Widziałem schemat karty PIC, która wykorzystuje filtrowany PWM do dostarczania wyjściowego sygnału audio do gniazda audio. Pokazuje moc wyjściową PWM filtrowaną za pomocą 3 stopni pasywnego filtra RC, a następnie stopień LM386. Mam następujące pytania:
- Zwykle sygnał audio miałby sumowane wiele częstotliwości jednocześnie. Jak to robi PWM?
- Czy jakość dźwięku jest tak dobra, jak przy użyciu PCM z przetwornikiem cyfrowo-analogowym, filtrem i wzmacniaczem?
- Ponieważ ta technika wygląda i jest tak wygodna, dlaczego wszystkie urządzenia audio nie używają jej do oszczędzania pieniędzy i kosztów, w tym kart dźwiękowych w komputerach?
Odpowiedzi:
Sygnał audio zawierający spektrum wielu częstotliwości jest nadal tylko sygnałem audio, który może być próbkowany przez ADC i odtwarzany przez DAC. Pod warunkiem, że zastosowana częstotliwość próbkowania jest wyższa niż dwukrotność najwyższej częstotliwości audio, wtedy wszystko jest w porządku. DAC, który wykorzystuje techniki PWM, nie jest inny. W każdym cyklu fali PWM stosunek znacznika do przestrzeni musi dokładnie „reprezentować” chwilowy sygnał analogowy, a pojedynczy cykl PWM musi być krótszy niż połowa okresu najwyższego sygnału audio:
Powyżej jest prostą reprezentacją 3 poziomów DC za pomocą PWM. Oczywiście, jeśli częstotliwość PWM jest „wysoka”, te trzy poziomy można uznać za część złożonego przebiegu prądu przemiennego. Mamy nadzieję, że dokładnie zauważysz, że dokładne kontrolowanie proporcji znak-przestrzeń PWM ma naprawdę zasadnicze znaczenie dla uzyskania niskich zniekształceń dźwięku.
Tradycyjnie nie, ale jest coraz lepiej.
Kontrolowanie dokładności współczynnika PWM jest dość trudne do uzyskania naprawdę dobrej jakości hi-fi, a przy wzmacniaczach klasy D odrzucenie zasilania wciąż jest dość trudnym wyzwaniem. Zobacz powyższy obrazek - jeśli szyna zasilająca 5 V podwoi się, to zysk również się podwoi - teraz wyobraź sobie, że zamiast po prostu podwoić, miałeś na sobie szydełkowy hałas - to bezpośrednio moduluje twój sygnał audio i wytworzy bardzo zauważalny efekty.
źródło
PCM z przetwornikiem cyfrowo-analogowym, filtrem i wzmacniaczem
Zależy to od wewnętrznej budowy twojego przetwornika cyfrowo-analogowego. Większość przetworników DAC z kartami dźwiękowymi będzie korzystała z modulacji sigma-delta, która przypomina PWM, ponieważ jest to jednobitowy sygnał włączany i wyłączany z dużą prędkością przez filtr, ale za pomocą inteligentniejszego algorytmu zapewniającego prawidłowy poziom wyjściowy i szybkość narastania.
Ten przykładowy kodek danych karty dźwiękowej ma ładny schemat na pierwszej stronie.
Możesz uzyskać całkiem przyzwoity dźwięk z czystego PWM, jeśli PWM jest wystarczająco szybki. Musi mieć częstotliwość PWM znacznie wyższą niż najwyższa żądana częstotliwość audio w regionie MHz.
Zobacz Konwersja PWM na sygnał analogowy
źródło