DC-offset

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
nibman42
Inlägg: 25
Blev medlem: 13 oktober 2017, 17:24:52

DC-offset

Inlägg av nibman42 »

Hej,

Håller på att knåpa med en krets som skall ge mig en DC-offset på ca 2,5V över jord från en stereo audiosignal för att jag skall kunna sampla audiosignalen in i en mikrokontroller därefter.

Jag labbade med detta på en experimentplatta och med de komponentvärden jag satt som utgångspunkt fungerade det direkt enligt mätning med oscilloskop, utsignalen svängde runt 2,5V och utan insignal låg det stabilt på 2,5V. När jag labbade använde jag bara en kanal som test och nu när jag gjort ett kretskort med två kanaler fungerar det inte. Det blir ingen DC-offset på 2,5V utan utgången samlar allt runt jord med både positiva och negativa signaler, precis som ingången. Fel har jag uppenbart gjort, men frågan är vad har jag gjort fel?

Efter utgångarna på OP-ampen mixar jag ihop höger och vänster kanal och den biten har jag inte satt upp på experimentplattan och testat, då jag bara satte upp en en kanal. Enligt källor på Internet borde mixningen fungera så som det är uppsatt.

Jag har inte någon negativ spänning att tillgå för OP-ampen, om det är så att just denna OP-ampen kräver det av någon anledning.

Någon som kan säga vad som är fel? Komponentvalet och värden är som det är för att det är vad jag hade hemma när jag började labba. Kom gärna med förbättringar på komponentval och värden. Utsignalen behöver inte vara av kvalité utan det är tanken att det skall vara en någorlunda approximation. Utsignalen skall inte in i någon förstärkare för att lyssnas på.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26612
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Starup (Haderslev), Danmark

Re: DC-offset

Inlägg av Icecap »

C2 & C5 är orsaken.
De ska kortslutas.

Du har kopplat ihop de 2 ingångar direkt efter C1 & C4 till en början så det finns ingen anledning att ha 2 st op-amp heller.

Jag ser ett antal problemer med din koppling.
nibman42
Inlägg: 25
Blev medlem: 13 oktober 2017, 17:24:52

Re: DC-offset

Inlägg av nibman42 »

Tack för svar.

Så C2 och C5 skall inte existera alls i kretsen, det är vad du säger?

Ihopkopplingen mellan ingång ben 3 och ben 5 på OP-ampen ser jag nu att det är fel. Hur skall jag få DC-offset från R1, R3 att nå båda kanalerna? Skall jag ha två spänningsdelare en för varje kanal?

Du säger att du ser flera problem med kretsen, kan du specificera? Komponentvärden? Val av OP-amp?
Nerre
Inlägg: 27148
Blev medlem: 19 maj 2008, 07:51:04
Ort: Upplands väsby

Re: DC-offset

Inlägg av Nerre »

Ja, du behöver två spänningsdelare.
nibman42
Inlägg: 25
Blev medlem: 13 oktober 2017, 17:24:52

Re: DC-offset

Inlägg av nibman42 »

Ok, tack. Då har jag förstått så långt i varje fall.
nibman42
Inlägg: 25
Blev medlem: 13 oktober 2017, 17:24:52

Re: DC-offset

Inlägg av nibman42 »

Då återstår bara vad för mer problem kretsen har?

Någon som har tips på det?
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26612
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Starup (Haderslev), Danmark

Re: DC-offset

Inlägg av Icecap »

En kondensator är ju per definition ett avbrott för DC.

Och med 10nF MÅSTE belastningen på J1 ha en MYCKET hög impedans om det är vanlige "lyssna"-frekvenser vi pratar om.

Som DC-offset kan du hålla kvar R1 & R3 men sedan ha R4 på 100k+ (220k typ) - men bara till pinne 3.
Till pinne 5 ska du har R4A på samma värde och på samma sätt ska det sitta mellan R1||R3 och pinne 7.

Nu har jag inte TL072 data i huvudet så jag vet inte om den är rail-2-rail.
Men är den INTE har du ett mycket lite möjligt spänningssväng på utgången med en matning på 5V.

Ett exempel är en generisk 741'a, den kan inte dra utgången närmre än ~2,5V till VDD eller GND.
Med 5V kan den då i grunden bara "stå stilla".

Matar du med 5V "måste" du välja en op-amp med rail-2-rail utgång.
ghu
Inlägg: 695
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: DC-offset

Inlägg av ghu »

Bifogas en bättre koppling än den du ritat. Varken resistansvärden eller kapacitansvärden är kritiska
Kräver precis som din koppling att OP är rail-to-rail, TL072 duger inte.
Utsignalsvinget blir dubbelt så stort som i din koppling och färre komponenter går åt.
Om man vill minska känsligheten för störningar från matningsspänningen kopplar man en kondensator från OP:ns plusingång till jord parallellt med 47 kohm.

Mixer.JPG
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
persika
EF Sponsor
Inlägg: 1530
Blev medlem: 31 juli 2006, 22:14:37
Ort: Österlen, Skåne

Re: DC-offset

Inlägg av persika »

Om det inte behövs förstärkning så skulle man kunna klara det med bara motstånd.
Så här skulle jag kopplat med OP.
Denna koppling lägger ihop signalerna, justera motståndsvärdena om förstärkning behövs.
Beakta Icecaps synpunkter om rail 2 rail och matningsspänning.

