Hardwareerweiterung zur Sounddigitalisierung mit SAMP-OPV.COM durch 2-Bit-AD-Umsetzer mit 4-fach-Operationsverstärker (z.B. LM 324):

Das Audiosignal liegt an OPV4 an, welcher als Impedanzwandler und Verstärker dient. Das verstärkte Audiosignal wird in OPV1 bis OPV3 mit 3 verschieden hohen, konstanten Pegeln verglichen. Je nach Höhe der Audiosignalspannung gehen die Komparator-OPV`s jeweils in die positive Sättigung, siehe folgende Aufstellung. Dadurch ist eine Quantisierung des Audiosignals in 4 Stufen möglich:

Die zu speichernde Bitkombination wird softwareseitig aus den 3 Komparatorausgängen gewonnen. Beim <T>estbetrieb geschieht dies in Echtzeit, bei <R>ecord in einem nachgeschalteten „Komprimiervorgang“.

Die Zahlen bezeichnen die Anschlüsse am Parallelinterface des Portfolio. R1 bis R4 stellen einen Spannungsteiler dar. Um die Abstufungen variabel gestalten zu können (z.B. auch nichtlinear ansteigend), empfiehlt es sich, Trimmpotis einzusetzen, z.B. 10KOhm oder 100KOhm. Die Versorgungsspannung für den OPV beträgt 5V und wird dem Parallelinterface entnommen (Pins 2 bis 9 sind während der Aufnahme alle High(eigentlich genügen eine oder zwei Leitungen).

Widerstandswerte:

• R4=50KOhm,
• R3=10KOhm,
• R2=5KOhm,
• R1=2KOhm,
• R5=680KOhm,
• R6=10KOhm

Diese Werte sind relativ willkürlich gewählt, besonders R5 und R6.

Als Tonquelle diente mir ein Ultrabillig-Walkman. Er gibt bei voller Lautstärke ziemlich genau eine Amplitude von 1V ab, d.h. die Spannung an der Kopfhörerbuchse schwankt zwischen -1V und +1V. Für Sprachaufnahmen habe ich an die Stelle des Tonkopfes ein Mikrofon(180 Ohm Impedanz) geschaltet.

Wer genügend Zeit, Lust und Geschick hat, möge bitte selbst experimentieren. Dazu einige Anhaltspunkte:

1. Verstärkungsfaktor von OPV4 beträgt 1+R5/R6. Anpassung an die Tonquelle möglich.
2. Falls niedrigerer Eingangswiderstand nötig, evtl. Widerstand zwischen Audio IN und 0V schalten.
3. Geringen Spannungsoffset zur Audio-IN-Spannung addieren, damit die negativen Halbwellen nicht einfach abgeschnitten werden. Problem: Bei „optimal“ eingestellter Ruhelage sind zwar Aussteuerungen sowohl ins Positive, als auch ins Negative möglich, jedoch machen sich dann auch Störeinfluesse (Brummen) besonders stark bemerkbar.
4. Anstatt der abgestuften Fixpegel an den Komparatoreingängen, könnte auch ein einziger fester Pegel an allen Minuseingängen der OPV`s liegen und dafür das verstärkte Audiosignal durch einen Spannungsteiler unterschiedlich stark abgeschwächt werden. (bisher nicht ausprobiert)
5. Zuschalten von Filtern. Ein Tiefpaß könnte die, bei der Abtastung von zu hohenFrequenzen entstehenden Faltungsfehler vermeiden, ein Hochpaß eventuell Störgeräusche mindern.

Zusammen mit obiger Hardware sind damit Sprach- und Tonaufnahmen, sowie eine Wiedergabe möglich. Auf den Beispieldateien Zahlen*.dat kann man Klaus -live- in schönstem fränkisch sprechen hören.

(©) Stefan Kächele