Proponujemy wykonanie dwukierunkowego konwertera sygnałów audio, który otwiera drogę do samodzielnych prób cyfrowej obróbki sygnałów (DSP) z wykorzystaniem tanich i popularnych mikrokontrolerów, nie zawsze wyposażonych w wewnętrzne konwertery o odpowiedniej jakości.

Pomysł był następujący: opracować dwukierunkowy przetwornik audio, który można dołączyć do dowolnego mikrokontrolera za pomocą jednego z popularnych interfejsów – po analizie możliwości i cen podzespołów wybór padł na przetworniki z interfejsem I2C firmy Microchip. Parametry wybranych układów pozwalają wykorzystać je nie tylko do aplikacji audio, ale także do różnego rodzaju pomiarów i układów sterujących.
Schemat elektryczny modułu pokazano na rys. 1. Scalone przetworniki są wyposażone w interfejsy komunikacyjne I2C (interfejs przetwornika C/A może być taktowany z częstotliwością do 3,4 MHz!), obydwa układy mogą być zasilane napięciem od 2,7 do 5,5 V. Na wejściu przetwornika A/C (U1) zastosowano jednostopniowy filtr dolnoprzepustowy, w szereg z wyjściem napięciowym przetwornika C/A (U2) włączono rezystor ograniczający prąd wyjściowy (R2).

Rys. 1. Schemat elektryczny modułu

 
Zastosowane układy mają rozdzielczość:

• 10 bitów w torze A/C, przy częstotliwości próbkowania do ok. 23 kHz,
• 12 bitów w torze C/A, przy maksymalnej częstotliwości próbkowania do ok. 160 kHz.

Na rys. 2 pokazano schemat blokowy przetwornika A/C MCP3021 (jak widać, wyposażono go na wejściu w układ próbkująco-pamiętający, co zwiększa dokładność przetwarzania), a na rys. 3 znajduje się schemat blokowy ilustrujący budowę przetwornika C/A MCP4725.

Rys. 2. Schemat blokowy przetwornika A/C MCP3021

Rys. 3. Schemat blokowy ilustrujący budowę przetwornika C/A MCP4725

 
Wyposażono go w 14-bitową pamięć EEPROM (której zawartość może być modyfikowana popzez interfejs I2C), którą można zastosować w przypadku konieczności samoczynnego odtwarzania oczekiwanej wartości napięcia wyjściowego po samoczynnej inicjalizacji (po włączeniu zasilania).
Na rys. 4, 5 i 6 pokazano odpowiednio schemat montażowy płytki drukowanej zespołu przetworników, układ ścieżek od strony elementów, układ ścieżek od strony lutowania.

Rys. 4. Schemat montażowy od strony elementów

Rys. 5. Widok ścieżek od strony elementów

Rys. 6. Widok ścieżek od strony lutowania

 
Dokładne informacje o sposobie ich obsługi i adresowania są dostępne w dokumentacji układów MCP4725 i MCP3021.

Wykaz elementów