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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Verständnisfrage Audiosignal


Autor: Gammla N. (gammla)
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Hallo!

Ich habe folgendes vor!

Schaltung 1:
Ich möchte mit einem PIC ein Audiosignal erzeugen (Frequenz 1 kHz).

Dieses 1 kHz Audiosignal soll von einer Soundkarte aufgenommen werden.

Somit soll es möglich sein, eine Art Morsezeichen aufzunhemen. 1kHz an 
bzw. 1kHz aus.


Schaltung 2:
Ein PIC soll dieses Audiosignal "Auslesen" und entsprechend verarbeiten.

Dazu wird das Audiosignal über den Line-Out der Soundkarte ausgegeben 
und vom PIC verarbeitet.


So wie ich das verstanden habe gibt meine Soundkarte ein Audiosignal mit 
einer Amplitude von -2,5V bis +2,5V aus.

Mit folgender Schaltung würde ich einen Offset hinzufügen und den 
Gleichspannungsanteil raus filtern:

                  5 Volt
                   |
                  | |
                  | |
                   |
 Audio ------||----|----------------- Eingang
                   |
                  | |
                  | |
                   |
Masse----------------------------------


Mein Problem:

Das Audiosignal von Schaltung 1 wird über den Mikrofoneingang des PCs 
aufgenommen.

Muss ich hier das Audiosginal so umformen, dass ich auf eine Amplitude 
von -2,5V bis +2,5V komme?

Eigentlich würde ich gerne negative Spannungen vermeiden.

Gruß,

Gammla

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Die Idee ist richtig.
Der Kondensator lässt den AC-Teil passieren und der wird dann zur 
Vorspannung des Spannungsteilers addiert, das gibt dein Offset.

Die andre Richtung funktioniert genauso: PIC -> Kondensator -> 
Soundkarte. Die Soundkarte hat i.d.R. sogar den Kondensator schon 
eingebaut.
Auch der lässt nur den AC-Anteil passieren (er differenziert das 
Signal). Damit bist du aus dem Schneider -- lass doch die Soundkarte ihr 
Offset konstruieren.

Autor: Eddie (Gast)
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Hi,

pass mit den Pegeln auf. Der Vollausschlag einer Soundkarte (0 db) 
sollte so bei 0,7 V liegen. Das gilt für Line Pegel, du willst aber den 
noch empfindlicheren Mikrofoneingang benutzen. Also Vorsicht, nicht, das 
deine Soundkarte Schaden nimmt.

Autor: Dominique Görsch (dgoersch)
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Eddie wrote:
> pass mit den Pegeln auf. Der Vollausschlag einer Soundkarte (0 db)
> sollte so bei 0,7 V liegen.

Das kommt darauf an, nach welchem Standard man bewertet. Bei "Digital" 
ist der Bezugspunkt 0dB = 1V, bei DIN ist der Bezugspunkt 6dB = 1,55V 
und das von dir angesprochene ist "Nordic", dort liegt der Bezugspunkt 
bei 0dB = 0,775V. Zum genauen Auswerten der Pegel der Soundkarte unter 
Windows kann ich das Programm "Penguin Audio Meter" empfehlen, damit 
arbeite ich beim präzisen Aussteuern meiner Eingänge des Mixers 
(Webradio), denn die LED-Ketten der normalen Consumergeräte sind nicht 
mehr als ein hübsches Lichtspiel und professionelle Peakmeter sprengen 
mein (Hobby-)Budget. ;)

Gruß
Dominique Görsch

Autor: Gammla N. (gammla)
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Vielen Dank!
Das hört sich ja schon mal sehr gut an!

Ich fasse nochmal kurz zusammen:
Wenn ich das Signal auf den Mic Eingang geben muss ich mit dem Pegel 
aufpassen.
Ich könnte es z.B. mit einem Drehpoti erst mal sehr stark dämpfen und 
dann "Penguin Audio Meter" zum "Einpegeln" verwenden.

Die Offset-Korrektur (in den negativen Bereich) übernimmt schon die 
Soundkarte. Ich "entferne" lediglich den Gleichspannungsanteil mit einem 
in Reihe geschalteten Kondensator.

Welchen Kondensator sollte man denn da nehmen ein Elko oder einen 
anderen (z.B. Keramik, Folie)?

Wie groß ist der Kondensator zu dimensionieren? (Aus meiner Sicht sollte 
die größe egal sein. Oder?)

Gruß,

gammla

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Am ehesten noch einen bipolaren Elko. Von dessen Kapazität hängt 
letztlich das Übertragungsverhalten ab (größere Kapazität -> tiefere 
Frequenzen gehen durch).
In gängigen Verstärkern finde ich Werte zwischen 2.2µF und 10µF, da 
sollte deiner dann auch in etwa liegen, denke ich.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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1µF Folie reicht völlig. Ich würde an Deiner Stelle den Line-Eingang 
anstelle des Mikrofoneingangs nehmen, falls vorhanden. Ansonsten mußt Du 
den von Deiner Schaltung ausgegebenen Pegel auf etwa 20mVss absenken, 
sonst übersteuert der Eingangsverstärker der Soundkarte gnadenlos.

