Jump to content

Странная периодическая помеха при ШИМ-генерации звука на ATMega328P


France de Vague
 Share

Recommended Posts

Здравствуйте.

Я собрал схему для генерации звуков на AVR по материалам вот этой статьи на Хабре.

Использовал ATMega328P. В этом проекте частота ШИМ 31250 Гц, так что я собрал фильтр - RC-цепь, где R = 510 Ом, а С = 0.1 мкФ приложил схему к посту (эти значения я рассчитал на предложенном в статье калькуляторе ШИМ-фильтров (приложил скриншот); нагрузкой поставил динамик с сопротивлением 8 Ом, на схему подал 5В питания с лабораторного БП.

Я загрузил в микроконтроллер демо-код, который должен проигрывать последовательность звуков. Фьюзы, вроде бы, стандартные, но я на всякий случай приложил скриншот и с ними.

 

В общем, проблема в том, что звук, который он должен воспроизводить звучит приглушенно, зато блин стоит какой-то монотонный писк, иногда почти скрип и вот он очень громкий. 

Я подумал, что проблема в неправильно рассчитанном фильтре или какой-нибудь наводке. Собрал их сто тысяч разных, но писк только приглушался вместе со всем остальным, когда я большие сопротивления ставил, а по частоте на слух не менялся(не уверен, должен ли был), хотя емкости я пробовал тоже очень разные.

Я немного почитал код, попробовал отключить функцию подавления щелчка при сменах нот (это ничего не изменило). Код довольно сложный, чтобы пытаться всерьез искать там какие-нибудь ошибки, да и я подозреваю, что там их нет.

Не могу понять в чем проблема уже пару дней. Возможно, кто-то уже собирал этот проект или что-нибудь подобное и сталкивался с таким? Подскажите, если так. 

Так же, я не уверен, может быть, проблема физическая и она в микроконтроллере, думаю стоит попробовать попробовать другой камень.

Заранее спасибо.

filter_of_pain.jpg

fuses_of_pain.jpg

scheme_of_pain.jpg

Edited by France de Vague
исправил грамматическое
Link to comment
Share on other sites

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

Как-то странно вы подключили динамик, 8-ми омный динамик через сопротивление 510 ом, естественно что звук приглушённый и почти неслышный. После rc-цепи надо бы поставить усилитель и на него нагрузить 8-ми омный динамик. По поводу писка, могу предположить, что динамик в параллель с конденсатором образовали резонансную систему, поэтому и пищит на частоте резонанса.

Link to comment
Share on other sites

Аккумуляторы INR21700 от EVE Energy со стандартной и увеличенной емкостью

В Компэл представлены аккумуляторы 21700 с емкостями 4000 мА⋅ч и 5000 мА⋅ч (INR21700-40P и INR21700-50E, соответственно). Аккумуляторы INR21700-50E характеризуются повышенной емкостью и предназначены для  устройств с длительным сроком службы. Для приложений, где требуется экстремальный ток разряда до 30 или 50 А, подойдет аккумулятор INR21700-40P. Аккумуляторы INR21700 предназначены для  электротранспорта, а также для промышленных и бытовых приложений. Подробнее>>

 

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

12 часов назад, IMXO сказал:

В уме нечутком не место шуткам.

12 часов назад, Alex Ferrum сказал:

Как-то странно вы подключили динамик, 8-ми омный динамик через сопротивление 510 ом, естественно что звук приглушённый и почти неслышный. После rc-цепи надо бы поставить усилитель и на него нагрузить 8-ми омный динамик. По поводу писка, могу предположить, что динамик в параллель с конденсатором образовали резонансную систему, поэтому и пищит на частоте резонанса.

