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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audio -> ADC


Autor: Sam .. (sam1994)
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Hi

Ich kenn mich in diesem Gebiet nicht wirklich aus, also bitte meckert 
nicht über mein Mangelhaftes Grundwissen.

Ich möchte ein Audiosignal an den AVR anschließen.
Man müsste dem Signal z.b. 5V addieren und über eine Spannungteiler 
abgreifen.

Dazu könnte man doch einen OPV nehmen und die 5V addieren. Die 
Invertierung dürfte ja nichts ausmachen. Dann kann man das eine Signal 
zu der Masse führen das andere zum ADC.

Hier 
http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/Fin...
wird es völlig anderst gemacht. Kann mir jemand erklären wie das da 
geht?

Autor: Jens G. (jensig)
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>Dazu könnte man doch einen OPV nehmen und die 5V addieren. Die
>Invertierung dürfte ja nichts ausmachen. Dann kann man das eine Signal
>zu der Masse führen das andere zum ADC.

Welche 5V addieren?
Du mußt ganz einfach dafür sorgen, daß das Signal um +/- 2,5V 
herumpendelt (wenn 5V der ADC-Bezug ist).
NF-Signale lassen sich mit Kondensatoren abkoppeln, ohne den DC-Anteil 
mitnehmen zu müssen.

>Hier
>http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/Fin...
>wird es völlig anderst gemacht. Kann mir jemand erklären wie das da
>geht?

Da wird mit symmetrischer Versorgung gearbeitet. Also alles auf 0V 
bezogen (neg. wie auch pos. Halbwelle).

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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> When voltages exceed VDD (5V) or become negative, the diodes will be
> activated and draw all current to VDD or GND respectively.

Die schneiden einfach mit einer Diode gegen Masse die negativen 
Halbwellen ab (Clipping). Und mit einer Diode gegen Vcc die Spitzen über 
Vcc.

Für die Spektrumanalyse reicht die positive Halbwelle.

Bei deinem Versuch darfst du nicht 5V addieren. Du solltest zum 
Eingangssignal 0V soviel addieren, dass du in die Mitte deines ADC 
Messbereichs kommst und so viel verstärken/dämpfen dass die positiven 
Spitzen nicht über Vcc gehen und die negativen Spitzen nicht unter 0V 
(s. Absolute Electrical Ratings im Datenblatt)

Autor: Sam .. (sam1994)
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Stefan B. schrieb:
> Bei deinem Versuch darfst du nicht 5V addieren. Du solltest zum
> Eingangssignal 0V soviel addieren, dass du in die Mitte deines ADC
> Messbereichs kommst und so viel verstärken/dämpfen dass die positiven
> Spitzen nicht über Vcc gehen und die negativen Spitzen nicht unter 0V
> (s. Absolute Electrical Ratings im Datenblatt)

Naja ich dachte,  dass die Eingangssignale evtl. höher als nur 2.5V 
liegen.
Deswegen am Ende der Spannungteiler.

Stefan B. schrieb:
> Für die Spektrumanalyse reicht die positive Halbwelle.

Das hab ich nicht gewusst. Warum macht man es dann nicht so:

          10µF
Input -----||------|>|-----|----------------ADC
                           |
                           |---|>|----10k---GND

Als Diode nimmt man dann eine Schottky und eine Zenerdiode.

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Zwei gleiche Standarddioden sind vielleicht preiswerter als eine 
Schottky und eine Zenerdiode? Oder gerade zur Hand und mussten nicht 
bestellt werden? Keine Ahnung, was die geritten hat. Die 
Eingangsschutzschaltung der AVR-Pins laut Datenblatt kennst du? Im 
Prinzip haben die diese extern leistungsfähiger nochmal aufgebaut.

Autor: Sam .. (sam1994)
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Stefan B. schrieb:
> Die
> Eingangsschutzschaltung der AVR-Pins laut Datenblatt kennst du?

Nein, ich dachte > 5V macht den Pin kaputt.

