modos es gratis, pero a menudo hay un límite superior inferior en las frecuencias legítimas. Aún obtiene muchos armónicos de ondas cuadradas de baja frecuencia antes de que el filtro se active, pero eso es lo que hace que el resultado suene como una onda cuadrada en lugar de una onda sinusoidal o alguna otra forma de onda.
Utilice el 555 en la configuración de onda cuadrada donde la salida impulsa la línea de carga y descarga como se muestra a continuación. No será totalmente cuadrado pero debe ser consistente con la frecuencia.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Disculpas por el esquema al revés... El símbolo en la biblioteca está al revés.
SUMA
Sin embargo, si los armónicos son su problema, es posible que desee amortiguar, filtrar y amplificar la onda triangular en la parte superior de C1 y alimentar ESO a su altavoz en lugar de los bordes afilados de la onda cuadrada.
Cuando estaba diseñando un circuito de recuperación de reloj y datos síncronos de 10 MHz a principios de los años 80, estaba muy preocupado por la inestabilidad y la asimetría del reloj. datos "cortados".
Mi requisito para la segmentación de datos de AM 101010 y 11001100 era el mismo ciclo de trabajo del 50 % +- 0,5 % para una amplia gama de amplitudes de señal y temperatura. Al no tener un DSO o un contador TI de precisión, decidí usar un analizador de espectro como usted y correlacionar el primer armónico par con la simetría.
Entonces podría medir asimétrico directamente de SA. Olvidé los valores, pero era algo así como 2f = -22 dB en relación con 1f. Puede calibrarse usted mismo. Por supuesto, -60dB podría ser un error de 0.05% o algo así fue excesivo, pero puede sacar un reloj /2 FF para obtener esto con simetría de tiempo de subida a tiempo de caída.
Los errores provienen del sesgo en el sesgo y el tiempo de subida/bajada y la simetría del límite actual, así como las compensaciones del comparador en su caso.
A priori: defina su tolerancia y condiciones de especificación.
Tim
winny
Tim
broma
Tim
Tony Estuardo EE75