Señal de audio con polarización CC

Question

He visto algunas maneras diferentes de añadir DC bias a una señal de audio. Los he simulado y todos ellos me dan resultados similares, pero no puedo averiguar por qué elegir A sobre B o C. Mi fuente de audio será un nivel de línea de audio -2V a +2V AC pasa a través de una tapa de acoplamiento 220uF y luego un filtro de paso bajo (RC, 2 polos). La señal será leída por un ADC.

La primera forma es utilizar un divisor de tensión: Circuito de polarización simple

Esto se explica por sí solo y entiendo cómo funciona. También he visto este mismo diseño utilizando un diodo, pero no pude encontrar un ejemplo.

Siguiente ejemplo: ¿Cómo leer una señal de audio usando ATMega328? - la imagen es de la respuesta de endolith.

Otra que he visto es: No entiendo muy bien este circuito preamplificador FET-BJT

Y el esquema es para un preamplificador, y hay 2 versiones y ambas añaden un bias.

Mi pregunta es ¿cuál es la mejor práctica para añadir la polarización a una señal de audio? ¿Cuáles son algunas de las otras formas de añadir una polarización de CC a la señal?

Editar/Actualizar: Mirando las respuestas - utilizando el segundo parece que va a funcionar mejor para mi aplicación, utilizando algo como esto. ¿Hay alguna otra mejora que pueda hacer? Aparte de Vref estable / carriles de alimentación.

Answer 1

No utilices el primer circuito. Cualquier ruido o pico en la fuente de alimentación se mezclará con tu señal. Como el punto de polarización está conectado directamente a la señal, no puedes filtrar el ruido de la fuente de alimentación sin filtrar también la señal.

Utiliza el segundo circuito. Produce un voltaje de punto medio que está estrechamente acoplado a tierra, por lo que el componente de CC es la mitad del suministro, pero el componente de CA (ruido y picos) es filtrado por el condensador. Sin embargo, no es un circuito completo, todavía tienes que conectarlo a tu señal.

Esto es lo que intentas hacer :

La salida es la misma que la entrada, sólo que desplazada 2,5 V hacia arriba. La resistencia en la entrada asegura que el lado de entrada del condensador ya está a 0 VCC cuando se conecta un circuito externo, para evitar sonidos "pop" (si el voltaje salta repentinamente de 2,5 V a 0 V). La resistencia en el lado de salida del condensador de acoplamiento de CA polariza ese lado a la tensión de polarización de CC. Si su circuito ya tiene una fuente de tensión de polarización de CC limpia y de baja impedancia, conéctela a ella. De lo contrario, puede utilizar el circuito # 2 para generar la polarización, así :

(Sin embargo, la simulación tarda mucho tiempo en alcanzar el valor de polarización de CC. Pulsa la entrada de menú "Buscar punto de funcionamiento CC" para asentarlo. )

La tensión continua de polarización se produce mediante un divisor de tensión y un condensador para filtrar el ruido de la fuente de alimentación. Tenga en cuenta que si utiliza el mismo punto Vbias para varias señales, pueden producirse interferencias a través de este punto. Un condensador de polarización más grande reduce la diafonía. Un condensador de acoplamiento más grande mejora la respuesta de baja frecuencia. Pero si son demasiado grandes, tardarán mucho en cargarse cuando enciendas el interruptor de alimentación.

El 3er diagrama no es un circuito de polarización; es un preamplificador de micrófono.

Answer 2

El método más sencillo es la primera imagen que has enlazado. Funcionará, pero tiene un gran inconveniente para tu aplicación. Si sus líneas de suministro tienen algún ruido en ellos, el ruido se añadirá a la señal que está tratando de medir.

El segundo método es casi idéntico al primero. Su gran ventaja sobre el primero es que el ruido en las líneas de alimentación no afecta tanto a la señal.

El tercer método es excesivo para lo que quieres hacer. Está diseñado para dar salidas de mayor potencia, pero ya que sólo está leyendo con un ADC no hay razón para que lo necesite.

Answer 3

El primer circuito, el simple divisor de resistencias, es con diferencia la solución más fácil, rápida y barata. También es la solución que utilizan la mayoría de los circuitos de audio. A menos que quieras niveles de rendimiento pro-audio, este es el método que yo recomendaría.

La solución "correcta" sería tener un carril de alimentación separado que esté en el voltaje de polarización. Pase su señal de audio a través de una tapa de bloqueo de CC y luego tenga una resistencia en el carril de alimentación de polarización. Este enfoque tiene menos ruido y distorsión armónica que la simple resistencia-divisor - aunque la diferencia en el rendimiento sólo es importante para aquellos en el mundo del audio profesional y no vale la pena molestarse por la mayoría.

Un caso en el que la solución "correcta" merece la pena para el circuito medio es cuando el propio ADC proporciona el carril de tensión de polarización. Algunos ADC emitirán ese voltaje y todo lo que tienes que hacer es utilizarlo. Esto es bueno porque puedes obtener mejor precisión que con cualquier otra solución. A veces he tenido problemas, sin embargo, donde tuve que tomar esta salida de la ADC y ejecutarlo a través de una unidad de ganancia op-amp basado en tampón por lo que tenía la fuerza de accionamiento para que funcione correctamente.

Las otras dos soluciones que mencionas funcionarían, pero yo no me molestaría. Son un tanto retorcidas y no ofrecen ninguna ventaja importante que sí ofrecen el simple resistor-divisor o las soluciones "correctas".