PSoCの正弦波出力をFFT

PSoCの正弦波出力波形に対してFFTをおこない、階段状のノイズの周波数スペクトルを求めました。

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PSoCでLED正弦波駆動


PSoCは、デジタルブロックで生成した方形波をアナログブロックで構成されたスイッチトキャパシタバンドパスフィルタを通すことにより、外付け回路無しで正弦波を生成することができます。参考:PSoCでLED正弦波駆動

しかしながら、スイッチトキャパシタフィルタを通したフィルタは細かく見ると階段状になっているのが分かります。PSoC/GPIOのしきい値とヒステリシスPSoC/GPIOのしきい値と電源電圧では、この階段状のノイズを取るために、抵抗とコンデンサで構成したローパスフィルタを使いました。


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fig.1: PSoC正弦波出力波形(赤)とRCローパスフィルタを通したもの(緑)


ExcelでFFT


PDS5022SとExcelで高速フーリエ変換では、方形波の測定波形の周波数スペクトルをExcelを用いた高速フーリエ変換(FFT)を用いて行いました。

今回は同様に、PSoCの正弦波出力に対してFFTを行い、周波数スペクトルを求めました。


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fig.2: 出力波形のFFT(赤)とLPF後のFFT(緑)


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tag: PSoC PDS5022 FFT スイッチング回路 スイッチト・キャパシタ 

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サンプリング周波数は?

スイッチト・キャパシタの駆動周波数をもっと高くすることはできないのでしょうか。
トランジスタ技術の記事によると、バンド・パス・フィルタのサンプリング周波数F_Sampleは、50Hz(フィルタ・デザイン画面では50kHz)となっているので、20msec周期の階段ができてしまったものと推測されます。
具体的には、Oversample Ratio の数値がもっと大きく出来ればいいはずです。

Re: サンプリング周波数は?

のりたんさん、こんにちは。コメントありがとうございます。

パラメータはトラ技09年1月号のままで、中心周波数1kHz(1Hz)、サンプリング周波数50kHz(50Hz)としています。
フィルタ設計ウイザードは、実際にいじっていないのでなんともいえないのですが、入力できるサンプリング周波数は最大80kHz(80Hz)のようなので、オーバーサンプリングレートが50から80になったところで劇的に改善と言う感じにはならないのではないかと思っています。

Re: サンプリング周波数は?

ではでは、中心周波数F_Centerの設定だけをたとえば100Hzに下げて、結果的に Oversample Ratio を上げるという案はどうでしょうか。その場合には、BPF2_1に与えるクロック周波数を2kHzにするため、カウンタの分周構成を変更する必要があります。
デバイスがあれば、自分でやってみる所なんですが。

Re: Re: サンプリング周波数は?

のりたんさん、おはようございます。

それが、どうやらオーバーサンプリングレートの方が律束しているようで、中心周波数を一桁下げると、サンプリング周波数に設定可能な値も一桁下がってしまい、オーバーサンプリングレートを上げることができません。

フィルタ設計ウイザードやユーザーモジュールを使わずに、自分でスイッチトキャパシタモジュールを使ってフィルタを設計すれば回避できるのかもしれませんが、今の私の理解度ではそこまでは難しいです。
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