Welche Art von Verstärker benötige ich für die Differenzial-zu-Single-Ended-Audiowandlung?

Dies ist eine Fortsetzung meiner vorherigen Frage: Für mein Amazon Echo-bezogenes Projekt habe ich festgestellt, dass die Lautsprecher im Echo von einem Differenzverstärker und nicht von einem Single-Ended-Verstärker angesteuert werden.

Ich versuche, Audio von den Hochtöner- und Subwoofer-Lautsprechern in den ESP32-Mikrocontroller für ein musikreaktives LED-Projekt zu sampeln. Der Grund, warum ich glaube, dass ich das Signal in ein Single-Ended-Signal umwandeln muss, ist, dass das Signal auf GND referenziert werden muss, damit der ADC auf dem ESP32 das Signal richtig lesen kann.

Jede Hilfe oder zusätzliche Informationen wären großartig.

Antworten (2)

Verwenden Sie einfach das Signal von einem Lautsprecherkabel. Wenn der Verstärker eine einzige Versorgungspolarität hat, enthält dieses Signal bereits etwas Gleichstrom (die Hälfte der Versorgungsspannung) und geht niemals unter 0 V DC.

Wahrscheinlich die einfachste Antwort und kann funktionieren. Es ist jedoch nicht sehr flexibel und hat einige Nachteile. Sowohl die Signalamplitude als auch der DC-Durchschnitt müssen für den ADC-Eingang geeignet sein, und dieser Ansatz hat keine Möglichkeit, sie zu ändern. Außerdem hat es eine relativ geringe Rauschimmunität - Versorgungsrauschen kann am Ausgang des Diff-Verstärkers in Gleichtaktrauschen übersetzt werden, aber die Verwendung von nur einem Eingang summiert dieses Rauschen direkt mit dem Signal, anstatt es durch Differenzbildung zu unterdrücken. Möglicherweise muss auch das Problem der asymmetrischen Belastung des Verstärkerausgangs (Scheinlast auf einem anderen Ausgang) angegangen werden.

Idealerweise möchten Sie den gesamten ADC-Eingangsbereich nutzen, wodurch der Dynamikbereich Ihres digitalen Ausgangs maximiert wird. Dazu müssen Sie zwei Dinge tun:

  1. Verschieben Sie den Pegel des Single-Ended-Signals so, dass sein Durchschnittswert am Mittelpunkt des ADC-Vollbereichs oder Vfs/2 liegt.
  2. Ändern Sie die Verstärkung des Signals so, dass der Spitze-Spitze-Wert etwas kleiner ist als die volle ADC-Spannung Vfs. (Warum etwas weniger? Um sicherzustellen, dass keine Sättigung auftritt, die Nichtlinearität verursacht und für Audioanwendungen nicht akzeptabel ist.)

Eine repräsentative Schaltung, um dies zu erreichen, ist ein vollständig differenzieller Operationsverstärker mit resistiver Rückkopplung.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Verstärkung wird durch das Verhältnis der Rückkopplung zu den Eingangswiderständen eingestellt (hier wird die Verstärkung als 2 angezeigt), und der Ausgangs-Offset wird durch eine niederohmige Referenz von Vfs/2 eingestellt. Möglicherweise müssen Sie die Schleife kompensieren.

Welche Art von Verstärker benötige ich für die Differenzial-zu-Single-Ended-Audiowandlung?
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