Detrás del pin: cómo la Raspberry Pi obtiene su audio

Las computadoras de un solo núcleo nos han dado una revolución en nuestro enfoque de la informática como fabricantes de dispositivos. Nos hemos acostumbrado a un mundo en el que todo un microordenador se ha convertido en su propio componente en lugar de en un sistema complejo, e interactuamos con ellos como entidades amorfas a través de sus interfaces expuestas. Pero cada pin o zócalo de una tableta tiene algo detrás, así que siguiendo una historia inspirada reciente en la que observamos lo que hay detrás del conector Ethernet en una Raspberry Pi, nos gustaría continuar con ese tema mirando detrás de más pines y interfaces. Así que hoy nos quedaremos con la Raspberry Pi y comenzaremos con un objetivo fácil, mirando su sonido crack.

Todas las ediciones principales de Raspberry Pi desde 2012, excepto la serie Pi Zero, tienen una ranura de 3,5 mm con sonido de nivel de línea. Los circuitos son fácilmente accesibles a través del sitio web de Raspberry Pi y son bastante fáciles de entender, ya que, por supuesto, todo el trabajo duro se realiza en el silicio del sistema en chip Broadcom. En cuanto a los archivos de audio, comenzaremos con un regreso al Pi Model B (PDF) original de 2012 porque, aunque los modelos más recientes han experimentado algunos cambios, esto contiene la esencia del circuito.

Los archivos de audio de la primera Raspberry Pi.

El diagrama de arriba muestra los archivos de audio de la primera Raspberry Pi. A la izquierda están las entradas de un par de líneas PWM BCM2385, y a la derecha está el conector de sonido. Lo que está en el medio puede parecer bastante sorprendente, este circuito usa solo componentes discretos. Incluso esto está claramente dividido en dos secciones, los diodos realizan la función de proteger la entrada de voltajes dañinos que podrían ingresar a través del conector, y la red RC es un filtro. Esta última sección es la parte interesante y merece una explicación más profunda.

PWM, que significa Modulación de ancho de pulso, es una forma completamente digital de representar un valor analógico como una cadena de pulsos cuyo ancho es proporcional al valor analógico expresado. En sí misma no es una señal analógica, aunque simplemente se convierte en una pasando por un paso bajo cuya frecuencia de corte es la frecuencia máxima de la señal analógica. Entonces, si miramos nuevamente al lado derecho del circuito, vemos usando los números del canal derecho en el circuito superior que R21 y C20 forman un filtro de paso bajo. Los valores de 270R y 33nF se pueden calcular para dar una frecuencia de corte de poco menos de 18 kHz, que es un valor de sonido razonable para la salida de audio.

Los siguientes dos componentes son un filtro de paso alto, R20 y C48. Esto elimina algunas frecuencias extremadamente bajas que podrían causar ruidos molestos o dañar los altavoces. Los valores de 150R y 10uF se pueden calcular con un corte de alrededor de 100Hz, una vez más, un sonido sensible. La salida de este par de filtros debe ser una señal de audio aceptable e ir directamente al conector de 3,5 mm.

Pi más nuevo, mejor audio

Los modelos más recientes de Raspberry Pi han tenido algunos cambios en el departamento de audio. Las primeras placas tenían un nivel de sonido bajo y su respuesta de frecuencia podría haber sido mejor. La versión más nueva del circuito agrega un chip de búfer de alta velocidad para proporcionar una fuente de baja impedancia y modifica un poco los valores del filtro.

Los archivos de audio de la Raspberry Pi 3.

Los 220R y 100nF del paso bajo le dan ahora un truncamiento de poco más de 7kHz, y los 100R y 47uF del filtro de paso alto le dan 33Hz. Ambos valores suenan muy separados, en última instancia, 7 kHz no es digno de confianza. Pero imaginar que la frecuencia de corte calculada es una pared de ladrillos es un grave error. De hecho, esto se llama mejor como rodar frecuencia a la que la respuesta comienza a disminuir. Estos valores revisados ​​darán una respuesta de frecuencia redonda que todavía pasa a través de muchas frecuencias altas y detiene muchas bajas, pero tiene un resultado final que no se extiende demasiado por encima del archivo de audio.

