Génération d'un signal différentiel

On m'a confié une petite tâche (en fait, elle fait partie d'une tâche beaucoup plus importante) où l'exigence est de générer un signal qui semble provenir d'un microphone. Les exigences suivantes doivent être respectées:

• 1.0Vpp
• Onde sinusoïdale
• Différentiel

Maintenant, ce sont en fait deux questions:

• Je comprends que le signal doit être différentiel, j'ai donc besoin de deux signaux, mais ces deux doivent-ils être symétriques autour de 0V? Quelle est la sortie normale d'un microphone ici. Sinon: pourrais-je simplement utiliser une seule onde sinusoïdale, la multiplier par deux et l'entrée du récepteur aurait la même apparence?

• Quelle est la manière la plus économique de faire cela? Je comprends que je pourrais utiliser un microcontrôleur et sa fonction DAC pour générer une belle onde sinusoïdale. Pourtant, comment pourrais-je obtenir un signal différentiel de cela. Ou y a-t-il un circuit intégré qui fait déjà ce que je veux?

J'aborderais cela comme deux problèmes, générant une onde sinusoïdale et créant un pilote de ligne équilibrée. D'autres réponses ont couvert le générateur d'ondes sinusoïdales, et c'est une chose facile à rechercher, et je n'ai rien à ajouter là-bas. Cependant, je vais dire quelques choses sur le pilote de ligne différentielle.

Comme certains l'ont dit, la manière canonique de le faire est d'utiliser un transformateur. Les transformateurs fonctionnent très bien, mais sont gros et chers. Dans les applications audio, vous aurez besoin d'un transformateur encore plus cher pour éviter d'introduire une distorsion inacceptable. Cependant, si vous voulez ressembler exactement à un microphone dynamique, c'est votre meilleure option, car un transformateur simule plus des propriétés des enroulements d'un microphone dynamique que toute autre méthode.

Cependant, tout signal audio équilibré que vous obtenez à partir d'un appareil moderne qui est alimenté n'aura probablement pas de transformateur de nos jours, en raison du coût. Les microphones amplifiés (à condensateur) peuvent entrer dans cette catégorie; les tables de mixage et les préamplis le font presque certainement. Je vous recommande fortement de lire Conception d'interfaces audio équilibrées hautes performances pour un aperçu des techniques courantes et une explication détaillée des préoccupations pertinentes. Voir également Émetteur et récepteur équilibrés II sur le même site.

Il y a une partie de cet article plus tard en particulier que je résumerai ici: Ce qui est important, c'est que l'impédance des deux lignes soit la même, de sorte que le bruit produira la même tension, de sorte qu'il puisse être rejeté en mode commun. Avoir un signal opposé du côté négatif n'a pas d'importance du tout . Dans cet article, il y a un schéma, sous la section Hey! C'est tricher :

Voir l'article pour une discussion détaillée, mais vous pouvez clairement voir que la broche 3, le côté négatif du signal, est juste une connexion à la terre via une résistance. Il s'avère que si vous démontez beaucoup d'équipements audio professionnels, c'est précisément le type de pilote de ligne qu'ils utilisent. C'est parce qu'il présente de nombreux avantages:

• Facile
• Facile à équilibrer
• Si la broche 3 est connectée à la masse sur une entrée asymétrique, il ne se passe rien de mal

La seule partie critique ici est de s'assurer que R2 et R3 sont exactement égaux. Utilisez des résistances de 1% ou mieux, ou équilibrez-les avec un pont de Wheatstone pour une meilleure réjection en mode commun.

