Ограничение и поднятие сигнала..

Dr_Zlo

В общем есть МК на ацп которого подается звуковой сигнал. так как сигнал лежит в пределах -1...1(среднее значение -0.3....0.3в) в то его нужно поднять на полпитания и усилить для лучшей работы АЦП, но также его нужно и ограничить (ОУ питаются от 9в, а мк от 5 и ацп мерят только не более 5в). Вопрос в том как сделать такой ограничитель, желательно с индикацией ограничения...

Реклама

Dr_Zlo

Поднятие я сделал, стабилитроном тоже пробовал обрезать, нужна индикация того что сигнал обрезается...

(извиняюсь за сумбурное изложение мыслей, 4.04 на часах... хочу спать...)

Реклама

AlexBoss

Поскольку нужно усилить сигнал, лучший вариант применить ОУ.
Отношение R2 к R1 однозначно определит коэффициент усиления (в данном случае размах в +-1 вольт превратит в +-2.5v). R4/R5 определяют смещение 2.5v на выходе ОУ. Т.о. входные -1v..+1v превратятся в 0..+5v на входе АЦП. А R3,VD1 и VD2 собственно ограничитель. VD2 имеет смысл только при двухполярном питании опера. Если же питание однополярное, то его можно не устанавливать, но для наиболее полного использования динамического диапазона АЦП ну очень желательно применить операционник с выходом Rail To Rail.
Следует также иметь ввиду, что C1R1 определяют нижнюю граничную частоту (33Hz по уровню -3dB), а R3C3 - верхнюю (16kHz по уровню -3dB).
Индикацию же ограничения проще сделать на базе самой однокристалки.

Dr_Zlo

Вы немного неверно меня поняли, я сделал уже такую схемку на ОУ(усиление и поднятие), проблема в том что за неимением рейл-рейл оперов, делал все на ТЛках и применил питание 9в к ним, а ацп измеряет до 5в,то есть нужно сделать ограничитель с индикацией ограничения(кстати появилась мысль заюзать для этого вторую часть тлки, позже попробую).

Схема задумывается как низкобюджетный процессор эффектов на мк, для гитары (занимаюсь примочками, усилителями, в том числе и ламповыми). Отговаривать не нужно, хочу получить хотя бы опыт в работе с мк и ацп.

Обьясню что хочу получить в итоге: крутилка под ней индикатор, гитарист подключает гитару, берет на ней аккорд на так скажем "максимальной мощности" (амплитуда сигнала с звукоснимателя зависит от силы удара по струнам), если лампочка горит - уменьшаем усиление, если нет - повышаем пока она не загорится и немного понижаем назад.

ПС - немного не понял про "Индикацию же ограничения проще сделать на базе самой однокристалки"

Реклама

AlexBoss

Идею понял.
Отговаривать не собираюсь, хотя могу гарантировать, что на базе ширпотребовских МК (без применения "сигнальных процессоров") у Вас ничего путнего в реал-тайме не получится. Ну разве что примитивные Fuzz, Drive, Limitter и при наличии достаточного объема RAM что-то типа очень простых Flanger или Horus. На остальное (частотная обработка) просто не хватит ресурса.
Теперь собственно по теме.
TL-ки - ничего страшного. Ну и что с того, что их применение поддернет Ваш максимально допустимый "минус" до +0.5..+0.7v на входе АЦП? Это всего лишь на эту величину уменьшит его (АЦП) динамический диапазон. Хотите иметь более-менее симметричное ограничение (по минусу будет ограничивать ОУ, а по плюсу сам АЦП), сдвиньте неинвертирующий вход ОУ на половину этой величины.
Теперь по поводу "Индикации ограничения на базе самой однокристалки".
Все очень просто. Вешаем на свободный выход МК тот самый светодиод (лампочку), которым Вы собираетесь индицировать перегрузку, а алгоритм, зажигает этот LED если результат оцифровки входного сигнала оказался выше (или ниже) Вами же определенного допустимого уровня. Более того, гасить индикатор Вы можете с некоторой задержкой, чтобы пользователь (гитарист) мог отлавливать даже пиковые (а значит очень короткие по длительности) перегрузки. На этом принципе можете построить даже многоступенчатый индикатор уровня входного сигнала, если етсь нужда.
Всех благ в гитарно-примочковом творчестве.

Реклама

Dr_Zlo

Хмм, а если я подам на ацп 9 в? Тоетсь гитарист вывернет драйв на максимум и плюс у него еще перегруз перед поей примочкой сильно раскачивающий?