Gracias a algunas matemáticas que afectan a los estudiantes de ingeniería electrónica, la respuesta de paso bajo debe terminar en la mitad de la frecuencia de muestreo (al menos) de la reproducción audible, para evitar distorsiones no deseadas en el resultado. Estos valores dan una mejor aproximación a esa cifra y, por lo tanto, crean una salida de sonido de mejor calidad a partir de versiones de Pi más recientes.

Aquí hay un circuito que parece bastante sencillo, pero esconde una complejidad sorprendente. Tiene muchos usos más allá del Pi, porque siempre que pueda usar una señal de sonido PWM de un microcontrolador o SoC, necesitará replicar su función.

  • Lou dice:

    ¿Alguien sabe (o tiene una captura de pantalla de tamaño extra grande) sobre el “PWM” que existe realmente una señal PWM o una señal modulada (ruido) PRN (mucho mejor)? No se queje, pero me sorprende lo terrible que es la calidad del sonido con el RPI. Puede escuchar el nivel de alias durante el día, especialmente si el volumen es bajo.

    • Gordon Hollingworth dice:

      ¿Ha intentado habilitar el modo SDM para el sonido? Esto usa la formación de ruido para empujar todo el ruido sobre las frecuencias de corte de los circuitos RC.

      Simplemente agregue audio_pwm_mode = 2 a config.txt y encontrará el sonido mucho mejor

      • wren6991 dice:

        ¡Nos vemos aquí!

      • Nicolho dice:

        Hola Gordon, gracias por el consejo. Pero dado que probablemente eres el Director de Ingeniería de la Raspberry Pi, y este artículo trata específicamente de explicar el circuito de salida de audio analógico de RPi, ya que hay varios consejos contradictorios en los comentarios, por favor, ¿podrías aportar una respuesta y datos un poco más definitivos? ? sobre este proyecto de circuito electrónico?

  • CRImier dice:

    ¡Buen artículo! Tuve que estudiar el tema mientras trabajaba en ZeroPhone y le agregué sonido, especialmente porque uso mucho mi ZP para la música, y ahora estoy trabajando para agregarle soporte de transmisión de audio gratuito (como el receptor AirPlay). Algunas observaciones:

    – La resistencia de 1.8K en la salida no se trata. Personalmente, me gustaría mucho saber para qué sirve. ¿Cargar el resultado de alguna manera? ¿También funciona como filtro de paso alto?
    – Las resistencias 270/150 y 220/100 también funcionan como divisores de voltaje, dividiendo una salida de 3.3V (ya sea después de un búfer o antes) en una señal de ~ 1V, que originalmente estaba destinada a producir un sonido “lineal”. No puedo explicarlo bien, ya que no sé mucho sobre los niveles de línea, pero esto es lo que dice Adafruit: “R21 y R20 son divisores de voltaje para reducir la señal de 3.3V a alrededor de 1.1V máximo (ese es el pico máximo a voltaje máximo que desea para el nivel de la línea de sonido “.
    – El condensador de salida grande también funciona como el condensador de bloqueo de CC, por lo que sus auriculares de Internet solo obtienen formas de onda alternativas y no de CC que tienden a desagradar. Nuevamente, refiriéndose a la guía de Adafruit (https://learn.adafruit.com/adding-basic-audio-ouput-to-raspberry-pi-zero)
    – El búfer no solo proporciona una fuente de impedancia más baja, lo cual es necesario, sin embargo, porque aunque el audio Pi nunca se ha anunciado para auriculares, la gente continúa conectándolo. El principal problema es que una línea de 3.3V es ruidosa debido al rendimiento de la CPU y los periféricos. Como resultado, cada vez que la CPU hace algo, como cargar un nuevo archivo MP3 desde la tarjeta SD y analizarlo, escucha un ruido en los auriculares (a menos que haya una aplicación activa haciendo algo con audio, entonces el controlador snd_bcm2835 establece el GPIO de salida auditiva bajo). Para combatir esto, el filtro en realidad opera desde un LDO silencioso separado (con salida de 2.5V en A + / B + / 2B y 3.3V a través de 3B / 3B +); puede verlo en el último esquema como AUD_3V3.
    (Tenga en cuenta que a mí personalmente me gusta escuchar el ruido de la CPU; es un poco interesante escuchar cuando su dispositivo procesa el inicio de sesión SSH. Sin embargo, supongo que las personas que construyen más dispositivos de consumo no se sienten así ;-P)

