He visto un esquema de una placa PIC que utiliza PWM filtrado para proporcionar una señal de salida de audio a un conector de audio. Muestra la salida PWM filtrada usando 3 etapas del filtro RC pasivo seguido de una etapa LM386. Tengo las siguientes preguntas:
- Por lo general, una señal de audio tendría múltiples frecuencias resumidas simultáneamente. ¿Cómo hace eso PWM?
- ¿La calidad de audio es tan buena como usar PCM con DAC, filtro y amplificador?
- Dado que esta técnica se ve y es tan conveniente, ¿por qué no todos los dispositivos de audio usan esto para ahorrar dinero y costos, incluidas las tarjetas de sonido en las computadoras?
Respuestas:
La señal de audio que contiene un espectro de múltiples frecuencias sigue siendo solo una señal de audio que puede ser muestreada por un ADC y recreado por un DAC. Si la frecuencia de muestreo utilizada es superior al doble de la frecuencia de audio más alta, entonces todo es bueno. Un DAC que usa técnicas PWM no es diferente. En cualquier ciclo de la forma de onda PWM, la relación de marca a espacio debe "representar" con precisión la señal analógica instantánea y un solo ciclo PWM debe ser más corto en el tiempo que la mitad del período de la señal de audio más alta:
Lo anterior es una representación simple de 3 niveles de CC usando PWM. Claramente, si la frecuencia PWM es "alta", esos tres niveles pueden considerarse como parte de una forma de onda de CA compleja. Esperemos que pueda ver que controlar la relación de espacio de marca PWM con precisión es realmente fundamental para obtener una baja distorsión de audio.
Tradicionalmente no, pero está mejorando.
Controlar la precisión de la relación PWM es bastante difícil de obtener una calidad de alta fidelidad realmente buena y con el rechazo de la fuente de alimentación de los amplificadores de clase D sigue siendo un desafío bastante difícil. Vea la imagen incrustada arriba: si el riel de alimentación de 5 V se duplicó, la ganancia también se duplica; ahora imagine que en lugar de duplicarse, tiene una carga de ruido horrible en ese riel, esto modularía directamente su señal de audio y crearía algo muy notable efectos
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PCM con DAC, filtro y amplificador
Esto depende de cómo se construya su DAC internamente. La mayoría de los DAC de tarjetas de sonido utilizarán la modulación sigma-delta, que se asemeja a PWM en que es una señal de un bit activada y desactivada a alta velocidad a través de un filtro, pero utilizando un algoritmo más inteligente para garantizar el nivel de salida y la velocidad de respuesta correctos.
Este ejemplo de la hoja de datos del códec de la tarjeta de sonido tiene un buen diagrama en la primera página.
Puede obtener un sonido bastante decente de PWM puro si su PWM es lo suficientemente rápido. Debe tener una frecuencia PWM mucho más alta que la frecuencia de audio más alta que desee, en la región de MHz.
Ver Convertir PWM en una señal analógica
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