Autor: HildeK (Gast)
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>Wie groß ist der Kondensator zu dimensionieren? (Aus meiner Sicht sollte
>die größe egal sein. Oder?)
Wenn du, wie oben angegeben, nur eine feste Frequenz hast, ist der Wert 
in weiten Bereichen unkritisch, ein zu kleiner Wert dämpft nur das 
Signal.
Und für die Anwendung 1kHz an oder aus ist auch der Typ egal, ein 
keramischer tut es da auch. Bei Elkos musst du eben darauf achten, ob 
eine Vorspannung da ist und ggf. den Elko richtig polen.
Die großen Werte, die du in 'gängigen Verstärkern' findest, sind nach 
der unteren Grenzfrequenz dimensioniert. Man will ja z.B. auf rund 20Hz 
runterkommen und zusammen mit dem Eingangswiderstand gibt das dann eben 
10µF oder auch 100 µF als Mindestwert.
Und nimm einen Line- oder AUX-Eingang der Soundkarte. Bei den meisten 
einigermaßen aktuellen Soundkarten ist die Auswahl Mic/Line im Treiber 
möglich.

Autor: Gammla N. (gammla)
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Das Aufnehmen hat jetzt soweit funktioniert!

Allerdings komme ich mit der "Auswertung" des Tonsignals nicht ganz 
zurecht.

Mein Audiosignal (Sinus 1kHz) ist ca. 3V SS. 1.5V liegen im negativen, 
1,5V  im Positiven bereich. Dann kommt in Reihe mein Kondensator. Nach 
dem Kondensator sieht mein Signal unverändert aus, was darauf schließen 
lässt, dass kein Gleichspannungsanteil vorhanden war bzw. jetzt ist.

Nun zu dem eigentlichen Problem. Um das Signal auszuwerten möchte ich 
die negative Halbwelle entfernen und die dann übrig bleibende positive 
Halbwelle verstärken.
Für diese Aufgabe habe ich nur positive Spannungen!

Ich bekomme es einfach nicht hin, die negative Halbwelle zu entfernen. 
Wenn ich einen OP als Spannungsfolger beschalte, habe ich mir gedacht, 
dass die obere Welle einfach übrig bleibt.
Leider wird das Signal nicht in der Mitte zerschnitten. Es bleiben 
lediglich die "Kuppen" meines positiven Signals übrigt und mein 
Gleichspannungsanteil steigt auf ca. 1 oder 1,5V.

Zwei Möglichkeiten! Entweder schafft mein OP ( UA741 ) die Aufgabe nicht 
oder ich hatte vorher das Signal weiter im - liegen als gedacht.
Zweiteres sollte ja eigentlich auszuschließen sein, da mein 
Gleichspannungsanteil entfernt wurde.

Funktionieren solche Schaltungen nur mit speziellen OPs?

Welche Alternative gibt es?

Gruß,

Gammla

Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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Wenn Du nur die Periodendauer messen willst - mit einer Diode die untere 
Halbwelle entfernen, und das Signal auf einen a/d-Wandlereingang legen? 
Da brauchst Du evtl. gar nicht verstärken?

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Ne 'andersrumme' Halbwelle kriegt man z.B. mit ner schnellen Diode weg 
:-)
Vorher aber nochn Volt draufrechnen, wegen der 0,7V der Diode.

Autor: Gammla N. (gammla)
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Ich gehe momentan auf den Interrupt. Die Version mit dem AD Wandler wäre 
für mich jetzt die letztere Alternative. Da würden die 3 V nach einer 
Anhebung sicherlich reichen.
Ich habe mir jetzt irgendwie in den Kopf gesetzt das mit dem schon 
fertigen Programmcode zu schaffen.... Ohne AD Wandlung! ;)
Auch wenn es sich mittlerweile als "schneller" herausgestellt hat.

Kurz zusammengefasst:

Um die negative Halbwelle zu entfernen einfach eine Diode nehmen und die 
"negative" Spannung nicht durchlassen.
Die Diode muss besonders schnelle sein. Welche wäre das denn? Woran 
lässt sich die Geschwindigkeit feststellen. Ich hätte hier eine N4001. 
Würde das gehen?

Die 0,7V würde ich denn mit einem Spannungsteiler hinzuaddieren. Was 
bedeuten eigentlich die 0,7V.

Wenn ich ehrlich bin, habe ich mit Dioden noch nicht viel gemacht!

Gruß,

gammla

Autor: Carsten Pietsch (papa_of_t)
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Du kannst auch austesten, bei welchen Spannungen Dein Eingang sicher 
ein- und ausschaltet. Bei 3V SS kannst Du sicher den Spannungsteiler, 
den Du ganz oben gemalt hast, passend dimensionieren. Dann brauchst Du 
auch keine Diode..

Autor: Gammla N. (gammla)
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Hallo!
Ich wollte das Thema noch schnell abschließen!

Habe es wie folgt gelöst:

Kondensator -> Spannungsteiler um Signal anzuheben -> Analogeingang

Habe das Programm dementsprechend umgeschrieben!

An dieser Stelle Danke an alle Beteiligten!

Gruß,

Gammla

Autor: The Noob (Gast)
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Ich habe noch eine Frage, die in eine ganz ähnliche Richtung geht:

Welchen Offset und welche Amplitude habe ich

1. Am Line-Out einer Soundkarte?
2. Am Kopfhörerausgang eines iPod?

Vielen Dank!

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