    Espero que este comentario ayude a aclarar aún más el problema. Un pequeño punto: lamento mucho no poder conectar un enlace Tindie a mi sonda analógica recientemente desarrollada para audio analógico Pi; sin embargo =) Aunque probablemente sea más bajo que I2S-DAC en términos de calidad de sonido, le permite agregue un sonido limpio a expensas de 2 pines GPIO y problemas mínimos de programación. Lo publicaría en Tindie ahora, pero todavía no he montado uno (ya que acabo de comprar condensadores de 47uF de China). Pero sobre todo, no puedo esperar para ver si hay diferencias audibles en las respuestas de frecuencia con diferentes esquemas, especialmente porque la salida de audio es bastante importante para ZeroPhone.

    • pag dice:

      Una resistencia de 1.8K proporciona una ruta de CC a tierra en el lado de salida del capacitor. Esto da una polarización de CC efectiva de 0 voltios. El 1.8K no es crítico, ya que solo necesita ser >> la impedancia de la fuente que impulsa la salida a frecuencias de señal, que es.

  • Rex dice:

    La lección aquí es que si está utilizando su Pi como un sistema de sonido musical, necesita obtener un DAC USB externo. Esta conversión nunca le dará un buen sonido.

    • niño dice:

      Ethernet ya está en el bus USB, cualquier transferencia de red pesada empeorará su sonido. . Si desea una salida de sonido decente en el Pi, debe usar I2S, idealmente con DMA (si tiene algún canal).

      • asdf dice:

        Los dispositivos isócronos garantizan la banda ancha, pero, por supuesto, es posible que la CPU o la tarjeta SD no puedan sostenerse por sí mismas.

    • Gerrit dice:

      O use el sonido que viene con HDMI … Eso es lo que uso para mi configuración de radio en línea. La pantalla que utilizo para ello (https://www.pollin.de/p/display-set-ls-8-20-3-cm-8-hdmi-dvi-vga-cvbs-121059) no está documentada (pero está etiquetada ) salida estéreo analógica con nivel de línea en la placa del controlador. Allí recojo el sonido para insertarlo en mi receptor de AV. Funciona como se esperaba y suena bien.

      El chip controlador utilizado es MST6M182XST-Z1

    • Fred Vlogga dice:

      Intente decirles esto a los propietarios de teléfonos móviles. Se alborotan porque no entienden los límites de un escenario de audio incorporado. El DAC en línea en los teléfonos sin enchufes rotos anima la música, pero nunca llegarán a escuchar eso, sus prejuicios los detienen.

      • Megol dice:

        ¡JAJAJA!

        Estabas bromeando, ¿no?

  • NiHaoMike dice:

    ¿Alguien ha intentado usar el PWM para controlar algunos controladores de medio puente para controlar directamente los altavoces? En teoría, esto debería funcionar, solo con una calidad limitada, ya que la salida PWM del Pi no tiene una resolución particularmente alta.

    • Moryc dice:

      Un altavoz no es un motor, no lo trate como tal. Los altavoces tienen impedancias complejas y realmente odian las ondas cuadradas. Sin embargo, la configuración del puente H se realiza conectando dos amplificadores de clase D con filtros de subpaso de salida adecuados.

      • Martín dice:

        Muchos amplificadores de clase D. utilizan una configuración de puente H. Y en los chips de amplificador D de clase “sin filtro”, los altavoces reciben ondas cuadradas, no les preguntas si les gusta. 🙂

        • TGT dice:

          Ah, sí, transformar ondas cuadradas en algo análogo por la propia inercia física del hablante. Conozco muy bien ese mal método.

    • wren6991 dice:

      Si habilita el sonido SDM (otras personas mencionadas en los comentarios), alimenta los PWM con una portadora de ~ 780 kHz y una resolución de 7 bits. Esto podría ir directamente a un controlador de puente H gratuito.

      La formación de ruido empuja el ruido cuántico fuera de la banda sonora. El piso de ruido cuántico termina alrededor de -95 dB, que es más o menos calidad de CD. Recuerdo haber leído sobre eso en un hilo en los foros de Pi.

