Probleme mit dem aktiven Filter und der Umwandlung von Sinus in Quadrat

Hintergrund: Ich verwende derzeit ein SparkFun-Elektretmikrofon und muss das Signal sowohl filtern als auch verstärken, bevor ich es in eine Rechteckwelle umwandele, die von einem FPGA interpretiert wird.

Das Mikrofon selbst hat einen Offset von ~1,65 VDC und die Signalamplitude liegt im Bereich von 200 mV. Das Mikrofon wird von 3,3 V abgeschaltet.

Zur Verstärkung verwende ich einen LM324, der +/- 2,5 V ausgeschaltet ist. Für die Umwandlung des Signals verwende ich einen LM339-Komparator mit einer Tiefpass-"Mittelwertbildungsschaltung", der mit 3,3 V ausgeschaltet ist.

Problem: Beide Schaltungen funktionieren unabhängig voneinander einwandfrei. Der aktive Filter dämpft Raumgeräusche unterhalb der 8-kHz-Grenze, die ich beim Bau angegeben hatte, ziemlich gut.

Der LM339 mit dem "Mittelwert"-Filter funktioniert auch gut, um die Sinuswelle vom Mikrofon in eine Rechteckwelle umzuwandeln.

Das Problem, auf das ich stoße, ist der Versuch, die beiden zu integrieren. Wenn die Ausgabe des LM324 in den Komparator eingespeist wird, kann ich anscheinend keine Ausgabe aus dem Komparator herausholen.

Ich habe die Schaltung in LTSpice simuliert und die Ausgabe ist das, was ich in der Realität erwarten würde, aber ich kann das für mein ganzes Leben nicht zum Laufen bringen. Bilder der Simulation sind unten angehängt.

  • Die rote Spur ist der simulierte Mikrofoneingang
  • Die grüne Kurve ist die Ausgabe des aktiven Filters
  • Die blaue Spur ist die Ausgabe des Komparators

Vielen Dank im Voraus, jede Hilfe ist willkommen!

Schema der Schaltung

Traces ausgeben

Welche Ausgabe erhalten Sie, wenn Sie versuchen, dies außerhalb der Simulation zu tun? Hast du ein Oszilloskop, mit dem du das messen kannst? Diese Informationen wären hilfreich.
Außerhalb der Simulation erhalte ich unabhängig voneinander die korrekte Ausgabe von jeder der Schaltungen, aber wenn ich die Ausgabe vom LM324 in den LM339 einspeise, erhalte ich keinerlei Ausgabe vom Komparator. Leider habe ich gerade keine Bilder von den Spuren...
Wo ist dein Schaltplan?
Der Einfachheit halber kombiniert der LM392 einen einzelnen Operationsverstärker vom Typ LM324 mit einem einzelnen Komparator vom Typ LM339 in einem Gehäuse.
Ihr Schema zeigt ein dynamisches Mikrofon (Spule und Magnet), kein Elektretmikrofon, das mit Strom versorgt werden muss. Verwenden Sie das Sparkfun Elektret-Mikrofon plus Vorverstärkermodul mit einer Mindestversorgung von 2,7 V?

Antworten (3)

Wenn Ihr Operationsverstärkerausgang im wirklichen Leben so aussieht wie in der Simulation, würde ich wetten, dass Sie mindestens den unsymmetrischen Eingangsspannungsbereich des Komparators verletzen, wenn nicht auch den Eingangsgleichtaktbereich. Die negative Versorgungsspannung Ihres Komparators beträgt 0 V.

Zunächst gehe ich davon aus, dass Sie überprüft haben, ob der Ausgang des LM324 zwischen -1 und +1 Volt arbeitet.

Schauen Sie sich vor diesem Hintergrund das Datenblatt für den LM339 unter absoluten Höchstwerten an. Beachten Sie, dass der maximale Eingangsspannungsbereich -0,3 bis Vcc - 1,5 Volt beträgt. Sie legen -1 Volt an den - Eingang an.

Sehen Sie ein Problem?

Sie müssen den Eingang zum 339 pegelverschieben. Erstellen Sie ein anderes Hochpassnetzwerk, so etwas wie

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Dadurch werden Ihre Eingänge auf etwa 1 Volt vorgespannt und ein Spannungshub von etwa 0 bis 2 Volt ermöglicht. Beachten Sie, dass dies die maximale Eingangsspannung von 1,8 Volt verletzt, sodass Sie möglicherweise die Verstärkung Ihrer LM324-Stufe verringern möchten.

Zweitens, wenn Sie nur versuchen, einen Sinus in ein Quadrat umzuwandeln, warum haben Sie dann das Phasenverschiebungsnetzwerk R4/C2?

Verwenden Sie einen LM311-Komparator, der bipolare +&- Spannungsversorgungen haben kann und dessen Ausgang zwischen Masse (0 V) und der positiven Versorgung schwingen kann.

Probleme mit dem aktiven Filter und der Umwandlung von Sinus in Quadrat
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