Verstärkter Mikrofonsignalausgang zum ADC-Eingang. Wie kann ich DC-Offset eliminieren?

Ich mache einen einfachen Schallpegelmesser. Ich versuche es genau zu machen. Ich verwende die ADC-Referenzspannung (2.048), sodass die Effektivwertberechnung einfacher sein kann.

Kann ich diese Referenzspannung verwenden, um die Offset-Spannung auf (Vref/2) einzustellen und dieses Signal durch Differenzmessung zu messen, damit DC-Offset-Messwerte eliminiert werden?

Ich muss die Batterieversorgung verwenden und 3V3 kommt vom Spannungsregler. Gesamtes Modul wird mit 3,3 Volt versorgt inklusive ATxmega Mikrocontroller. Ich verwende ein Elektret-Kondensatormikrofon. Ich möchte keine Versorgung mit doppelter Polarität verwenden, wenn dies nicht erforderlich ist.

zwei fragen: 1. warum muss das mikrofon überhaupt an 3V3 strom angeschlossen werden? Ist es ein Kondensatormikro? 2. Soll die gesamte Schaltung, einschließlich ADC, mit einer einpoligen Stromversorgung betrieben werden? Wenn dies der Fall ist, möchte der ADC, dass die Ruheeingangsspannung ungefähr 1/2 von AREF beträgt.
Wenn es sich um ein Kondensatormikrofon handelt , ist dies meiner Meinung nach die beste einfache Schaltung für einen Verstärker mit Einzelversorgung . Alle anderen Schaltungen, die ich sehe, sind invertierende Operationsverstärkerschaltungen, die das Kondensatormikrofon stärker belasten. Ich denke, eine nicht invertierende Schaltung ist besser.
Nein, vielleicht ist diese invertierende Operationsverstärkerschaltung die beste einfache Schaltung.

Antworten (4)

Angenommen, Sie können keine negativen Spannungen messen, ist Ihr Schaltplan gut. Sie müssen den DC-Offset in Ihrer Software kompensieren.

Die Kompensation ist so einfach wie das Subtrahieren des Offsets; Sie könnten ein Kalibrierungsverfahren implementieren oder einen Langzeitdurchschnitt der Eingabewerte verwenden, um diesen Offset zu korrigieren. Letzteres hat den Vorteil, dass es vollautomatisch arbeitet und Drift kompensiert.

JvO hat Recht. Hier ist ein ausgezeichneter Artikel darüber, wie man das macht, teilweise basierend auf einem alten comp.dsp- Beitrag von mir . Es ist im Wesentlichen ein Hochpassfilter, aber es gibt Probleme mit dem Grenzzyklus, über die Sie sich Sorgen machen müssen, wenn Sie dies mit kleinen Festkommawörtern (wie 16-Bit) tun.
Ohne die Rückkopplung ist die Spannung am invertierenden Eingang negativ, was dem Operationsverstärker möglicherweise nicht gefällt. Stellt es kein Problem dar, wenn Feedback vorhanden ist?
@Mike, ich denke, die Schaltung , wie sie ist, hat die gleiche Spannung zwischen den Eingangsklemmen + und - . Das ist es, was negative Rückkopplung in einer Operationsverstärkerschaltung bewirkt.

Kann ich diese Referenzspannung verwenden, um die Offset-Spannung auf (Vref/2) einzustellen und dieses Signal durch Differenzmessung zu messen, damit DC-Offset-Messwerte eliminiert werden?

Unter der Annahme, dass Ihr Signal in den ADC NICHT unter den ADC_NEG-Eingang fallen darf, funktioniert dies nicht.

Unter der Annahme, dass dies ein ziemlich herkömmlicher Pseudo-Differentialeingangs-ADC ist, verbinden Sie dann ADC_NEG mit Masse. Dies zwingt ADC_POS dazu, DC im mittleren Bereich am ADC-Eingang zu sein.

Laden Sie im Zweifelsfall LTSpice herunter und simulieren Sie es.

OK. Ich teste es auf LTSpice und du hast recht. Daher kann ich den Offset von (Vref/2) nicht entfernen, bevor ich das Signal lese. Rechts? Ich muss den Offset durch Subtraktion der DC-Offsetspannung in binärer Darstellung kompensieren.
Richtig, Sie müssen den Offset im Code entfernen.

Verwenden Sie einen nichtinvertierenden Verstärker. R2 und R3 speisen den Vref-Offset ein. Wenn Sie das Signal verstärken möchten, hat diese Topologie den Vorteil, dass die DC-Verstärkung 1 beträgt, da C2 DC blockiert. Daher wird die Vos (Eingangsoffsetspannung) des Operationsverstärkers nicht verstärkt.

Diese Topologie funktioniert nur, wenn Ihre Verstärkung größer oder gleich 1 ist. Um kleinere Verstärkungen zu realisieren, können Sie R4 verwenden, um das Eingangssignal zu dämpfen, da R4 im Grunde einen Spannungsteiler mit R2 || bildet R3.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Okay. Können Sie mir helfen, Filter für Audiofrequenzen anzuwenden? Wie kann ich Tief- und Hochpassfilter auf diese Schaltung anwenden?
Grundsätzlich sind alle Komponenten für LP und HP vorhanden. C1, R2, R3, R4 (und R1) bilden eine HP. R5. R6. C2 bildet auch eine HP. R5, R6, C3 bilden einen LP.

Warum den Inline-Kondensator überhaupt nicht weglassen? Sie können den DC_bias des JFET verwenden und ihn über eine Differentialaktion im Opa auf Ihren Zielwert trimmen? Achtung: Ein RRIO Opamp wird wahrscheinlich benötigt, wenn Sie DC-koppeln möchten. Sie können auch den gesamten JFET in die NFB-Schleife des OPA stecken, wenn Sie Zugriff auf das Gate des JFET haben - Sie können DC auch mit Standardmethoden auf Ihren Zielwert trimmen. Wenn Sie eine Verstärkung benötigen, kann die Mathematik etwas komplex werden - wenn die Pufferung ausreicht, wird die Berechnung recht einfach.

Verstärkter Mikrofonsignalausgang zum ADC-Eingang. Wie kann ich DC-Offset eliminieren?
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