Недавно я работал над домашним проектом, который требует использования усилителя речи. Моя конечная цель — выполнить обработку сигналов с помощью dsPIC для речевых сигналов, чтобы идентифицировать ключевые слова или, по крайней мере, определить частоту речи. Я сделал перерыв в обработке сигнала, чтобы поработать над усилителем речи, но столкнулся с некоторыми трудностями.
Мой опыт работы с аппаратным обеспечением ограничен занятиями и несколькими простыми домашними проектами, поэтому я не очень знаком с неидеальностью схемотехники. Я хочу сделать усилитель с одним источником питания, используя LM318. В идеале схема должна питаться от 5 В (что приближает его к пределам диапазона питания LM318) и выводить усиленный речевой сигнал во всем диапазоне напряжений на АЦП. В неинвертирующий усилитель я также хочу включить полосовой фильтр, чтобы поддерживать постоянное усиление на уровне единицы и предотвратить наложение спектров в АЦП dsPIC. Я смоделировал микрофон с источником смещения 2,5 В с импедансом 2,2 кОм (на самом деле это микрофон, зажатый резисторами 2,2 кОм на питании и земле). Не включены развязывающие конденсаторы (любые дополнительные советы о том, как выбрать значения для них, будут оценены).
Я использую TINA в качестве симулятора. Передаточная функция переменного тока схемы - это то, что я ожидал, с полосой пропускания примерно от 10 до 5000 Гц и коэффициентом усиления 10 (Stack Exchange позволит мне опубликовать только 2 изображения).
Именно таких передаточных характеристик я и ожидал от этой схемы, но анализ переходных процессов дал неожиданные результаты. Я ввожу синусоидальный сигнал с частотой 500 Гц и амплитудой 0,1 В. Я ожидал получить синусоиду с частотой 500 Гц и напряжением 1 В, но вместо этого симуляция дала следующее.
Я тестировал усилитель на других частотах, и оказалось, что чем меньше усиление на частоте, тем меньше искажений. Я в недоумении, что вызывает это. Есть идеи?
Я также открыт для любых отзывов о любых других улучшениях, которые можно было бы внести в этот усилитель.
Это больше не моя область изучения EE, но я определенно хочу продолжать работать над проектами и изучать аппаратное обеспечение. Любые рекомендации по чтению или книгам по таким темам (неидеальность схем/усилителей) будут высоко оценены.
В идеале схема должна питаться от 5 В (что приближает ее к пределам диапазона питания LM318).
Фактически, минимальное питание LM318 составляет ± 5 В (т.е. 10 В), согласно его техническому описанию :
Диапазон напряжения питания. . . ±5 В до ±20 В
Вам не хватает 5 В от минимума только с одним источником питания 5 В.
Вам нужно дополнительное напряжение питания, чтобы выходной сигнал колебался до желаемой амплитуды. При питании ±15 В выходной сигнал гарантированно колеблется только в пределах 3 В от шин питания:
Либо используйте источник питания 10 В или более (и смещайте входное напряжение до половины этого напряжения питания), либо используйте операционный усилитель, который может питаться только 5 В и может качаться настолько близко к шинам, насколько вам нужно для вашего выходного сигнала.
5 В это не совсем близко, это половина от минимума. Минимальное указанное значение составляет +/- 5 В с разделенной шиной или 10 В с одним источником питания. Что вам нужно, так это хороший операционный усилитель rail-to-rail, который даст вам хороший выходной размах при напряжении 5 В.
Пол Баньян
Нулевой
Тони Стюарт EE75
Нулевой