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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Reverb digital. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia digital Nos últimos anos, graças ao surgimento da base de elementos necessária, tornou-se possível implementar o efeito de reverberação eletronicamente, o que permite melhorar significativamente as características de qualidade e desempenho do reverb, reduzir suas dimensões e consumo de energia. Como você sabe, um reverb é um dispositivo para atrasar um sinal de áudio analógico. Nos reverberadores eletrônicos, as funções da linha de atraso são executadas por um registrador de deslocamento de N bits, cuja entrada é alimentada com o equivalente digital do sinal analógico de entrada convertido pelo conversor analógico-digital (ADC), e o analógico conversor (DAC) é conectado à saída, restaurando novamente o sinal analógico do equivalente digital. O código de saída ADC pode ser paralelo ou serial. Com um código paralelo, é necessário prever um atraso nos sinais de cada bit, o que leva a um aumento no número de registradores de deslocamento em K vezes, onde K é o número de bits ADC. Com código serial, a linha de atraso é executada em um registrador de deslocamento, porém, em sua saída, é necessário ligar o conversor serial-paralelo caso o DAC de saída processe a contagem paralela. O tempo de atraso no primeiro caso será determinado pela razão do número de bits do registrador de deslocamento para a frequência do relógio e, no segundo - pelo produto do número de bits do registrador pelo tempo de formação do Código serial K-bit. Ambos os métodos são relativamente difíceis de implementar, uma vez que um número relativamente grande de bits de códigos digitais é necessário para obter uma boa qualidade do sinal atrasado, e isso requer o uso de ADCs complexos, DACs e passa-baixas de alta ordem. filtros na entrada e saída do dispositivo. Uma maneira mais simples de obter uma sequência digital de um sinal analógico que pode ser atrasado por um registrador de deslocamento é a modulação delta, que permite digitalizar não o valor atual do sinal, mas sua mudança em relação ao anterior. O diagrama de blocos do modulador delta é mostrado na fig. 1, a. O LPF limita o espectro do sinal analógico de entrada antes de ser aplicado à entrada do modulador. O somador gera a diferença de dois sinais: entrada e saída restaurada. Dependendo do sinal do valor instantâneo dessa diferença, o comparador emite um nível lógico de 0 ou 1, ou seja, o sinal de saída do modulador é uma sequência de pulsos com duração e ciclo de trabalho variáveis. Para aplicar na entrada do somador, esta sequência é passada por um canal de recuperação contendo um modelador de pulso e um integrador.
O demodulador (Fig. 1b) é essencialmente um análogo do canal de recuperação do modulador. Uma característica importante do sistema modulador-demodulador delta é a identidade obrigatória dos canais de recuperação. Na fig. A Figura 2 mostra uma forma simplificada dos sinais nos pontos característicos do modulador: A - sinal de entrada u(t) e u*(t) reconstruído fornecido ao somador, B - sinal de saída diferencial do somador, C - sinal de a saída do comparador, D - sinal, na entrada do integrador. Da fig. 2 mostra que para melhorar a aproximação do sinal de entrada, é necessário aumentar a frequência de clock. No entanto, em um reverb, para o mesmo tempo de atraso, isso exigiria um aumento no "comprimento" do registrador de deslocamento conectado entre o modulador e o demodulador, bem como o uso de elementos mais rápidos.
Ao mesmo tempo, a análise mostra que uma melhor aproximação pode ser alcançada sem alterar a frequência do clock. É necessário apenas, dependendo da inclinação da curva do sinal em algum ponto (e, portanto, da largura de seu espectro), alterar o valor de D de acordo, ou seja, alterar a inclinação do sinal de aproximação. Você pode alterar A alterando a constante de integração do integrador ou a amplitude dos pulsos fornecidos a ele. A reverberação descrita abaixo usa uma alteração na constante de integração. Como resistor variável, é utilizado um transistor de efeito de campo, controlado por uma tensão proveniente de um circuito integrador passivo, ao qual é aplicado um sinal do elemento EXCLUSIVE OR. Em outras palavras, o modulador delta converte não o próprio sinal em uma sequência digital, mas sua derivada, a partir da qual o sinal original pode ser restaurado integrando na saída. Sobre modulação delta e sua aplicação pode ser encontrada em [I, 2, 3]. O reverb digital descrito abaixo é baseado no princípio da modulação delta adaptativa e pode ser usado como uma unidade funcional EMI e EMC e como um dispositivo independente para implementar efeitos de reverberação e eco em conjuntos amadores. Também é interessante usá-lo em um complexo de rádio doméstico para simular uma sala grande. O diagrama de blocos do reverb é mostrado na Fig.3. O somador de entrada adiciona o sinal de entrada à parte do sinal atrasado, o que permite obter o efeito de várias reflexões de som. O modulador a converte em uma sequência digital, que o registrador de deslocamento de M-bit atrasa por um tempo Tz. Este tempo, e portanto o tempo de reverberação (eco), pode ser determinado pela fórmula: Тз=N/4, onde fi é a freqüência do clock. O demodulador reconstrói o sinal analógico original da sequência digital.
