Cyfrowy pogłos 2. Schemat, opis

Bezpłatna biblioteka techniczna

ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Cyfrowy pogłos. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia cyfrowa

Komentarze do artykułu

W ostatnich latach, dzięki pojawieniu się niezbędnej bazy elementów, możliwe stało się elektroniczne zaimplementowanie efektu pogłosu, co pozwala znacznie poprawić jakość i charakterystykę działania pogłosu, zmniejszyć jego wymiary i zużycie energii.

Jak wiadomo, pogłos to urządzenie do opóźniania analogowego sygnału audio. W rewerberatorach elektronicznych funkcje linii opóźniającej są realizowane przez N-bitowy rejestr przesuwny, którego wejście jest zasilane cyfrowym odpowiednikiem wejściowego sygnału analogowego przetworzonego przez przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) oraz analogowego konwerter (DAC) jest podłączony do wyjścia, odtwarzając ponownie sygnał analogowy z cyfrowego odpowiednika.

Kod wyjściowy ADC może być równoległy lub szeregowy. Przy kodzie równoległym konieczne jest zapewnienie opóźnienia w sygnałach każdego bitu, co prowadzi do zwiększenia liczby rejestrów przesuwnych o K razy, gdzie K jest liczbą bitów ADC. W przypadku kodu szeregowego linia opóźniająca jest wykonywana na jednym rejestrze przesuwnym, jednak na jego wyjściu konieczne jest włączenie konwertera szeregowo-równoległego, jeśli wyjściowy DAC przetwarza zliczanie równoległe. Czas opóźnienia w pierwszym przypadku będzie określony przez stosunek liczby bitów rejestru przesuwnego do częstotliwości zegara, aw drugim - przez iloczyn liczby bitów rejestru przez czas tworzenia K-bitowy kod seryjny. Obie te metody są stosunkowo trudne do wdrożenia, ponieważ do uzyskania dobrej jakości opóźnionego sygnału wymagana jest stosunkowo duża liczba bitów kodów cyfrowych, a to wymaga użycia złożonych przetworników ADC, DAC i dolnoprzepustowych filtry na wejściu i wyjściu urządzenia.

Prostszym sposobem uzyskania sekwencji cyfrowej z sygnału analogowego, który może być opóźniony przez rejestr przesuwny, jest modulacja delta, która pozwala na digitalizację nie bieżącej wartości sygnału, ale jego zmiany w stosunku do poprzedniej.

Schemat blokowy modulatora delta pokazano na ryc. 1,a. LPF ogranicza widmo wejściowego sygnału analogowego przed jego podaniem na wejście modulatora. Sumator generuje różnicę dwóch sygnałów: wejściowego i przywróconego wyjściowego. W zależności od znaku wartości chwilowej tej różnicy, komparator wyprowadza albo poziom logiczny 0 albo 1, tzn. sygnał wyjściowy modulatora jest sekwencją impulsów o zmiennym czasie trwania i współczynniku wypełnienia. Aby zastosować do wejścia sumatora, sekwencja ta jest przepuszczana przez kanał odzyskiwania zawierający układ kształtowania impulsów i integrator.

Ryż. 1 (kliknij, aby powiększyć)

Demodulator (rys. 1b) jest zasadniczo analogiem kanału odzyskiwania modulatora. Ważną cechą układu modulator delta - demodulator jest obowiązkowa tożsamość kanałów odzyskiwania.

