Двунаправленный преобразователь аудиосигнал на MCP4725 и MCP3021

В данной статье приводим двунаправленный преобразователь аудиосигнала, который открывает путь к независимым тестам цифровой обработки сигналов (DSP) с использованием дешевых и популярных микроконтроллеров, не всегда оснащенных внутренними преобразователями соответствующего качества.

Идея заключается в том, чтобы разработать двунаправленный аудиопреобразователь, который можно подключить к любому микроконтроллеру с помощью одного из популярных интерфейсов. После анализа возможностей и цен на компоненты выбор пал на преобразователи Microchip I2C. Параметры выбранных систем позволяют использовать их не только для аудиоприложений, но и для различных типов измерений и систем управления.

Электрическая схема модуля показана на рис. 1. Интегрированные преобразователи оснащены интерфейсами связи I2C (интерфейс преобразователя C/A может быть синхронизирован до 3,4 МГц!). Обе системы могут питаться напряжением от 2,7 до 5,5 В.

На входе преобразователя A/C (U1) применен одноступенчатый фильтр нижних частот, резистор (R2), ограничивающий выходной ток, подключен последовательно к выходу  преобразователя C/A (U2).

Рис. 1. Электрическая схема модуля

Используемые микросхемы имеют разрешение:

• 10 бит в тракте A/C с частотой дискретизации примерно до 23 кГц,
• 12 бит в тракте C/A  с максимальной частотой дискретизации примерно до 160 кГц.

На рис. 2 показана блок-схема A/C — преобразователя MCP3021 (как вы можете видеть, он  оснащен системой памяти выборки на входе, что повышает точность обработки), а на рис. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая конструкцию C/A — преобразователя MCP4725.

Рис. 2. Блок-схема преобразователя АЦП MCP3021

Рис. 3. Блок-схема, иллюстрирующая конструкцию ЦАП MCP4725

Он оснащен 14-разрядной памятью EEPROM (содержимое которой может быть изменено через интерфейс I2C). Память может использоваться в случае необходимости автоматического восстановления ожидаемого значения выходного напряжения после автоматической инициализации (после включения питания).

На рис. 4, 5 и 6 соответственно показана печатная плата и монтажная схема преобразователя в сборе.

Рис. 4. Схема установки со стороны элементов

Рис. 5. Вид дорожек со стороны элементов

Рис. 6. Вид дорожек со стороны пайки

Подробная информация о том, как обращаться с ними доступна в datasheet на MCP4725 и MCP3021.

Список компонентов

Резисторы
R1:	1 кОм 0805
R2:	22 Ом 0805
R3, R4:	10 кОм 0805
Конденсаторы
С1:	1,2 нФ 0805
C2:	10 мкФ / 10 В SMDA
С3, С4:	100 нФ 0805
Полупроводники
U1:	MCP3021 SOT23-5
U2:	MCP4725 SOT23-6
Прочее
Gn1, Gn2:	моно розетки
JP1:	разъем 1 × 4