粉红噪声与粉红噪声发生器

噪声发生器通常用于测试中,如:误码率测量中的噪声电平设置、振动分析所用的宽带信号、采用FFT的快速滤波器性能评估以及众多其它应用。背景噪声、扩音系统房间平衡等采用噪声源的音频应用很有可能会用到“粉红”噪声。粉红噪声特征是每个倍频程都具有相同的功率,因此100~200Hz频段与1.0~2.0kHz或10~20kHz频段具有相同功率。

此处的粉红噪声源是基于伪随机序列(PRS)发生器,其很像之前一篇文章中的白噪声源。如果在低于PRS时钟频率5%之处过滤噪声,则白噪声输出为随机输出(即,频率及高斯振幅相同)。面向声频频带介于20Hz~20kHz之间的粉红噪声发生器可以满足随机性要求,而且能够修整模拟输出的频率含量。

粉红噪声的频率特性以每倍频程3dB或每十倍程10dB的速度衰落。其为单极低通滤波器速度的一半。滤波电路比简单的R-C稍微复杂一点。通过谷歌搜索可以找到大量粉红噪声滤波器的实例。此处所用例子来自1976年《National Semiconductor音频手册》,该书虽然不再出版,但经常翻印。相关数值经过调整,以便提供接近额定值的上端性能,并提高到数字输出的滤波器负载阻抗。图1说明赛普拉斯 CY8C24423中实现的完整原理图、几个外部部件以及白噪声与粉红噪声源。相关代码仅限于设定PRS的多项式值和一些启动命令。

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图1:白噪声与粉红噪声发生器简要原理图

PRS长度有所增加(相对于之前的白噪声设计),从而使序列重复长度超过频谱分析器的带宽。24位或者更长的任何序列均适合于音频应用。3dB/倍频程滤波器的输出(在示波器上)显得相当小,因此添加了一个24dB增益的PGA。此外,PGA输出还提供能够驱动32欧姆负载的缓冲器。

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图2:粉红噪声输出

20Hz~20kHz的输出符合1.0 dB范围内的标称-3dB/倍频程斜率。

如果需要低于20Hz 的信号衰减,则在PGA输入点连接10Hz单极高通滤波器即可。如果需要超过20kHz 的信号衰减,则可以把PGA的输出重新布线到带通滤波器的输入。这是一个在赛普拉斯 PSoC Designer开发工具中选择不同滤波器输入的简单问题。
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发布人:众宇旺仪器 发布时间:2014年11月7日 已被浏览 1346 次 〖 打印本文