Na ryc. Na rysunku 2 przedstawiono uproszczoną postać sygnałów w punktach charakterystycznych modulatora: A – sygnał wejściowy u(t) i zrekonstruowany u*(t) doprowadzony do sumatora, B – różnicowy sygnał wyjściowy sumatora, C – sygnał z wyjście komparatora, sygnał D, na wejściu integratora. Z ryc. 2 pokazuje, że w celu poprawy aproksymacji sygnału wejściowego konieczne jest zwiększenie częstotliwości zegara. Jednak w pogłosie, przy tym samym czasie opóźnienia, wymagałoby to zwiększenia „długości” rejestru przesuwnego połączonego między modulatorem a demodulatorem, a także zastosowania szybszych elementów.

cyfrowy pogłos
Rys.. 2

Jednocześnie analiza pokazuje, że lepsze przybliżenie można osiągnąć bez zmiany częstotliwości zegara. W zależności od stromości krzywej sygnału w pewnym punkcie (a więc i szerokości jego widma) należy jedynie odpowiednio zmienić wartość D, czyli zmienić stromość sygnału aproksymującego. Możesz zmienić A, zmieniając albo stałą całkowania integratora, albo amplitudę dostarczanych do niego impulsów.

Opisany poniżej pogłos wykorzystuje zmianę stałej całkowania. Jako rezystor zmienny zastosowano tranzystor polowy, sterowany napięciem pochodzącym z pasywnego układu całkującego, do którego doprowadzany jest sygnał z elementu EXCLUSIVE OR. Innymi słowy, modulator delta przetwarza nie sam sygnał na sekwencję cyfrową, ale jego pochodną, z której można odtworzyć oryginalny sygnał poprzez całkowanie na wyjściu. O modulacji delta i jej zastosowaniu można przeczytać w [I, 2, 3].

Opisany poniżej cyfrowy pogłos oparty jest na zasadzie adaptacyjnej modulacji delta i może być używany zarówno jako jednostka funkcjonalna EMI i EMC, jak i jako niezależne urządzenie do implementacji efektów pogłosu i echa w zespołach amatorskich. Interesujące jest również użycie go w domowym kompleksie radiowym, aby symulować duży pokój.

Schemat blokowy pogłosu pokazano na rys.3. Sumator wejściowy dodaje sygnał wejściowy do części sygnału opóźnionego, co pozwala uzyskać efekt wielokrotnych odbić dźwięku. Modulator przekształca go w sekwencję cyfrową, którą M-bitowy rejestr przesuwny opóźnia o czas Tz. Czas ten, a co za tym idzie czas pogłosu (echa), można wyznaczyć ze wzoru: Тз=N/4, gdzie fi jest częstotliwością zegara. Demodulator rekonstruuje oryginalny sygnał analogowy z sekwencji cyfrowej.

Ryż. 3 (kliknij, aby powiększyć)

Sumator wyjściowy służy do dodawania opóźnionego sygnału na wejście, a poziom opóźnionego sygnału można regulować, co pozwala płynnie zmieniać głębię pogłosu od zera do maksimum.

Główne cechy techniczne.

Znamionowe pasmo częstotliwości, Hz, przy nierównomierności odpowiedzi częstotliwościowej nie większej niż 3 dB. . . 20...14 000
Znamionowe napięcie wejściowe, mV ...... 100
Znamionowe napięcie wyjściowe. nV ..... 200
Rezystancja wejściowa, kΩ 50
Rezystancja wyjściowa, kΩ 2
Współczynnik harmoniczny, %, przy częstotliwości 1000 Hz ... 0,5
Zakres dynamiczny, dB, nie gorzej ....... 60
Granice zmiany częstotliwości zegara, kHz ...... 100...500
Granice zmiany czasu opóźnienia, s ...... 0.033...0.66

Schemat obwodu pogłosu pokazano na ryc. 4. Sumator wejściowy jest wykonywany na wzmacniaczu operacyjnym DA1, który jednocześnie pełni funkcje filtra dolnoprzepustowego pierwszego rzędu, który ogranicza widmo sygnału całkowitego.

