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单极性信号转双极性(滤除直流分量)的方案收集

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本帖最后由 yuyangworld 于 2013-1-15 10:10 编辑

       最近有一个项目,要求产生幅值、相位 、频率都可调的信号,所以使用DDS芯片(AD9832)产生高稳定基准信号,频率在40-70HZ,后级采用功放对信号进行功率放大,但是问题是功放IC为双电源供电,为了做到中点对齐,故要求前级输入信号也是双极性的对称信号,而DDS产生的信号为单极性的信号,而且此信号幅值要可调,其直流分量电平和交流幅值都是调动的,故上网搜索了很多这方面的资料,一般有一下几种(不一定都可行,但是列出来供大家一起鉴别):
1、高通滤波器:这个用的最多,从简单的RC无源滤波电路到高阶的有源滤波电路应有尽有,但是输入与输出有延时和失真
2、直流伺服电路:此电路一般用于稳定音频功放输出的中点和克服运放漂移,我想试验这个电路,但是我觉得这个同上,有延时和失真
3、变压器:没用过,个人觉得低频信号失真,还需要驱动信号要有一定的功率,不清楚有没有这种适用于低频的信号变压器
4、使用峰值检测电路检测出峰值,然后使用减法器将原信号减去其峰值的一半:这个我是根据网上所说整理的,不知是否可行,有待大家讨论
5、反相180°后,使用减法电路,取两者之差:这个也是根据网上所说整理的,不知是否可行,有待大家讨论,但是我感觉可行性好像很大;这种方案不能简单的使用一个反向放大器实现,因为那样的话,信号会整个都反向(包括直流分量),原始信号和反向信号相减得到的是两倍的原始信号,根本无法滤除直流分量,这种方案只适用于那种提供互补信号输出的DDS芯片,原始信号与互补信号相减才能去除直流分量得到双极性信号 6、运算电路: 因为DAC的输出和DDS的直流分量有确定的数值关系,因此可以搭建一个运算电路从而得到DDS的直流瞬时值,然后再利用减法电路将直流分量去除,这样几乎不存在延时,但是这种方案取决于运算电路的精确性,由于运放和电阻存在漂移,可能电路不稳定。
       以上方案是根据网络资料整理,由于自己知识有限,可能存在理解偏差,希望大家不要扔砖头啊,我在此项目中使用是第一种电路,但是信号出现了少量谐波失真,而且信号从输入到输出之间有延时,输出不能立即响应输入的变化,因此才搜索了相关资料,发现很多用法中只适用于信号中直流分量的电平固定的情况或者已知信号中点电平的情况,很多资料非常散,没有发现专门讨论这方面的**,故我想借众人的智慧来总结一下这个问题,欢迎大家补充方案,对各方案提出具体的实现形式,总结他们的优缺点,找到一种时延最小、失真最小、最可行的方案,希望高手不吝赐教啊!

相关帖子

沙发
shalixi| | 2013-1-13 10:03 | 只看该作者
1、高通滤波器.

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板凳
qzlbwang| | 2013-1-13 11:19 | 只看该作者
DDS难道做不到交流幅值调整时保持其直流分量不变吗?如果可以做到那还不好办吗?

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地板
天神下凡| | 2013-1-13 15:38 | 只看该作者
用DAC和减法器,将直流分量减掉。

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5
xmar| | 2013-1-13 16:48 | 只看该作者
延时和失真最小还是RC交流耦合。

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6
yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 12:55 | 只看该作者
qzlbwang 发表于 2013-1-13 11:19
DDS难道做不到交流幅值调整时保持其直流分量不变吗?如果可以做到那还不好办吗? ...

DDS调整幅值的方法是通过DAC调整满幅值引脚的输出电流,调整交流幅值时,其中心点(直流分量)也会随着调整,正是如此,才导致这个问题不好解决

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7
yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 13:02 | 只看该作者
天神下凡 发表于 2013-1-13 15:38
用DAC和减法器,将直流分量减掉。

你的意思是将信号与DAC生成的直流分量相减从而去除信号中的直流分量,这样的话,该怎样确定信号中的直流含量呢?也就是DAC输出的值呢?而且这个调节过程也有延时吧,这种方法的思路类似于直流伺服

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8
yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 13:04 | 只看该作者
xmar 发表于 2013-1-13 16:48
延时和失真最小还是RC交流耦合。

为什么呢?有没有其他方法?

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9
yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 13:05 | 只看该作者
xmar 发表于 2013-1-13 16:48
延时和失真最小还是RC交流耦合。

这样说有什么根据吗?有没有其他方案?