Si je comprends bien, vous voulez un circuit qui génère l'onde sinusoïdale et en fournit également deux versions à 180 degrés l'une de l'autre. Cela pourrait être facilement réalisé avec un microcontrôleur, comme un dsPIC avec double DAC 16 bits avec des sorties différentielles sur chaque canal (comme le dsPICfJ64GP802 - voici le manuel du périphérique DAC pour cela), voici un circuit tampon différentiel typique piloté à partir d'un des canaux:

Pas de microcontrôleur

Voici une option non micro:

Cela combine un oscillateur en pont de Wien (le fet peut être remplacé par une ampoule à incandescence si vous le souhaitez) avec un simple tampon de transistor qui prend une sortie du collecteur et de l'émetteur. Les rails sont +/- 12 V (peuvent être conçus pour abaisser si nécessaire)

Simulation:

Notez que ce qui précède se résumera à 2V pk-pk quand il arrivera où qu'il aille - vous pouvez facilement contrôler l'amplitude en remplaçant R11 et R12 par un pot.

Lorsque vous avez un signal asymétrique et que vous voulez un signal symétrique (lire: différentiel), et que votre signal requis devrait ressembler à un microphone (dynamique) (sauf que vous voulez un niveau supérieur de 1 Vpkpk), l'appareil de choix est un DI Boîte .

Ceux-ci contiennent, dans leur version passive, un transformateur audio-fréquence, et il y a généralement une prise centrale du côté sortie qui peut être connectée à GND avec un interrupteur si vous le souhaitez. En outre, il existe des versions actives, utilisant OpAmps au lieu d'un transformateur. Ceux-ci utilisent, simplifiés, un tampon et un onduleur. Le tampon crée le signal en phase avec votre source, et l'onduleur crée un signal déphasé de 180 ° par rapport au signal d'origine. Tamponné et inversé = différentiel.

Habituellement, votre signal différentiel est symétrique autour de 0 V.Le côté sortie d'un transformateur flotte même tant que vous laissez l'interrupteur ouvert (c'est-à-dire symétrique à rien que sa propre valeur moyenne), ce qui est un avantage supplémentaire pour éviter les boucles de masse.

Un transformateur comme le suggère zebonaut produira certainement un joli signal différentiel avec un bonus d'isolement en mode commun.

Une autre façon consiste à produire deux signaux en premier lieu. Puisque vous synthétisez cela, cela ne devrait pas être difficile à organiser. Utilisez par exemple deux sorties D / As ou PWM filtrées d'un microcontrôleur. Vous pouvez garantir que le averag est toujours le même assez facilement dans le firmware. Ces deux signaux auraient toujours un décalage CC de la moitié de la tension d'alimentation, mais cela est courant avec les circuits audio. Vous mettez en mémoire tampon les deux signaux, puis les couple chacun à travers un plafond à la sortie. Mettez une résistance faible, comme 10 kΩ à la masse sur chaque sortie pour déplacer la moyenne à la masse et pour fuir toute charge statique qui pourrait s'accumuler et laisser la tension devenir trop élevée pour que les bouchons tiennent.

Ajouté sur la mise en mémoire tampon

"Mettre en mémoire tampon" un signal de tension signifie généralement maintenir la tension à peu près la même mais réduire considérablement l'impédance. Autrement dit, un signal tamponné peut générer beaucoup plus de courant que sa version non tamponnée.

Un moyen simple de tamponner un signal est d'utiliser un ampli-op en mode "suiveur de tension". C'est juste un ampli op avec sa sortie liée à son entrée négative. Tout ce que vous mettez ensuite sur l'entrée positive apparaît sur la sortie, mais avec la capacité de pilotage actuelle de l'opamp.

Dans votre cas, les sorties A / N ou PWM filtrées seront à haute impédance et ne conviennent pas pour l'envoi via un câble. Deux amplificateurs opérationnels configurés comme suiveurs de tension corrigent cela.

Un simple séparateur de phase peut être réalisé à partir d'un seul transistor avec la même résistance dans les circuits émetteur collecteur (inversé) (non inversé). Son équilibre est assez bon mais dépend du hFE du transistor.

Les valeurs doivent être suffisamment proches pour 5V. Vérifiez que Ve est d'environ Vcc / 4 (ce qui met la moitié de la tension d'alimentation à travers le transistor) et ajustez R3 ou R4 si nécessaire.