Ryż. 4. Schemat ideowy pogłosu (kliknij, aby powiększyć)

Modulator zawiera mikroukłady DA2, DA3, DD1, element logiczny DD4.1 i tranzystor polowy VT1.1. Modulator działa w następujący sposób. Komparator DA2 porównuje napięcie sygnału wychodzącego z wyjścia sumatora z napięciem na integratorze DA3 i, w zależności od tego, które z nich jest większe, generuje sygnał odpowiednio 0 lub 1. Sygnał ten jest podawany na wejście informacyjne wyzwalacza DD1.1, który pełni funkcje cyfrowego urządzenia typu sample-and-hold. Sekwencja impulsów z wyjścia wyzwalającego jest przekazywana na wejście rejestru przesuwnego oraz do urządzenia do przetwarzania impulsów unipolarnych na symetryczne bipolarne, wykonane na rezystorach R5-R7. Symetrię impulsów uzyskuje się za pomocą rezystora trymującego R5.

Następnie impulsy są podawane do integratora, którego stała całkowania jest zmieniana za pomocą tranzystora polowego VT1.1, sterowanego sygnałem z elementu DD4.1. Tranzystor polowy VT1.1, element DD4.1 i wyzwalacze układu DD1 tworzą węzeł adaptacyjny. Ten węzeł zmienia stałą całkowania, a tym samym nachylenie sygnału wyjściowego integratora, w zależności od amplitudy i częstotliwości sygnału wejściowego, co pozwala uzyskać liniową odpowiedź częstotliwościową w szerokim paśmie częstotliwości z dobrym stosunkiem sygnału do szumu stosunek.

Jeżeli w sekwencji cyfrowej w sąsiednich cyklach poziomy logiczne są różne, co odpowiada niewielkiej zmianie sygnału wejściowego, wówczas na wyjściu elementu „EXCLUSIVE OR” DD4.1 powstaje poziom 1. Prowadzi to do wzrostu napięcie na bramce tranzystora polowego VT1.1 i wzrost rezystancji jego kanału . W rezultacie stała czasowa integratora wzrośnie i odpowiednio zmniejszy się nachylenie jego napięcia wyjściowego.

Przy silnej zmianie sygnału wejściowego odpowiednio wzrośnie nachylenie napięcia na wyjściu integratora.

Rejestr przesuwny jest wykonany na mikroukładach DD10-DD13. które są dynamiczną pamięcią RAM o pojemności 16 K z organizacją w jednym bicie. Mikroukłady DD2, DD3 pełnią funkcje licznika adresów, a mikroukłady DD5, DD8 .- przełączają adresy wierszy i adresy kolumn pamięci RAM. Okazało się, że można zrezygnować z urządzenia do regeneracji, ponieważ przy częstotliwości taktowania 100 kHz czas rotacji wszystkich linii RAM wynosi mniej niż 2 ms.

Demodulator zamontowany na wzmacniaczu operacyjnym DA5, dwa przerzutniki DD9.1 i DD9.2 oraz tranzystor polowy VT1.2 muszą być identyczne z modulatorem (jeśli komparator zostanie z niego warunkowo usunięty). Na wzmacniaczu operacyjnym DA4 tworzony jest sumator wyjściowy, który podobnie jak sumator wejściowy pełni jednocześnie funkcje filtra dolnoprzepustowego pierwszego rzędu. Rezystor zmienny R31 pozwala zmienić czas trwania (głębokość) pogłosu, a R32 - poziom opóźnionego sygnału. Generator zegara jest montowany na elementach DD6.4-DD6.6 zgodnie z obwodem integrator-komparator, którego częstotliwość może być płynnie zmieniana przez zmienny rezystor R16, co prowadzi do płynnej zmiany czasu opóźnienia (czas pogłosu ).

Na elementach DD6.1-DD6.3 i tranzystorze VT2 montowany jest generator sinusoidalnych oscylacji częstotliwości infradźwiękowej, który pozwala modulować częstotliwość generatora zegara przy wdrażaniu efektu „chóru”. Przełącznik SA1 służy do skokowej zmiany częstotliwości generatora. Głębokość modulacji jest ustawiana przez zmienny rezystor R19.

