เสียงโดยใช้ PWM หลักการอะไรอยู่เบื้องหลัง

ฉันเห็นวงจรของบอร์ด PIC ซึ่งใช้ตัวกรอง PWM เพื่อส่งสัญญาณเสียงไปยังแจ็คเสียง มันแสดงเอาท์พุท PWM ที่กรองโดยใช้ 3 ขั้นตอนของตัวกรอง RC แบบพาสซีฟตามด้วยสเตจ LM386 ฉันมีคำถามต่อไปนี้:

โดยปกติสัญญาณเสียงจะมีหลายความถี่รวมกันพร้อมกัน PWM ทำเช่นนั้นได้อย่างไร
คุณภาพเสียงดีพอ ๆ กับการใช้ PCM กับ DAC ตัวกรองและเครื่องขยายเสียงหรือไม่?
เนื่องจากเทคนิคนี้มีลักษณะและสะดวกมากทำไมอุปกรณ์เสียงไม่ได้ใช้เพื่อประหยัดเงินและค่าใช้จ่ายรวมถึงการ์ดเสียงในคอมพิวเตอร์

audio pwm pcm

— quantum231
แหล่งที่มา

คุณอาจต้องการอ่านบทความวิกิพีเดียเกี่ยวกับคลาส D แอมป์

— ลาสม่าเอช

หากคุณใช้ lm386 เป็นแอมพลิฟายเออร์ของคุณคุณภาพเสียงก็จะแย่ไม่ว่า

— JIm Dearden

@PlasmaHH ... หรือนี้ทราบ app แม็กซิมในเครื่องขยายเสียง

— Nick Alexeev

สำหรับระบบคลื่นสี่เหลี่ยมที่ไม่คงที่ให้ค้นหามอดูเลตเดลตา - ซิกมาหรือซิกม่า - เดลตา มันใช้งานได้กับ ADC และ DACs และสามารถเป็นระบบดิจิตอลเกือบสมบูรณ์แบบสำหรับการใช้ DAC

— user2943160

1A) สัญญาณอะนาล็อกเดียวสามารถมีหลายความถี่รวมกันได้อย่างไร 1B) PWM สามารถประมาณสัญญาณอะนาล็อกได้อย่างไร

— user253751

คำตอบ:

โดยปกติสัญญาณเสียงจะมีหลายความถี่รวมกันพร้อมกัน PWM ทำเช่นนั้นได้อย่างไร

สัญญาณเสียงที่มีสเปกตรัมหลายความถี่ยังคงเป็นเพียงสัญญาณเสียงที่สามารถสุ่มตัวอย่างด้วยและ ADC และสร้างใหม่โดย DAC การให้อัตราการสุ่มตัวอย่างที่ใช้สูงกว่าความถี่เสียงสูงสุดถึงสองเท่าและทั้งหมดนั้นดี DAC ที่ใช้เทคนิค PWM นั้นไม่แตกต่างกัน ในรอบใด ๆ ของรูปแบบของสัญญาณ PWM อัตราส่วนของมาร์คต่อพื้นที่ต้องถูกต้อง "แสดง" สัญญาณอะนาล็อกทันทีและวัฏจักร PWM เดียวต้องสั้นลงในเวลากว่าครึ่งเวลาของสัญญาณเสียงที่สูงที่สุด: -

ด้านบนเป็นการแสดงอย่างง่าย ๆ ของ 3 ระดับ DC โดยใช้ PWM เห็นได้ชัดว่าถ้าความถี่ PWM "สูง" ทั้งสามระดับนั้นถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบคลื่น AC ที่ซับซ้อน หวังว่าคุณจะเห็นว่าการควบคุมอัตราส่วนพื้นที่มาร์ค PWM อย่างแม่นยำนั้นเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการลดความผิดเพี้ยนของเสียง

คุณภาพเสียงดีพอ ๆ กับการใช้ PCM กับ DAC ตัวกรองและเครื่องขยายเสียงหรือไม่?

ตามเนื้อผ้าไม่ได้ แต่มันเริ่มดีขึ้น

เนื่องจากเทคนิคนี้มีลักษณะและสะดวกมากทำไมอุปกรณ์เสียงไม่ได้ใช้เพื่อประหยัดเงินและค่าใช้จ่ายรวมถึงการ์ดเสียงในคอมพิวเตอร์

การควบคุมความแม่นยำของอัตราส่วน PWM นั้นค่อนข้างยากที่จะได้รับคุณภาพ hi-fi ที่ดีมากและการปฏิเสธการจ่ายไฟของเครื่องขยายเสียงคลาส D ยังคงเป็นความท้าทายที่ค่อนข้างยาก ดูภาพที่ฝังอยู่ด้านบน - ถ้ารางไฟ 5V เพิ่มเป็นสองเท่าจากนั้นกำไรก็เพิ่มเป็นสองเท่า - ลองคิดดูว่าแทนที่จะเป็นสองเท่าคุณก็มีเสียงรบกวนเส็งเคร็งบนรางนั้น - นี่จะเป็นการปรับสัญญาณเสียงของคุณโดยตรง ผลกระทบ

— แอนดี้อาคา
แหล่งที่มา

วัฏจักรหน้าที่ควบคุมแอมพลิจูดและ pwm ความถี่ในทันทีมีค่าเท่ากับสัญญาณความถี่ในทันทีถูกต้องหรือไม่

— quantum231

ความถี่การสลับ PWM ต้องสูงกว่าความถี่เสียงสูงสุดสองเท่าเพื่อป้องกันนามแฝง (ตามการสุ่มตัวอย่างอัตรา nyquist): en.wikipedia.org/wiki/Nyquist_rateและen.wikipedia.org/wiki/Aliasingและcs.cf.ac uk / Dave / Multimedia / node149.html

