●　実験テーマ75

「デジタル・フィルタの実験」　（dsPIC30Fトレーニング基板＋自作簡易自動周波数特性測定装置にて実験をしてみました。）

■　2016.3.15
　　・ターゲットの、dsPIC30Fトレーニング基板は、約10年前に、キットで組立てたものですが、
　　　オリジナルは、トラ技2007年8月号に付属されてる「dsPIC30F2012（28pin）基板」
　　　（ブートロダー＋タクトSW等を搭載）を、マルツ製トレーニング基板の、40pinソケットに実装して
　　　使うようになっていたものを、 　40pinの、dsPIC30F4013＋PICkit2で開発出来るように、
　　　インターポーザ基板による改造を施したものです。
　　　この詳細については、実験テーマ3の記事を参照してください。

　　・トラ技2007年9月号に、DSPライブラリによる、各種デジタルフィルタの実験記事が載っていたので、
　　　既にそれにのっとり、PWM＋LPF出力での実験は一通り済んではいました。
　　　ただ、この時の測定には、記事でも紹介されている、「SoftOscillo2」の、Fスイープ機能と、FFT解析機能
　　　を使ってのものでした。
　　　Fスイープに使っているWAVファイルの、Fポイントは、50Hz〜　20KHzの間で全11ポイントしかないため、
　　　詳細なグラフが 　描けず、折れ線グラフのようになってしまいます。
　　　今回、これを、最近ソフト更新した「簡易自動F特測定装置」で、測定してみたくなりました。
　　　これなら、Fスイープポイントは、10Hz〜 100kHzの間で全181ポイントあるので、詳細なグラフ描画が可能です。
　　　デジタルフィルタはどれも、減衰が急峻なので、0dBを基準にして測定すると、下の方が、-40dBでスケールアウト
　　　してしまうので、オフセットトリマを回し、+10dBを基準にして測定してみました。

　　　尚、描画されたカーブは、ソフトで作られたDSP演算による特性と、PWM（又はDAC）出力後の、アクティブLPF
　　　（カットオフ≒ 5kHz）の特性の合成されたものとなります。
　　　なので、HPFなどは、高域が強制的に、5kHzからダウンし始めるので、一見、BPFのように見えるので　注意が必要です。
　　　またテストプログラムは、雑誌に付属のCD-ROMに収録されている各サンプル・プログラムをブートローダーでなく、
　　　dsPIC30F4013＋PICkit2で開発出来るよう手直ししました。（テスト内容は特に変えていません。）

■　2016.3.16
　　・まずは、移動平均フィルタから試してみました。
　　　プログラムの流れの概要は以下の通りです。（トラ技記事よりまとめて抜粋）
　　　T3割込み関数に10タップ移動平均フィルタを組み込む。
　　　T3周期で、ADCから入力信号のAD変換データが読込まれ、T2の周期で動作する、PWM処理へデータが渡される。
　　　移動平均フィルタの処理は、ADCと、PWM処理の間で行う。

　　　以下にその結果を示しました。1kHzから急峻に減衰し始め、2.8kHzで、-33.50dB（読値+10dB）ダウン、
　　　そして約5kHzにて-20dBにアップ、その後は、幾つかのバタツキを経て減衰して行くのがよく判ります。

■　2016.3.17
　　・次に、127タップの、各種FIRフィルタを試しました。（トラ技では、第6章）
　　　電源投入時に、2つのタクトSWの状態を読込み、その状態によって
　　　4種類のフィルタ→　LPF, HPF, BPF, BRF（ノッチ）の、係数（127個）を、どのテーブルから読込むか判断し、
　　　各処理に分岐します。
　　　その係数の取得は、「DSPLinks」というソフトによって行っています。
　　　以下にトラ技から抜粋した、本実験のブロック図を示しました。

　　　以下にその結果を示します。

■　2016.3.21
　　・このトレーニング基板は、オプションで、Microchip社の、DAC：MCP4822 が実装できるようになっていて
　　　ヘッダピンにて、PWM出力と、DAC出力を選べるようになっている。
　　　DACの方が、S/Nは良くなりそうなので（トラ技の記事では、-20dBほど良くなると書いてあった。）
　　　DAC＋LPF出力でも、試してみた。

　　　Ｆ特で見る限りは、見た目、そんなに変わりはないが、良く見ると、低レベル領域の、スペクトルの様子
　　　などが若干詳細になったような気がする。
　　　まあこの辺は、FFT解析で見ないと判らないか・・・

　　　以下にDAC＋LPF出力での、F特実測例を示した。

＜最終ソース＞
　・こちらから、どうぞ→ MovingAverage_4013.c （移動平均フィルタの、テストプログラム）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 StaticAdaptive_4013.c （4種の、FIRフィルタの、テストプログラム（PWM出力の場合））
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ExternalDac_4013.c （4種の、FIRフィルタの、テストプログラム（DAC出力の場合））

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