Etapa / filtrado de preamplificadores de guitarra y STM32F4

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Actualmente estoy involucrado en un proyecto académico cuyo tema es diseñar un afinador digital para guitarras eléctricas. Mi conocimiento de la electrónica es muy básico, así que aquí estoy.

Necesito preprocesar la señal que sale de las pastillas de una guitarra eléctrica común, consideremos las pastillas pasivas así que ... tenemos un voltaje de salida de 200mV a 1V de pico, con picos también negativos ( de la misma magnitud).

Tengo que usar el STM32F4 (Discovery Board), por lo que necesito un circuito muy simple que maneje el ADC de 12 bits incorporado, que toma, como entradas, señales con voltaje entre 0 y 3.3V. Así que tengo que diseñar un circuito de preamplificación que amplifique y fije la salida de la guitarra.

Quiero subrayar que nunca antes había realizado un circuito electrónico (uno real, no en el simulador). Me estoy preguntando acerca de:

  1. STM32F4 proporciona algunas fuentes de voltaje (5v o 3v). ¿Debo usar estas fuentes o es preferible utilizar una fuente de voltaje externa (por ejemplo, baterías)?
  2. Elegí un opamp que no es, digamos, "práctico" porque necesita 2 fuentes de voltaje: el TL082. ¿Qué op-amp me sugieres usar? (quizás con solo 1 fuente de voltaje)
  3. He intentado diseñar un circuito utilizando LTSpice, pero no sé si es correcto en absoluto. También puede notar que he insertado una etapa de filtrado (LP con frecuencia de corte de 2,2 KHz) y un diodo Schottky de "protección" antes de ingresar en el pin del tablero.

    
pregunta mpampana

3 respuestas

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Esto es lo que hice, en una situación muy similar. No es un sintonizador, sino un pedal de efectos digitales. En primer lugar, personalmente sugiero el uso de una batería de 9 voltios para la etapa de ganancia analógica, ya que la salida de la guitarra puede ser bastante alta y le ahorra un par de abrazaderas de diodo en la entrada. Por supuesto, en un producto real, los agregaría de todos modos, y los he imaginado porque dijo que no sabía sobre "sujeción" y es muy importante si quiere que sus dispositivos electrónicos sobrevivan a escenarios inesperados. En cualquier caso, al TL082 no le gustará solo un suministro de 5v.

El siguiente circuito proporcionará cierta ganancia (establecida por R1 y amp; R2), con un amplificador operacional de un solo suministro y una salida con polarización a la mitad del suministro de los microcontroladores.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

No he incluido ningún anti-aliasing para su entrada porque para una aplicación de afinador de guitarra probablemente pueda hacer eso en software con pocos problemas. También hay 11x de ganancia en el amplificador operacional, que puede ser más de lo que necesitas. Difícil de decir, y otra vez tener una señal saturada para el sintonizador también puede no importar. Los dos diodos son esenciales, corre un riesgo real de destruir el ADC en el micro sin ellos, porque si maneja su guitarra con fuerza, podría ver fácilmente un par de voltios, lo que el amplificador operacional se convertirá en decenas de voltios. (bueno, 9 voltios debido a la batería, pero aún así ...), que no terminará bien.

El amplificador operacional está configurado para una ganancia de CA de 1+ (R2 / R1), pero una ganancia de CC de 1, debido al condensador C1. Si C1 es más pequeño, el amplificador actuará como un filtro de paso alto, lo que podría ser útil.

En mi caso, en realidad tuve una etapa de entrada FET y tres etapas anti-alización antes de este amplificador, pero como dije, creo que eso sería una exageración. La entrada FET es solo para el tono realmente, y en un sintonizador que no importa.

    
respondido por el Dave Branton
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La guitarra puede apagar 2-4 Vpp si realmente la golpeas bien. Pero si está sintonizando, el rango se limitaría a no más de 200-400 mVpp, creo.

De todos modos, podría usar algo como el siguiente circuito (solo un esbozo, por supuesto):

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Esto utiliza una entrada de paso de banda con un amplificador operacional inversor para reducir x0.5 y los diodos deben limitar la salida a aproximadamente 1.2 Vpp. Utiliza una base virtual para su uso con una sola fuente que dependería del amplificador operacional. Hay amplificadores operacionales que funcionan con 3.3 V que son más que suficientes para este tipo de aplicación.

Pero solo para un sintonizador, probablemente también podría omitir el amplificador operacional por completo y simplemente usar el filtro de paso de banda (todo hasta R1, pero convertirlo en un divisor de voltaje) frente al ADC.

Tenga en cuenta que el paso de banda tiene una esquina superior de solo 1,6 kHz, ya que se trata de la nota más alta que puede temer en una guitarra.

Tenga en cuenta que el filtro puede ser una parte importante del propio sintonizador. Lo que significa que puede encontrar que es ventajoso para el paso alto o el pase severamente bajo la entrada.

    
respondido por el squarewav
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Tenga en cuenta que la captación magnética de una guitarra eléctrica debe cargarse con una alta impedancia. Una pastilla piezoeléctrica (a menudo utilizada en guitarras acústicas e instrumentos como un arpa) requiere un nivel de entrada de impedancia aún mayor. Una impedancia de carga de 1 Meg Ohm para ambos dispositivos es común.

Le sugeriré que mire los esquemas de algo llamado caja de "entrada directa" (también conocida como "caja DI". Este es un dispositivo que se conecta a una guitarra o instrumento similar y condiciona la señal para que se pueda conectar a la entrada de baja impedancia de una mesa de mezclas típica.

Google tiene un par de millones de visitas a la cadena "di box schematic".

    
respondido por el Dwayne Reid

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