      Filtrado ansioso, puede salirse con la suya (los altavoces, sin embargo, tienen un ancho de banda finito de todos modos), pero si realmente desea dorar el lirio, puede construir un filtro pasivo simple como LC Butterworth. Los altavoces son cargas complejas, querrá hacer algo de LTSpice cuando diseñe este circuito.

  • elektrobob dice:

    “100R y 47uF de filtro de paso alto le dan 33Hz”.
    Errrm. ¡No! El filtro HP es el 4.7uF junto con el 1.8K paralelo a la carga (más precisamente, también hay algo de impedancia de fuente allí, pero estará muy por debajo de 1.8K, por lo que debería ser dominante). Por tanto, el ángulo debería ser una frecuencia mucho menor si utiliza altavoces activos.

    • CRImier dice:

      Quieres decir, 47uF, no 4.7uF, ¿verdad?

      • elektrobob dice:

        si, mi mal. 47. C60 y R60 en el esquema.

    • OK1UHU dice:

      Elektrobob, tienes razón. Imagínense un caso de impedancia de carga infinita (en el esquema Pi más antiguo): ¡la frecuencia angular de “paso alto” está limitada a cero! La idea del análisis de circuitos es fundamentalmente mala. El análisis correcto dice que hay suavizado PWM y ajuste de nivel de paso bajo de primer orden en forma de divisor de resistencia R21 y R20, junto con C20, y un condensador de desconexión de CC simple C48. Ninguna autopista en absoluto.

      En el “PI3” hay algo que parece un paso alto, hecho de C58 y R61, pero su frecuencia angular está fuera de la banda audible. Por lo tanto, la vista de la derecha es el condensador de eliminación de CC nuevamente y una resistencia de “puesta a cero de CC” en la salida para eliminar la ráfaga de “enchufe”.

  • Janostman dice:

    Oh, pero por favor Jenny, ¿todos sabían ya sobre el sonido pi pwm?

    • Ren dice:

      ¿Tienes un mal día?

    • Smartroad dice:

      No lo hice. Bueno, sabía que era PWM y filtrado y, en general, basura en el depósito de ruido, pero no sabía cómo funciona el circuito. Fue bueno leerlo.

  • Jac Goudsmit dice:

    ¿No tiene el Pi también entrada y salida de sonido I2S? Combinado con un buen convertidor A / DD / A o al menos un convertidor S / PDIF debería ser posible conseguir un sonido realmente bueno dentro y fuera de él.

    • golpes dice:

      Sí, sí, y hay varias placas de sonido disponibles: busque HiFiBerry, Pi-DAC, Wave Shield, PiSound …

  • ph13blog dice:

    Básicamente usa 1bit-DAC.

    • rnjacobs dice:

      No. solamente DAC de 1 bit, pero el segundo más simple de explicar y el segundo tipo de DAC de 1 bit con el peor sonido.

      Los convertidores Delta Sigma también son DAC de 1 bit, y puede obtener resultados realmente buenos a partir del quinto orden.

      • wren6991 dice:

        Puede habilitar el sonido SDM en Pi poniendo audio_pwm_mode = 2 en su config.txt

        Esto funciona con un controlador sigma delta con formación ruidosa de reacciones de error en la VPU (es decir, ¡en el software!). Obtienes aproximadamente 15 1/2 bits de resolución habilitando esto.

  • rojo dice:

    Aprendo un poco de electrónica (me enseña), pero realmente no creo que el índice de Nyquist sea válido aquí (a menos que la salida esté destinada a ingresar algo que intenta a ~ 14 kHz). Todos los esquemas de amplificador de clase D que he visto tienen un filtro de paso bajo con una frecuencia de corte muy superior a 20 kHz para que la respuesta de frecuencia sea plana en toda la banda sonora.

    El paso bajo aquí parece terriblemente bajo. Supongo que se debe a que el PWM no puede cambiar a una frecuencia alta adecuada.

  • EPE dice:

    Por un par de dólares (y soy generoso aquí), puedo recibir una tarjeta de sonido USB en mi puerta, que también incluye el conector USB, algunas tomas hembra y un LED, todo dentro de una caja de plástico.