Ustawienie pogłosu zaczyna się od sprawdzenia działania generatora zegarowego. Wejście oscyloskopu jest połączone z wyjściem elementu DD6.4 i na ekranie obserwowane są prostokątne impulsy, których czas trwania powinien wynosić około 1 μs, a częstotliwość powtarzania powinna być zmieniana przez rezystor zmienny R16 (gdy rezystor zmienny Suwak R19 jest ustawiony w dolnym położeniu zgodnie z układem) od 100 do 500 kHz. W generatorze oscylacji sinusoidalnych dobór rezystorów R24 i R29 uzyskuje przebieg sinusoidalny (wejście oscyloskopu jest połączone z płytą ujemną kondensatora C8).

Po sprawdzeniu działania generatora zegara i generatora oscylacji sinusoidalnych zaczynają ustawiać modulator. Jego wejście jest połączone ze wspólnym przewodem, a oscyloskop jest podłączony do wyjścia wzmacniacza operacyjnego DA3. Na ekranie obserwuje się impulsy w kształcie trójkąta, których symetrię ustala się za pomocą rezystora strojenia R5. Amplituda impulsów. powinna wynosić nie więcej niż 5 mV, a częstotliwość jest dwa razy mniejsza niż zegar. Po wykonanych operacjach wejście modulatora jest odłączane od wspólnego przewodu i podłączane do wyjścia sumatora wejściowego, na którego wejście z dźwięku podawany jest sygnał o amplitudzie 140 mV i częstotliwości 20 Hz generator. Na wyjściu wzmacniacza operacyjnego DA3 powinien znajdować się sygnał o tej samej częstotliwości, ale o amplitudzie 10 razy większej i przesuniętym o 180 ° w stosunku do wejścia. Zmieniając częstotliwość sygnału wejściowego z 20 Hz na 14 kHz, liniowość odpowiedzi częstotliwościowej modulatora uzyskuje się poprzez wybór rezystora R8.

Demodulator jest regulowany w tej samej kolejności co modulator. Po pierwsze, wejście D wyzwalacza DD9.1 jest odłączane od przełącznika SA3 i podłączone do bezpośredniego wyjścia wyzwalacza DDI.I. Wejście pogłosu jest podłączone do wspólnego przewodu, oscyloskop jest podłączony do wyjścia wzmacniacza operacyjnego DA5, a rezystor dostrajający R38 równoważy sygnał trójkątny. Następnie z generatora dźwięku dostarczany jest sygnał o amplitudzie 140 mV i częstotliwości od 20 Hz do 14 kHz, a dobierając rezystor R41, parametry modulatora i demodulatora są identyczne. Następnie wejście D wyzwalacza DD9.1 jest ponownie podłączone do przełącznika SA3.

Sygnał na wyjściu demodulatora musi być opóźniony w stosunku do wejścia, co jest sprawdzane (przy minimalnej częstotliwości taktowania) poprzez szybkie usunięcie sygnału z wejścia pogłosu. Na wyjściu sygnał powinien zniknąć po czasie równym czasowi opóźnienia.

Sumator wyjściowy nie ma żadnych funkcji i z reguły zaczyna działać natychmiast.

Wybór rezystora R14 ustawia maksymalny czas pogłosu (liczbę powtórzeń echa) w górnej pozycji suwaka rezystora zmiennego R3 zgodnie ze schematem). Wybierając rezystor R34, ustaw maksymalny poziom opóźnionego sygnału na wyjściu.

Do zasilania pogłosu potrzebne jest stabilizowane źródło małej mocy o napięciach wyjściowych 12 V i 2x5 V. Pobór prądu z każdego źródła nie przekracza 30 mA. Aby wyeliminować zakłócenia, konieczne jest zboczenie linii litowych za pomocą kondensatorów tlenkowych o pojemności co najmniej 10 μF z połączonymi równolegle pojemnościami ceramicznymi 0,1 μF. W pobliżu każdego dodatniego wyjścia mikroukładów DD10-DD13 konieczne jest również włączenie bocznikowych kondensatorów ceramicznych o pojemności 0,22 mikrofaradów.

