Erzeugen eines Differenzsignals

Ich würde dies als zwei Probleme angehen, eine Sinuswelle erzeugen und einen symmetrischen Leitungstreiber herstellen. Andere Antworten haben den Sinusgenerator behandelt, und es ist einfach zu recherchieren, und ich habe dort nichts hinzuzufügen. Ich werde jedoch einige Dinge über den differenziellen Leitungstreiber sagen.

Wie einige andere gesagt haben, ist der kanonische Weg, dies zu tun, mit einem Transformator. Transformatoren funktionieren hervorragend, sind aber groß und teuer. In Audioanwendungen benötigen Sie einen noch teureren Transformator, um das Einführen inakzeptabler Verzerrungen zu vermeiden. Wenn Sie jedoch genau wie ein dynamisches Mikrofon aussehen möchten, ist dies die beste Option, da ein Transformator mehr Eigenschaften der Wicklungen eines dynamischen Mikrofons simuliert als jede andere Methode.

Aus Kostengründen wird jedoch jedes symmetrische Audiosignal, das Sie von einem modernen Gerät erhalten, das mit Strom versorgt wird, heutzutage wahrscheinlich keinen Transformator haben. Aktive (Kondensator-)Mikrofone können in diese Kategorie fallen; Mischpulte und Vorverstärker tun dies mit ziemlicher Sicherheit. Ich empfehle Ihnen dringend, Design of High-Performance Balanced Audio Interfaces zu lesen, um einen Überblick über gängige Techniken und eine detaillierte Erläuterung der relevanten Bedenken zu erhalten. Siehe auch Balanced Transmitter and Receiver II von derselben Seite.

Es gibt insbesondere einen Teil dieses späteren Artikels, den ich hier zusammenfassen werde: Wichtig ist, dass die Impedanz beider Leitungen gleich ist, damit Rauschen zu derselben Spannung führt, damit es als Gleichtakt abgelehnt werden kann. Ein entgegengesetztes Signal auf der negativen Seite spielt überhaupt keine Rolle . In diesem Artikel gibt es einen Schaltplan unter dem Abschnitt Hey! Das ist Betrug :

Siehe den Artikel für eine detaillierte Diskussion, aber Sie können deutlich sehen, dass Pin 3, die negative Seite des Signals, nur eine Verbindung zur Masse durch einen Widerstand ist. Wie sich herausstellt, ist dies genau die Art von Leitungstreiber, die sie verwenden, wenn Sie viele professionelle Audiogeräte zerlegen. Weil es einige Vorteile hat:

• Einfach
• Leicht auszubalancieren
• Wenn Pin 3 bei einem unsymmetrischen Eingang mit Masse verbunden ist, passiert nichts Schlimmes

Der einzige kritische Teil hier ist sicherzustellen, dass R2 und R3 genau gleich sind. Verwenden Sie 1 % oder bessere Widerstände oder gleichen Sie sie mit einer Wheatstone-Brücke aus, um die beste Gleichtaktunterdrückung zu erzielen.

Wenn ich das richtig verstehe, möchten Sie eine Schaltung, die die Sinuswelle erzeugt und auch zwei Versionen davon im Abstand von 180 Grad bereitstellt. Dies könnte leicht mit einem Mikrocontroller wie einem dsPIC mit dualem 16-Bit-DAC mit Differenzausgängen auf jedem Kanal (wie dem dsPICfJ64GP802 - hier ist das DAC-Peripheriehandbuch dafür) erreicht werden. Hier ist eine typische Differenzpufferschaltung, die von einem angesteuert wird der Kanäle:

Kein Mikrocontroller

Hier ist eine Nicht-Mikro-Option:

Dies kombiniert einen Wien-Brücken-Oszillator (der Fet kann auf Wunsch durch eine Glühlampe ersetzt werden) mit einem einfachen Transistorpuffer, der einen Ausgang vom Kollektor und Emitter nimmt. Schienen sind +/- 12V (können bei Bedarf niedriger ausgelegt werden)

Simulation:

Beachten Sie, dass sich das Obige auf 2 V pk-pk summiert, wenn es dorthin gelangt, wo es hingeht - Sie können die Amplitude einfach steuern, indem Sie R11 und R12 durch ein Poti ersetzen.

