Зміна сигналу постійного струму

Я бачив кілька різних способів додавання зміщення постійного струму до звукового сигналу. Я імітував їх, і всі вони дають мені подібні результати, але я не можу зрозуміти, чому вибирати A над B або C. Моїм аудіо джерелом буде Аудіо ліній рівня від 2 до 2 В змінного струму, що проходить через ковпачок 220uF, а потім фільтр низьких частот (RC, 2 полюс). Сигнал буде прочитаний АЦП.

Перший спосіб - це використання дільника напруги: проста схема зміщення

введіть тут опис зображення

Це досить зрозуміло, і я розумію, як це працює. Я також бачив цю саму конструкцію за допомогою діода, але не зміг знайти приклад.

Наступний приклад: як читати аудіосигнал за допомогою ATMega328? - зображення з відповіді ендоліта.

введіть тут опис зображення

Ще одне, що я бачив, це: я не зовсім розумію цю схему передпідсилювального пристрою FET-BJT

І схема призначена для попереднього підсилювача, і є 2 версії, і обидві додають зміщення.

введіть тут опис зображення

Моє запитання - яка найкраща практика додавання упередженості до звукового сигналу? Які є інші способи додати зміщення постійного струму до сигналу?

Редагування / оновлення: дивлячись на відповіді - використання другого виглядає так, що найкраще буде працювати для моєї програми, використовуючи щось подібне. Чи можна зробити якісь інші вдосконалення? Окрім стійких рейок Vref / Power.

введіть тут опис зображення

audio dc bias

— jsolarski
джерело

Невелика примітка, ви кажете, що у вас є кришка для роз'єднання 220 мкФ. Думаю, ви можете мати на увазі ковпачок зчеплення.

— Kellenjb

Сигнал буде зчитуватися АЦП, для лічильника BPM (б'ється за хвилину) І Kellenjb ви коректуєте ковпачок зчеплення і не роз'єднуєте - виправлено

— jsolarski

Як зауваження: я використовую перше рішення без проблем, але моя схема, безумовно, не відрізняється високою точністю, як це стосується модельного літального апарату з безліччю інших шумів (двигуни, сервопривод, вітер тощо)

— Томас О

Ви навмисно намагаєтесь ізолювати низькі частоти цими RC-фільтрами, правда?

— ендоліт

@endolith Так, я навмисно намагаюся ізолювати низькі частоти, під 3

— кГц

Відповіді:

Не використовуйте перший контур. Будь-який шум або шипи від джерела живлення змішаться з вашим сигналом. Оскільки точка зміщення підключена безпосередньо до сигналу, ви не можете відфільтрувати шум живлення, не відфільтрувавши сигнал.

Використовуйте другий контур. Він виробляє напругу в середній точці, яка щільно з'єднана з землею, тому компонент постійного струму є наполовину живленням, але компонент змінного струму (шум і шипи) відфільтровується конденсатором. Це не є повною ланцюгом, хоча вам все одно потрібно підключити його до сигналу.

Це те, що ви намагаєтесь зробити :

просте зміщення постійного струму

Вихід такий самий, як вхід, щойно зміщений вгору на 2,5 В. Резистор на вході гарантує, що сторона входу конденсатора знаходиться на 0 В постійного струму, щоб запобігти спливанню під час з'єднання. Резистор на вихідній стороні ковпачка змінного струму зміщує цю сторону до напруги зміщення постійного струму. Якщо у вашому ланцюзі вже є джерело напруги зміщення постійного струму низького опору постійного струму, підключіться до цього. В іншому випадку ви можете використовувати схему №2 для генерування зміщення, наприклад :

Схема, що показує зміщення постійного струму сигналу змінного струму

(Однак моделювання потребує тривалого часу, щоб досягти значення зміщення постійного струму. Щоб вирішити його, натисніть на вкладку меню «Знайти робочу точку постійного струму». )

Напруга зміщення постійного струму виробляється дільником напруги та конденсатором для фільтрації шуму живлення. Зауважте, що якщо ви використовуєте одну і ту ж точку Vbias для декількох сигналів, вони можуть перехрещуватися через цю точку. Більша шапка зміщення зменшує перехресні звуки. Більший з'єднувальний конденсатор покращує низькочастотну характеристику. Але зробіть їх занадто великими, і зарядити їх потрібно довго, коли ви перемкнете вимикач живлення.

3-я діаграма не є зміщенням ланцюга; це мікрофонний підсилювач.

