Sygnał dźwiękowy promujący prąd stały

Widziałem kilka różnych sposobów dodawania odchylenia prądu stałego do sygnału audio. Symulowałem je i wszystkie dają mi podobne wyniki, ale nie mogę zrozumieć, dlaczego wybrałem A zamiast B lub C. Moim źródłem audio będzie Line Level Audio -2 V do + 2 V AC przechodzący przez nasadkę łączącą 220uF, a następnie filtr dolnoprzepustowy (RC, 2 bieguny). Sygnał zostanie odczytany przez ADC.

Pierwszym sposobem jest zastosowanie dzielnika napięcia: prosty obwód odchylający

Jest to dość oczywiste i rozumiem, jak to działa. Widziałem też ten sam projekt za pomocą diody, ale nie mogłem znaleźć przykładu.

Następny przykład: jak odczytać sygnał audio za pomocą ATMega328? - zdjęcie pochodzi z odpowiedzi endolitu.

Kolejny, który widziałem to: nie do końca rozumiem ten obwód przedwzmacniacza FET-BJT

Schemat dotyczy przedwzmacniacza, a są 2 wersje i oba dodają odchylenie.

Moje pytanie brzmi: jaka jest najlepsza praktyka dodawania odchylenia do sygnału audio? Jakie są inne sposoby dodania odchylenia prądu stałego do sygnału?

Edycja / aktualizacja: Patrząc na odpowiedzi - użycie drugiego wygląda na to, że będzie działać najlepiej w mojej aplikacji, przy użyciu czegoś takiego. Czy mogę wprowadzić jakieś inne ulepszenia? Inne niż stabilne szyny Vref / power.

Nie używaj pierwszego obwodu. Wszelkie zakłócenia lub skoki napięcia zasilającego zostaną zmiksowane z sygnałem. Ponieważ punkt polaryzacji jest podłączony bezpośrednio do sygnału, nie można odfiltrować szumów zasilacza bez filtrowania sygnału.

Korzystaj z drugiego obwodu. Wytwarza napięcie w punkcie środkowym, które jest ściśle połączone z ziemią, więc składnik prądu stałego stanowi połowę zasilania, ale składnik prądu przemiennego (szumy i skoki napięcia) jest odfiltrowywany przez kondensator. To jednak nie jest kompletny obwód, wciąż musisz podłączyć go do swojego sygnału.

Oto, co próbujesz zrobić :

Wyjście jest takie samo jak wejście, tylko przesunięte w górę o 2,5 V. Rezystor na wejściu zapewnia, że ​​strona wejściowa kondensatora jest na 0 VDC, aby zapobiec trzaskom podczas połączenia. Rezystor po stronie wyjściowej nasadki sprzęgła prądu przemiennego dociska tę stronę do napięcia polaryzacji prądu stałego. Jeśli obwód ma już czyste źródło prądu stałego o niskiej impedancji napięcia polaryzacji prądu stałego, podłącz do niego. W przeciwnym razie możesz użyć obwodu nr 2 do wygenerowania błędu, tak jak poniżej :

(Symulacja zajmuje jednak dużo czasu, aby osiągnąć wartość odchylenia DC. Naciśnij pozycję menu „Znajdź punkt pracy DC”, aby ją ustalić ).

Napięcie polaryzacji prądu stałego jest wytwarzane przez dzielnik napięcia i kondensator w celu odfiltrowania szumu zasilania. Zauważ, że jeśli użyjesz tego samego punktu Vbias dla wielu sygnałów, mogą one przejść przez ten punkt. Większy korek odchylenia zmniejsza przesłuch. Większy kondensator sprzęgający poprawia odpowiedź niskiej częstotliwości. Ale uczyń je zbyt dużymi, a ładowanie zajmie dużo czasu po naciśnięciu przełącznika zasilania.

Trzeci schemat nie jest obwodem odchylającym; to przedwzmacniacz mikrofonowy.

Najprostszą metodą jest pierwszy obraz, z którym się łączysz. Wykona pracę, ale ma dużą wadę dla twojego wniosku. Jeśli na twoich liniach zasilających występuje szum, szum zostanie dodany do sygnału, który próbujesz zmierzyć.

Druga metoda jest prawie identyczna z pierwszą metodą. Dużą zaletą w stosunku do pierwszej metody jest to, że szum na liniach zasilających nie będzie miał tak dużego wpływu na sam sygnał.

Trzecia metoda to zabijanie za to, co chcesz zrobić. Został zaprojektowany, aby zapewnić wyższą moc wyjściową, ale ponieważ po prostu czytasz go za pomocą ADC, nie ma powodu, aby go potrzebować.

Pierwszy obwód, prosty dzielnik rezystorów, jest zdecydowanie najłatwiejszym, najszybszym i najtańszym rozwiązaniem. Jest to również rozwiązanie, z którego korzysta większość obwodów audio. O ile nie chcesz poziomów wydajności pro-audio, poleciłbym tę metodę.

„Prawidłowym” rozwiązaniem byłoby posiadanie oddzielnej szyny zasilającej, która jest pod napięciem polaryzacji. Przeprowadź sygnał audio przez zaślepkę blokującą napięcie stałe, a następnie podłącz rezystor do szyny zasilającej napięcie wstępne. Takie podejście ma mniej szumów i zniekształceń harmonicznych niż prosty dzielnik rezystorowy - chociaż różnica w wydajności jest ważna tylko dla osób w świecie pro-audio i nie warto się tym przejmować dla większości.

Jednym z przypadków, w których „prawidłowe” rozwiązanie jest warte kłopotu dla przeciętnego obwodu, jest wtedy, gdy sam ADC zapewnia szynę napięcia polaryzacji. Niektóre ADC wytwarzają to napięcie i wszystko, co musisz zrobić, to go użyć. Jest to miłe, ponieważ można uzyskać lepszą precyzję niż jakiekolwiek inne rozwiązanie. Czasami miałem jednak problemy, w których musiałem wziąć to wyjście z ADC i uruchomić je przez bufor oparty na wzmacniaczu operacyjnym wzmocnienia jedności, aby miał siłę napędu, aby działać poprawnie.

Dwa pozostałe rozwiązania, o których wspominasz, zadziałałyby, ale nie zawracałbym sobie głowy. Są nieco poprawione i nie oferują żadnych istotnych korzyści, które zapewnia prosty dzielnik rezystorów lub „prawidłowe” rozwiązania.