Nut van een laagdoorlaatfilter na een DA conversie

In een boek staat dat een laagdoorlaatfilter noodzakelijk is na een DA conversie zodat het gefilterde signaal overeenkomt met het oorspronkelijke signaal. Maar waarom is dat precies?

rbeckers

Overleden

Wat doet een laagdoorlaatfilter?
Hoe is een signaal uit een DA opgebouwd?

Dus...

Hoge frequenties eruit filteren die ontstaan bij conversie?

[Bericht gewijzigd door Henry S. op vrijdag 7 juni 2013 12:34:01 (61%)

rbeckers

Overleden

Ja, maar waar komen die frequenties vandaan?

(Een signaal uit een DA is opgebouwd uit ...)

Wikipedia heeft over dit onderwerp een makkeljk te begrijpen artikel.

http://nl.wikipedia.org/wiki/Aliasing

Elk signaal bevat bovendien ruis en er bestaat een verband tussen ruis en aliasing.

Groetjes.

benleentje

Golden Member

Bij het filteren van een digitaal signaal gaat het niet om ruis of aliasing. Dat is bij analoog naar digitaal.

Aan de andere kant van digitaal naar analoog heeft het laag doorlaat filter een andere functie.

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Bekijk de fourier transformatie van een blok golf, misschien kun je dan bedenken waarvoor het filter is. Opzich allemaal niet zo moeilijk, je moet het maar net weten.

Congratulations on your purchase. To begin using your quantum computer, set the power switch to both off and on simultaneously

Op 7 juni 2013 14:37:20 schreef benleentje:
Bij het filteren van een digitaal signaal gaat het niet om ruis of aliasing. Dat is bij analoog naar digitaal.

Aan de andere kant van digitaal naar analoog heeft het laag doorlaat filter een andere functie.

Klopt. Had ik te snel overheen gelezen. Mea Culpa.

Groetjes

Op 7 juni 2013 14:45:49 schreef shizzle dizzle:
Bekijk de fourier transformatie van een blok golf, misschien kun je dan bedenken waarvoor het filter is. Opzich allemaal niet zo moeilijk, je moet het maar net weten.

Of, als je fourier te moeilijk vind:

Teken een perfecte sinus. Teken het uitgangssignaal van een DA die een perfecte sinus probeert te maken.

Trek beide signalen van elkaar af, en teken het verschilsignaal. Hoe ziet dat eruit? Welke frequentie(s) heeft het verschilsignaal?

Allemaal erg lastig hoor..

Jip/Janneke
De uitgang van een DA bestaat uit trapjes. Bitje omhoog/naar beneden en een stukje tijd naar rechts. Dus alle stukjes signaal zijn een steeds een stukje plat en dan een stukje stijl omhoog of naar beneden.

Deze stijle flanken bestaan uit hoge frequenties. Hoe stijlje je filter is, hoe beter je deze flanken low-pas filtert,en worden de stijle randen steeds verder afgevlakt en uiteindelijk de originele vorm weer benaderd.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/DA_conversion_(ja).gif

[Bericht gewijzigd door powerflux op vrijdag 7 juni 2013 18:30:17 (15%)

big_fat_mama

Zie Paulinha_B

niet moeilijker maken dan nodig is

stijl != steil

stijlje >>/dev/null

[Bericht gewijzigd door big_fat_mama op vrijdag 7 juni 2013 19:07:26 (21%)

hoe beter de vraag geschreven, zoveel te meer kans op goed antwoord

Op 7 juni 2013 19:05:46 schreef big_fat_mama:
niet moeilijker maken dan nodig is

stijl != steil

stijlje >>/dev/null

steil, steiler.

ach. ik denk dat hij het desondanks wel snapt. fourier kun je er altijd nog bij halen als je meer wil weten.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Als het mechanisch zou zijn: de uitgang van de DA verloopt schokkerig. Door de snelle bewegingen (dus de hoge frequenties) te dempen verloopt de beweging soepeler.

--
OT: Chebyshev, die een bepaalde klasse filters uitvond, werkte helemaal niet in de elektronica, maar aan overbrengingen in stoomlocomotieven. Hij wilde de wielen soepel laten draaien, hoewel ze aangedreven werden door de stotend bewegende zuigerstang van de machine.
Later bleken zijn polynomen universeel bruikbaar voor alle soorten filtering van die klasse, dus ook de nu beroemde elektronische.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Misschien helpt dit. Een Engelstalige videoclip waarom dit laagdoorlaatfilter (soms) noodzakelijk is.

http://www.youtube.com/watch?v=wW7tKIGEVfg

Groetjes

Op 7 juni 2013 23:54:39 schreef Frederick E. Terman:
Als het mechanisch zou zijn: de uitgang van de DA verloopt schokkerig. Door de snelle bewegingen (dus de hoge frequenties) te dempen verloopt de beweging soepeler.

