Menghasilkan sinyal diferensial

Saya diberi tugas kecil (sebenarnya itu bagian dari tugas yang jauh lebih besar) di mana persyaratannya adalah untuk menghasilkan sinyal yang sepertinya berasal dari mikrofon. Persyaratan berikut perlu dijaga:

• 1.0Vpp
• Gelombang sinus
• Diferensial

Sekarang ini sebenarnya dua pertanyaan:

• Saya mengerti bahwa sinyal harus diferensial, jadi saya perlu dua sinyal tetapi harus keduanya simetris di sekitar 0V? Apa output normal yang diberikan mikrofon di sini. Kalau tidak: Bisakah saya menggunakan gelombang sinus tunggal, kalikan dengan dua dan input ke penerima akan terlihat sama?

• Apa cara murah yang bisa saya lakukan ini? Saya mengerti bahwa saya dapat menggunakan mikrokontroler dan fitur DAC untuk menghasilkan gelombang sinus yang bagus. Namun, bagaimana saya mendapatkan sinyal diferensial dari itu. Atau adakah IC yang sudah melakukan apa yang saya inginkan?

Saya akan mendekati ini sebagai dua masalah, menghasilkan gelombang sinus, dan membuat driver garis yang seimbang. Jawaban lain telah membahas generator gelombang sinus, dan ini adalah hal yang mudah untuk diteliti, dan saya tidak menambahkan apa pun di sana. Namun, saya akan mengatakan beberapa hal tentang driver jalur diferensial.

Seperti yang beberapa orang lain katakan, cara kanonik untuk melakukan ini adalah dengan transformator. Transformer bekerja dengan baik, tetapi besar dan mahal. Dalam aplikasi audio, Anda membutuhkan transformator yang lebih mahal untuk menghindari distorsi yang tidak dapat diterima. Namun, jika Anda ingin terlihat persis seperti mikrofon dinamis, ini adalah pilihan terbaik Anda, karena transformator mensimulasikan lebih banyak properti gulungan pada mikrofon dinamis daripada metode lainnya.

Namun, sinyal audio seimbang apa pun yang Anda dapatkan dari perangkat modern mana pun yang ditenagai mungkin tidak akan memiliki transformator hari ini, karena biaya. Mikrofon bertenaga (kondensor) dapat masuk dalam kategori ini; papan pencampur dan preamp hampir pasti. Saya sangat menyarankan Anda membaca Desain Antarmuka Audio Seimbang Kinerja Tinggi untuk survei teknik umum dan penjelasan rinci tentang masalah yang relevan. Juga lihat Pemancar dan Penerima Seimbang II dari situs yang sama.

Ada satu bagian dari artikel nanti yang secara khusus akan saya rangkum di sini: Yang penting adalah bahwa impedansi kedua saluran adalah sama, sehingga kebisingan akan menghasilkan tegangan yang sama, sehingga dapat ditolak sebagai mode-umum. Memiliki sinyal yang berlawanan di sisi negatif tidak masalah sama sekali . Dalam artikel itu, ada skema, di bawah bagian Hei! Itu curang :

Lihat artikel untuk pembahasan terperinci, tetapi Anda dapat dengan jelas melihat bahwa pin 3, sisi negatif dari sinyal, hanyalah koneksi ke ground melalui resistor. Ternyata, jika Anda membongkar banyak peralatan audio profesional, ini adalah jenis driver garis yang mereka gunakan. Itu karena ia memiliki beberapa keunggulan:

• Sederhana
• Mudah diseimbangkan
• Jika pin 3 terhubung ke ground pada input yang tidak seimbang, tidak ada hal buruk yang terjadi

Satu-satunya bagian penting di sini adalah memastikan R2 dan R3 persis sama. Gunakan 1% atau lebih baik resistor, atau menyeimbangkannya dengan jembatan Wheatstone untuk penolakan mode umum terbaik.