Schottky hab ich hier noch ein paar rumfliegen. Die sind aber 
eigentlichfür einen Stepup gedacht. Dioden hab ich natürlich genügend, 
die nehme ich lieber.

Für was braucht man jetzt eigentlich den OPV?

Autor: Stefan B. (stefan) Benutzerseite
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Samuel K. schrieb:

> Nein, ich dachte > 5V macht den Pin kaputt.

Die internen Schutzdioden können nur max. 1 mA (?) ab. Wer >5V (genauer 
Vcc+0.5V) an einen Pin legt, achtet selten auf Strombegrenzung :-)

Autor: MaWin (Gast)
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> Hier wird es völlig anderst gemacht.

Und ziemlich falsch.

Die Schaltung wirkt als Anti-Aliasing-Filter (das ist richtig und 
wichtig)
aber lässt den Gleichspannungspegel genau so durch wie er von der 
Signalquelle kommt. Und das ist eher schlecht, denn man muß ihn auf 2.5V 
(bei ARef von angenommenen 5V) einstellen, mit anderer Einstellung 
funktioniert die Shcaltrung nicht so gut, und die allermeisten 
Signalquellen liefern 0V und nicht 2.5V Gleichspannungsanteil.

Aber das ist leicht zu beheben:

                            +5V
                             |
                            22k
                             |
Eingang --Koppelkondensator--+-- Eingangssignal mit 2.5V Gleichanteil
              1uF/63V        |      in Filterschaltung
               Folie        22k
                             |
                            GND

Wenn man dann noch einen etwas moderneren OpAmp als den 40 Jahre alten 
uA741 nimmt, z.B. einen TS912, dann reichen auch +5V und Masse zur 
Versorgung des Operationsverstärkers und man braucht keine Schutzdioden 
vor dem Mikrocontroller mit ihrem unsäglichen 100k Vorwiderstand (nach 
Datenblatt  des AT90S8535 sind nämlich nur 10k erlaubt)

Autor: Sam .. (sam1994)
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MaWin schrieb:
> Die Schaltung wirkt als Anti-Aliasing-Filter (das ist richtig und
> wichtig)

Warum ist der wichtig? Das wird doch durch FFT ausgewertet. Dafür sollte 
es doch unverändert ankommen, oder?

Noch etwas: Warum gerade Folie? Ich hab grad nur Elko oder Keramik.
Beim Elko würde der Eingang doch zum (-) führen?

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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Für eine FFT sollte man einen Tiefpass verwenden, der bei der halben 
Abtastfrequenz die Signale abschneidet. Machst du das nicht, so finden 
sich Anteile mit höheren Frequenzen (als der Nyquist-Frequenz) nach der 
FFT im Spektrum wieder, undzwar an der Nyquist-Frequenz gespiegelt.

Beispiel: Dein Signal wird mit 2kHz abgetastet und enthält Anteile mit 
100Hz und 1500Hz. Deine Nyquistfrequenz ist 1000Hz. Machst du eine FFT 
vom abgetasteten Signal, dann erhälst du zwei Peaks undzwar bei 100Hz 
und bei 500Hz (1500Hz-1000Hz). Das nennt sich Spiegelung und ist eine 
Eigenschaft der FFT, die sich durch eine Faltung des Eingangssignals mit 
der Abtastung ergibt. Ist halt so und muss beachtet werden.

Autor: Sam .. (sam1994)
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Welche Bauteile bestimmen eigentlich den Cutoff? Den muss ich doch nach 
meinem FFT richten. Funktioniert übrigens inzwischen,a llerdings ohne 
die Schaltung.

Autor: Kevin K. (nemon) Benutzerseite
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Die Abtastfrequenz bestimmt die benötigte Grenzfrequenz. Diese musst du 
dann durch eine geeignete Tiefpassfilterung erreichen. Kannst mal 
schauen, wie man mit Operationsverstärkern aktive Tiefpässe höherer 
Ordnung baut.

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