差動信号の生成

私は小さなタスク（実際にははるかに大きなタスクの一部です）が与えられましたが、マイクからの信号のように信号を生成する必要があります。次の要件を守る必要があります。

• 1.0Vpp
• 正弦波
• 微分

現在、これらは実際には2つの質問です。

• 信号は差動である必要があることを理解しているため、2つの信号が必要ですが、これら2つは0Vを中心に対称である必要がありますか？マイクがここに与える通常の出力は何ですか。それ以外の場合：単一の正弦波を使用し、それを2倍にすると、レシーバーへの入力は同じに見えますか？

• 私がこれを行うことができる安価な方法は何ですか？マイクロコントローラーとそのDAC機能を使用して素敵な正弦波を生成できることを理解しています。それでも、それからどのようにして差動信号を得ることができますか？または、すでに私がやりたいことをしているICはありますか？

私はこれに2つの問題として取り組み、正弦波を生成し、バランスのとれたラインドライバーを作成します。他の答えは正弦波発生器をカバーしており、それは研究するのは簡単なことであり、そこに追加するものは何もありません。ただし、差動ラインドライバについていくつか説明します。

他の人が言ったように、これを行うための標準的な方法はトランスを使用することです。変圧器は素晴らしい働きをしますが、大きくて高価です。オーディオアプリケーションでは、許容できない歪みが発生しないように、さらに高価なトランスが必要になります。ただし、ダイナミックマイクのように見たい場合は、トランスフォーマがダイナミックマイクの巻線のプロパティを他のどの方法よりもシミュレートするため、これが最良のオプションです。

ただし、電力が供給されている最新のデバイスから取得するバランスのとれたオーディオ信号には、コストがかかるため、最近はトランスがありません。パワード（コンデンサー）マイクはこのカテゴリに分類されます。ボードとプリアンプをミックスすることはほぼ確実です。一般的な手法の調査と関連する懸念事項の詳細な説明については、高性能バランスオーディオインターフェイスの設計を読むことを強くお勧めします。同じサイトの平衡型送信機と受信機IIも参照してください。

特に後の記事の一部があります。ここで要約します。重要なのは、両方のラインのインピーダンスが同じで、ノイズが同じ電圧になるため、コモンモードとして拒否できることです。反対側に反対の信号があることはまったく問題ではありません。その記事では、セクションHey！の下に回路図があります。それは不正行為です：

詳細な説明については記事を参照してください。ただし、信号のマイナス側であるピン3は、抵抗を介してグランドに接続されているだけであることは明らかです。結局のところ、多くのプロフェッショナルオーディオ機器を分解すると、これはまさに彼らが使用するタイプのラインドライバーです。それはかなりの数の利点があるためです：

• シンプルな
• バランスが簡単
• ピン3が不平衡入力のグラウンドに接続されている場合、問題は発生しません

ここで唯一重要な部分は、R2とR3が完全に等しいことを確認することです。1％以上の抵抗を使用するか、ホイートストンブリッジとバランスをとって、コモンモード除去を最適化します。

私が正しく理解していれば、正弦波を生成し、180度離れた2つのバージョンの正弦波も提供する回路が必要です。これは簡単に各チャネル上の差動出力を備えたデュアル16ビットDACとのdsPICように、マイクロコントローラを用いて達成することができる（例えば、dsPICfJ64GP802 -ここでDAC周辺手動それのために）、ここで一つから駆動典型的な差動バッファ回路でありますチャンネルの：

マイクロコントローラーなし

これは非マイクロオプションです：

これは、ウィーンブリッジオシレーター（fetは、必要に応じて白熱電球に置き換えることができます）と、コレクターとエミッターから出力を取得する単純なトランジスタバッファーを組み合わせたものです。レールは+/- 12Vです（必要に応じてより低く設計できます）

シミュレーション：

上記は合計が2V pk-pkになることに注意してください。R11とR12をポットに置き換えることで、振幅を簡単に制御できます。

非対称信号があり、対称（読み取り：差動）信号が必要で、必要な信号が（動的）マイクからの信号のように見える場合（より高いレベルの1 Vpkpkが必要な場合を除く）、選択するデバイスはDIです。ボックス。

これらには、パッシブバージョンでオーディオ周波数トランスが含まれ、通常、出力側にセンタータップがあり、必要に応じてスイッチでGNDに接続できます。また、トランスの代わりにOpAmpを使用するアクティブなバージョンもあります。これらは、バッファとインバータを使用し、簡略化しています。バッファーはソースと同相の信号を作成し、インバーターは元の信号と比較して180°位相がずれた信号を作成します。バッファリングおよび反転=差分。

通常、差動信号は0 Vを中心に対称です。スイッチを開いたままにしておく限り、トランスの出力側はフローティングです（つまり、自身の平均値以外に対称）。これは、グラウンドループを回避するための追加の利点です。

zebonautが示唆するトランスは、コモンモード絶縁のボーナスを備えた素晴らしい差動信号を確実に生成します。

もう1つの方法は、最初に2つの信号を生成することです。あなたはこれを合成しているので、それをアレンジするのは難しくありません。たとえば、マイクロコントローラーの2つのD / AまたはフィルターされたPWM出力を使用します。ファームウェアでは、平均が常に同じであることを簡単に保証できます。これらの2つの信号のDCオフセットは電源電圧の半分ですが、これはオーディオ回路では一般的です。2つの信号をバッファリングし、それぞれキャップを介して出力に結合します。各出力の10kΩなどの弱い抵抗をグランドに接続して、平均をグランドにシフトし、蓄積する可能性のある静電荷をリークして、電圧が高すぎてキャップを保持できないようにします。

バッファリングについて追加

電圧信号を「バッファリング」するとは、一般に、電圧をほぼ同じに保つが、インピーダンスを大幅に下げることを意味します。言い換えると、バッファリングされた信号は、バッファリングされていないバージョンよりもはるかに多くの電流を供給することができます。

信号をバッファする簡単な方法は、「電圧フォロワ」モードのオペアンプを使用することです。これは、出力が負の入力に接続された単なるオペアンプです。次に、正の入力に加えたものが出力に表示されますが、オペアンプの電流駆動能力があります。

あなたの場合、A / DまたはフィルタリングされたPWM出力は高インピーダンスであり、ケーブル経由での送信には適していません。電圧フォロアとして構成された2つのオペアンプはそれを修正します。

単純な位相スプリッターは、コレクター（反転）エミッター（非反転）回路で同じ抵抗を持つ単一のトランジスターから作成できます。そのバランスはかなり良いですが、トランジスタのhFEに依存します。

値は5Vに十分近いはずです。Veが約Vcc / 4（トランジスタの両端の電源電圧の半分になる）であることを確認し、必要に応じてR3またはR4を調整します。