А как мне иначе подключить динамик не в параллель с конденсатором? Как-то развязать? Все схемы ШИМ-фильтров, что я видел выглядят примерно одинаково и в них нагрузка подключена параллельно емкости (в том числе, и схема подключения, предложенная автором проекта выглядит так).

drawing_of_the_filter_of_pain.jpg

Edited by France de Vague
Link to comment
Share on other sites

Первые в мире сигнальные реле 5-го поколения от Hongfa

Компания Hongfa разработала и предлагает три новых семейства сигнальных реле 5-го поколения: HFD5, HFD5-K и HFD5-H. На данный момент Hongfa является единственным в мире производителем таких реле.  Высокие максимально допустимые значения коммутируемого напряжения, повышенное быстродействие и уменьшенная мощность для срабатывания реле при небольшом размере отличают реле нового поколения Hongfa. Новые реле подходят для систем автоматики, измерительной техники, телекоммуникационного оборудования, а также являются хорошим решением для малогабаритных портативных устройств. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

12 минут назад, France de Vague сказал:

В уме нечутком не место шуткам.

ну так моск включать хоть изредка надо или нет?
сколько нагрузочная способность выходов МК? 20мА максимум
сколько ток через динамик 5в/8ом=625мА
можешь ответить на простой вопрос: можно подключать динамик на прямую к выходам МК или нет?
дальше подключил динамик через НЧ-фильтр, даже если не учитывать конденсатор, а только считать сопротивление резистора и динамика во сколько раз уменьшил уровень сигнала?

 

22 минуты назад, France de Vague сказал:

Все схемы ШИМ-фильтров, что я видел выглядят примерно одинаково и в них нагрузка подключена параллельно емкости

угу... и нагрузкой ставят буферный повторитель на ОУ, входное сопротивление которого исчисляется десятками мегаом, и на работу НЧ-фильтра он никак не влияет.

32 минуты назад, France de Vague сказал:

в том числе, и схема подключения, предложенная автором проекта выглядит так

где в статье сказано что на выход фильтра подключается динамик 8ом?????

Link to comment
Share on other sites

Важные нюансы подбора литиевых ХИТ для разработчиков

В многообразии литиевых батареек и аккумуляторов нет какого-то универсального или идеального варианта. Выбирая тот или иной вариант для питания устройства, разработчику приходится оперировать множеством параметров, используя наиболее оптимальное их сочетание для каждого приложения. Разберем параметры для различных приложений. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

2 минуты назад, v1ct0r сказал:

@France de Vague для ардуино скетча нет?

Есть, я и его пробовал запускать с теми же фильтрами, динамиком и питанием, но и там тоже есть писк.

1 час назад, IMXO сказал:

где в статье сказано что на выход фильтра подключается динамик 8ом?????

Там было написано что-то вроде "Я не электронщик, использовал китайские наушники" и я решил, мол недостаток конкретики подразумевает, что это не так уж и важно)

1 час назад, IMXO сказал:

ну так моск включать хоть изредка надо или нет?

Так, я включил. Сейчас попробую воспользоваться.

 

53 минуты назад, Bobius сказал:

динамик к мк подключают так:

Спасибо большое.

Link to comment
Share on other sites

1 час назад, Bobius сказал:

динамик к мк подключают так:

сомневаюсь, что это поможет решить проблему

 

18 часов назад, France de Vague сказал:

стоит какой-то монотонный писк

только не подумайте, что против такого подключения динамика :) 

Edited by v1ct0r

все гениальное просто. чем проще тем надежнее.

Link to comment
Share on other sites

1 час назад, France de Vague сказал:

Сейчас попробую воспользоваться.

тогда для начала выкинь калькулятор из первого поста, он погоду на Марсе считает.
если все посчитать правильно , то частота среза твоего "фильтра" получится около 200кГц...
почему так? потому что при расчетах RC-фильтра берется полное сопротивление цепи: сопротивление источника сигнала, сопротивление Rc  и сопротивление нагрузки.
сопротивление выхода МК около Rout=80ом
Rc=510ом
Rn=8ом
R=(Rout+Rc)*Rn/(Rout+Rc+Rn)=(80+510)*8/(80+510+8)=7.89ом
частота среза по 3дБ:
f=1/(2*Pi*R*C)=1/(2*Pi*7.89*0.1*10^-6)=201.717кГц
при этом  за грубил сигнал в 75 раз или на 37,5дБ
367653836__.jpg.46f7a605007e03522ea2f9c6430011f1.jpg

Link to comment
Share on other sites

В 24.12.2021 в 16:30, IMXO сказал:

если все посчитать правильно

Окей, стало быть, мне нужно после фильтра добавить что-то, что не позволит динамику шунтировать цепь (я надеюсь, я не ошибаюсь с терминологией). Я так понимаю, лучший вариант это операционный усилитель, но у меня такого нет, а есть только биполярные n-p-n транзисторы. И на таком я бы мог собрать эмиттерный повторитель.

