Аналоговая схема для проверки наличия аудиосигнала?

Это было бы проще, если бы вы обнаруживали сигналы с максимальным уровнем -10 дБВ. Но поскольку вы хотите, чтобы это обнаруживало уровни до 10 мВ, вам нужно использовать компараторы. Вы получаете 4 компаратора в 14-контактном корпусе (LM339).

Несколько замечаний:

1) вам необходимо убедиться, что дифференциальное напряжение, которое вы хотите измерить, больше, чем наихудшее входное напряжение смещения выбранного вами компаратора. Быстрая проверка с моим старым техническим паспортом National Semiconductor говорит, что наихудшее напряжение смещения для LM339 составляет 2 мВ.

2) эти компараторы с открытым коллектором. Им нужны подтягивающие резисторы для любого напряжения питания, которое вам нужно (+ 5 В или что-то еще). На самом деле это преимущество, поскольку упрощает добавление детектора удержания пиков.

3) вам нужно сместить вход компараторов ВЫШЕ, чем ваш максимальный ожидаемый отрицательный пиковый сигнал, и МЕНЬШЕ, чем ваш максимальный ожидаемый положительный пиковый сигнал. Я обычно устанавливаю смещение на среднюю точку источника питания.

4) это будет очень дорого (усмехается). Общая стоимость спецификации должна быть около доллара на 4 канала.

Я сделаю быструю схему здесь. Обратите внимание, что вам нужно будет использовать 1% резисторы во входном смещении и эталонной секции компаратора, чтобы получить чувствительность, близкую к 10 мВ.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Выяснилось, что наилучшая чувствительность, которую он может обеспечить, составляет около 11 мВ пикового значения (22 мВ пикового значения), и он выдерживает входные сигналы примерно до 2,5 В пикового значения. Вы можете улучшить чувствительность, заменив нижний резистор делителя опорного напряжения на тот же резистор 22,1 кОм, который используется везде, и добавив последовательно с этим резистором потенциометр с низким номиналом. Отрегулируйте горшок для желаемой чувствительности.

Обратите внимание, что этот детектор включает удержание пика. Выход становится LO каждый раз, когда обнаруженный звук превышает опорное напряжение, и затухает до +5 В, когда звук исчезает. В настоящее время постоянная времени близка к 1 секунде, но ее можно легко изменить, изменив значения RC-цепи на выходных контактах.

Arduino Leonardo может работать в определенных пределах без сложных внешних цепей, поскольку он имеет дифференциальный АЦП с дополнительным коэффициентом усиления.

Решение:

1) Смещайте каждый входной сигнал постоянным током с помощью двух резисторов (делитель напряжения между GND и 5 В) и конденсатора, еще один делитель напряжения к общему эталонному контакту АЦП. Опорное напряжение АЦП должно быть установлено примерно на 100 мВ (делитель напряжения + конденсатор). АЦП насыщается при сигналах выше ±100 мВ, но вас не интересует, насколько превышен порог.

2) АЦП допускает 15 тыс. отсчетов в секунду, если у вас есть сигналы только с очень высокими частотами. АЦП можно разогнать за счет снижения точности. ±10 мВ при полной шкале 100 мВ составляет около 5 бит. Согласно Overclocking AVR ADC, тактовая частота АЦП 2 МГц по-прежнему обеспечивает точность 8,5 бит. Для одного преобразования требуется 14 тактовых циклов АЦП, то есть около 142 тыс. отсчетов в секунду или 47 кГц на канал.

3) Алгоритм будет что-то вроде «N последовательных выборок выше порога».

Проблемы:

Ничто из этого не поддерживается библиотеками Arduino, вы должны самостоятельно выполнять доступ ко всему низкоуровневому регистру AVR. В зависимости от ваших знаний и опыта, вас может ждать крутая кривая обучения.

Техническое описание AVR 32U4 Arduino для сопоставления контактов 32U4