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Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto Utentethezenit » 14 dic 2011, 23:28

Ciao a tutti e complimenti per il sito,

vorrei chiedere un parere su un circuito che devo realizzare, ovvero un buffer per utilizzare l'uscita della scheda audio come generatore di segnali. Il circuito è il seguente:



Ho pensato di usare un operazionale come sommatore non invertente, in maniera tale da aggiungere la componente continua al segnale della scheda audio e, nell'eventualità, togliere il segnale d'ingresso per avere in uscita solo la DC, o ancora mettere il potenziometro R6 a zero per portare in uscita solo il segnale AC.
Ho aggiunto inoltre un filtro RC con frequenza di taglio a circa 30kHz. I componenti riportati sono quelli che ho adesso a disposizione nei cassetti.
Vi ringrazio.

PS: Non sapevo se mettere la discussione in Strumentazione o in Elettronica Generale, ma ho pensato che quest'ultima fosse più consona.
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[2] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto Utentethezenit » 21 dic 2011, 0:09

Ho provato il circuito su una breadboard e con il potenziometro R6 a minimo funziona bene (ho in uscita il segnale amplificato di 4), ma non appena aggiungo un po' di componente continua il guadagno dell'op amp si modifica, nel senso che il segnale non solo trasla verso l'alto, ma aumenta anche di ampiezza. Come è possibile una cosa del genere?
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[3] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 21 dic 2011, 0:14

Più che possibile ;-)

Il segnale che arriva dall'ingresso di linea si ripartisce tra R5, R1, R2 e una frazione di R6. Ma questa frazione è variabile con la posizione del potenziometro, di qui la variazione della tensione di uscita. In particolare, dovresti vedere l'ampiezza del segnale di uscita che aumenta fino a metà della corsa del potenziometro e poi torna a diminuire. Per evitare questo problema, ti conviene realizzare un sommatore invertente.
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[4] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto Utentethezenit » 21 dic 2011, 1:09

Ti ringrazio per la risposta. In realtà avevo già pensato di usare una configurazione invertente, poi ho scelto quella non invertente per la maggiore impedenza d'ingresso. Potrei fare una cosa di questo tipo:



Ma non si avrebbe lo stesso la ripartizione del segnale in ingresso?
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[5] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto UtenteDirtyDeeds » 21 dic 2011, 1:20

Il segnale di linea non vede le variazioni della resistenza del potenziometro perché il terminale invertente dell'opamp è ancorato a 0 V. Io però lo modificherei così (ma tu vuoi aggiungere solo componenti continue positive?):

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[6] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 21 dic 2011, 2:06

Io aggiungerei un condensatore in serie all'ingresso del segnale audio per evitare che anche da lì possa entrare la continua. Poi abbasserei R5 a 4.7k affinché la regolazione della tensione sia proporzionale all'angolo di rotazione del cursore: se si lascia R5 con un un valore molto maggiore di R2 si ha l'inconveniente che la variazione della tensione continua è massima in prossimità dei punti di fine corsa della rotazione e quasi nulla nella zona intermedia.
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[7] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto Utentethezenit » 21 dic 2011, 13:04

DirtyDeeds ha scritto:Io però lo modificherei così (ma tu vuoi aggiungere solo componenti continue positive?):


Quindi proponi di eliminare il filtro RC? Volevo metterlo perché ho notato che il rumore sul segnale si riduce di moltissimo. Il condensatore tra ingresso e uscita a cosa serve?
Per la continua effettivamente potrei mettere il potenziometro tra Vdd e Vss (e non massa), non ci avevo pensato.

BrunoValente ha scritto:Io aggiungerei un condensatore in serie all'ingresso del segnale audio per evitare che anche da lì possa entrare la continua. Poi abbasserei R5 a 4.7k affinché la regolazione della tensione sia proporzionale all'angolo di rotazione del cursore: se si lascia R5 con un un valore molto maggiore di R2 si ha l'inconveniente che la variazione della tensione continua è massima in prossimità dei punti di fine corsa della rotazione e quasi nulla nella zona intermedia.


Di che valore dovrebbe essere il condensatore?
Per quanto riguarda il partitore avevo pensato di mettere delle resistenze fisse tra Vdd e R5 e tra Vss e R5, in modo da limitare la continua in ingresso tra +3V e -3V (dato che poi passando nell'op amp si amplifica di 4).
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[8] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto Utentethezenit » 21 dic 2011, 14:26

Posto l'ennesimo schema, così si capisce meglio:



Ho messo R1 e R2 a 56k per ridurre il guadagno a circa 4 (prima era superiore a 4), in modo da non raggiungere mai la saturazione con il segnale in ingresso (che sarà massimo di 6V picco picco).
C4 l'ho posto ha 180uF (elettrolitico), in modo che l'eventuale filtro passa alto che si verrà a creare con l'impendenza d'ingresso dell'operazionale (56kohm) abbia frequenza di taglio molto bassa (circa 0,015 Hz).
Devo vedere di che valori dovranno essere R4, R5 e R6 e C3, che non ho ancora capito a che serve.
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[9] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 21 dic 2011, 19:57

Invece per evitare che l'operazionale saturi ruotando il potenziometro verso gli estremi ti conviene utilizzare lo schema precedente portando il valore di R2 a 220k, cioè come R3: così il guadagno dal lato dc diventa unitario e non ti servono più le resistenze laterali al potenziometro.
Vale comunque quello che ho detto prima: R5 deve essere molto inferiore a R2.
C3 insieme a R3 forma ancora un passa-basso come nel tuo schema originale: devi pensare che man mano che sale la frequenza si abbassa la reattanza di C3 e quindi, sopra una certa frequenza, il guadagno dell'amplificatore viene a dipendere sempre più da C3 e meno da R3 e così si produce un effetto passa-basso.
La frequenza di taglio in questo caso è quella a cui la reattanza di C3 ha lo stesso valore di R3, quindi
\[f_{t}=\frac{1}{2\pi R_{3}C_{3}}\]
Il tuo filtro è passivo, questo è attivo.
In pratica la differenza tra i due sta nel fatto che nel tuo filtro il rumore generato dall'operazionale si estende su tutta la banda operativa del componente, invece in questo filtro anche il rumore dell'operazionale viene filtrato e quindi si riduce alle alte frequenze.
Devi inoltre fare i conti con il fatto che la tensione di uscita non riesce ad arrivare proprio al valore di alimentazione: in genere si ferma 1-2V prima, dipende molto dal tipo di componente.
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[10] Re: Buffer per generatore di segnali con scheda audio

Messaggioda Foto Utentecarloc » 21 dic 2011, 22:50

stra-quoto Foto UtenteBrunoValente....

tra l'altro con R3 variabile varierebbe anche il guadagno DC con l'effetto che ogni volta che cambi il guadagno si "sposta" anche l'offset -estrememente fastidioso all'uso-

se proprio vuoi variare il guadagno AC -avresti già il controllo sul PC- metti un potenziometro prima di C4 o R1
Se ti serve il valore di beta: hai sbagliato il progetto!
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