Come progettare un circuito per audio frequenza

[giorgik]

Ciao a tutti, ho bisogno di progettare un circuito nel campo dell'audio frequenza (10Hz - 10kHz) che deve essere in grado di rilevare i segnali bassi, medi e alti. Mi spiego meglio, ho un segnale proveniente da una capsula microfonica a 2 fili (penso sia un electret), se il segnale appartiene al range delle basse frequenze (10Hz - 100Hz) il circuito mi fornisce in uscita un segnale digitale da 2 bit (per esempio 01), se appartiene al range dei medi (100Hz - 1kHz) il circuito mi fornisce in uscita un segnale digitale da 2 bit (per esempio 10), se appartiene al range delle alte frequenze (1kHz - 10kHz) il circuito mi fornisce in uscita un segnale digitale da 2 bit (per esempio 11). Il tutto deve essere alimentato con batterie che mi forniscono da 5 a 6V e il circuito deve consumare poco, così che le batterie durino il più possibile e utilizzando OP-AMP facili da reperire.
Come posso realizzarlo ? Quale può essere lo schema di principio da cui partire ?

[simo85]

Qualcosa del genere:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

[lelerelele]

Da quanto ho capito devi elaborare segnali <<digitali>>, secondo me potresti partire dall'uso di logici C-mos, serie 40xx, non consumano niente, ci fai la logica necessaria a rivelare le tue combinazioni, per esempio con questa http://en.wikipedia.org/wiki/NAND_gate.

o forse ho capito male......devo ottenere un circuito che ti fornisca questi segnali digitali!
e quindi partire da filtri di secondo ordine...


saluti.

[giorgik]

Si tratta di un circuito analogico che poi avrà una uscita digitale oppure di tipo diverso, non so ancora bene (scusatemi). In pratica prendo un segnale da una capsula microfonica di tipo electret e da esso devo ricavare le componenti nel range dei bassi, dei medi e degli alti (vedi range frequenze riportate sopra). Devo quindi definire i livelli di ciascuna delle 3 gamme di frequenza. In pratica devo sapere se dal segnale di ingresso, capsula microfonica, vi sono segnali bassi, medi e alti rilevando le loro ampiezze e mediante tre comparatori - uno per i bassi, uno per i medi ed uno per gli alti - cercare di individuare tipi di segnali che possono essere considerati gradevoli (di solito contengono i bassi e i medi) e sgradevoli (di solito contengono i medi e gli alti).
Secondo voi è fattibile oppure che tipo di ragionamento devo effettuare per arrivare alla stessa conclusione: suono piacevole e sgradito.

[simo85]

L'applicazione è fattibile.

Per lo schema in #2, se le conoscenze richieste (elettronica e microcontrollori, programmazione (C) e dsp) non limitano lo sviluppo, avanti.

[g.schgor]

Per una semplice soluzione analogica puoi prevedere 2 filtri come in questo thread

[giorgik]

Grazie per le vostre risposte:
1) grazie simo85, per il momento volevo vedere se si poteva procedere per via analogica, senza disturbare micro (per es. serie PIC che già uso)

2) grazie g.schgor, La ritengo una persona molto paziente (leggendo il thread da Lei indicato, ed in generale nei suoi interventi) e mi sarebbe piacciuto tanto averLa come collega di lavoro per imparare molto da Lei. Penso di seguire la sua strada (che poi si avvicina alla mia idea iniziale) in quanto avevo pensato anche io ad un VU-meter. Se ha pazienza anche con me, possiamo iniziare questo progetto analizzando di volta in volta quello che ottengo. Tenga presente che purtroppo per ragioni economiche non posseggo della strumentazione professionale, ho un oscilloscopio analogico a pochi MHz di banda ed un generatore di funzione fatto da me basato sul XR-2206 che vorrei migliorarlo, ed un tester digitale a basso costo. Però la voglia di farcela è tanta.

Quindi primo passo da definire è: quale valore di tensione di alimentazione usare ?
Ha senso usare 4.5 V usando 3 batterie non ricaricabili da 1.5V ?
Conviene usare un'alimentazione singola o duale per il progetto ?

Come secondo passo: partendo dalla mia capsula microfonica electret (penso) dovrei avere un circuito di questo tipo:

secondo voi va bene come valori ?

[g.schgor]

Per il primo stadio puoi seguire questo scchema

[EcoTan]

segnali che possono essere considerati gradevoli

Una volta mi ero messo in testa di discriminare la musica dal parlato, potrebbe servire come opzione per la ricerca automatica nelle radio. Ho cominciato con l'analisi di frequenza, poi ho letto qualcosa sul Cepstrum senza capirci troppo ma quando ho visto gli smartfon col riconoscimento vocale ho pensato "chi me lo fa fare". Comunque se qualcuno volesse darmi qualche dritta sono qui, eventualmente apriamo un altro thread.

[giorgik]

Va bene g.schgor, partiamo dallo schema che mi hai proposto utilizzante LM358. Vediamo ora le formule di progetto per questo primo stadio, ed in particolare perché usare:
R1 = 10K
C1 = 100nF
Per quanto riguarda C1, se ho capito bene quanto letto in un altro post, questo valore mi permette di avere un segnale di uscita da C1 più chiaro per il parlato, filtrando i rumori di bassa frequenza (cioè agisce da filtro passa alto).
Il valore di R1 da cosa è dovuto ?
Dovrebbe servire per dare la giusta tensione al Fet interno alla capsula microfonica.
Da prove che avevo eseguito misurando la tensione ai capi del microfono in assenza (per quanto possibile) di rumore ambientale:

dove Rmic = Vmic/Imic
Per determinare la R1: (Vcc - Vmic)/Imic è corretto ?