Согласование с АЦП STM

[pekka]

Добрый вечер.

В руки попал некоторый аудиогаджет, и возникла идея развлечения ради соорудить к нему DSP-модуль на основе STM32F4DISCOVERY. Хочу сделать узкополосный фильтр с выбором центральной частоты, шумоподавитель, может быть что нибудь ещё в голову придёт. Проблема в том, что амплитуда напряжения на выходе гаджета может достигать 4 В, поэтому нужно что-то делать. Однако в аналоговой схемотехнике я ничерта не соображаю. Булькнув мозгом, нарисовал нечто, состоящее из делителя напряжения, буфера и простого ФНЧ Саллена-Ки, рассчитаного в FilterPro, но в работоспособности схемы есть сомнения. С благодарностью приму советы по улучшению или модификации.

[AlanDrakes]

В целом проблемы в Вашей схеме не вижу.
Разве что, можно полностью убрать второй усилитель, оставив лишь повторитель на DA1.1, коего для начального применения вполне достаточно.
Это 1.
Второе. В Вашей схеме стоит разделительный конденсатор, и напряжение после него может принимать отрицательный знак. Можете прогнать в симулаторе любой сигнал и его постоянная составляющая будет стремиться к нулю. Если из устройства выходит однополярный сигнал с размахом до 4В - смело убирайте входной конденсатор. Иначе половина Вашего сигнала будет срезана (отрицательная полуволна).

В Вашем случае, делитель напряжения будет ослаблять сигнал в 2 раза (1:1), значит, максимальное напряжение на выходе будет только 2V (а не допустимые на входе АЦП 3.3V). Попробуйте номиналы в 1k/3k
Таким образом получим:
4 / 4 * 3 = 3V. Почти полный размах напряжения на выходе. В данном случае, ослабление уже 3:4, что даёт почти полную шкалу.

Опять же, если сигнал будет биполярный - то конденсатор нужен, а так же потребуется сдвиг нуля к центру.
Вот здесь была похожая ситуация со сдвигом уровня.
В общем, в случае с сигналом, который может принимать отрицательные значения - придётся городить схему сдвига уровня. У меня с таким тоже не особо получалось, могу предложить только резистивный делитель напряжения питания и ещё один резистор, ограничивающий входной ток, а уже от центральной точки - измерять. Не самая удобрая схема, зато самая простая будет.

[pekka]

Уважаемый AlanDrakes, благодарю Вас за ответ и ценные замечания. Я провёл некоторые исследования, и, по-видимому всё-таки придётся сдвигать уровень сигнала с одновременным ослаблением. Дело в том, что оконечным элементом гаджета является УМЗЧ TDA7233D, и осциллоскоп, который я одолжил у знакомого, внятно показал биполярный сигнал. Я накидал схему, которая, как мне думается, поможет решить проблему. На первом ОУ собран инвертирующий аттенюатор, на неинвертирующий вход которого подаётся напряжение смещения равное половине референсного напряжения ЦАП. Коэффициент ослабления выбран таким, чтобы ужимать амплитуду до той же величины. На втором ОУ всё тот же антиалиасинговый ФНЧ с коэффициентом усиления равным единице. Прислушаюсь к любым рекомендациям.