Circuito de preprocesamiento analógico (anti-alias / pre-amp) para conducir ADC

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Fondo

De forma similar a lo que Jeri Ellsworth hizo en su truco de bajo de guitarra C64 Estoy trabajando en un audio para convertidor midi para mi bajo.

También estoy planeando usar discos piezo como sensores colocados debajo de cada cuerda, conectados a un Papilio One , usando el ADC de la MegaWing de inicio lógico (una ADC128S102 ). El voltaje de referencia del ADC es cableado a 3.3. voltios .

Mi problema es que mi conocimiento de electrónica analógica es bastante malo y no tengo ninguna experiencia práctica (he intentado el capítulo relevante de El manual de conversión de datos pero es un poco demasiado avanzado para mí).

Pregunta

¿Qué circuito debo usar para conducir el ADC? El circuito debería

  1. Implementar un filtro anti-aliasing. Los rangos de frecuencia (excluyendo los armónicos) que se encuentran típicamente en cada cuerda de un bajo de 4 cuerdas son:

    • Cadena E: E1 (41.20 Hz) a E3 (164.81 Hz)
    • Una cadena: A1 (55.00 Hz) a A3 (220.00 Hz)
    • cadena D: D2 (73.42 Hz) a D4 (293.66 Hz)
    • cadena G: G2 (98.00 Hz) a G4 (392.00 Hz)
  2. Asegúrese de que el voltaje de la señal de entrada coincida con el rango esperado del ADC (0V a 3.3V como lo entiendo).

Apreciaría la mayor cantidad de información práctica posible (por ejemplo, circuitos específicos y partes de amplificadores operacionales específicos para usar) ya que, como he dicho, no tengo mucha experiencia en esto. También se apreciarán los punteros a libros / artículos adecuados para un novato como yo.

    
pregunta fons

3 respuestas

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Dado que ninguna de las respuestas aborda (1) o (2) ni proporciona componentes / circuitos específicos, me responderé después de algunos días de investigación y consulta con un conocido con una formación en ingeniería electrónica.

Con la ayuda de un multímetro, medí la impedancia de salida del disco Piezo, que es del orden de mega Ohms (~ 1.5 MOhm), que coincide con descripción de Wikipedia .

Esto nos dice que, debido a su alta impedancia de salida, necesitamos un búfer inmediatamente después del piezo que puede ser fácilmente hecho con un amplificador operacional

Luego, con un alcance, medí la tensión pico a pico de los discos Piezo, que es aproximadamente de -3.6 V a +3 V, cuando pego las cuerdas tan fuerte como pude.

DadoqueelrangoaceptadodelADCesde0a5V(elpinVadelADCestáconectadoa5VenelPapilio)necesitamos:

  1. Adapteelrangodesalidade6.6Valrangode5VdelADC. Esto se puede hacer con un amplificador no inversor basado en un amplificador omp con una ganancia de 5 / 6.6 = 0,75. Esto se puede lograr configurando R1 en 1K y R2 en 1.3K (1K Ohm y 300 Ohm en serie)
  2. Transforme la salida bipolar del piezo en la entrada unipolar del ADC. Esto se puede hacer con un op amp adder inmediatamente después del amplificador no inversor en (1), establecer Rf en 2.5K y R1 en 1K debería hacer el trabajo. Tenga en cuenta que este circuito invierte la entrada, pero esto no importa para esta aplicación.

Hasta este punto, nos hemos ocupado de adaptar la tensión al ADC, ahora, tenemos que cuidar el suavizado con un filtro de paso bajo. Un filtro activo de dos polos como se describe en este tutorial debería hacer el trabajo. Podríamos ir mucho más lejos .

Las últimas piezas del rompecabezas son:

  1. Elegir el amplificador operacional. Decidí ir a por OPA2134 , es bajo en ruido y es barato y acepta un suministro de bajo voltaje.
  2. Cómo alimentar los amplificadores operacionales. Puedo conectar un 5V y conexiones a tierra a las dos clavijas que van desde Papilio a Logicstart Megawing. Sin embargo, los amplificadores operacionales también necesitan voltaje negativo, esto puede hacerse fácilmente usando una tierra virtual con el TLE2426 como se describe < a href="http://tangentsoft.net/elec/vgrounds.html"> here .
respondido por el fons
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No recomendaría pastillas piezoeléctricas. En mi viejo Antoria (pre Ibanez) 6 cuerdas utilicé 6 sensores inductivos pequeños (muchas bobinas de alambre alrededor de un imán alias 6 púas individuales de guitarra) y funcionaron bien en la posición de recogida del puente: no obtuve ninguna interferencia entre ellas. Cadena y la siguiente: usarás pastillas acústicas y apuesto a que tienes una conversación cruzada y esto probablemente te molestará, lo haría yo. Construí la mía en 1982 y transmití cada señal de cadena a través de un simple circuito de distorsión de amplificador operacional, luego mezclé las señales. Sonaba como un órgano y debería desenterrarlo un día, pero de todos modos, si te estás convirtiendo a midi, es probable que desees una señal de onda cuadrada en lugar de intentar hacer el cruce por cero en un software basado en los números descartados por el ADC. . Solo una recomendación de alguien que construyó algo que hace que Jeri parezca un pedazo de mierda. La escuché decir que no funcionó muy bien también.

