Welche Art von Signalverarbeitungsschaltung benötige ich, um einen Line-Pegel-Ausgang auf einem Arduino zu erzeugen?

Ich versuche, einen Arduino-basierten Musiksynthesizer zu erstellen. Wie kann ich mit einer minimalen Anzahl von Komponenten sicher einen Line-Pegel-Ausgang (+/- 2 Volt, zentriert auf Null, mit einem Frequenzbereich von 20 Hz bis 20 kHz) von meinem Arduino erzeugen? So stelle ich mir den Ablauf vor, aber bitte korrigiert mich, wenn das falsch ist.

  • Erzeugen Sie einen Sinuston mit einem DAC (ich mache das bereits mit MCP4725)

  • Pegelverschiebung des Signals um -2,5 Volt und niedrigere Verstärkung

  • Um eine Pegelverschiebung durchzuführen, muss ich meiner Meinung nach negative 5 Volt erzeugen, um einen Operationsverstärker mit doppelter Versorgung zu versorgen, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies korrekt ist

Es gibt viele verwirrende/gemischte Informationen zu den Anforderungen auf Leitungsebene. Ich habe die Ausgangsbuchse meines Macbook Pro an ein Oszilloskop angeschlossen und eine Rechteckwelle erzeugt. Es sieht so aus, als würde das Macbook Pro -2 bis 2 Volt ausgeben, also denke ich, dass hier meine Zielausgangsspannung liegen sollte.

Bearbeiten: Meine Zielausgangsspannung beträgt 1,25 VRMS, da ich einen QSC PLX3602-Verstärker mit einer Eingangsempfindlichkeit von 1,25 VRMS verwende.

Einige Fragen:

  • Wie viele Milliampere benötige ich, um Line-Pegel beziehen zu können?
  • Muss ich angesichts der Tatsache, dass ich Rechteckwellen ausgeben werde (die manchmal Lautsprecher beschädigen können), etwas beachten? Ich plane, die RMS-Nennleistung meines Verstärkers an die RMS-Nennleistung der Lautsprecher anzupassen. Erzeugen Rechteckwellen einen höheren Strom als RMS?
  • Kann jemand einen Schaltplan oder Komponenten empfehlen, die ich verwenden kann, um die Signalkonditionierung zu erreichen, die erforderlich ist, um dies sicher / ohne Beschädigung von Audiogeräten zu tun?

Antworten (1)

Um eine Pegelverschiebung durchzuführen, muss ich meiner Meinung nach negative 5 Volt erzeugen, um einen Operationsverstärker mit doppelter Versorgung zu versorgen, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies korrekt ist.

Es ist viel einfacher als das. Fügen Sie einfach einen DC-Sperrkondensator in Reihe mit dem Ausgang hinzu. Den Wert berechnen wir gleich.

Es sieht so aus, als würde das Macbook Pro -2 bis 2 Volt ausgeben, also denke ich, dass hier meine Zielausgangsspannung liegen sollte.

Weitere Informationen hierzu finden Sie auf Wikipedias Line-Level , aber das wird ausreichen.

Wie viele Milliampere brauche ich, um Line-Pegel liefern zu können?

Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz. Sie müssen die Eingangsimpedanz dessen, was Sie antreiben, finden, aber sie beträgt normalerweise> 10 k, sodass die Stromentnahme kein Problem darstellt.

Muss ich angesichts der Tatsache, dass ich Rechteckwellen ausgeben werde (die manchmal Lautsprecher beschädigen können), etwas beachten? Ich plane, die RMS-Nennleistung meines Verstärkers an die RMS-Nennleistung der Lautsprecher anzupassen. Erzeugen Rechteckwellen einen höheren Strom als RMS?

Du kommst durcheinander. Eine RMS-Messung ermöglicht den Vergleich zwischen verschiedenen Wellenformen. Wenn sie den gleichen RMS-Wert haben, haben sie die gleiche Heizwirkung oder Leistung oder einen Gleichstrom mit dem gleichen Wert.

Das Problem mit Rechteckwellen ist, dass sie einen hohen harmonischen Gehalt haben und sich theoretisch bis ins Unendliche fortsetzen. Sie können dies anhand der Fourier-Transformation einer Rechteckwelle verstehen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 1. Fourier-Transformation vom Zeitbereich in den Frequenzbereich. Quelle: mir unbekannt.

Kann jemand einen Schaltplan oder Komponenten empfehlen, die ich verwenden kann, um die Signalkonditionierung zu erreichen, die erforderlich ist, um dies sicher / ohne Beschädigung von Audiogeräten zu tun?

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der Kondensator- und Verstärkereingang bilden ein Hochpassfilter. (Denken Sie: Es blockiert DC, der 0 Hz beträgt.) Der Cut-Off-Wert wird bestimmt durch F C = 1 2 π R C . Auf Learning Electronics können Sie mehr lesen und einen Taschenrechner finden .

Die Eingangsempfindlichkeit meines Verstärkers beträgt 1,25 Veff an 8 Ohm. Bedeutet dies, dass ich in der Lage sein muss, 156 mA (1,25/8) * 1000 zu liefern?
Sicherlich beziehen sich die 8 Ω auf die Ausgangsimpedanz des Verstärkers ?
Hmm, ich suche unter qsc.com/resource-files/productresources/amp/plx2/… nach PLX3602. Da steht „Eingangsempfindlichkeit bei 8 Ohm“, aber auch „Eingangsimpedanz 10 kOhm unsymmetrisch, 20 kOhm symmetrisch“.
In diesem Fall würde ich anscheinend (1,25/10k)*1000 machen und der Strom wäre 0,125 mA. Ich werde jedoch einen 4-Ohm-Lautsprecher fahren, also bin ich mir nicht sicher, ob das die Dinge ändern würde.
Diese Zahl sagt Ihnen, dass Sie die Nennleistung in 8-Ω-Lautsprechern mit diesem Pegel am 10-kΩ-Eingang erhalten. Ihr Ohr reagiert logarithmisch auf die Lautstärke. Die doppelte Lautstärke erfordert die zehnfache Leistung. Drehen Sie die Lautstärke herunter und schließen Sie sie an. Da Sie den Ton von einem Arduino erzeugen, würde ich sagen, dass Sie oder Ihr Publikum ihn nicht sehr lange anhören werden, damit ich nicht zu viel Zeit damit verschwenden würde Berechnungen.
Die Absicht ist sicherzustellen, dass ich meinen Verstärker oder meine Lautsprecher nicht beschädige. Der PLX 3602 kann 3.600 Watt abgeben. In meinem Anwendungsfall werde ich 1250 Watt (4 Ohm, Einzelkanal) ausgeben. Ich muss sicherstellen, dass ich meine Lautsprecher oder meinen Verstärker nicht brate, also versuche ich sicherzustellen, dass das Signal, das ich an meinen Verstärker sende, innerhalb des akzeptablen Eingangsspannungsbereichs liegt, damit es nicht zu Clipping kommt.
Ich bin mir auch nicht sicher, was passieren würde, wenn meine Schaltung nicht genug Strom liefern kann. Ich könnte mir vorstellen, dass das dazu führen könnte, dass das Signal ein- und ausgeht, was nicht ideal wäre.
Welche Art von Signalverarbeitungsschaltung benötige ich, um einen Line-Pegel-Ausgang auf einem Arduino zu erzeugen?
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