Kolla även på:
https://sv.wikipedia.org/wiki/Analog_summator
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
persika
EF Sponsor
Inlägg: 1530
Blev medlem: 31 juli 2006, 22:14:37
Ort: Österlen, Skåne

Re: DC-offset

Inlägg av persika »

Oj då, här blev det dubbelt med samma förslag. :-)
nibman42
Inlägg: 25
Blev medlem: 13 oktober 2017, 17:24:52

Re: DC-offset

Inlägg av nibman42 »

Ok, uppfattat! Tack för svar, väldigt informativt!

Då en line-in ingång bör vara ca. 1,5V till 2V peak to peak så har jag tolkat det som att - Om jag lägger en 2,5 volt offset på in-signalen så hamnar den mitt i 0-5V området som AD-omvandlaren kan läsa och min- och maxspänning på signalen efter DC-offset bör då ligga runt min 0,5V till max 4,5V. Har jag tänkt fel här? Simpel matte om ingenting annat påverkar.

Nu har jag som nämnt, testat kretsen på experimentplatta först och där fungerade det, signalen lade sig där jag ville och den klipptes inte vare sig i under- eller överkant. Dessutom testat med sinusvåg från funktionsgenerator. Jag tolkar det som att TL072 bör kunna hantera jobbet. Den kanske inte är rail2rail, men den klarar jobbet.

Jag försökte interpolera detta till en stereosignal men misslyckades kapitalt, skulle ha kopplat detta på experimentplatta först. Inte minst då jag lyckades binda ihop de båda ingångarna vilket var rejält klantig. Dessutom förstår jag nu att C2 och C5 inte behövs då det redan är en DC-signal, något jag visste men tittade kanske lite för mycket på andras kopplingar och de kondingarna åkte med.

Vilket värde på 10nF kondingarna bör det istället vara? Utgår från att du menar C3 och C6 då C2 och C5 redan är eliminerade. Vad jag läst krävs dessa kondingar C3 och C6 men har inte fått någon förklaring till varför, så jag vet inte vad de egentligen gör. Har för övrigt använt opolariserade kondingar.

Ändrar R4 och dess motsvarighet för andra kanalen till 220k.

Jag har nu under morgonen lött ihop kretskort 2 och testat en enkel audiokanal igen där C2 är eliminerad och likaså R6 där båda har ersatts av byglar istället. Det fungerar precis som tidigare. Givetivs har jag kopplat utgången från oanvänd OP-amp till den negativa ingången på samma amp och den positiva ingången till +5V för att se till att den inte påverkar resultatet för den använda OP-ampen.

Nu får jag designa om kretsen och göra ett nytt kort, men detta var bara ett prototypkort för att se om allt fungerade även utan de extra kapacitanser som en experimentplatta lägger till.

Det verkar som att detta går att få till.

Tack åter igen för påpekanden och rättningar, man lär sig mycket på det.

Nu ser jag att det kommit in mer förslag under tiden jag skrev detta.
nibman42
Inlägg: 25
Blev medlem: 13 oktober 2017, 17:24:52

Re: DC-offset

Inlägg av nibman42 »

persika skrev: 14 oktober 2023, 10:54:24 Om det inte behövs förstärkning så skulle man kunna klara det med bara motstånd.
Så här skulle jag kopplat med OP.
Denna koppling lägger ihop signalerna, justera motståndsvärdena om förstärkning behövs.
Beakta Icecaps synpunkter om rail 2 rail och matningsspänning.

Kolla även på:
https://sv.wikipedia.org/wiki/Analog_summator
Ja dessa två förslag är ju bra mycket färre komponenter än det jag presterat. Så det skall jag studera och försöka förstå. Tackar!
Användarvisningsbild
persika
EF Sponsor
Inlägg: 1530
Blev medlem: 31 juli 2006, 22:14:37
Ort: Österlen, Skåne

Re: DC-offset

Inlägg av persika »

Nedre frekvens-gräns i ghu's schema blir grovt räknat: f ~ 1/( R * C), alltså 1/(47000 * 0,22 * 1e-6) = 96,7Hz
( använde ~, kunde inte hitta "ungefär lika med"-tecknet.)
ghu
Inlägg: 695
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: DC-offset

Inlägg av ghu »

nibman42 skrev: 14 oktober 2023, 11:16:08
Nu har jag som nämnt, testat kretsen på experimentplatta först och där fungerade det, signalen lade sig där jag ville och den klipptes inte vare sig i under- eller överkant. Dessutom testat med sinusvåg från funktionsgenerator. Jag tolkar det som att TL072 bör kunna hantera jobbet. Den kanske inte är rail2rail, men den klarar jobbet.
Om du har TL072H så kan den enligt datablad från Texas Instruments klara din koppling.
Övriga versioner är ej lämpliga eftersom de ska ha högra matningsspänning än 5 V och utsignalsvinget blir begränsat till topp-toppvärdet ca 2V. Med din koppling med summering på utgångarna med 1 kohms motstånd blir utsignalsvinget klart mindre än 1V. Om du mäter utsignalsvinget vid klippning så kan du se att det jag skrivit ovan stämmer
Senast redigerad av ghu 14 oktober 2023, 12:49:26, redigerad totalt 1 gång.
ghu
Inlägg: 695
Blev medlem: 6 juni 2010, 14:28:18

Re: DC-offset

Inlägg av ghu »

persika skrev: 14 oktober 2023, 12:02:21 Nedre frekvens-gräns i ghu's schema blir grovt räknat: f ~ 1/( R * C), alltså 1/(47000 * 0,22 * 1e-6) = 96,7Hz
( använde ~, kunde inte hitta "ungefär lika med"-tecknet.)
Du missade en faktor 2* pi i nämnaren. Så nedre gränsfrekvens är 15 Hz.
Skriv svar