O somador de saída serve para adicionar o sinal atrasado à entrada, e o nível do sinal atrasado pode ser ajustado, o que permite alterar suavemente a profundidade de reverberação de zero ao máximo. Principais características técnicas.
O diagrama de circuito do reverb é mostrado na fig. 4. O somador de entrada é feito no amplificador operacional DA1, que simultaneamente executa as funções de um filtro passa-baixa de primeira ordem que limita o espectro do sinal total.
O modulador inclui os microcircuitos DA2, DA3, DD1, um elemento lógico DD4.1 e um transistor de efeito de campo VT1.1. O modulador funciona da seguinte forma. O comparador DA2 compara a tensão do sinal vindo da saída do somador com a tensão do integrador DA3 e, dependendo de qual seja maior, gera um sinal de 0 ou 1, respectivamente. Este sinal é alimentado na entrada de informações do trigger DD1.1, que executa as funções de um dispositivo digital sample-and-hold. A sequência de pulsos da saída do trigger é transmitida para a entrada do registrador de deslocamento e para o dispositivo de conversão de pulsos unipolares em bipolares simétricos, feitos nos resistores R5-R7. As simetrias de pulso são obtidas com um resistor de ajuste R5. Em seguida, os pulsos são alimentados ao integrador, cuja constante de integração é alterada por meio de um transistor de efeito de campo VT1.1, controlado por um sinal do elemento DD4.1. O transistor de efeito de campo VT1.1, o elemento DD4.1 e os triggers do chip DD1 compõem o nó de adaptação. Este nó altera a constante de integração e, portanto, a inclinação do sinal de saída do integrador, dependendo da amplitude e da frequência do sinal de entrada, o que permite obter uma resposta de frequência linear em uma ampla faixa de frequência com uma boa relação sinal-ruído Razão. Se na sequência digital em ciclos adjacentes os níveis lógicos forem diferentes, o que corresponde a uma pequena mudança no sinal de entrada, então o nível 4.1 é formado na saída do elemento "OU EXCLUSIVO" DD1. Isso leva a um aumento de a tensão na porta do transistor de efeito de campo VT1.1 e um aumento na resistência de seu canal . Como resultado, a constante de tempo do integrador aumentará e, consequentemente, a inclinação de sua tensão de saída diminuirá. Com uma forte mudança no sinal de entrada, a inclinação da tensão na saída do integrador aumentará de acordo. O registrador de deslocamento é feito nos microcircuitos DD10-DD13. que são RAM dinâmicas com capacidade de 16 K com organização em um bit. Os microcircuitos DD2, DD3 executam as funções de um contador de endereços, e os microcircuitos DD5, DD8 .- alternam os endereços das linhas e os endereços das colunas da RAM. Acabou sendo possível abandonar o dispositivo de regeneração, pois em uma frequência de clock de 100 kHz, o tempo de rotação para todas as linhas de RAM é inferior a 2 ms. O demodulador montado no amplificador operacional DA5, dois flip-flops DD9.1 e DD9.2 e um transistor de efeito de campo VT1.2 devem ser idênticos ao modulador (se o comparador for removido condicionalmente dele). No amplificador operacional DA4, é feito um somador de saída, que, como o somador de entrada, executa simultaneamente as funções de um filtro passa-baixa de primeira ordem. O resistor variável R31 permite alterar a duração (profundidade) do reverb e R32 - o nível do sinal atrasado. O gerador de clock é montado nos elementos DD6.4-DD6.6 de acordo com o circuito integrador-comparador, cuja frequência pode ser alterada suavemente por um resistor variável R16, o que leva a uma mudança suave no tempo de atraso (tempo de reverberação ). Nos elementos DD6.1-DD6.3 e no transistor VT2, é montado um gerador de oscilações senoidais de frequência infrassônica, que permite modular a frequência do gerador de clock ao implementar o efeito "chorus". A chave SA1 é usada para alterar a frequência do gerador. A profundidade de modulação é definida por um resistor variável R19. A configuração de um reverb começa com a verificação da operação do gerador de clock. Uma entrada do osciloscópio é conectada à saída do elemento DD6.4 e pulsos retangulares são observados na tela, cuja duração deve ser de aproximadamente 1 μs, e a frequência de repetição deve ser alterada pelo resistor variável R16 (quando o resistor variável O controle deslizante R19 é ajustado para a posição inferior de acordo com o circuito) de 100 a 500 kHz. No gerador de oscilações senoidais, uma seleção de resistores R24 e R29 atinge uma forma de onda senoidal (a entrada do osciloscópio