Zastosowane w urządzeniu rezystory trymera - SP5-3, zmienne - SP-1. Kondensatory: ceramiczne - KM-5 i KM-6, tlenkowe - K50-6. Zamiast OU można użyć K140UD7, K140UD6, K544UD1, K140UD8. Komparator K554CA1 można zastąpić K554CA2, K554CAZ, K521CA1-K52ICA3, biorąc pod uwagę cechy ich włączenia. Chipy z serii K561 można zastąpić odpowiednimi chipami z serii K164 lub K176.

Podczas opracowywania pogłosu celem było stworzenie możliwie najprostszego urządzenia o stosunkowo wysokich walorach jakościowych i wydajnościowych. Dalszą poprawę jakości można osiągnąć stosując bardziej złożone węzły adaptacyjne w modulatorze i demodulatorze. Zmniejszenie ilości pamięci dzięki stopniowemu zmniejszaniu „długości” licznika adresów (na przykład poprzez wprowadzenie 14-pozycyjnego przełącznika, którego wyjście ogólnego kierunku jest podłączone do połączonych wejść R DD2, DD3 mikroukłady, wyjścia pozycji do bitów licznika) umożliwią sekwencyjne przełączanie się z efektu echa „na pogłos”, „flanger”, „fazer” i tak dalej, aż do całkowitego wyeliminowania opóźnienia. Ale to wszystko prowadzi do komplikacja obwodu, którą doświadczony radioamator może wykonać samodzielnie, jeśli sobie tego życzy.

literatura:

1. M.D. Venediktov, Yu.P. Zhenevsky, V.V. Markov i G.S. Eidus, modulacja Delta. Teoria i zastosowanie. - M.: Komunikacja. 1976.
2. Stal R. Zasady modulacji delta. - M .: Komunikacja, 1979.
3. Prager E., Shimek B., Dmitriev V. P. Technologia cyfrowa w komunikacji. Wyd. V. V. Markowa. - M.: Radio i komunikacja, Praga, 1981.

Autor: V. Barchukov, Moskwa; Publikacja: N. Bolszakow, rf.atnn.ru

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia cyfrowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Meteoryt tunguski - raz na tysiąc lat 14.12.2003

W ciągu ostatnich ośmiu lat, od lutego 1994 r. do września 2002 r., amerykańskie satelity rozpoznawcze na orbitach geostacjonarnych i obejmujące swymi obserwacjami niemal całą powierzchnię Ziemi zarejestrowały 300 przypadków inwazji małych asteroid w ziemską atmosferę.

Głównym zadaniem tego systemu jest wykrywanie ewentualnych wybuchów atomowych, ale nie wykrywszy żadnych, wojsko podzieliło się z astronomami danymi o błyskach podobnych do wybuchów. Asteroidy o średnicy 50-100 metrów uderzały w atmosferę z prędkością kilkudziesięciu kilometrów na sekundę.

Nowe dane zmusiły astronomów do ponownego rozważenia częstotliwości zderzeń takich niebiańskich wędrowców z Ziemią. Okazuje się, że raz w roku do atmosfery wybucha ciało niebieskie, które jest w stanie wyzwolić energię odpowiadającą 5 kilotonom trotylu, a takie przypadki jak katastrofa tunguska (wybuch o sile 10 megaton) mogą wystąpić tylko raz na tysiąc lat.

Do tej pory, bazując na obserwacjach naziemnych, eksperci wierzyli, że meteoryty typu tunguskiego mogą spadać raz na 200-300 lat.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Lornetka z aparatem

▪ Philips Xenium E580 Super Standalone Telefon komórkowy

▪ Inteligentna tkanina Apple

▪ Notebook Eurocom M4 z ekranem 13,3" 3200x1800

▪ papierowa bateria

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Zegary, timery, przekaźniki, przełączniki obciążenia. Wybór artykułu

▪ artykuł O, ile cudownych odkryć przygotowuje dla nas duch oświecenia. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Jak powstał zwyczaj wręczania prezentów na wesele? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Perseusz amerykański. Legendy, uprawa, metody aplikacji