A-/D-Wandler - Signalverarbeitung - Schaltung

[Siro]

Sehr einfach geht es nach dieser Schaltung.


Das Audiosignal wird über eine Kondensator auf den invertierenden (mit Minus) bezeichneten Eingang.

Der nicht invertierende Eingang (mit plus gekennzeichnet) erzeugt den Offset (einen konstanten Gleichspannungsanteil)
der auf die Mitte der Versorgungsspannung gelegt wird. Das kann ganz einfach mit 2 gleichgrossen Widerständen erfolgen.
Ob das nun 470 Ohm oder 10000 Ohm sind spielt hierbei weniger eine Rolle. Beide gleich gross, dann fällt an beiden die gleiche Spannung ab und genau in der Mitte geht es zum Plus Eingang des Operationsverstärkers.

Da ihr unterschiedlich sarke (hohe) Signale verarbeiten wollt ist eine entsprehende Vorverstärkung sinnvoll.

Das geht ganz einfach mit 2 Widerständen, die ich mal mit RE und RG bezeichnet habe.
Die Formel der Verstärkung ist dann V = RG / RE. (ich weis da fehlt nen Minus )
Wenn also RG 1000 Ohm hat und RE 100 Ohm hat, dann haben wir eine Verstärkung von 10.

Problem: Die meisten Operationsverstärker können am Ausgnag nicht bis 0 Volt und auch nicht bis zur vollen Versorgungsspannung aussteuern. Hier können je nach Typ (741 schlecht) einige milli Volt oder sogar Volts verloren gehen.
Dafür gibt es die sogeannten Rail To Rail Operationsverstärker.
zum Beispiel den LMV324 (!!! NICHT zu verwechseln mit dem LM324) Das "V" beachten, ist der Low Voltage Typ.
Hier kann der Ausgang bis auf einige 10mV nach unten und nach oben hin arbeiten.

Im Ruhezustand liegt das Ausgangssignal dann auf halber Spannung,
Die Verstärkung ist dann anpassbar mit RG oder RE, kann natürlich auch ein Potentiometer sein.

! Achtung : in dieser Schaltung wird das Eingangssignal invertiert, was sich per Software ja leicht umdrehen lässt.
Ich mag die inertierte Schaltung lieber, weil man da weniger rechnen muss.

Siro

[SGH pRO.BOTICS]

Danke für die super Antwort!!!

Jetzt wissen wir auch, was wir falsch gemacht haben...
(Falscher OPV und noch dazu falsch angeschlossen)

Wir werden es sobald der OPV da ist sofort ausprobieren!

[wkrug]

Euch ist euch schon klar, das das für einen Arduino eine nicht ganz einfach zu lösende Aufgabe ist.
1. Die Abtastrate müsste kontinuierlich mindestens 8kHz betragen. Der A/D Wandler kann dabei auf 8Bit eingestellt werden, dadurch wird er schneller.
Zudem muss die Abtastrate konstant bleiben. Ich würde das mit einer Interruptroutine machen.
2. Die gewonnenen Daten müssen schnellstmöglich aus dem Ram des Arduino raus, da hier ja nicht besonders viel Platz ist.
Da hierbei ja 80kiloBit Datenen pro Sekunde ( Start Bit, 8 daten Bits, 1 Stopp Bit ) entstehen müsste die Baudrate 115,2kBit/s betragen.
3. An den Eingang des A/D Wandlers ( und am Ausgang des D/A Wandlers ) gehört ein steilflankiges Anti Aliasing Filter, das 4kHz sehr gut bedämpft.

Zuviel Quatsch - entschuldigung Features - würd ich dann in den Arduino nicht mehr rein proggen.

Ich würd die Anbindung an den PC mittels USB und einem FT 232RL ( Hersteller FTDI ) Baustein machen.
Bei ELEKTOR gibts auch ein RS232 BOB ( Breakout Board ) mit diesem Chip, falls Ihr keine SMD's löten könnt.

Also, da habt Ihr schon noch einiges zu erforschen und zu entwickeln.