Últimas recomendaciones

Toco el bajo bastante bien y estoy muy familiarizado con las formas de onda que producen y cómo se graban la mayoría de las pistas de bajo. La regla del 99% es que solo se toca una nota a la vez, es decir, la guitarra baja casi siempre se toca una sola nota a la vez (aunque tiene cuatro cuerdas). Hay una muy buena razón por la que los guitarristas no tocan varias notas: con una frecuencia tan baja, las notas múltiples casi siempre sonarán como un desastre. Esto es diferente a una guitarra de 6 cuerdas: esta afinada al menos una octava más alta (comparando las cuerdas E gruesas) y en este tono las notas de los acordes suenan naturalmente muy bien. Así que mi primera recomendación para usted es: -

Sigue la pastilla electromagnética convencional incorporada en tu bajo y ni siquiera pienses en modificar esto hasta que hayas dominado los algoritmos para convertir la forma de onda del bajo en midi. Esto le da una señal perfectamente buena para probar cualquier DSP que desee.

De hecho, iría un paso más allá: realice algunas grabaciones de su bajo y elija estas grabaciones como entradas para su sistema DSP. Esto te deja dos manos libres para modificar tu código tanto como lo necesites. Entonces, mi segunda recomendación es: -

Grabe unos pocos riffs de bajos en la tarjeta de sonido de su PC y baje el bajo y olvídelo hasta que haya resuelto sus algoritmos. Puede usar su PC para emitir los riffs y si usa un editor de ondas, puede copiar y pegar, pasar / repetir, fusionar o hacer prácticamente cualquier cosa con los sonidos graves grabados. Envíelos a través de su tarjeta de sonido y haga el trabajo realmente difícil primero.

El trabajo realmente difícil es convertir los sonidos graves emitidos desde su PC al formato midi (cualquier trabajo que deba realizarse en la vida o en la electrónica), aborde primero la parte difícil y, si no puede hacerlo, abandone la idea.

Si está listo, intente tocar su bajo "en vivo" en su sistema DSP y vea si aún funciona sin problemas. Por supuesto, no lo hará porque las pequeñas protuberancias y el ruido de cadena erróneo causarán problemas de algoritmo que no ha considerado, por lo que mi tercera recomendación es esta: -

Intente grabar lo que le da un problema al DSP y use esta nueva grabación para arreglar su algoritmo. Repite / repite varias veces hasta que estés satisfecho con tu convertidor midi basado en código.

Entonces, y solo entonces, debería comenzar a considerar cualquier modificación que pueda hacer a su bajo. En mi opinión sincera, no creo que se necesiten modificaciones debido a la regla del 99%.

Como regalo de Navidad gratis, si quieres algunas muestras de bajos, mándame un correo electrónico (mira mi perfil) y te enviaré algunas.

Además, usar la PC como fuente de sonido para el audio de la guitarra de bajo le brinda la oportunidad de perfeccionar el algoritmo todo en una plataforma.

    
respondido por el Andy aka
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Dudo en responder porque realmente no soy un experto en este tipo de cosas. Pero nadie más está respondiendo. Te sugiero que construyas el circuito encontrado aquí: enlace

Yo sugeriría poner el piezo en el bajo y luego construir la primera parte del circuito, con el JFET y el circuito asociado, y luego ver qué tipo de amplitud obtienes usando el osciloscopio. Después de ver eso, tendrá una mejor idea de la cantidad de ganancia que necesita para obtener su swing de 3.3V. Al final, creo que AC acoplará la señal al ADC, por lo que debería medir pico a pico por ahora. Una vez que tengas eso, podemos revisar el resto del circuito.

Por cierto, ¿pondrás los 4 piezos en paralelo, luego usarás un amplificador o harás 4 amperios?

    
respondido por el mkeith

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