Różnice w średnich wartościach RMS sygnału sinusoidalnego i szumu białego - dlaczego wyniki są inne?

Mon Sep 26, 2011 3:11 pm   

Mam taki kłopot.

Otóż mierzę sobie (za pomocą prostownika aktywnego z filterm uśredniającym)
poziom pewnego sygału audio.

Ale kiedy sobie symuluję wszystko z użyciem sygnału sinusoidalnego, to
otrzymuję na wyjściu tego
filtra uśredniającego inne wyniki niż na sygnale "realnym", który jest co
prawda taki sam jeśli chodzi
o napięcia międzyszczytowe - ale to jest praktycznie szum biały modulowany
amplitudowo.

I teraz - jaka jest różnica pomiędzy średnią wartością sygnału
sinusoidalnego a szumu , przy założeniu oczywiście
że oba sygnały mają takie samo Vpp ?

Mon Sep 26, 2011 3:21 pm   

W dniu 2011-09-26 17:11, sundayman pisze:


Srednia wartość szumu to 0, pytasz się pewnei o wartość po
wyprostowaniu.

Z tym pytaniem mam jeden problem, szum biały na dobrą sprawę
nie ma wartości Vpp (jest nieskończona), a co pokazuje Twój
miernik/jak układ potraktował ten prawdziwy sz.b. trzeba by zgadywać.

Chyba, że to nie jest szum biały, tylko np wav wypełniony
rand (jakims rozkłądem, najpewniej jednostajnym;)
(lepszy byłby gauss tylko obcięty zakresem).


pzdr
bartekltg

Mon Sep 26, 2011 3:34 pm   

Użytkownik "sundayman" napisał w wiadomości grup
dyskusyjnych:j5q4nn$oqn$1@news.onet.pl...

Nie znam teorii - ale tak na zdrowy chlopski rozum to szum naprawde
bialy moze miec dowolne napiecie szczytowe.
Gdzies tam sie cos przypadkiem skoreluje i wyjdzie pik wysoki ale
waski.
Innymi slowy - wartosc srednia powinna byc niska.

Lepiej bedzie jesli masz jakies ograniczenie czestotliwosciowe pasma
tego szumu.
A prawdopodobnie calkiem rozsadnie jesli znasz metode generacji tego
szumu, albo widzisz na oscyloskopie ze wiekszosc pikow tego szumu
miesci sie w jakis granicach.

Innymi slowy ... jesli mozesz to zapomnij o Vpp. Mierz napiecie
srednie wyprostowane, albo od razu skuteczne.

Ewentualnie podlacz wejscie i wyjscie do oscyloskopu, zobacz czy to
srednie napiecie jakos odpowiada obwiedni szumu.

J.

Mon Sep 26, 2011 3:46 pm   

No oczywiście to jest szum w określonym paśmie (70Hz - 5kHz z grubsza).
Jego obwiednia jest dobrze określona , i oczywiście jest korelacja pomiędzy
średnim napięciem a tą obwiednią (do mierzę jak wspomniałem właśnie średnie
wyprostowane).
I dobrze, bo właśnie o to chodzi, żeby wykryć w sygnale przekroczenie
określonego poziomu.

Stałą czasową układu uśredniającego (czyli de facto RC na wejściu końcowego
OPAMPa) dobrałem sobie
tak, żeby mi pasowało, Tyle, że np. jeśli zapodaję analoginczy sygnał
testowy sinus (o takim samym Vpp, powiedzmy 1kHz) to dostaję na wyjściu
pomiarowym 2.5V, a "realny" sygnał szumowy daje mi 600mV,
czyli wychodzi że jakieś 4 x mniej. No ale to jest wynik "miernikowy" i
chciałbym wiedzieć, jak to się ma do teorii :)

Oczywiście na razie wszystko odbywa się na poziomie symulacji w LTSpice i
CM2000
No ale właśnie tutaj chciałbym uzyskać sensowne parametry...

Dalej to idzie na MCU, więc chcę mieś poziom pomiaru możliwie dobrze
dopasowany do ADC, ale
wolałbym wiedzieć jak to "wyliczyć" zamiast dobierać "na oko" wzmocnienie w
torze.

Mon Sep 26, 2011 4:11 pm   

Użytkownik "sundayman" napisał w wiadomości grup
dyskusyjnych:j5q6on$b7$1@news.onet.pl...

O tyle istotne ze gorna czestotliwosc ogranicza od dolu szerokosc
pikow.


Eeee - to zacznij od zrzucenia wartosci wejsciowych z tego generatora
do pliku, a potem sobie usrednij w excelu czy co tam lubisz :-)


Gdyby zastosowali metode generacji podajaca po prostu losowe napiecie
w danej chwili czasu, losowe o rozkladzie rownomiernym,
to srednia wyprostowana powinna wyjsc 1/4 Vpp, czyli z 2.5Vpp jakies
625mV na wyjsciu.
Ale sinusoida daje wartosc podobnego rzedu, troche wyzsza,

J.

Mon Sep 26, 2011 4:30 pm   

Dobra, może trochę zamotałem, więc jeszcze raz wyjaśnię ;
projektuję układ (prosty), który ma wykonać następującą rzecz :

Na wejściu mam podłączony mikrofon pojemnościowy.
Z tego mikrofonu dostaję sygnał w postaci szumu o zmiennej obwiedni.
MCU ma mi umożliwić wykrycie określonego poziomu sygnału.

Czyli - sygnał z mikrofonu, po przedwzmocnieniu podaję na prostownik
aktywny,
z którego idzie sobie na układ RC uśredniający, który to sygnał wchodzi na
ADC.

Układ testuję w TLSPice, ale mogę to robić na 2 sposoby :

1. Za pomocą "generatora", któremy zadaję określony sygnał sinus o Vpp
takim,
jaki mam w realnym sygnale.

2. Za pomocą "realnego" sygnału, który mam zapisany w .WAV

Oczywiście te sygnał z WAV ma też odpowiedni (czyli taki jak "w realu"
poziom Vpp. Jest to 20mV Vpp).

Czyli w LTSpice mam jakoś żródło albo sinus 20mV vpp, albo nagrany w realu
szum, też 20mV vpp.
W układzie uśredniającym dostaję dla sinusa 2.5V, dla szumu 600mV.

No to teraz - z tego co piszesz, wynikałoby, że właściwie powinienem mieć
dla sinusa
poziom zbliżony. A jest jak jest...

Hm.. Może coś zatem w symulacji jest nie halo...Zaraz jeszcze raz
sprawdzę...

Mon Sep 26, 2011 6:47 pm   

On 26.09.2011 18:30, sundayman wrote:

No to spróbuj nałożyć tą samą obwiednię na szum i na sinus 5kHz i
porównaj sygnał na wyjściu.

Mon Sep 26, 2011 7:17 pm   

No taaak, więc sprawa jest następująca :

Wartość średnia to Vpp przebiegu dzielona przez PI. I układ działa
dokładnie jak powinien.
Tyle, że jak się przyjrzałem dobrze temu szumowi, to w nim poszczególne
"piki"
mają faktycznie takie same Vpp jak dałem sinus, ale to tylko piki
poszczególne, a cała reszta jest około 10-krotnie
mniejsza :)

Czyli wszystko się zgadza. Jak zwykle - jak coś nie wychodzi, trzeba szukać
błędu :)

Dzięki za pomoc !