ПС: Никаких перегрузов не планирую добавлять туда, ничего не справится с этим лучше ламп. Сделаю октавер, делей, эхо...

Реклама

Smirnov

Dr_Zlo писал(а):Хмм, а если я подам на ацп 9 в?

смотря какой будет ток, а следовательно входное сопротивление, если более 10кОм то не сгорит но вряд ли долго проработает, если 0ом то точно сгорит. В любом случае защита и ограничение сигнала необходимо.

Кстати интересную штуку на просторах радиокота нашол:
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... highlight=
Программируемые аналоговые интегральные схемы (ПАИС) — представляют собой набор базовых ячеек, которые могут быть сконфигурированы и соединены между собой для реализации наборов аналоговых функций: фильтров, усилителей, интеграторов, сумматоров, ограничителей, делителей, выпрямителей, и т. д. Особенностью схем является полное или частичное изменение аналоговой схемы во время функционирования или изменение характеристик некоторых элементов схем (например полосы пропускания или добротности фильтра).

Стоит всего 10баксов в розницу, может быть для тебя полезна будет.

Dr_Zlo

Да, интересно, хотя и не бюджетно =). Погуглю не досуге!

Так всеже что там с основным вопросом?)

AlexBoss

> "Хмм, а если я подам на ацп 9 в?"

Я надеялся, что Вы детально проанализировали схему, приведенную в посте от Сб Мар 06, 2010 21:10:39....Ну да ладно.

Наличие на выходе ОУ ограничителя уровня R3,VD1,VD2 исключает возможность присутствия на входе АЦП напряжения с уровнем выше +5v (плюс падение на открытом диоде VD1) и ниже 0v (минус падение на открытом диоде VD2). Если на выходе опера появится напряжение превышающее +5v (например +9v), откроется диод VD1, напряжение на входе АЦП зафиксируется на уровне (+5v+падение на диоде), а вся разность напряжений (3,3..3,7v - в зависимости от типа диода) будет приложена к R3.
Т.о. на входе АЦП НИКОГДА не будет Ваших 9-ти вольт!

Теперь насчет индикации перегрузки.
При корректной схеме нормализатора перегрузка Вашего девайса произойдет тогда и только тогда, когда перегрузится АЦП. И совершенно наплевать насколько мощные датчики стоят на гитаре и/или сколько и каких примочек включено перед Вашей. Ваш девайс будет вносить искажения только когда перегружается Ваш АЦП! Ну так и отлавливайте именно этот факт для индикации перегрузки.
Как это сделать? Да очень просто!
Если в некоторый момент времени алгоритм оцифровки входного сигнала обнаружит Nmax на выходе АЦП (0FFFh - для 12-ти битового) - это и есть перегрузка по плюсу. На входе +5v или более.
Если в некоторый момент времени алгоритм оцифровки входного сигнала обнаружит N=0 на выходе АЦП - это и есть перегрузка по минусу. На входе 0v или менее.
Хотя, для обеспечения некоторого запаса по динамике, я бы эти пороги сдвинул на несколько десятков квантов и анализировал не на равенство, а на больше/меньше.
В случае однополярного питания ОУ в нормализаторе нулевое напряжение на входе АЦП, а значит и нулевые показания на его выходе, никогда не будут достигнуты. (Нормализатор по минусу перегружается раньше, чем АЦП). В этом случае порог контроля перегрузки по минусу следует поднять чуть выше уровня минимального напряжения на выходе ОУ (входе АЦП).

Smirnov

AlexBoss писал(а):> "Хмм, а если я подам на ацп 9 в?"

Я надеялся, что Вы детально проанализировали схему, приведенную в посте от Сб Мар 06, 2010 21:10:39....Ну да ладно.

Наличие на выходе ОУ ограничителя уровня R3,VD1,VD2 исключает возможность присутствия на входе АЦП напряжения с уровнем выше +5v (плюс падение на открытом диоде VD1) и ниже 0v (минус падение на открытом диоде VD2). Если на выходе опера появится напряжение превышающее +5v (например +9v), откроется диод VD1, напряжение на входе АЦП зафиксируется на уровне (+5v+падение на диоде), а вся разность напряжений (3,3..3,7v - в зависимости от типа диода) будет приложена к R3.
Т.о. на входе АЦП НИКОГДА не будет Ваших 9-ти вольт!