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10
xmar| | 2013-1-14 13:10 | 只看该作者
yuyangworld 发表于 2013-1-14 13:04
为什么呢?有没有其他方法?

用双电源供电的运放减法电路,减去DDS输出直流偏压。

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11
yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 13:17 | 只看该作者
感谢大家参与,希望大家提出更多的方案,另外纠正一下我帖子中提到的第五种方案,这种方案不能简单的使用一个反向放大器实现,因为那样的话,信号会整个都反向(包括直流分量),原始信号和反向信号相减得到的是两倍的原始信号,根本无法滤除直流分量,这种方案只适用于那种提供互补信号输出的DDS芯片,原始信号与互补信号相减才能去除直流分量得到双极性信号

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12
123654789| | 2013-1-14 13:46 | 只看该作者
非常基础的一个问题

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13
123654789| | 2013-1-14 14:07 | 只看该作者

楼主的DDS(AD9832)的负极和TDA2030的GND互相连接
DDS(AD9832)的输出接到vi
然后不要图片当中的喇叭 , 也不要哪个输出电容2000UF
然后在TDA2030的4脚和地之间串联一个变压器作为负载
得到的效果变压器的次级输出可正可负的信号  例如+5V到-5V的范围
这个可正可负的信号就是双极性的信号 达到了楼主的要求了
变压器不能升高或者降低直流信号的电压  实现了隔离直流的功能
再有一点
是DDS(AD9832)输出的范围 例如1.0V到2.9V是一个单极性的信号
不一定硬性要求输入是一个双极性的信号才能获得双极性的输出信号
还有DDS(AD9832)输出0-1.0V 对变压器不起作用,隔离直流了


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123654789| | 2013-1-14 14:13 | 只看该作者
但是问题是功放IC为双电源供电,为了做到中点对齐,故要求前级输入信号也是双极性的对称信号,

按照楼主的意思
因为后级要求双极性输出 ,所以前级也要双极性的信号输入

你这个因果关系不成立

你说这句话,表明你对电容变压器还没有彻底理解

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15
xm419| | 2013-1-14 17:01 | 只看该作者
按照楼主的意思
因为后级要求双极性输出 ,所以前级也要双极性的信号输入

你这个因果关系不成立

你说这句话,表明你对电容变压器还没有彻底理解
LZ好好思考这句话,LS说得很对

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16
shalixi| | 2013-1-14 17:41 | 只看该作者
yuyangworld 发表于 2013-1-14 13:05
这样说有什么根据吗?有没有其他方案?

你随便画个电路仿真一下可知.

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17
yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 19:52 | 只看该作者
xmar 发表于 2013-1-14 13:10
用双电源供电的运放减法电路,减去DDS输出直流偏压。

关键是直流分量的幅值是变动的,无法确定要减去的直流偏压的幅值

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18
dotaallstar| | 2013-1-14 19:54 | 只看该作者
输出用电容就行了

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19
yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 21:38 | 只看该作者
123654789 发表于 2013-1-14 14:07
楼主的DDS(AD9832)的负极和TDA2030的GND互相连接
DDS(AD9832)的输出接到vi
然后不要图片当中的喇叭 , ...

感谢大侠的参与,但是我还是有些疑问,你说的DDS负极是指其模拟地吧?
1、你这个图中功放的输入端有一个1uF的隔直电容,也是说这个电路应用的就是第一个方案的高通滤波的方法,也就存在所述的延时问题;
2、我信号处理的目的就是便于后级功放的功率放大,而你这个电路却是这一级就利用功放进行功率放大,为了得到双极性信号(即滤掉直流分量)又在后级加了变压器,这种方法也就是我帖子中提到的第3中方案,也存在着很多不足,对于接近直流的超低频的交流信号很难起作用,其次直流分量会对变压器产生直流偏磁的不利影响,可能会损坏功放,我就有血的教训,另外这种方法由于漏磁的阻抗和初次级的直流阻抗的影响,其失真可能更大;
3、关于前级输入信号的中点与功放供电中点对齐的问题,因为我后级的功放是正负对称电源供电,所以前级最好是关于零点对称的双极性信号输入,这样才能保证功放有最大的不失真输出,你提供的这个图就是这样的

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yuyangworld|  楼主 | 2013-1-14 21:41 | 只看该作者
shalixi 发表于 2013-1-14 17:41
你随便画个电路仿真一下可知.

最好有理论支持,我的目标有两个,一是失真小,二是延时小

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