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¿Cómo se las arreglan las tarjetas de sonido con la tensión negativa?

Creo que es una pregunta básica pero no he encontrado respuesta hasta ahora.

Tomemos un tarjeta de sonido aleatoria que vive dentro de un PC. Por las conexiones que aparecen al final de la hoja de datos, supongo que se alimenta de 5 V y utiliza la masa del ordenador. Tal vez sea una suposición errónea, pero por algunos pequeños experimentos con mi portátil parece que la tierra de entrada y salida de audio está conectada a la tierra general del ordenador. Así que la tarjeta de sonido no tiene ninguna tensión negativa fija a la que referirse.

La forma de onda de la entrada y del audio debe tener regiones negativas y positivas. ¿Cómo manejan eso el ADC y el DAC? Si hay algún circuito externo que desplaza el voltaje no lo parece.

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Steve Paulo Puntos 8263

Las fuentes de alimentación de los ordenadores tienen varios voltajes, incluidos los negativos, por lo que si algún amplificador necesita dos raíles, éstos están disponibles.

La entrada de un preamplificador de una sola fuente está polarizada a una tensión positiva intermedia, y la señal de entrada se aplica a ese nodo a través de un condensador de acoplamiento que pasa la CA, mientras bloquea la componente de CC, evitando que la tensión de polarización de esa entrada conduzca la CC a través de la fuente. (Además, a menudo se proporciona una resistencia de retorno de CC en el exterior de ese condensador en caso de que la etapa de salida del dispositivo anterior necesite que su carga sea un circuito completo de CC).

Si la línea de entrada va directamente a algún chip de amplificador óptico sin un condensador de acoplamiento, ese chip debe estar manejando la tensión negativa de alguna manera. Si no hay una línea de alimentación negativa, entonces la topología del circuito lo está haciendo. El documento de Texas Instruments Diseño de Op-amp de una sola fuente tiene mucha información al respecto. Consulte el Condiciones de contorno párrafo justo en la primera página:

El uso de una sola fuente de alimentación limita el rango de tensión de salida a la tensión de alimentación positiva. Esta limitación excluye las tensiones de salida negativas tensiones de salida negativas cuando el circuito tiene una tensión de alimentación positiva, pero no excluye las tensiones de entrada negativas. Como Mientras la tensión en los cables de entrada del amplificador óptico no no sea negativa, el circuito puede manejar tensiones de entrada negativas tensiones negativas . [Énfasis mío]

Es es es posible diseñar una etapa de entrada muy sencilla con un solo componente discreto que maneje tensiones más negativas que la alimentación negativa del dispositivo. El ejemplo obvio son los transistores JFET (y, del mismo modo, los MOSFETS en modo de agotamiento). La tensión de puerta de un JFET de canal n está por debajo de la tensión de la fuente. Se puede polarizar la entrada de un JFET a cero y, sin embargo, manejará las oscilaciones negativas sin recortarlas. Consulte este sencillo preamplificador para una pastilla pasiva en una guitarra eléctrica. Obsérvese que sólo hay una alimentación de tensión, y sin embargo la pastilla, que genera tensiones positivas y negativas, está acoplada directamente a la puerta del JFET. Sólo la salida está acoplada capacitivamente.

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Kip Diskin Puntos 11

Las entradas de audio suelen ser acoplado capacitivamente . Esto significa que las frecuencias bajas se atenúan y la CC, la frecuencia más baja de todas, se bloquea por completo. Normalmente, los circuitos de audio se diseñan de forma que bajo significa algo alrededor del límite inferior de la audición humana, unos 20 Hz.

Una etapa de entrada de audio típica podría tener este aspecto:

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

C1 sirve para bloquear cualquier CC. La combinación en paralelo de R1 y R2 establece la impedancia de entrada. También se puede ver esta disposición como un simple paso bajo Filtro RC con el Constante de tiempo RC y, por tanto, la frecuencia de corte del filtro, definida por R1||R2 y C1.

Mientras tanto, R1 y R2 crean un divisor de tensión que fijan el nivel de CC visto por el ADC o lo que siga. Por lo general, R1 y R2 serán iguales para que el nivel de CC esté a medio camino entre los carriles de alimentación, para permitir la máxima oscilación de tensión en cualquier dirección.

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GetFree Puntos 495

Las etapas de entrada y salida de audio de las tarjetas de sonido que he visto están acopladas en CA (condensador en la línea). De hecho, esto es un problema importante cuando se trata de utilizar el PC + una tarjeta de sonido como osciloscopio, porque no hay manera fácil de medir el nivel de CC de la entrada.

El acoplamiento de CA significa que las etapas de entrada (y salida) pueden tener su nivel de no señal (CC) en cualquier punto que elijan.

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