— Andy aka

"ความถี่ทันที" ไม่ใช่สิ่งที่สมเหตุสมผล การปรับเอาท์พุทของ PWM นั้นกระทำโดยการมีความถี่ PWM สูงมากคงที่และปรับรอบการทำงานเพื่อให้ตรงกับระดับเอาต์พุตอะนาล็อกที่ต้องการในแต่ละช่วงเวลาตัวอย่าง

— pjc50

ดังนั้นเราจะเปลี่ยนวัฏจักรหน้าที่ของความถี่คงที่ pwm เร็วเพียงใดจึงจะสร้างสัญญาณที่มีแอมพลิจูดที่แปรผันตามสัดส่วนดังนั้นส่วนประกอบความถี่สัญญาณขั้นสุดท้ายจึงถูกควบคุม น่ากลัว !!!

— quantum231

@vaxquis ฉันไม่เห็นด้วย หนึ่งรอบของ PWM สามารถมีอัตราส่วนพื้นที่เครื่องหมายของความลึกของความแม่นยำที่ถูกออกแบบมาโดยไม่คำนึงถึงความเร็วของสัญญาณอะนาล็อก มันเหมือนกับ DAC ทั่วไป - สัญญาณอาจมีการสุ่มตัวอย่างแบบเบาบาง แต่ความลึกของบิต (ความละเอียดรอบการทำงาน) นั้นไม่ได้รับผลกระทบ บางทีคุณอาจไม่ได้อธิบายตัวเองดีมาก?

— แอนดี้อาคา

PCM พร้อม DAC ตัวกรองและเครื่องขยายเสียง

ขึ้นอยู่กับวิธีสร้าง DAC ของคุณภายใน การ์ดเสียง DAC ส่วนใหญ่จะใช้การปรับ sigma-delta ซึ่งคล้ายกับ PWM ซึ่งเป็นสัญญาณหนึ่งบิตเปิดและปิดที่ความเร็วสูงผ่านตัวกรอง แต่ใช้อัลกอริทึมอย่างชาญฉลาดเพื่อให้แน่ใจว่าระดับเอาต์พุตที่ถูกต้องและอัตราฆ่า

ตัวอย่างแผ่นข้อมูลตัวแปลงสัญญาณเสียงการ์ดเสียงมีแผนภาพที่ดีในหน้าแรก

คุณสามารถรับเสียงที่ค่อนข้างดีจาก PWM บริสุทธิ์ถ้า PWM ของคุณเร็วพอ มันต้องมีความถี่ PWM สูงกว่าความถี่เสียงสูงสุดที่คุณต้องการเข้าไปในภูมิภาค MHz

ดูที่การแปลง PWM เป็นสัญญาณอะนาล็อก

— pjc50
แหล่งที่มา

รอบหน้าที่ pwm เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความกว้างของสัญญาณความถี่ของสัญญาณเสียงเป็นอย่างไร

— quantum231

ใช่รอบการทำงานของ PWM ให้ระดับสัญญาณดังนั้นหากคุณปฏิบัติต่อช่วงเวลา 1 / 40000s แต่ละครั้งเป็น "ตัวอย่าง" และปรับระดับ PWM ในอัตรานั้นคุณสามารถทำเป็นว่าคุณส่งสัญญาณระดับอนาล็อกในแต่ละจุดในเวลานั้น อีกครั้งความถี่ PWM จะต้องเร็วกว่าความถี่ของตัวอย่างเสียงเพื่อเล่น

— pjc50

@ quantum231: ลืม PWM สักครู่แล้วลองพิจารณาการเข้ารหัสดิจิทัลที่ 1 หมายถึงเพิ่มแรงดันไฟฟ้าและ 0 หมายถึงลดแรงดันไฟฟ้า มันง่ายที่จะจินตนาการว่าการวาดรูปคลื่นโดยพลการด้วยการรวมสตริง 1s และ 0s เข้าด้วยกัน มันจะไม่ถูกต้อง แต่ก็ดีพอ มันจะดูดเพื่อความเงียบอย่างสมบูรณ์เพราะมันไม่สามารถเข้ารหัส "ไม่มีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า" แต่ทำงานได้ดีกับรูปคลื่นเสียงส่วนใหญ่

— slebetman

@slebetman อะไรที่คุณอธิบายแตกต่างจากการปรับความหนาแน่นของ DSD / Pulse? มันใช้ nothin 'แต่เป็น 0 (ไม่มีเอาต์พุต) และ 1 (เอาต์พุตเต็ม) แต่คุณภาพระดับซีดีนั้นต้องการเมกะบิต (พหูพจน์) ของปริมาณงาน หากคุณคิดว่า PWM ต้องการอัตราตัวอย่างสูงมากเพื่อให้ใกล้เคียงกับ PCM แบบ 16 บิตแบบดั้งเดิมนั่นจะต้องใช้เวลามากกว่านี้

— Meower68

@ Meower68 ฉันกำลังอธิบายการเข้ารหัสเดลต้า รูปแบบที่เรียบง่ายของการเข้ารหัสที่แตกต่างจากการเข้ารหัส delta-sigma ที่ใช้ใน DSD ใช่แล้วฉันกำลังอธิบาย DSD แต่ PWM ควบคู่กับตัวเก็บประจุทำงานในลักษณะเดียวกัน OP กำลังถามว่าช่วงเวลา PWM ถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าอย่างไรฉันแค่อธิบายกลไกที่อยู่ด้านหลัง เทคนิค DSD เป็นที่แตกต่างกันนิด ๆ หน่อย ๆ จากการเข้ารหัส PWM บริสุทธิ์

— slebetman