Jika saya mengerti dengan benar, Anda ingin sirkuit yang menghasilkan gelombang sinus dan juga menyediakan dua versi terpisah 180 derajat. Ini dapat dengan mudah dicapai dengan mikrokontroler, seperti dsPIC dengan dual 16-bit DAC dengan output diferensial pada setiap saluran (seperti dsPICfJ64GP802 - di sini adalah manual perangkat DAC untuk itu), di sini adalah rangkaian buffer diferensial khas yang digerakkan dari satu saluran:

Tidak Ada Mikrokontroler

Ini adalah opsi non-mikro:

Ini menggabungkan osilator jembatan Wien (janin dapat diganti dengan lampu pijar jika diinginkan) dengan buffer transistor sederhana yang mengambil output dari kolektor dan emitor. Rel +/- 12V (dapat dirancang untuk lebih rendah jika perlu)

Simulasi:

Perhatikan bahwa di atas akan berjumlah 2V pk-pk ketika sampai ke mana pun ia pergi - Anda dapat dengan mudah mengontrol amplitudo dengan mengganti R11 dan R12 dengan pot.

Bila Anda memiliki sinyal asimetris dan menginginkan sinyal simetris (baca: diferensial), dan sinyal yang diperlukan Anda akan terlihat seperti itu dari mikrofon (dinamis) (kecuali Anda ingin level 1 Vpkpk yang lebih tinggi), perangkat pilihan adalah DI kotak .

Ini berisi, dalam versi pasifnya, transformator frekuensi audio, dan biasanya ada ketuk tengah di sisi keluaran yang mungkin terhubung ke GND dengan sakelar jika diinginkan. Juga, ada versi aktif, menggunakan OpAmps, bukan transformator. Ini menggunakan, disederhanakan, buffer dan inverter. Buffer menciptakan sinyal dalam fase dengan sumber Anda, dan inverter membuat sinyal yang 180 ° keluar dari fase dibandingkan dengan sinyal asli. Buffered dan Inverted = Diferensial.

Biasanya, sinyal diferensial Anda simetris di sekitar 0 V. Sisi output dari transformator bahkan mengambang selama Anda membiarkan saklar terbuka (yaitu simetris dengan nilai rata-rata sendiri), yang merupakan manfaat tambahan untuk menghindari loop tanah.

Sebuah transformator seperti yang disarankan zebonaut tentu akan menghasilkan sinyal diferensial yang bagus dengan bonus isolasi mode umum.

Cara lain adalah dengan menghasilkan dua sinyal di tempat pertama. Karena Anda sedang mensintesis ini, itu seharusnya tidak sulit untuk diatur. Gunakan dua D / As atau output PWM yang disaring dari mikrokontroler, misalnya. Anda dapat menjamin averag selalu sama dengan cukup mudah di firmware. Kedua sinyal ini masih memiliki offset DC setengah dari tegangan suplai, tetapi itu biasa terjadi pada sirkuit audio. Anda menyangga dua sinyal, lalu memasangkan keduanya masing-masing melalui cap ke output. Letakkan resistor yang lemah, seperti 10 kΩ ke ground pada setiap output untuk menggeser rata-rata ke ground dan untuk membocorkan semua muatan statis yang mungkin menumpuk dan membiarkan voltase terlalu tinggi untuk menahan tutup.

Ditambahkan tentang buffering

"Buffering" sinyal tegangan umumnya berarti menjaga tegangan hampir sama tetapi untuk secara signifikan menurunkan impedansi. Dengan kata lain, sinyal buffered dapat sumber lebih banyak saat ini daripada versi unbuffered.

Cara sederhana untuk buffer sinyal adalah dengan opamp dalam mode "voltase pengikut". Ini hanya sebuah opamp dengan output terikat kembali ke input negatifnya. Apa pun yang Anda letakkan pada input positif muncul pada output, tetapi dengan kemampuan drive opamp saat ini.

Dalam kasus Anda, A / D atau output PWM yang disaring akan memiliki impedansi tinggi dan tidak cocok untuk pengiriman melalui kabel. Dua opamps yang dikonfigurasi sebagai pengikut tegangan akan memperbaikinya.

Pembagi fasa sederhana dapat dibuat dari satu transistor dengan resistansi yang sama dalam rangkaian emitor (terbalik) kolektor (tidak terbalik). Keseimbangannya cukup bagus tetapi tergantung pada hFE dari transistor.

Nilai harus cukup dekat untuk 5V. Periksa bahwa Ve adalah tentang Vcc / 4 (yang menempatkan setengah tegangan suplai melintasi transistor) dan sesuaikan R3 atau R4 jika perlu.