--
OT: Chebyshev, die een bepaalde klasse filters uitvond, werkte helemaal niet in de elektronica, maar aan overbrengingen in stoomlocomotieven. Hij wilde de wielen soepel laten draaien, hoewel ze aangedreven werden door de stotend bewegende zuigerstang van de machine.
Later bleken zijn polynomen universeel bruikbaar voor alle soorten filtering van die klasse, dus ook de nu beroemde elektronische.

Hoe heeft hij dit opgelost dan ? (sorry ik ben vandaag te lui om te gaan zoeken op google :) )

Congratulations on your purchase. To begin using your quantum computer, set the power switch to both off and on simultaneously

Het equivalent van aliasing bij DA heet 'imaging'. Overigens moet je enkel filteren als die kopieen van je spectrum kwaad kunnen.

Je moet ook niet filteren op de grondtoon, je kunt ook een hogere eruit filteren.

benleentje

Golden Member

Je moet toch filteren boven de hoogste analoge frequentie van je originele signaal. Stel je wit tot max 22kHZ audio signalen omzetten moet je toch op bv 25kHz filteren?

Mensen zijn soms net als een gelijkrichter, ze willen graag hun gelijk hebben.

Op 8 juni 2013 13:48:05 schreef benleentje:
Je moet toch filteren boven de hoogste analoge frequentie van je originele signaal. Stel je wit tot max 22kHZ audio signalen omzetten moet je toch op bv 25kHz filteren?

Dit hangt vooral af van de bandbreedte/lineariteit van wat er na de DAC komt.

Wat de DAC als ingangswaarden krijgt is meestal random (Muziek, zender middenfrekwent, snelheid motor) en is zelden een sinus. Het resultaat is dat de foutieve waarden veroorzaakt door de digitale afronding (kwantisatie) als ruis mag beschouwd worden. Men noemt dit trouwens ook kwantisatieruis. Deze bijkomende ruis hoeft niet noodzakelijk binnen de frekwentieband van het signaal te liggen om voor problemen te zorgen.

Om maar iets te zeggen:
- Een niet lineare analoge schakeling achter deze DAC kan deze ruis terug in de frekwentieband van het signaal mengen. (Dit principe wordt trouwens ook omgekeerd toegepast om de indruk te wekken dat er minder ruis aanwezig is)
- Een AGC kan zich (verkeerd) instellen op deze ruis.
- .......

Geen idee hoe menselijke oren reageren op ruis of harmonischen boven 20kHz.

Groetjes

Twee dingen:

- Een DAC produceert per definitie geen kwantisatieruis.

- Het menselijk oor maakt geen onderscheid tussen ruis en signaal, dat doen de hersenen. Omdat het oor niet gevoelig is boven de 20kHz (verschilt per persoon, jongeren horen meestal meer dat ouderen) is er dus niets voor de hersenen om als signaal danwel ruis te bestempelen.

Op 9 juni 2013 11:35:21 schreef blurp:
- Een DAC produceert per definitie geen kwantisatieruis.

Het proces, maw de beperkte resolutie van de numerieke voorstelling van analoge waarden produceert de kwantisatieruis.

Groeten

Totale beginner

Golden Member

Meer wiskundig zit het Gibbs-fenomeen hier voor een groot deel tussen, als je dit eens opzoekt kom je ook een eind verder.

Mvg,
Daan

Frederick E. Terman

Honourable Member

Inderdaad zat de kwantisatieruis er al in; die is niet de schuld van de DA maar van de AD-conversie.
Toch kun je daarom wel willen filteren na de DA.

Het is een goede gewoonte overbodige frequenties op te ruimen voordat je verder gaat verwerken, vooral als je niet precies weet wat er verderop in de keten gebeurt.
Niet alle laagfrequent vermogensversterkers vinden die hoge frequenties fijn. Sommige kan het niet schelen, maar het is niet altijd bekend welke jouw klant achter de DA hangt. Dus installeer je zo'n 'reconstitutiefilter' - een laagdoorlaatfilter dus.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Maar... als je met "doel" audio (ie. met een laagdoorlaat filter met 20-25kHz kantelpunt) een signaal op 24bits met 196kHz gesampled hebt en ergens anders weer probeert te reproduceren, dan lijkt een filter me hoogst overbodig.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
rbeckers

Overleden

Bij een DA is een filter niet hoogst overbodig. Er zal, welk is o.a. afhankelijk van de volgende trappen, toch een filter nodig zijn.

Op 9 juni 2013 15:33:23 schreef rew:
Maar... als je met "doel" audio (ie. met een laagdoorlaat filter met 20-25kHz kantelpunt) een signaal op 24bits met 196kHz gesampled hebt en ergens anders weer probeert te reproduceren, dan lijkt een filter me hoogst overbodig.

Als je met 24bits audio sampled, is de ruis die je versterker maakt waarschijnlijk meer dan de kwantisatieruis.