¿Qué tipo de circuito de procesamiento de señal necesito para generar una salida de nivel de línea en un Arduino?

Estoy tratando de crear un sintetizador de música basado en Arduino. ¿Cómo puedo generar de forma segura una salida de nivel de línea (+/- 2 voltios centrados en cero, con un rango de frecuencia de 20 Hz a 20 KHz) desde mi Arduino usando una cantidad mínima de componentes? Así es como me imagino que se verá el flujo, pero corríjame si esto es incorrecto.

  • Genere un tono de onda sinusoidal usando un DAC (ya estoy haciendo esto usando MCP4725)

  • Cambio de nivel de la señal -2,5 voltios y menor ganancia

  • Para realizar el cambio de nivel, creo que necesito generar 5 voltios negativos para suministrar a un amplificador operacional de suministro dual, pero no estoy seguro de si esto es correcto

Hay mucha información confusa/mixta sobre los requisitos de nivel de línea. Conecté el conector de salida de mi macbook pro a un osciloscopio y generé una onda cuadrada. Parece que el macbook pro emite -2 a 2 voltios, así que creo que aquí es donde debería estar mi voltaje de salida objetivo.

Editar: mi voltaje de salida objetivo es 1.25VRMS, ya que estoy usando un amplificador QSC PLX3602 con una sensibilidad de entrada de 1.25VRMS.

Algunas preguntas:

  • ¿Cuántos miliamperios necesito para poder obtener el nivel de línea?
  • Dado que voy a emitir ondas cuadradas (que a veces pueden dañar los altavoces), ¿hay algo que deba tener en cuenta? Estoy planeando hacer coincidir la clasificación de potencia RMS de mis amplificadores con la clasificación RMS de los altavoces. ¿Las ondas cuadradas producen una corriente más alta que RMS?
  • ¿Alguien puede recomendar un esquema o componentes que pueda usar para lograr el acondicionamiento de señal necesario para hacer esto de manera segura/sin dañar el equipo de audio?

Respuestas (1)

Para realizar el cambio de nivel, creo que necesito generar 5 voltios negativos para suministrar a un amplificador operacional de suministro dual, pero no estoy seguro de si esto es correcto.

Es mucho más simple que eso. Simplemente agregue un condensador de bloqueo de CC en serie con la salida. Calcularemos el valor en un momento.

Parece que el macbook pro emite -2 a 2 voltios, así que creo que aquí es donde debería estar mi voltaje de salida objetivo.

Consulte el nivel de línea de Wikipedia para obtener más información sobre esto, pero eso será suficiente.

¿Cuántos miliamperios necesito para poder obtener el nivel de línea?

Usa la ley de Ohm. Deberá encontrar la impedancia de entrada de lo que está conduciendo, pero generalmente es> 10k, por lo que el consumo de corriente no será un problema.

Dado que voy a emitir ondas cuadradas (que a veces pueden dañar los altavoces), ¿hay algo que deba tener en cuenta? Estoy planeando hacer coincidir la clasificación de potencia RMS de mis amplificadores con la clasificación RMS de los altavoces. ¿Las ondas cuadradas producen una corriente más alta que RMS?

Te estás mezclando. Una medida RMS permite la comparación entre diferentes formas de onda. Si tienen el mismo valor RMS, tendrán el mismo efecto de calentamiento o potencia entre sí o una corriente continua del mismo valor.

El problema con las ondas cuadradas es que tienen un alto contenido de armónicos y, en teoría, estos continúan hasta el infinito. Puede obtener una comprensión de esto a partir de la transformada de Fourier de una onda cuadrada.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Figura 1. Transformada de Fourier del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Fuente: desconocida para mí.

¿Alguien puede recomendar un esquema o componentes que pueda usar para lograr el acondicionamiento de señal necesario para hacer esto de manera segura/sin dañar el equipo de audio?

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

La entrada del condensador y del amplificador formará un filtro de paso alto. (Piense: bloquea la CC, que es de 0 Hz). El valor de corte está determinado por F C = 1 2 π R C . Puede leer más y encontrar una calculadora en Learning Electronics .

La sensibilidad de entrada de mi amplificador es de 1,25 Vrms a 8 ohmios. ¿Significa esto que necesito poder generar 156 mA (1.25/8)*1000?
¿ Seguramente los 8 Ω se refieren a la impedancia de salida del amplificador?
Hmm, estoy buscando en qsc.com/resource-files/productresources/amp/plx2/… , para PLX3602. Dice "sensibilidad de entrada a 8 ohmios", pero también dice "impedancia de entrada 10 kohms no balanceada, 20 kohms balanceada".
En ese caso, parece que haría (1,25/10k)*1000, y la corriente sería de 0,125 mA. Sin embargo, voy a conducir un altavoz de 4 ohmios, así que no estoy seguro de si eso cambiaría las cosas.
Esa cifra le indica que obtendrá la salida nominal en altavoces de 8 Ω con ese nivel en la entrada de 10 kΩ. Su oído tiene una respuesta logarítmica al volumen. El doble de volumen requiere diez veces más potencia. Baje el volumen y conéctelo. Dado que está generando el sonido desde un Arduino, diría que usted o su audiencia no lo escucharán por mucho tiempo, así que no perdería demasiado tiempo en el calculos
La intención es asegurarme de no dañar mi amplificador o parlantes. El PLX 3602 es capaz de producir 3600 vatios. En mi caso de uso, generaré 1250 vatios (4 ohmios, un solo canal). Necesito asegurarme de no freír mis parlantes o amplificador, así que estoy tratando de asegurarme de que la señal que envío a mi amplificador esté dentro del rango de voltaje de entrada aceptable para que no se produzca una saturación.
Tampoco estoy muy seguro de qué sucedería si mi circuito no puede proporcionar suficiente corriente. Me imagino que eso podría resultar en que la señal se corte y se apague, lo que no sería ideal.
¿Qué tipo de circuito de procesamiento de señal necesito para generar una salida de nivel de línea en un Arduino?
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