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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Riverbero digitale. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia digitale Negli ultimi anni, grazie all'emergere dell'elemento base necessario, è diventato possibile implementare elettronicamente l'effetto del riverbero, che può migliorare significativamente la qualità e le caratteristiche prestazionali del riverbero, ridurne le dimensioni e il consumo energetico. Come sai, un riverbero è un dispositivo di ritardo per un segnale audio analogico. Nei riverberi elettronici, la funzione della linea di ritardo è svolta da un registro a scorrimento di N bit, al cui ingresso viene fornito un equivalente digitale del segnale analogico in ingresso convertito da un convertitore analogico-digitale (ADC) e un all'uscita è collegato un convertitore analogico (DAC), che ripristina il segnale analogico dall'equivalente digitale. Il codice di uscita dell'ADC può essere parallelo o seriale. Con il codice parallelo è necessario prevedere un ritardo nei segnali di ciascun bit, che porta ad un aumento del numero di registri a scorrimento di K volte, dove K è il numero di bit dell'ADC. Con un codice seriale, la linea di ritardo viene eseguita su un registro a scorrimento, ma alla sua uscita è necessario includere un convertitore di codice da seriale a parallelo se il DAC di uscita elabora un conteggio parallelo. Il tempo di ritardo nel primo caso sarà determinato dal rapporto tra il numero di bit del registro a scorrimento e la frequenza dell'orologio e nel secondo caso dal prodotto del numero di bit del registro e il tempo di formazione del K-bit codice seriale. Entrambi questi metodi sono relativamente difficili da implementare, poiché per ottenere una buona qualità del segnale ritardato è necessario un numero relativamente elevato di bit di codici digitali e ciò richiede l'uso di ADC, DAC complessi e filtri passa-basso di ordine elevato. all'ingresso e all'uscita del dispositivo. Un modo più semplice per ottenere una sequenza digitale da un segnale analogico, che può essere ritardato da un registro a scorrimento, è la modulazione delta, che consente di convertire in forma digitale non il valore del segnale nel momento corrente, ma la sua variazione in relazione a quello precedente. Lo schema a blocchi del modulatore delta è mostrato in Fig. 1, a. Il filtro passa-basso limita lo spettro del segnale analogico in ingresso prima di essere inviato all'ingresso del modulatore. Il sommatore costituisce la differenza tra due segnali: l'ingresso e l'uscita ricostruita. A seconda del segno del valore istantaneo di questa differenza, il comparatore produce un livello logico pari a 0 o 1, ovvero il segnale di uscita del modulatore è una sequenza di impulsi con durata e duty cycle variabili. Per alimentare l'ingresso del sommatore, questa sequenza viene fatta passare attraverso un canale di recupero contenente un formatore di impulsi e un integratore.
Il demodulatore (Fig. 1, b) è essenzialmente un analogo del canale di recupero del modulatore. Una caratteristica importante del sistema modulatore-demodulatore delta è che i canali di ricostruzione devono essere identici. Nella fig. La Figura 2 mostra in forma semplificata la forma dei segnali nei punti caratteristici del modulatore: A - segnale di ingresso u(t) e ripristinato u*(t) fornito al sommatore, B - segnale di uscita differenziale del sommatore, C - segnale dall'uscita del comparatore, segnale D, che arriva all'ingresso dell'integratore. Dalla fig. 2 mostra che per migliorare l'approssimazione del segnale di ingresso è necessario aumentare la frequenza di clock. Tuttavia, in un riverbero con lo stesso tempo di ritardo, ciò richiederebbe un aumento della “lunghezza” del registro a scorrimento collegato tra modulatore e demodulatore, nonché l’uso di elementi più veloci.