é conectada à placa negativa do capacitor C8). Depois de verificar a operacionalidade do gerador de clock e do gerador de oscilações senoidais, eles começam a estabelecer o modulador. Sua entrada é conectada a um fio comum e um osciloscópio é conectado à saída do amplificador operacional DA3. Pulsos em forma triangular são observados na tela, cuja simetria é definida com um resistor de ajuste R5. Amplitude de impulsos. não deve ser superior a 5 mV, e a frequência é duas vezes menor que o clock. Após as operações realizadas, a entrada do modulador é desconectada do fio comum e conectada à saída do somador de entrada, para cuja entrada é fornecido um sinal com amplitude de 140 mV e frequência de 20 Hz do som gerador. Na saída do amplificador operacional DA3 deve haver um sinal da mesma frequência, mas com uma amplitude 10 vezes maior e deslocada em 180 ° em relação à entrada. Ao alterar a frequência do sinal de entrada de 20 Hz para 14 kHz, a linearidade da resposta de frequência do modulador é alcançada selecionando o resistor R8. O demodulador é ajustado na mesma ordem que o modulador. Primeiro, a entrada D do gatilho DD9.1 é desconectada da chave SA3 e conectada à saída direta do gatilho DDI.I. A entrada do reverb é conectada ao fio comum, o osciloscópio é conectado à saída do amplificador operacional DA5 e o resistor de ajuste R38 equilibra o sinal triangular. Em seguida, um sinal com amplitude de 140 mV e frequência de 20 Hz a 14 kHz é fornecido do gerador de som e, selecionando o resistor R41, os parâmetros do modulador e do demodulador são idênticos. Depois disso, a entrada D do gatilho DD9.1 é novamente conectada ao switch SA3. O sinal na saída do demodulador deve ser atrasado em relação à entrada, que é verificada (na frequência mínima do clock) removendo rapidamente o sinal da entrada do reverb. Na saída, o sinal deve desaparecer após um certo tempo igual ao tempo de atraso. O somador de saída não possui recursos e, via de regra, começa a funcionar imediatamente. Uma seleção do resistor R14 define o tempo máximo de reverberação (número de repetições de eco) na posição superior do controle deslizante R3 do resistor variável de acordo com o esquema). Selecionando o resistor R34, defina o nível máximo do sinal atrasado na saída. Para alimentar o reverb, você precisa de uma fonte estabilizada de baixa potência com tensões de saída de 12 V e 2x5 V. A corrente consumida de cada fonte não excede 30 mA. Para eliminar a interferência, é necessário desviar as linhas de lítio com capacitores de óxido com capacidade de pelo menos 10 μF com capacitâncias cerâmicas de 0,1 μF conectadas em paralelo. Perto de cada saída positiva dos microcircuitos DD10-DD13, também é necessário incluir capacitores cerâmicos shunt com capacidade de 0,22 microfarads. Resistores Trimmer usados no dispositivo - SP5-3, variáveis - SP-1. Capacitores: cerâmicos - KM-5 e KM-6, óxido - K50-6. Em vez de OU K140UD7, K140UD6, K544UD1, K140UD8 podem ser usados. O comparador K554CA1 pode ser substituído por K554CA2, K554CAZ, K521CA1-K52ICA3, levando em consideração os recursos de sua inclusão. Os chips da série K561 podem ser substituídos pelos correspondentes da série K164 ou K176. Ao desenvolver o reverb, o objetivo era criar o dispositivo mais simples possível com valores relativamente altos de qualidade e desempenho. Melhorias adicionais na qualidade podem ser alcançadas usando nós de adaptação mais complexos no modulador e no demodulador. Reduzindo a quantidade de memória devido a uma diminuição gradual no "comprimento" do contador de endereços (por exemplo, introduzindo uma chave de 14 posições, cuja saída de direção geral está conectada às entradas R combinadas do DD2, DD3 microcircuitos, as saídas de posição para os bits do contador) permitirão alternar sequencialmente do efeito de eco "para reverb", flanger "," phaser "e assim por diante até que o atraso seja completamente eliminado. Mas tudo isso leva a um complicação do circuito, que um radioamador experiente pode implementar por conta própria, se desejar. Literatura: 1. M. D. Venediktov, Yu. P. Zhenevsky, V. V. Markov e G. S. Eidus, Delta modulation. Teoria e aplicação. - M.: Comunicação. 1976.
Autor: V. Barchukov, Moscou; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Comentários sobre o artigo: Alex Coletado há 25 anos! Ainda funciona! Apenas a relação sinal-ruído não é muito boa. ![[lol]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/lol.gif){kind=small}
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