Eliminación de DC wander en el desplazamiento de una señal de audio con polarización de DC

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Estoy tratando de leer una señal de audio de un teléfono Android como una entrada en serie para un MSP430G2553 , adaptando < a href="http://robots-everywhere.com/re_wiki/index.php?title=Serial_on_Android_using_the_audio_port"> este diseño para usar el módulo de comparación a bordo del MSP430 en lugar de un LM324. El código de Android para hacer una onda cuadrada fuera del conector de audio está disponible aquí . La salida es una onda cuadrada bastante ruidosa que se convierte en una señal digital de nivel lógico mediante el comparador. Estoy disparando una señal de 4800 baudios a la UART. La frecuencia de muestreo de audio en el código de Android se establece en 41 kHz.

En mi caso, la entrada positiva del comparador es la referencia de voltaje de precisión interna (0.5 * VCC) en lugar de un potenciómetro externo. He aplicado una polarización de CC a la señal de audio para centrarla alrededor de la marca VCC de 0.5 * antes de pasar a la entrada negativa del comparador en P1.5 (CA5). La red "AUDIO" es CA5 en el MSP430. C1 es un condensador de tantalio por ninguna otra razón que no sea la que tenía a mano.

EstoyteniendoalgunosproblemasconDCwanderconelcomienzodecadaseñalquehacenqueelcomparadornosedisparecorrectamentealcomienzodelaseñal:

Acercándose al comienzo de la señal de entrada del comparador (ahora en el alcance CH2), puede ver el rápido cambio no deseado en la salida del comparador en CH1:

IntentéaumentarelvalordeC1a0.47uF,perotardauntiempoinaceptablementeendescargarse(olvidéguardarunagráficadeestoconC1=0.1uFperofuemáscorto)alfinaldelaseñal:

Sospecho que la conmutación del comparador se remediaría parcialmente configurando el comparador como un disparador Schmitt, pero no estoy seguro de que funcione para los primeros bits de la señal con el desvío de CC todavía en su lugar. ¿Qué necesito cambiar para deshacerme del DC Wander sin una descarga de condensador larga al final de la señal?

Editar: A continuación se muestra el aspecto de la entrada sin procesar (lado izquierdo de C1, alcance CH1) en comparación con la señal polarizada en CH2. La salida sesgada sube un poco más en el transcurso de la señal.

    
pregunta Joe Baker

2 respuestas

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Parece que el desvío de CC se debe a la salida del teléfono Android, que cambia de 0 V cuando la señal está apagada a una mezcla de 0 V y algo de voltaje negativo cuando la señal está activada. El valor medio cuando la señal está encendida es, por lo tanto, un voltaje negativo (aproximadamente la mitad del pico de voltaje), que constituye un desplazamiento de CC del valor sin señal.

Si puede cambiar la salida del teléfono Android, intente hacer que la señal sea simétrica (bits desactivados a -1V, en bits a 1V, por ejemplo), lo que eliminará este desplazamiento.

Parece que tiene un problema adicional, que es que su red de polarización establece el punto DC de la salida de Android al mismo (Vcc / 2) que la otra entrada del comparador; por lo tanto el ruido está causando transiciones no deseadas. Al observar el primer rastreo de alcance, tenga en cuenta que si el umbral del comparador se ajustara al valor de la línea de cuadrícula horizontal más gruesa en el centro de la pantalla (0V?), Detectaría cada transición sin la necesidad de modificar el código de Android o el uso un disparador de Schmitt.

    
respondido por el Chris Johnson
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Esto no es DC wander, es solo el acoplamiento de CA de una señal que tiene contenido de CC. Hay tres soluciones comunes a este problema:

(1) retire el acoplamiento de CA. Esto puede no ser posible; El Android puede incorporar su propio acoplamiento de CA. Puede probar esto mirando hacia delante de la tapa de acoplamiento C1. A menos que se inviertan las trazas de su alcance, si ve DC cuando está inactivo, puede hacer esto.

Luego necesitas reemplazar el offset de CC de alguna manera ... la forma más sencilla es conectar la parte inferior del R2 al conector de audio (LHS de C1) en lugar de a tierra, eliminando el C1 por completo.

Tu última foto muestra que esta opción no funcionará; Su señal de entrada también está acoplada en CA, con una constante de tiempo más larga. Entonces, continuando:

2) Un "restaurador de CC" (también conocido como pinza de diodo en los días de TV analógica) Necesita un voltaje de referencia, a 1.65 V menos una caída de diodo, y un diodo de "Audio" a esta referencia. A medida que la señal se desplaza en positivo, el diodo conduce, sujetándolo para evitar la deriva. Los picos negativos se mantienen cerca de 0V. Detalles dejados como ejercicio ...

3) La forma en que se diseñan los enlaces de comunicaciones: elimine el componente de CC de la señal para que pueda acoplarla sin problemas. Hay varias formas de hacerlo: wiki codificación de Manchester para uno, código 8B10B para otro. La idea básica es que tanto el 0 como el 1 están representados por ondas cuadradas (por ejemplo, de un período diferente) y la señal nunca descansa en ninguno de los rieles durante un período de tiempo. Entraré en más detalles de un esquema simple si lo desea.

Un beneficio de una señal libre de CC y un acoplamiento de CA es que el comparador está configurado en un punto "0V" local (como su fuente / 2) y funciona independientemente de la amplitud de la señal (longitud del cable, configuración de volumen de Android)

    
respondido por el Brian Drummond

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