Wenn Sie ein asymmetrisches Signal haben und ein symmetrisches (sprich: differenzielles) Signal wünschen und Ihr benötigtes Signal so aussehen sollte, als käme es von einem (dynamischen) Mikrofon (außer Sie möchten einen höheren Pegel von 1 Vpkpk), ist das Gerät der Wahl ein DI Kiste .

Diese enthalten in ihrer passiven Version einen Tonfrequenz-Übertrager, und auf der Ausgangsseite befindet sich normalerweise ein Mittenabgriff, der auf Wunsch mit einem Schalter mit GND verbunden werden kann. Außerdem gibt es aktive Versionen, die OpAmps anstelle eines Transformators verwenden. Diese verwenden vereinfacht einen Puffer und einen Inverter. Der Puffer erzeugt das Signal in Phase mit Ihrer Quelle, und der Inverter erzeugt das Signal, das im Vergleich zum ursprünglichen Signal um 180° phasenverschoben ist. Gepuffert und invertiert = Differential.

Normalerweise ist Ihr Differenzsignal symmetrisch um 0 V. Die Ausgangsseite eines Transformators ist sogar schwebend, solange Sie den Schalter offen lassen (dh symmetrisch zu nichts als seinem eigenen Mittelwert), was ein zusätzlicher Vorteil ist, um Erdschleifen zu vermeiden.

Ein Transformator, wie Zebonaut vorschlägt, wird sicherlich ein schönes Differenzsignal mit einem Bonus von Gleichtaktisolation erzeugen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, von vornherein zwei Signale zu erzeugen. Da Sie dies synthetisieren, sollte das nicht schwer zu arrangieren sein. Verwenden Sie beispielsweise zwei D/As oder gefilterte PWM-Ausgänge eines Mikrocontrollers. Sie können garantieren, dass der Durchschnitt in der Firmware immer gleich ist. Diese beiden Signale hätten immer noch einen DC-Offset von der Hälfte der Versorgungsspannung, aber das ist bei Audioschaltungen üblich. Sie puffern die beiden Signale und koppeln sie dann jeweils über eine Kappe an den Ausgang. Legen Sie an jedem Ausgang einen schwachen Widerstand, z. B. 10 kΩ gegen Masse, an, um den Durchschnitt auf Masse zu verschieben und statische Aufladungen abzuleiten, die sich möglicherweise ansammeln und die Spannung zu hoch werden lassen, als dass die Kappen sie halten könnten.

Über Pufferung hinzugefügt

Ein Spannungssignal zu "puffern" bedeutet im Allgemeinen, die Spannung ungefähr gleich zu halten, aber die Impedanz deutlich zu verringern. Anders ausgedrückt, ein gepuffertes Signal kann viel mehr Strom liefern als seine ungepufferte Version.

Eine einfache Möglichkeit, ein Signal zu puffern, ist mit einem Operationsverstärker im "Spannungsfolger" -Modus. Dies ist nur ein Operationsverstärker, dessen Ausgang mit seinem negativen Eingang verbunden ist. Was auch immer Sie dann auf den positiven Eingang legen, wird am Ausgang angezeigt, jedoch mit der aktuellen Treiberfähigkeit des Operationsverstärkers.

In Ihrem Fall sind die A / D- oder gefilterten PWM-Ausgänge hochohmig und nicht zum Senden über ein Kabel geeignet. Zwei als Spannungsfolger konfigurierte Operationsverstärker beheben das.

Ein einfacher Phasenteiler kann aus einem einzelnen Transistor mit dem gleichen Widerstand in den Kollektor- (invertierten) Emitter- (nicht invertierten) Schaltungen hergestellt werden. Seine Balance ist ziemlich gut, hängt aber von der hFE des Transistors ab.

Die Werte sollten nahe genug für 5 V sein. Überprüfen Sie, ob Ve ungefähr Vcc/4 ist (was die halbe Versorgungsspannung über den Transistor legt) und stellen Sie R3 oder R4 bei Bedarf ein.