    Me pregunto cuánto ahorra Adafruit en cada RPi usando PWM en lugar de un chip dedicado.

    • CRImier dice:

      1) Adafruit no produce RPis, es posible que esté pensando en Raspberry Pi Foundation 2) esas tarjetas USB no suenan bien porque descubrí 3) probablemente sea mucho más barato, especialmente inicialmente con Pi 1A / 1B, cuando cuesta lo mismo que agregar 5 elementos a la lista de materiales 4) solo hay un puerto de alojamiento USB, por lo que el audio requeriría un concentrador USB en Pi A, en lugar de simplemente usar dos canales PWM predeterminados no utilizados.

      • EPE dice:

        1) Estoy corregido, gracias.

        2) Por otro lado, estoy completamente satisfecho con el mío: puedo reproducir archivos MP3 (con un amplificador TA2030 y algunos altavoces) y no distinguirlos de un CD.

        3) No se puede creer que sea “completamente más barato” cuando el artículo completo (más otras partes que no necesitaría) no cuesta más de un par de dólares (literario).

        4) No es necesario que esté basado en USB, estoy seguro de que existen otros métodos para conectar un DAC.

  • dinkybirdlove (@dinkybirdlove) dice:

    Pon eso en los dos primeros #RaspberryPi y lo compraré.

    • wren6991 dice:

      Bueno, la fundación pondrá el nuevo circuito en el viejo Pison, después de que este bebé alcance las 88 MPH.

  • Dr. Phil dice:

    En realidad, el punto de 3dB está determinado por 220 // 100 ohmios y 100 nF. Así que en realidad es de 68,75 ohmios y 100 nF, lo que da
    23 kHz

  • Martín dice:

    Lamentablemente, la explicación de los filtros no es correcta. El paso bajo tiene la impedancia del divisor de voltaje (conexión en paralelo de las 2 resistencias, 96 ohmios) como resistencia de funcionamiento. Esto da una frecuencia angular de 96 kHz.
    La tapa de 10µ es solo para bloqueo continuo, actúa como una resistencia, ya que un filtro es la impedancia de entrada de la siguiente etapa (por ejemplo, 47kOhm) o auriculares (por ejemplo, 32 Ohm). Entonces no es un filtro bien definido.

    • Luke Wren dice:

      Además, un devanado de auriculares de 32 Ω no es intercambiable con una resistencia de 32 Ω. Es eléctricamente inductivo y yo mecánicamente resonante.

      Sin embargo, si considera el espacio de la placa y el costo de la lista de materiales de una de estas placas, es una solución bastante buena.

      Eche un vistazo al precio de un amplificador de operación dual de entrada y salida de riel a riel de 3.3V en su distribuidor favorito. Luego pregunte qué debería ofrecer en una * computadora *, donde las piezas, la fabricación de la placa, el ensamblaje de la placa, las pruebas y el margen suman $ 35 más impuestos.

      También pregunte: ¿vale la pena cuando la mayoría de los casos de uso están cubiertos por sonido HDMI?

      • John Smith dice:

        El conector para auriculares del rPi es tan desagradable que en realidad es un obstáculo para usar. En ese momento sí, vale la pena tener uno mejor.

        • wren6991 dice:

          ¿Ha intentado activar el sonido correcto?

          audio_pwm_mode = 2 en config.txt

          Si no es así, ¿por qué te quejas de un sonido desagradable?

          • k9gardner dice:

            Debe haber un compromiso aquí; de lo contrario, ¿cuál sería la razón para tal cambio? No veo a un fabricante que diga “Configuraremos esto para que tenga un resultado desagradable de forma predeterminada, pero proporcionaremos una opción para que el cliente lo cambie si puede resolverlo”. Supongo que en otros lugares es un poco costoso establecerlo en “2”, pero aún no he encontrado una explicación. También me sorprende si 2 es bueno, ¿no sería mejor 3? 🙂

        • Oso canamute dice:

          Sospecho que la verdadera razón por la que el PI original tenía ese estúpido conector RCA era que podían mostrar videos en cualquier televisor que el usuario pudiera tener. Las pantallas HDMI cuestan varias veces el costo de PI y, especialmente en 2012, es posible que no hayan estado disponibles para parte de la población objetivo.

