粉紅噪聲與粉紅噪聲發(fā)生器

白噪聲發(fā)生器通常用于測(cè)試中，如：誤碼率測(cè)量中的噪聲電平設(shè)置、振動(dòng)分析所用的寬帶信號(hào)、采用FFT的快速濾波器性能評(píng)估以及眾多其它應(yīng)用。背景噪聲、擴(kuò)音系統(tǒng)房間平衡等采用噪聲源的音頻應(yīng)用很有可能會(huì)用到“粉紅”噪聲。粉紅噪聲特征是每個(gè)倍頻程都具有相同的功率，因此100~200Hz頻段與1.0~2.0kHz或10~20kHz頻段具有相同功率。

此處的粉紅噪聲源是基于偽隨機(jī)序列（PRS）發(fā)生器，其很像之前一篇文章中的白噪聲源。如果在低于PRS時(shí)鐘頻率5%之處過(guò)濾噪聲，則白噪聲輸出為隨機(jī)輸出（即，頻率及高斯振幅相同）。面向聲頻頻帶介于20Hz~20kHz之間的粉紅噪聲發(fā)生器可以滿足隨機(jī)性要求，而且能夠修整模擬輸出的頻率含量。

粉紅噪聲的頻率特性以每倍頻程3dB或每十倍程10dB的速度衰落。其為單極低通濾波器速度的一半。濾波電路比簡(jiǎn)單的R-C稍微復(fù)雜一點(diǎn)。通過(guò)谷歌搜索可以找到大量粉紅噪聲濾波器的實(shí)例。此處所用例子來(lái)自1976年《National Semiconductor音頻手冊(cè)》，該書雖然不再出版，但經(jīng)常翻印。相關(guān)數(shù)值經(jīng)過(guò)調(diào)整，以便提供接近額定值的上端性能，并提高到數(shù)字輸出的濾波器負(fù)載阻抗。圖1說(shuō)明賽普拉斯 CY8C24423中實(shí)現(xiàn)的完整原理圖、幾個(gè)外部部件以及白噪聲與粉紅噪聲源。相關(guān)代碼僅限于設(shè)定PRS的多項(xiàng)式值和一些啟動(dòng)命令。

圖1：白噪聲與粉紅噪聲發(fā)生器簡(jiǎn)要原理圖

PRS長(zhǎng)度有所增加（相對(duì)于之前的白噪聲設(shè)計(jì)），從而使序列重復(fù)長(zhǎng)度超過(guò)頻譜分析器的帶寬。24位或者更長(zhǎng)的任何序列均適合于音頻應(yīng)用。3dB/倍頻程濾波器的輸出（在示波器上）顯得相當(dāng)小，因此添加了一個(gè)24dB增益的PGA。此外，PGA輸出還提供能夠驅(qū)動(dòng)32歐姆負(fù)載的緩沖器。

圖2：粉紅噪聲輸出

20Hz~20kHz的輸出符合1.0 dB范圍內(nèi)的標(biāo)稱-3dB/倍頻程斜率。

如果需要低于20Hz 的信號(hào)衰減，則在PGA輸入點(diǎn)連接10Hz單極高通濾波器即可。如果需要超過(guò)20kHz 的信號(hào)衰減，則可以把PGA的輸出重新布線到帶通濾波器的輸入。這是一個(gè)在賽普拉斯 PSoC Designer開(kāi)發(fā)工具中選擇不同濾波器輸入的簡(jiǎn)單問(wèn)題。(end)