Согласующий каскад для подачи аудио на АЦП МК, На ОУ Опции

[hd44780]

Здравствуйте.

Надо загнать аудиосигнал в АЦП МК, измеряющий 0..+3.3в. МК будет рисовать осциллограммы и делать FFT.
Сделал схему согласующего каскада - вложение. Каскад смещает сигнал на пол-питания (+1.5в) и имеет возможность подстроить усиление.
Прообраз каскада взял из атмеловского AVR335 - 2-е вложение.

Защитные диоды не рисовал, т.к. пока отлаживаю схему без АЦП.
Смотрел осциллом - смещает вроде нормально, а усиления на глаз не заметил. Правда R2 у меня многооборотник, может просто мало крутил ...

Вопрос - схема нормальная или что-то надо изменить?

И ещё - можно ли на выход ОУ прицепить обычный 8-омный динамик, так, для контроля послушать?

Спасибо.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

У прототипа емкость входного конденсатора 1 мкФ против ваших 1 нФ. Подсчитайте-ка сопротивление конденсатора 1 нФ на частоте, которую пытались усилить. Каким будет коэффициент усиления при этом? Динамик 8 Ом тоже можно подключить, только на пике сигнала выходной ток теоретически превысит 1 А, и из операционника пойдет дым.

Мало какой из операционных усилителей способен вынести емкостную нагрузку в доли микрофарад, а в вашей виртуальной земле стоит 100 мкФ.

Сообщение отредактировал Пушкарев Михаил - Sep 6 2012, 09:00

[hd44780]

Понял, спасибо.
Входной кондёр поменяю, а виртуальную землю я почти полностью содрал из одного из многочисленных осциллографов на AVR . Только потенциометр поставил вместо 2-х резюков, т.к. для авров поднимают на 2.5 в, а у меня проц АРМ, для него это много. Поправлю.

[alexvu]

У Вас почти рабочая схема во втором файле.
Но из-за ОС через сигнальный вход будет низкое входное сопротивление, что может вызвать искажения при работе с источниками звука. Вам лучше сделать входной повторитель на еще одном ОУ, либо подавать сигнал на неинвертирующий вход вместе с опорным напряжением.
Для работы на низкоомный динамик лучше взять звуковой усилитель (TDA или др.), коих великое множество, со стандартной обвязкой. К нему же и АЦП подключить.

[Tanya]

, а виртуальную землю я почти полностью содрал из одного из многочисленных осциллографов на AVR .

Очень плохая у Вас виртуальная земля.
Ваш ОУ сможет работать на емкостную нагрузку? Редкая птица долетит... OPA350.
Кроме того, Вы повторяете половину шумящего питания..., называете это виртуальной землей и подаете на вход ОУ.

[hd44780]

Спасибо. Дома буду делать.

TDA пока нету, но есть LM386 .

[Vovk_Z]

И ещё - можно ли на выход ОУ прицепить обычный 8-омный динамик, так, для контроля послушать?

Динамик не стоит, а наушники можно.

[hd44780]

Вы повторяете половину шумящего питания..., называете это виртуальной землей и подаете на вход ОУ.

А как ещё это можно сделать?
У атмела (вторая картинка, 1-й пост) также сделано. Только без ОУ. вообще, ОУ я ставил потому что вначале хотел подавать эту землю на землу источника, потом подумалось, что это плохо. Не знаю, почему ....
Моя креативовская звуковуха в компе изначально даёт смещение где-то на 0.2-0.3в

[alexvu]

Если Вы можете вытащить опорное напряжение из МК, то его и используйте (тоже с повторителем).

[hd44780]

Опора для АЦП - Vcc контроллера. +3.3в с кучей фильтрующих кондёров.

Всё, заработало. И смещает, и усиливает.
Схему прилагаю.

Динамиком пока не занимался.

Всем спасибо. Но замечания принимаются .

Эскизы прикрепленных изображений

 

[AlexeyW]

А зачем Вам регулировка опоры в диапазоне 0-5В? Не лучше ли ее сузить до 3-4В, а то так можно случайно подать 5В на 3,3АЦП и спалить что-то из двух. Да и регулировать будет проще.

[hd44780]

AlexeyW, да это пока просто прикидка, для проверки работоспособности .
Кстати, не 3-4в, а 1-2 . Пол-питания у меня - 1.5-1.6в. Полное питание проца 3.3в. Можно конечно присобачить внешний АЦП на 0..5в, но это не сейчас.

Да и защиту на АЦП диодами поставлю. Фиг его знает, что там по входу прилетит . Тут выше про повторители на входе писали, но пока ещё не сделал, не успел.

[alexvu]

Повторитель бы не помешал, т.к. у Rвх получается 1 кОм, т.е. для плееров с выходом на наушники и так сойдет, а для линейного выхода звуковухи маловато. Хотя на том же ОУ можно было сделать неинвертирующий усилитель с высоким Rвх.

[Vovk_Z]

Повторитель бы не помешал, т.к. у Rвх получается 1 кОм

Да, хорошо, если выходное сопротивление источника сигнала известно и постоянно. А если нет, то Ку уплывет.

[hd44780]

Вот что получилось - вложение.

Только смещать как-то странно стал - не на 1.5в, а где-то на 1. Средняя точка сама по себе нормальная, ровно +1.5в. Может MAX232 два операционника не тянет ...
Как сделать другое питание, не знаю, конструкция должна питаться только от +5в, а не от двуполярного сетевого БП .

Да и 1 nF на входе как-то лучше работали. Через эти 1мкф всё равно какая-то постоянка лезет... Звучит дико, но факт. Хотя может осцилл брехал из-за дохлых батареек.