  • James Adams dice:

    El diseño original de Pete solo estaba destinado a ser de línea y sufría ruido debido al hecho de que el banco de E / S que conducía las señales PWM era ruidoso (como señalaron otros).

    Mi objetivo para el B + era reducir la impedancia de salida para poder usar los auriculares (así que tuve que manejar los teléfonos 32R con un volumen aceptable) y eliminar el ruido de conmutación.

    Para el registro, el análisis exacto es (mirando el canal AUDIO_L del Pi3):
    – El búfer es impulsado por un suministro de ruido (LDO) para evitar vincular el ruido general del banco GPIO al sonido.
    – R16 (220R) paralelo a R17 (100R) reduce la salida 3V3 a ~ 1V y proporciona una impedancia de salida de R16 // R17 = 68.75R, que forma un filtro de paso bajo con un punto de 3dB a ~ 23kHz con el límite de 100n.
    – C58 (47u) se mide para dar una respuesta de graves adecuada mientras se manejan cargas de baja impedancia (32R) (y fue el valor de límite más grande ya utilizado).
    – Cada búfer puede generar / disipar hasta 25 mA pero en ese nivel separa suficiente energía – la salida de corriente máxima se estableció en ~ 10 mA (3.3V / (220R + 100R)).
    – R61 (1.8K) simplemente asegura que la línea final de la tapa de salida esté sesgada a 0V, así que evite clics / salpicaduras al insertar un disipador de sonido. Como se ha demostrado, esto solo necesita ser significativamente mayor que la impedancia de salida de 68.75R – 1.8K era solo un valor útil ya usado.

    Como otros han mencionado los auriculares, ambos cambian la respuesta del filtro y dan una carga compleja y, por lo tanto, no pueden equipararse simplemente a una resistencia 32R; sin embargo, en la práctica funciona bien (y, por supuesto, se ha probado con varios auriculares para hacer ciertos oídos aprobados!).

    Una nota al margen: quité los diodos de protección BAV99 porque en realidad no son necesarios: la energía de un golpe ESD será amortiguada fácilmente por la R y absorbida por las grandes C en la ruta de la señal mucho antes de que pueda dañar la contracorriente. silicio.

    Sin duda sugeriría agregar:
    audio_pwm_mode = 2
    a config.txt para habilitar el módulo Sigma-Delta, que ofrece una salida casi con calidad de CD.

    • Nicolho dice:

      James, gracias a ti y a Gordon por responder a la llamada, ¡es genial tener esa información directamente de los ingenieros de RPi en la discusión!

      El módulo El modo Sigma-Delta agrada. Encontré este tema donde se detalla: https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=29&t=195178
      Tenía muchas ganas de estudiar la implementación del software en el controlador (como la formación de ruido) pero no pude encontrarlo, parece ser en el firmware una fuente cerrada … Sin embargo, su desarrollador [jdb] dio algunas pistas: https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=171588

    • Lista de Jenny dice:

      Dios. ¡No se acerca mucho más a la boca del caballo que eso! Muchas gracias, muchas gracias por su regreso con la historia interna de lo que estaba tratando de describir desde afuera.

      • James Adams dice:

        No hay problema: a pesar de la aparente simplicidad, el circuito es en realidad el resultado de algunas decisiones cuidadosas del proyecto, ¡es divertido (y educativo) de analizar!

    • CRImier dice:

      Gracias, es fantástico tener una respuesta directamente de la fuente.

  • Y nodo dice:

    Sí, esta publicación tiene muchos problemas … En su mayoría corregidos por los comentarios.

    • k9gardner dice:

      El problema, sin embargo, es que no es posible determinar dónde está realmente la “corrección”. Hay muchas personas que publican sus reseñas, pero sin el reconocimiento del OP no saben cuál es la respuesta real. ¿Hay una respuesta autorizada aquí? Y ahora estoy tratando de recordar la pregunta original … Oh, sí, ¿cuáles son las características de presentación reales del puerto de sonido? Para mis oídos, no parece que haya mucho en la gama alta, ¡pero también podría decir lo mismo de las conversaciones cotidianas! Estoy consternado por qué los RPis de última generación reducirían la tasa de ángulo de paso bajo de 18k a 7k, y si eso es realmente cierto. No veo una respuesta autorizada aquí.

