Generación de una señal diferencial

Me acercaría a esto como dos problemas, generar una onda sinusoidal y hacer un controlador de línea balanceado. Otras respuestas han cubierto el generador de onda sinusoidal, y es algo fácil de investigar, y no tengo nada que agregar allí. Sin embargo, diré algunas cosas sobre el controlador de línea diferencial.

Como han dicho otros, la forma canónica de hacer esto es con un transformador. Los transformadores funcionan muy bien, pero son grandes y caros. En aplicaciones de audio, necesitará un transformador aún más costoso para evitar la introducción de una distorsión inaceptable. Sin embargo, si desea verse exactamente como un micrófono dinámico, esta es su mejor opción, ya que un transformador simula más propiedades de los devanados en un micrófono dinámico que cualquier otro método.

Sin embargo, cualquier señal de audio balanceada que obtenga de cualquier dispositivo moderno que esté alimentado probablemente no tendrá un transformador en estos días, debido al costo. Los micrófonos autoamplificados (de condensador) pueden entrar en esta categoría; Es casi seguro que las mesas de mezclas y los preamplificadores lo hacen. Le recomiendo encarecidamente que lea Diseño de interfaces de audio balanceado de alto rendimiento para obtener una revisión de las técnicas comunes y una explicación detallada de las preocupaciones relevantes. Consulte también Balanced Transmitter and Receiver II en el mismo sitio.

Hay una parte de ese artículo posterior en particular que resumiré aquí: lo importante es que la impedancia de ambas líneas sea la misma, de modo que el ruido resulte en el mismo voltaje, de modo que pueda rechazarse como modo común. Tener una señal opuesta en el lado negativo no importa en absoluto . En ese artículo, hay un esquema, en la sección ¡Oye! Eso es hacer trampa :

Consulte el artículo para una discusión detallada, pero puede ver claramente que el pin 3, el lado negativo de la señal, es solo una conexión a tierra a través de una resistencia. Resulta que, si desarmas muchos equipos de audio profesionales, este es precisamente el tipo de controlador de línea que usan. Es porque tiene bastantes ventajas:

• Simple
• Fácil de equilibrar
• Si el pin 3 está conectado a tierra en una entrada no balanceada, no pasa nada malo

La única parte crítica aquí es asegurarse de que R2 y R3 sean exactamente iguales. Use resistencias del 1% o mejores, o equilibre con un puente de Wheatstone para obtener el mejor rechazo de modo común.

Si entiendo correctamente, desea un circuito que genere la onda sinusoidal y también proporcione dos versiones separadas 180 grados. Esto podría lograrse fácilmente con un microcontrolador, como un dsPIC con DAC dual de 16 bits con salidas diferenciales en cada canal (como el dsPICfJ64GP802 - aquí está el manual del periférico DAC ), aquí hay un circuito de búfer diferencial típico impulsado desde uno de los canales:

Sin microcontrolador

Aquí hay una opción no micro:

Esto combina un oscilador de puente Wien (el fet se puede reemplazar con una bombilla incandescente si se desea) con un búfer de transistor simple que toma una salida del colector y el emisor. Los rieles son de +/- 12 V (se pueden diseñar para que sean más bajos si es necesario)

Simulación:

Tenga en cuenta que lo anterior sumará 2V pk-pk cuando llegue a donde sea que vaya: puede controlar fácilmente la amplitud reemplazando R11 y R12 con un potenciómetro.

Cuando tiene una señal asimétrica y quiere una señal simétrica (léase: diferencial), y su señal requerida debe parecer que proviene de un micrófono (dinámico) (excepto que desea un nivel más alto de 1 Vpkpk), el dispositivo de elección es un DI caja _

Estos contienen, en su versión pasiva, un transformador de frecuencia de audio y, por lo general, hay un toque central en el lado de salida que se puede conectar a GND con un interruptor si se desea. Además, hay versiones activas que utilizan OpAmps en lugar de un transformador. Estos utilizan, de forma simplificada, un búfer y un inversor. El búfer crea la señal en fase con su fuente, y el inversor crea la señal que está desfasada 180° en comparación con la señal original. Amortiguado e Invertido = Diferencial.

Por lo general, su señal diferencial es simétrica alrededor de 0 V. El lado de salida de un transformador es incluso flotante siempre que deje el interruptor abierto (es decir, simétrico a nada más que su propio valor medio), lo que es un beneficio adicional para evitar bucles de tierra.

Un transformador como sugiere zebonaut sin duda producirá una buena señal diferencial con una ventaja de aislamiento de modo común.

Otra forma es producir dos señales en primer lugar. Dado que está sintetizando esto, no debería ser difícil de organizar. Utilice dos D/As o salidas PWM filtradas de un microcontrolador, por ejemplo. Puede garantizar que el promedio sea siempre el mismo con bastante facilidad en el firmware. Estas dos señales aún tendrían una compensación de CC de la mitad del voltaje de suministro, pero eso es común con los circuitos de audio. Usted amortigua las dos señales, luego las acopla a cada una a través de un límite a la salida. Coloque una resistencia débil, como 10 kΩ a tierra en cada salida para cambiar el promedio a tierra y filtrar cualquier carga estática que pueda acumularse y permitir que el voltaje sea demasiado alto para que las tapas lo aguanten.

Añadido sobre el almacenamiento en búfer

"Almacenar" una señal de voltaje generalmente significa mantener el voltaje casi igual pero reducir significativamente la impedancia. Dicho de otra manera, una señal con búfer puede generar mucha más corriente que su versión sin búfer.

Una forma sencilla de almacenar en búfer una señal es con un opamp en modo "seguidor de voltaje". Esto es solo un amplificador operacional con su salida vinculada a su entrada negativa. Lo que sea que coloque en la entrada positiva aparece en la salida, pero con la capacidad de manejo actual del opamp.

En su caso, las salidas A/D o PWM filtradas serán de alta impedancia y no adecuadas para enviar por cable. Dos opamps configurados como seguidores de voltaje arreglarán eso.

Se puede hacer un divisor de fase simple a partir de un solo transistor con la misma resistencia en los circuitos del emisor (no invertido) del colector (invertido). Su balance es bastante bueno pero depende del hFE del transistor.

Los valores deben estar lo suficientemente cerca para 5V. Verifique que Ve sea aproximadamente Vcc/4 (que pone la mitad del voltaje de suministro a través del transistor) y ajuste R3 o R4 si es necesario.