Спектры мощности шума с фильтрацией нижних частот, показывающие низкую мощность при самых низких частотах

Белый шум проходит через повторитель напряжения, затем фильтруется через простую RC-цепь нижних частот первого порядка (C = 0,5 мкФ, переменное сопротивление от 2 кОм до 10 кОм, в зависимости от тестируемого значения RC). Затем это записывается с помощью устройства A2D. Затем я вычисляю спектры мощности, используя следующий код Python, применяемый к полученным необработанным данным:

def FFTF2(raw_data):
    result = abs(np.fft.fft(raw_data)*np.conj(np.fft.fft(raw_data)))
    return result[0:(len(result)/2)]

Результат следующий:

RC=1 мс

Это при RC 1 мс. Как видите, на самых низких частотах не хватает мощности. Как будто сигнал проходит через полосовой фильтр. Эффект не так заметен при более высоких значениях RC.

Это нефильтрованный шум:

нефильтрованный шум

Если я использую другой операционный усилитель в цепи повторителя напряжения, я получаю следующее при разных значениях RC:

RC 5 мс:

введите описание изображения здесь

RC 2,5 мс:

введите описание изображения здесь

RC 1 мс:

введите описание изображения здесь

С чем может быть связано такое "подрезание" на самых низких частотах? Выглядят ли спектры мощности этого отфильтрованного шума "нормально" или затухание должно быть более плавным?

Две идеи пришли мне в голову: 1) это случайно (можете ли вы взять больше данных и посмотреть, сохраняется ли эффект?); 2) есть некоторая утечка тока через ваш конденсатор (просто подозрение, что это приведет к потере мощности на низких частотах).
Этот вопрос может привлечь больше внимания, лучший ответ в стеке электротехники
@tok3rat0r: 1) Используемые наборы образцов составляют 100 000 образцов при частоте 10 000 в секунду. Я протестировал более 50 наборов образцов, и все они демонстрируют эту проблему в той или иной степени, в зависимости от операционного усилителя, используемого в повторителе напряжения. 2) Я протестировал 2 разные RC-цепи, обе показывают эту проблему.
@docscience: Может быть, его можно было бы перенести туда, если модераторы сочтут, что там будет лучше? Я не был уверен, где опубликовать это.
Итак, скорее всего, это какое-то неидеальное поведение компонента (конечное сопротивление конденсатора или емкость резистора). Как говорит @docscience, вероятно, лучше подходит для EESE.
@gline Я отправил сообщение модераторам. Это хороший вопрос, я просто говорю, что вы привлечете больше внимания к другому стеку. Кстати, ваш входной белый шум имеет нулевое значение? Причиной может быть смещение входного шума.
Что именно представляет собой ваш аналого-цифровой преобразователь? Есть ли вероятность, что он связан по переменному току?
Глядя на слабо отфильтрованный сигнал (1 мс), можно увидеть отчетливые пики на частоте сети (50 Гц) и ее гармониках. Как вы создаете белый шум?
Генератор белого шума используется для генерации шума, он немного смещен ниже 0 среднего значения. Как смещение входного шума покажет такое поведение? АЦП не связан по переменному току. Это USB-устройство, которое подключается к общему заземлению источника питания операционного усилителя (повторителя напряжения).
Какие операционные усилители вы используете?

Ответы (1)

Есть несколько вещей, которые могут происходить, если честно.

1) Ваш операционный усилитель — настоящий операционный усилитель. Таким образом, у него есть ограничения для типов нагрузок, которые он может управлять (не все они стабильны в отношении единства, не все они способны управлять емкостными или индуктивными нагрузками и т. д.).

2) Ваш входной импеданс АЦП портит вашу «подаваемую мощность». В электрических цепях нагрузки влияют на частоты фильтра. АЦП также не очень известны тем, что имеют резистивные входы.

Лично я думаю, что это второй, но это не имеет большого значения, потому что вы решаете оба одинаково. Переместите фильтр перед буфером напряжения (повторителем) и посмотрите, решит ли это проблему. Это должно выглядеть так:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Спектры мощности шума с фильтрацией нижних частот, показывающие низкую мощность при самых низких частотах
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v