  • David Haley dice:

    El análisis de la etapa de salida de audio RPI 3 es incorrecto. Una estimación más precisa del ancho de banda es de 1,9 Hz a 24 kHz.

    ¿Cómo? La impedancia de salida que ignora el condensador de 47 mF es de aproximadamente 70 ohmios (una combinación en paralelo de 220, 100 y 1800) con 100 nf, lo que da una frecuencia angular superior (-3dB) de 24 kHz (1 / (70 * 100e-9) radianes por segundo , dividir por 2Pi para obtener Hz). El extremo bajo está definido por el condensador de embrague de 47mF y el 1.8k que da una frecuencia angular de 1.8Hz (1 / (1800 * 47e-6 radianes por segundo) .Hice dos suposiciones aquí, primero el búfer antes de que la resistencia de 220 Ohm impedancia de salida cero o al menos pequeña en comparación con 220 ohmios Cuanto mayor es la impedancia real, menor es el punto de frecuencia superior de -3dB, sin embargo, hay un límite inferior establecido por la resistencia de 100 ohmios. También asumí una impedancia de entrada infinita para el elemento conectado a Si se conecta una entrada de línea de amplificador estéreo típico (impedancia de entrada> 10k), esto tendrá un efecto mínimo en el punto más bajo de -3dB. elevándolo a aproximadamente 2,2 Hz Es deseable que esta frecuencia sea mucho más baja (por ejemplo, un factor de diez) que la frecuencia mínima que se va a reproducir.Los condensadores cerámicos pueden tener cierta dependencia del voltaje en su capacitancia y, por lo tanto, prod ukti distorsión algo armónica n a bajas frecuencias.

    Es posible que otros comentarios sobre la calidad auditiva de RPI tampoco sean del todo justificables. No estoy sugiriendo que satisfará a un verdadero audiófilo, especialmente a aquellos a los que les gusta el vinilo; sin embargo, la calidad del sonido puede ser mejor de lo que cree. Todo depende del esquema modular utilizado. Para un proyecto que estoy desarrollando, tengo la intención de usar el amplificador de clase SSM2035 de Analog Devices para permitir que RPI maneje alrededor de 1W en un altavoz eficiente de 8 Ohm. El amplificador de clase D usa modulación delta-sigma y tiene un THD requerido cercano al 0.01% y sin ruido de señal de -98 dB en relación con la potencia máxima del amplificador de 1.4W. Un convertidor DA de un solo bit, si se diseña correctamente, puede producir resultados extremadamente buenos, siendo el índice su uso en algunos reproductores de CD muy costosos del pasado.

    Vi en alguna parte una estimación de que el voltaje de salida de RPI era del orden de 1,1 V RMS, esto también es incorrecto. Suponiendo que la etapa de amortiguación oscila completamente de 0 a 3.3v, 220 Ohm y la combinación en paralelo de 100 Ohm y 1.8k forman un divisor de voltaje, esto limita la oscilación de voltaje a un máximo de 993 mV (3.3 * 100 | | 1800 / (220 + 100 || 1800)), cuando se convierte a voltios CA RMS divididos por 2 * sqrt (2), obtenemos 350 mV. Esto es aproximadamente -9 dB en relación con 1V RMS, que produce salidas de línea típicas en equipos de audio y, por lo tanto, los ajustes de ganancia más altos requeridos.

    • Revelado dice:

      Así es. Me dieron el mismo resultado. 1,8 Hz y 24 kHz.

  • Mark D. dice:

    ¿Hay alguna forma de controlar las dos líneas PWM utilizadas para la salida de audio directamente, sin el uso de ningún sistema de audio como ALSA? Solo necesito poder tirar de las líneas hacia arriba o hacia abajo como un pin GPIO de algún software. Quiero usar la ranura de audio para proporcionar clics para sincronizar secuenciadores y sintetizadores, pero mantenlo sincronizado con un reloj MIDI. Esto significa la latencia más baja posible y quiero evitar cualquier latencia causada por el almacenamiento en búfer.

Marco Navarro
Marco Navarro

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