Теперь насчет индикации перегрузки.
При корректной схеме нормализатора перегрузка Вашего девайса произойдет тогда и только тогда, когда перегрузится АЦП. И совершенно наплевать насколько мощные датчики стоят на гитаре и/или сколько и каких примочек включено перед Вашей. Ваш девайс будет вносить искажения только когда перегружается Ваш АЦП! Ну так и отлавливайте именно этот факт для индикации перегрузки.
Как это сделать? Да очень просто!
Если в некоторый момент времени алгоритм оцифровки входного сигнала обнаружит Nmax на выходе АЦП (0FFFh - для 12-ти битового) - это и есть перегрузка по плюсу. На входе +5v или более.
Если в некоторый момент времени алгоритм оцифровки входного сигнала обнаружит N=0 на выходе АЦП - это и есть перегрузка по минусу. На входе 0v или менее.
Хотя, для обеспечения некоторого запаса по динамике, я бы эти пороги сдвинул на несколько десятков квантов и анализировал не на равенство, а на больше/меньше.
В случае однополярного питания ОУ в нормализаторе нулевое напряжение на входе АЦП, а значит и нулевые показания на его выходе, никогда не будут достигнуты. (Нормализатор по минусу перегружается раньше, чем АЦП). В этом случае порог контроля перегрузки по минусу следует поднять чуть выше уровня минимального напряжения на выходе ОУ (входе АЦП).

незабывай что подение напряжение на диоде есть, и поэтому лучше ставить не простые диоды а шотки, и диоды не сразу срабатывают, поэтому лучше ставить скоростные, например BARS43FILM, и ещё фактор - падение напряжения зависит так же от тока через диод, и чем выше ток тем выше падение, например в блоках питания при нескольких амперах на диодах падает и 1В и даже 1.5В может при десятке упасть. А в совокупности, в импульсе диод может не успеть открыться а если откроется то импульсный ток может быть очень большым и соответственно он импульс может срезать не на 5.7В а на 6 или даже 7В.

AlexBoss

Глубокоуважаемый Smirnov!
незабывай хотябы вникнуть в обсуждаемую тему, прежде чем разворачивать теоретически верную, но совершенно неуместную полемику.

подение напряжение на диоде есть, и поэтому лучше ставить не простые диоды а шотки - ерунда, т.к. ЛЮБОЙ АЦП запросто переживет превышение входного диапазона на +-1 вольт!
диоды не сразу срабатывают, поэтому лучше ставить скоростные - дважды ерунда. Во-первых речь идет о звуковых частотах, а во-вторых, Вы что конденсатора C3 не видите?
падение напряжения зависит так же от тока через диод, и чем выше ток ... например в блоках питания ... 1В и даже 1.5В... - ну причем тут блоки питания??? В приведеной схеме ток через диод НИКОГДА НЕ ПРЕВЫСИТ 4 mA!!!

Dr_Zlo

В общем просимулировал схему, както странно ограничивается нижняя полуволна, примерно в районе 1,5 вольта... Вержняя же спокойно ограничивается 5,5(+-0,5) вольтами =).

Scuby_Du

все должно быть нормально. схема правильная
можно попробовать 2-х полярное питание на операционник? может он не может более низкое напряжение выдать
отрицательное напряжение получается очень легко если в схеме есть контроллер. собирается 1 транзистор 1 катушка 1 диод и кондер на выход на базу подается шим. зато всю схему можно сделать без смещений кроме АЦП

Dr_Zlo

Неможете нарисовать? Хотябы в асц графике? Не особо понятно что и с чем соединять.

ПС: просимил с двухполярным питанием - работает идеально, видимо все упирается в не рейл ту рейл оу...

Scuby_Du

http://en.wikipedia.org/wiki/Boost_converter
схема типа такого. там разные варианты соединения позволяют получать и положительные и отрицательные напряжения
но по моему проще будет купить нормальный ОУ если конструкция единичная

AlexBoss

Хочу заметить, что любой, даже самый навороченный опер с Rail-to-rail выходом нулевого уровня не обеспечит. Да, конечно это будут не 1.5 вольта, о которых упоминал Dr_Zlo, а величина на порядок меньшая, но не ноль!
Поэтому вариантов 3.
1. Плюнуть на потерю 1.5 вольт (30% динамического диапазона АЦП) и работать в пределах 1.5v...5.0v (оставшихся 70%).
2. Применить Rail-to-rail и использовать 95...97% диапазона.
3. Использовать любой опер, подав на его минусовый вывод питания хотя бы -2...-3v и работать на всех 100% DD.

Поскольку потребление не большое, вариант минусового источника:
Частоту импульсов лучше повыше (десятки или сотни kHz), форму - помеандровей.