Я измерил сопротивление перехода база-эмиттер моего транзистора - оно составило в районе 750 кОм.

Я подставил его в приведенную вами формулу получилось так: R = (80+ 510) * (8+750*10^3)/(80+510+750*10^3 + 8) = 589.5 Ом

И частота среза f = 1/(2*Pi*589.5*0.1*10^-6) = 2702.1 Гц.

Такая схема выходит.

Я почему-то подозреваю, что все равно что-то упустил (помимо того, что высокое сопротивление RC-цепи делает звук тише)... 

pain.jpg

Edited by France de Vague
Link to comment
Share on other sites

1 час назад, France de Vague сказал:

Я почему-то подозреваю, что все равно что-то упустил (помимо того, что высокое сопротивление RC-цепи делает звук тише)...

Ну, в общем, да, так оно не работает )

Link to comment
Share on other sites

3 часа назад, France de Vague сказал:

Я измерил сопротивление перехода база-эмиттер моего транзистора - оно составило в районе 750 кОм.

:D и как ты его измерил??? китайским мультиметром на 2МОм... поздравляю ты открыл еще один способ измерять прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в милливольтах.
и да никакого отношения к входному сопротивлению каскада с ОК это не имеет.
оное приблизительно равно сопротивлению нагрузки умноженное на коэф.усиления транзистора.
те примерно 240..300ом

Link to comment
Share on other sites

34 минуты назад, IMXO сказал:

:D и как ты его измерил???

Неправильно)

Мой план с эмиттерным повторителем не сработал и, я так понимаю, что и не должен был... По-этому, я подключил динамик к коллектору, но и это, кроме тишины, ничего не дало. Я подумал, что, возможно, 510 Ом таки слишком много для транзистора, чтобы типа открыться и сделал RC-цепочку на 180 Ом и 0.3 мкФ - это тоже ничего не изменило.

Я, блин, не понимаю, почему так сложно подключить динамик к микроконтроллеру ))

Edited by France de Vague
Link to comment
Share on other sites

Ну, что ж, наконец подключил динамик правильно через транзистор. Очень долго с этим возился из-за того, что экран внутри кабеля динамика замкнул провода - безумие. 

Однако, писк никуда не делся...

Еще такое странное дело, ток через динамик составляет 95мА и это только потому что блок питания его ограничивает. Стало быть, при напряжении питания в 5В на нем рассеивается 475 мВ, что несколько выше, чем его номинальная мощность.

Видимо, этой схеме все-таки чего-то не хватает ? )

WhatsApp Image 2021-12-28 at 12.06.14.jpeg

Link to comment
Share on other sites

1 час назад, France de Vague сказал:

Видимо, этой схеме все-таки чего-то не хватает ? )

Примерно вот так вот должен 8и- омная динамическая головка подключаться.images.jpeg.b244c168e10ddc34d039377b3b28474f.jpeg

 

Link to comment
Share on other sites

7 минут назад, dasZebra сказал:

Примерно вот так вот должен 8и- омная динамическая головка подключаться

Да, я видел эти мрачные схемы и хотел бы сделать так, я невероятно рад был бы использовать операционный усилитель, но у меня нет даже p-n-p транзисторов.

К тому же, я и с одним общим эмиттером разбирался целый день. Думаю, не стоит бежать вперед жопы.

Однако, если вы можете подсказать, какая часть этой схемы поможет мне устранить помеху на звуковой частоте от ШИМ, я буду невероятно благодарен.