Пока дальше не разбирался - батарейки в осцилле сдохли окончательно . Наверное сегодня поменяю, ещё проверю. Ещё и осциллограммы выложу (осцилл может по USB подключаться).

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Пушкарев Михаил]

Входы операционных усилителей (повторителей) должны иметь связь по постоянному току с источником сигнала или с источником питания. Такого включения, через емкость, изготовитель не предусмотрел.

[hd44780]

Так что, вообще те кондёры убрать лучше, так получается?
Или на вход ы pull-upы повесить, как у атмела?

[Пушкарев Михаил]

Так что, вообще те кондёры убрать лучше, так получается?
Или на вход ы pull-upы повесить, как у атмела?

Сделайте усилие, просмотрите справочный листок до конца. На первом же рисунке в разделе Типовые применения то, что нужно, резистор со входа на землю. 10 к при 1 мкФ может и маловато будет, а 50-100 к в самый раз.

[Tanya]

Так что, вообще те кондёры убрать лучше, так получается?
Или на вход ы pull-upы повесить, как у атмела?

Метод тыка? А зачем строили виртуальную землю?

[hd44780]

На первом же рисунке в разделе Типовые применения то, что нужно, резистор со входа на землю. 10 к при 1 мкФ может и маловато будет, а 50-100 к в самый раз.

Да, не заметил. Спасибо. Вечером допаяю .

Метод тыка? А зачем строили виртуальную землю?

Почти метод тыка . Я усилители звука никогда не делал..
Землю, чтобы в АЦП обе полуволны попало.

[Tanya]

Почти метод тыка . Я усилители звука никогда не делал..
Землю, чтобы в АЦП обе полуволны попало.

А зачем двуполярное питание? Ведь выход первых каскадов будет тоже двуполярным, если на землю вход по постоянному току привязать...

[hd44780]

Ведь выход первых каскадов будет тоже двуполярным, если на землю вход по постоянному току привязать...

Проверю .

[Пушкарев Михаил]

Двухполярное питание - это правильно. Иначе с LF358 будет трудно обращаться, особенно, если "усилителей звука никогда не делал". А при правильном выборе смещения и усиления в выходном каскаде сигнал как раз и будет находиться в положительной области и в диапазоне работы АЦП.

[Tanya]

Двухполярное питание - это правильно.

Тогда уже проще два стабилизатора поставить для питания контроллера. И всего два ОУ.

[_pv]

Вот что получилось - вложение.
...
Только смещать как-то странно стал - не на 1.5в, а где-то на 1. Средняя точка сама по себе нормальная, ровно +1.5в.
Да и 1 nF на входе как-то лучше работали. Через эти 1мкф всё равно какая-то постоянка лезет... Звучит дико, но факт. Хотя может осцилл брехал из-за дохлых батареек.

так нехорошо делать, оставлять вход ОУ неподключенным по постоянному току даже у усилителей с малыми входными токами. Закоротите вход left на землю и посмотрите что будет на входе DA1.1. и подучайте что с этим напряжением сделает следующий за ним усилитель у которого вход уже смещен на VG?
да и коэффициент неправильно посчитан.
лучше наверное как-то так сделать:


ps
усилитель не самый удачный для низковольтового питания, у него по входу common voltage range по 4 вольта от питания с каждой стороны, то есть с одноволярным питанием 5В имеет право не работать вообще.
тогда питание двухполярное и вот так:

[Tanya]

Только емкость конденсатора на выходе ОУ увеличить. И номиналы делителя.

[_pv]

Только емкость конденсатора на выходе ОУ увеличить. И номиналы делителя.

1мкФ на 5КОм и так 30Гц, вроде достаточно, а вот какие там у АЦП входные токи это еще вопрос.

[Tanya]

1мкФ на 5КОм и так 30Гц, вроде достаточно, а вот какие там у АЦП входные токи это еще вопрос.

5 миллисекунд постоянная времени. Как Вы считали? Маловато будет... И шум с делителя полезет. .

[_pv]

5 миллисекунд постоянная времени. Как Вы считали? Маловато будет... И шум с делителя полезет.

t=RC=5 мс соответствуют -3дБ затухания АЧХ на частоте 32Гц.
а полоса шума с делителя эти же 32Гц.
хотя конечно можно и увеличить немного, ёмкость.

[hd44780]

тогда питание двухполярное и вот так:

То есть, в моём случае можно вообще убрать среднюю точку и смещать сигнал уже на выходе ОУ?

[_pv]

То есть, в моём случае можно вообще убрать среднюю точку и смещать сигнал уже на выходе ОУ?

ну раз первым делом на входе убрали низкие частоты, то что толку таскать везде какое-то определённое смещение пусть оно будет равно 0, усиливайте от нуля, а потом для АЦП на половину его шкалы сдвинуть точно так же как на входе сдвинули в 0.
плюс сдвинуть вход ОУ, как я уже говорил, не позволит input common mode range, который для LF353 при +-15 вольтовом питании гарантируется только +-11, то есть по 4 вольта от питания надо отступить, соответственно при +-5В питании сигналы на входах больше +-1 вольта данный усилитель имеет полное право не усиливать и искажать как хочет.

[hd44780]

Ок, спаяю по 2-й схеме из поста 23.

Питание - те 4в вроде не страшно, у меня питалово по факту +9.5 и -8, АЦП берёт 0..+3.3в. Излишки на выходе всё равно диоды срежут.
Кстати, кондёры там электролиты или обычные?

[hd44780]

Спаял всё, оба канала, работает нормально.

Спасибо.