— ендоліт
джерело

Що стосується попереднього підсилювача, що сигнал зміщення ланцюга, якщо я використовую не підсилений (фоно) сигнал або мікрофну? або він повинен просто пройти попередній підсилювач, який не зміщує і зміщує сигнал біля фільтра?

— jsolarski

@jsolarski: Я не розумію вашого запитання про преамп. Ця схема є високоефективним мікропідсилювачем мікроелементів. Ви просто хочете захистити сигнал, перш ніж він перейде в АЦП?

— ендоліт

що стосується мого попереднього коментаря, мені доведеться поставити ще одне запитання, коли я дістанусь до цього моменту, мене хвилює те, що у мене є декілька сигналів, деякі - рівень лінії, а деякі - дуже низькі мікрофонні входи або звукові сигнали. Мені просто потрібен спосіб утримувати рівні в одному діапазоні під час підключення до різних джерел.

— jsolarski

@jsolarski: Тоді це буде як і будь-який вхідний мікшер звуку. Вам знадобиться деякий контроль змінного посилення для непередбачуваних входів низького рівня та, можливо, окремі гнізда для рівня лінії, залежно від роз'ємів, які ви хочете використовувати. Для лічильника BPM низький рівень шуму, мабуть, не так важливий, тому ви можете просто використовувати один етап посилення підсилювача з широким діапазоном посилення. По черзі, більш вузький діапазон посилення та перемикач 20 дБ.

— ендоліт

Ви говорите, що в першому ланцюзі OP буде посилений шум живлення, але ваш перший ланцюг має джерело живлення, безпосередньо підключений до виходу. Чи не відсутній конденсатор? Як перший ланцюг фільтрує джерело живлення змінного струму (шум)?

— SpaceDog

Найпростіший метод - це перше зображення, з яким ви пов’язані. Це зробить роботу, але має великий потенціал для вашої заявки. Якщо на ваших лініях живлення є шум на них, шум буде доданий до сигналу, який ви намагаєтеся виміряти.

Другий спосіб майже ідентичний першому. Велика перевага перед першим методом полягає в тому, що шум на лініях живлення не має такого ж впливу на сам сигнал.

Третій метод - це вбивство за те, що ви хочете зробити. Він призначений для отримання більш високих потужностей, але оскільки ви просто читаєте його за допомогою АЦП, немає ніяких причин вам це потрібно.

— Kellenjb
джерело

Якщо напруга, від якої АЦП отримує свою контрольну систему, подає дільник резисторів, я не бачу, що поєднання цієї напруги в аудіо, що подає АЦП, буде великою проблемою. Дійсно, якщо в посиланні АЦП є якісь коливання, я б подумав, що поєднувати його з входом АЦП з амплітудою 50% було б краще, ніж мати опорний хід, а вхід - ні, хоча звуковий сигнал у будь-якому випадку буде погіршеним. Якщо посилання АЦП - це абсолютна напруга, яке недоступне на вихідному штифті, ваше зміщення також має бути абсолютним напругою (від регулятора чи іншого).

— supercat

Перший контур, простий дільник резисторів, - це, безумовно, найпростіше, швидке та найдешевше рішення. Це також рішення, яке використовує більшість аудіосхем. Якщо ви не хочете про-звукових рівнів продуктивності, я б рекомендував цей метод.

"Правильним" рішенням було б мати окрему силову рейку, яка знаходиться на напрузі зміщення. Запустіть свій аудіосигнал через блокуючий заглушку постійного струму, а потім піднесіть резистор до напруги напруги зміщення. Цей підхід має менше шуму та гармонійних спотворень, ніж простий резистор-роздільник - хоча різниця в продуктивності важлива лише для тих, хто в про-аудіо світі, і не варто заважати більшості.

Один з випадків, коли «правильне» рішення вартує неприємностей для середнього кола, коли АЦП сам забезпечує рейку напруги зсуву. Деякі АЦП видадуть це напруга, і все, що вам потрібно зробити, це використовувати його. Це приємно, адже ви можете отримати кращу точність, ніж будь-яке інше рішення. Іноді у мене виникали проблеми, коли мені доводилося брати цей вихід з АЦП та запускати його через буфер на основі коефіцієнта посилення єдності, щоб він мав силу приводу для належної роботи.

Інші два рішення, які ви згадуєте, спрацювали б, але я б не переймався. Вони дещо хитрі і не пропонують жодних важливих переваг, які надає простий резистор-роздільник або «правильні» рішення.