Vorspannendes DC-Audiosignal

Ich habe verschiedene Möglichkeiten gesehen, einem Audiosignal eine DC-Vorspannung hinzuzufügen. Ich habe sie simuliert und sie alle geben mir ähnliche Ergebnisse, aber ich kann nicht herausfinden, warum ich A über B oder C wähle. Meine Audioquelle wird ein Line-Level-Audio von -2V bis + 2V AC sein, das durch eine 220uF-Koppelungskappe geleitet wird und dann ein Tiefpassfilter (RC, 2-polig). Das Signal wird von einem ADC gelesen.

Der erste Weg ist die Verwendung eines Spannungsteilers: Einfache Vorspannungsschaltung

Das ist ziemlich selbsterklärend und ich verstehe, wie es funktioniert. Ich habe das gleiche Design auch mit einer Diode gesehen, konnte aber kein Beispiel finden.

Nächstes Beispiel: Wie liest man ein Audiosignal mit ATMega328? - Bild ist von der Antwort des Endolithen.

Eine andere, die ich gesehen habe, ist: Ich verstehe diese FET-BJT-Vorverstärkerschaltung nicht ganz

Und das Schema ist für einen Vorverstärker, und es gibt 2 Versionen und beide fügen eine Vorspannung hinzu.

Meine Frage ist, was ist die beste Vorgehensweise zum Hinzufügen der Vorspannung zu einem Audiosignal? Was sind einige der anderen Möglichkeiten, um dem Signal eine DC-Vorspannung hinzuzufügen?

Bearbeiten / Aktualisieren: Sehen Sie sich die Antworten an - die zweite scheint für meine Anwendung am besten zu funktionieren, wenn Sie so etwas verwenden. Kann ich noch weitere Verbesserungen vornehmen? Andere als stabile Vref / Stromschienen.

Verwenden Sie nicht den ersten Stromkreis. Jegliche Geräusche oder Spannungsspitzen im Netzteil werden mit Ihrem Signal gemischt. Da der Bias-Punkt direkt mit dem Signal verbunden ist, können Sie das Netzteilrauschen nicht herausfiltern, ohne auch das Signal herauszufiltern.

Verwenden Sie den zweiten Stromkreis. Es wird eine Mittelspannung erzeugt, die fest mit Masse verbunden ist, sodass die Gleichstromkomponente die Hälfte der Versorgung ausmacht, die Wechselstromkomponente (Rauschen und Spitzen) jedoch vom Kondensator herausgefiltert wird. Dies ist jedoch keine vollständige Schaltung, Sie müssen sie dennoch an Ihr Signal anschließen.

Das versuchst du zu tun :

Der Ausgang ist derselbe wie der Eingang, nur um 2,5 V nach oben verschoben. Der Widerstand am Eingang stellt sicher, dass die Eingangsseite des Kondensators auf 0 VDC liegt, um Spannungsspitzen während des Anschlusses zu vermeiden. Der Widerstand auf der Ausgangsseite der AC-Kopplungskappe spannt diese Seite auf die DC-Vorspannung vor. Wenn Ihre Schaltung bereits eine saubere, niederohmige DC-Vorspannungsquelle hat, schließen Sie diese an. Andernfalls können Sie Schaltung 2 verwenden, um die Vorspannung wie folgt zu erzeugen :

(Die Simulation benötigt jedoch eine längere Zeit, um den DC-Bias-Wert zu erreichen. Drücken Sie den Menüeintrag "DC-Arbeitspunkt suchen", um ihn festzulegen. )

Die Gleichvorspannung wird durch einen Spannungsteiler und einen Kondensator erzeugt, um das Rauschen der Stromversorgung herauszufiltern. Beachten Sie, dass bei Verwendung desselben Vbias-Punkts für mehrere Signale ein Übersprechen über diesen Punkt erfolgen kann. Eine größere Vorspannungskappe reduziert das Übersprechen. Ein größerer Koppelkondensator verbessert den Niederfrequenzgang. Wenn Sie sie jedoch zu groß machen, dauert es lange, bis sie aufgeladen sind, wenn Sie den Netzschalter betätigen.

Das dritte Diagramm ist keine Vorspannungsschaltung; Es ist ein Mikrofonvorverstärker.

Die einfachste Methode ist das erste Bild, mit dem Sie verlinkt haben. Es wird die Arbeit erledigen, hat aber einen großen Nachteil für Ihre Anwendung. Wenn Ihre Versorgungsleitungen Störungen aufweisen, werden diese dem Signal hinzugefügt, das Sie messen möchten.

Die zweite Methode ist fast identisch mit der ersten Methode. Es ist ein großer Vorteil gegenüber der ersten Methode, dass das Rauschen auf den Versorgungsleitungen keine so große Auswirkung auf das Signal selbst hat.

Die dritte Methode ist Over Kill für das, was Sie tun möchten. Es ist für höhere Ausgangsleistungen ausgelegt, aber da Sie es nur mit einem ADC lesen, gibt es keinen Grund, warum Sie es brauchen.

Die erste Schaltung, der einfache Widerstandsteiler, ist bei weitem die einfachste, schnellste und billigste Lösung. Es ist auch die Lösung, die die meisten Audiokreise verwenden. Dies ist die empfohlene Methode, es sei denn, Sie möchten eine Pro-Audio-Leistung erzielen.

Die "richtige" Lösung wäre, eine separate Stromschiene mit der Vorspannung zu haben. Führen Sie Ihr Audiosignal durch eine DC-Blockierkappe und weisen Sie dann einen Widerstand zur Vorspannungsschiene auf. Dieser Ansatz weist weniger Rauschen und harmonische Verzerrungen auf als der einfache Widerstandsteiler - obwohl der Leistungsunterschied nur für diejenigen in der Pro-Audio-Welt wichtig ist und für die meisten keine Mühe wert ist.

Ein Fall, in dem die "richtige" Lösung die Mühe für die Durchschnittsschaltung wert ist, ist, wenn der ADC selbst die Vorspannungsschiene liefert. Einige ADCs geben diese Spannung aus und Sie müssen sie nur noch verwenden. Das ist schön, weil Sie eine bessere Präzision erzielen können als mit jeder anderen Lösung. Manchmal hatte ich jedoch Probleme, bei denen ich diesen Ausgang vom ADC nehmen und ihn durch einen auf Operationsverstärkern basierenden Puffer mit Einheitsverstärkung laufen lassen musste, damit er die Laufwerksstärke hatte, um richtig zu funktionieren.

Die anderen beiden Lösungen, die Sie erwähnen, würden funktionieren, aber ich würde mich nicht darum kümmern. Sie sind etwas knifflig und bieten keine wichtigen Vorteile, die der einfache Widerstandsteiler oder die "richtigen" Lösungen bieten.