Link to comment
Share on other sites

14 минут назад, France de Vague сказал:

поможет мне устранить помеху на звуковой частоте от

Это не помеха. Вы включили транзистор в "режим умножения" частоты, и слышите какую то  гармонику.

Вам нужно перевести транзистор в линейный режим добавив резистор на базу с коллектора и добавив разделительный конденсатор между фильтром и базой. Но в любом случае 8 ом нагрузка неподходит, будет очень тихо.

 

Link to comment
Share on other sites

В общем, для ограничения тока я добавил последовательно динамику резистор в 1 кОм. ВСЕ стало сильно тише, но отношение уровня помехи к уровню полезного сигнала не изменилось. Также, параллельно динамику я добавил диод - я так понял, он немного сдерживает самоиндукцию катушки динамика, но и он никак не повлиял на помеху.

Поищу TVS, слышал они лучше подходят.

Теперь моя схема выглядит так. Надеюсь, кому-нибудь будут потом интересны и полезны мои идиотические заметки.

Помеха звучит на частоте, на вскидку, 1 кГц. Полезный звук подавлен, его за ней почти не слышно. В общем-то ничего не изменилось с добавлением транзистора, я явно что-то упустил.

image.png.53324eee5a48b67a0c912477ef1daf18.png

1 минуту назад, dasZebra сказал:

Это не помеха. Вы включили транзистор в "режим умножения" частоты, и слышите какую то  гармонику.

Вам нужно перевести транзистор в линейный режим добавив резистор на базу с коллектора и добавив разделительный конденсатор между фильтром и базой. Но в любом случае 8 ом нагрузка неподходит, будет очень тихо.

 

Спасибо, сейчас попробую. Лишь бы помехи слышно не было и я буду счастлив:3

Link to comment
Share on other sites

Говоря по существу, добавил согласно совету dasZebra резистор смещения и разделительный конденсатор. От чего-то решил, что ток 8 мА через нагрузку в 8 Ом будет в порядке и посчитал резистор вышло ~280 кОм. Разделительный конденсатор посчитал, прикинув сопротивление БЭ-перехода.

В 27.12.2021 в 18:30, IMXO сказал:

те примерно 240..300ом

 Как оказалось, Rбэ с разделительным конденсатором формируют между собой ФВЧ. Для частоты среза выбрал емкость 22 мкФ.

Так что схема теперь выглядит так:

image.png.2ded1f315b1af239d545d7088ef05862.png

Конечно помеха/гармоника никуда не делась, только стала пронзительнее, видимо, из-за излишка тока.

Стало быть я и в этот раз что-то упустил...

 

Edited by France de Vague
Link to comment
Share on other sites

12 часов назад, France de Vague сказал:

Так что схема теперь выглядит так:

Если хотите проверить схему,  подайте на вход схемы заведомо качественный сигнал . Или соберите 100% работающий усилитель и поставьте на вход потенциометр . Вроде это не сложные соображения . А с вашим методом  тыка будем ждать долго ... 

Link to comment
Share on other sites

7 часов назад, v1ct0r сказал:

осциллографом не пробовали смотреть, что у вас на выходе фильтра?

Посмотрел:

image.png.1822748090ce6f4580f874fdb517eb03.png

Оказалось, частота у этой хрени 4 кГц, а не один. Я думал, что мой RC-фильтр посчитан на частоту среза 2.9 кГц с учетом вот этого авторитетного заявления

В 24.12.2021 в 16:30, IMXO сказал:

сопротивление выхода МК около Rout=80ом

На самом же деле,  Rout = 25 Ом, если кому интересно (спосибо stackexchange).

image.png.56c8279cc3f844b49fd3683a01cf6bb9.png

Я полагаю, что увеличив сопротивление, я от этой штуки избавлюсь. Но выяснить тайну ее происхождения это не помогает.. (

6 часов назад, dodik сказал:

Если хотите проверить схему,  подайте на вход схемы заведомо качественный сигнал

Сейчас займусь этим.

Edited by France de Vague
Link to comment
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...
 Share

  • Recently Browsing   0 members

    • No registered users viewing this page.
×
×
  • Create New...