Аудиосигнал смещения постоянного тока

Я видел несколько разных способов добавления смещения постоянного тока к аудиосигналу. Я смоделировал их, и они все дают мне похожие результаты, но я не могу понять, почему выбираю А вместо В или С. Мой источник звука будет аудио линейного уровня от -2 В до + 2 В переменного тока, пропущенный через соединительную крышку 220 мкФ, а затем фильтр нижних частот (RC, 2 полюса). Сигнал будет считан АЦП.

Первый способ - использование делителя напряжения: простая схема смещения

Это довольно очевидно, и я понимаю, как это работает. Я также видел эту же конструкцию с использованием диода, но не смог найти пример.

Следующий пример: Как прочитать аудиосигнал с помощью ATMega328? - картинка из ответа эндолита.

Еще один, который я видел: я не совсем понимаю эту схему предусилителя FET-BJT

И схема для предусилителя, и есть 2 версии, и обе добавляют смещение.

Мой вопрос: как лучше всего добавлять смещение в аудиосигнал? Каковы другие способы добавления смещения постоянного тока к сигналу?

Редактирование / обновление: глядя на ответы - использование второго похоже на то, что оно будет работать лучше для моего приложения, используя что-то вроде этого. Есть ли другие улучшения, которые я могу сделать? Другое, то Стабильный Vref / Power Rails.

Не используйте первую схему. Любой шум или пики на источнике питания будут смешаны с вашим сигналом. Поскольку точка смещения напрямую связана с сигналом, вы не можете отфильтровать шум источника питания, не отфильтровав сигнал.

Используйте второй контур. Он вырабатывает напряжение средней точки, которое тесно связано с землей, поэтому компонент постоянного тока составляет половину питания, но компонент переменного тока (шум и пики) отфильтровывается конденсатором. Это не полная схема, тем не менее, вам все равно нужно подключить его к вашему сигналу.

Вот что вы пытаетесь сделать :

Выход такой же, как и вход, только смещен вверх на 2,5 В. Резистор на входе гарантирует, что на входной стороне конденсатора находится напряжение 0 В пост. Тока, чтобы не допустить срабатывания во время подключения. Резистор на выходной стороне крышки разъема переменного тока смещает эту сторону к напряжению смещения постоянного тока. Если ваша цепь уже имеет чистый источник напряжения постоянного тока с низким импедансом, подключите его. В противном случае вы можете использовать схему № 2 для генерации смещения, например так :

(Однако имитация занимает много времени, чтобы достичь значения смещения постоянного тока. Нажмите на пункт меню «Найти рабочую точку постоянного тока», чтобы установить его. )

Напряжение смещения постоянного тока создается делителем напряжения и конденсатором, чтобы отфильтровать шум источника питания. Обратите внимание, что если вы используете одну и ту же точку Vbias для нескольких сигналов, они могут переходить через эту точку. Большая крышка смещения уменьшает перекрестные помехи. Большой конденсатор связи улучшает низкочастотный отклик. Но сделайте их слишком большими, и они будут долго заряжаться, когда вы включите выключатель питания.

3-я диаграмма не является цепью смещения; это микрофонный предусилитель.

Самый простой способ - это первое изображение, на которое вы ссылаетесь. Это сделает работу, но имеет большой недостаток для вашего приложения. Если на ваших линиях питания есть какой-либо шум, шум будет добавлен к сигналу, который вы пытаетесь измерить.

Второй метод практически идентичен первому. Это большое преимущество перед первым методом в том, что шум на линиях питания не окажет такого большого влияния на сам сигнал.

Третий метод - это убийство за то, что вы хотите сделать. Он предназначен для обеспечения более высокой выходной мощности, но, поскольку вы просто читаете его с помощью АЦП, нет причин, по которым он вам нужен.

Первая схема, простой резисторный делитель, является самым простым, быстрым и дешевым решением. Это также решение, которое используется большинством аудио схем. Если вам не нужны уровни производительности для профессионального аудио, я рекомендую этот метод.

«Правильным» решением было бы иметь отдельную шину питания, которая находится под напряжением смещения. Пропустите ваш аудиосигнал через крышку блокировки постоянного тока, затем подключите резистор к шине питания смещения. Этот подход имеет меньше шума и гармонических искажений, чем простой резистор-делитель, хотя разница в производительности важна только для тех, кто работает в мире аудио, и не стоит беспокоиться о ней в большинстве случаев.

Один случай, когда «правильное» решение стоит проблем для средней цепи, - это когда сам АЦП обеспечивает шину напряжения смещения. Некоторые АЦП будут выдавать это напряжение, и все, что вам нужно сделать, это использовать его. Это хорошо, потому что вы можете получить лучшую точность, чем любое другое решение. Однако иногда у меня возникали проблемы, когда мне приходилось брать этот вывод с АЦП и запускать его через буфер на основе операционного усилителя с единичным усилением, чтобы у него была достаточная мощность для правильной работы.

Два других решения, о которых вы упомянули, будут работать, но я не буду беспокоиться Они несколько хитрые и не дают каких-либо важных преимуществ, которые обеспечивают простой резистор-делитель или «правильные» решения.