Allo stesso tempo, l’analisi mostra che è possibile ottenere miglioramenti nell’approssimazione senza modificare la frequenza del clock. È solo necessario, a seconda della pendenza della curva del segnale in qualsiasi punto (e quindi dell'ampiezza del suo spettro), modificare di conseguenza il valore di D, cioè modificare la pendenza del segnale approssimativo. A può essere modificato modificando la costante di integrazione dell'integratore o l'ampiezza degli impulsi ad esso forniti. Il riverbero descritto di seguito utilizza una modifica nella costante di integrazione. Come resistore variabile viene utilizzato un transistor ad effetto di campo, controllato dalla tensione proveniente da un circuito integratore passivo, al quale viene fornito un segnale dall'elemento "EXCLUSIVE OR". In altre parole, il modulatore delta converte non il segnale stesso in una sequenza digitale, ma un suo derivato, da cui il segnale originale può essere ripristinato mediante integrazione in uscita. Puoi leggere la modulazione delta e la sua applicazione in [I, 2, 3]. Il riverbero digitale descritto di seguito si basa sul principio della modulazione delta adattiva e può essere utilizzato sia come unità funzionale EMI ed EMC, sia come dispositivo autonomo per implementare effetti di riverbero ed eco in ensemble amatoriali. È anche interessante utilizzarlo in un complesso radio domestico per simulare una grande stanza. Lo schema a blocchi del riverbero è mostrato in Fig. 3. Il sommatore di ingresso aggiunge al segnale di ingresso una parte di quello ritardato, che consente di ottenere l'effetto di molteplici riflessioni del suono. Il modulatore lo converte in una sequenza digitale, che il registro a scorrimento di M bit ritarda per un tempo T4. Questo tempo, e quindi il tempo di riverbero (eco), può essere determinato dalla formula: Тз=N/XNUMX, dove fi è la frequenza dell'orologio. Il demodulatore ricostruisce il segnale analogico originale dalla sequenza digitale.
Il sommatore di uscita serve per aggiungere il segnale ritardato al segnale di ingresso e il livello del segnale ritardato può essere regolato, il che consente di modificare gradualmente la profondità di riverbero da zero al massimo. Principali caratteristiche tecniche.
Lo schema del riverberatore è mostrato in Fig. 4. Il sommatore di ingresso è realizzato sull'amplificatore operazionale DA1, che svolge contemporaneamente le funzioni di un filtro passa-basso del primo ordine che limita lo spettro del segnale totale.
Il modulatore comprende microcircuiti DA2, DA3, DD1, elemento logico DD4.1 e transistor ad effetto di campo VT1.1. Il modulatore funziona come segue. Il comparatore DA2 confronta la tensione del segnale proveniente dall'uscita del sommatore con la tensione sull'integratore DA3 e, a seconda di quale è maggiore, genera rispettivamente un segnale pari a 0 o 1. Questo segnale viene fornito all'ingresso informazioni del trigger DD1.1, che svolge le funzioni di un dispositivo di campionamento e memorizzazione digitale. La sequenza di impulsi dall'uscita del trigger viene trasmessa all'ingresso del registro a scorrimento e al dispositivo per convertire gli impulsi unipolari in bipolari simmetrici, realizzato utilizzando resistori R5-R7. La simmetria degli impulsi si ottiene utilizzando il resistore di regolazione R5. Successivamente, gli impulsi arrivano all'integratore, la cui costante di integrazione viene modificata mediante un transistor ad effetto di campo VT1.1, controllato da un segnale dell'elemento DD4.1. Il transistor ad effetto di campo VT1.1, l'elemento DD4.1 e i trigger del microcircuito DD1 costituiscono l'unità di adattamento. Questa unità modifica la costante di integrazione, e quindi la pendenza del segnale di uscita dell'integratore, a seconda dell'ampiezza e della frequenza del segnale di ingresso, il che consente di ottenere una risposta in frequenza lineare su un'ampia banda di frequenza con un buon rapporto segnale-rumore rapporto. Se in una sequenza digitale in cicli di clock adiacenti i livelli logici sono diversi, il che corrisponde ad una piccola variazione nel segnale di ingresso, allora all'uscita dell'elemento “EXCLUSIVE OR” DD4.1 si forma il livello 1. Ciò porta ad un aumento nella tensione al gate del transistor ad effetto di campo VT1.1 e un aumento della resistenza del suo canale . Di conseguenza, la costante di tempo dell'integratore aumenterà e la pendenza della sua tensione di uscita diminuirà corrispondentemente. Se il segnale di ingresso cambia in modo significativo, la pendenza della tensione all'uscita dell'integratore aumenterà di conseguenza. Il registro a scorrimento è realizzato su chip DD10-DD13. che sono RAM dinamiche con una capacità di 16 K, organizzate in una cifra. I microcircuiti DD2, DD3 svolgono le funzioni di un contatore di indirizzi e i microcircuiti DD5, DD8 fungono da interruttore per indirizzi di riga e indirizzi di colonna della RAM. È stato possibile abbandonare il dispositivo di rigenerazione, poiché con una frequenza di clock di 100 kHz il tempo di circolazione di tutte le linee di RAM è inferiore a 2 ms. Il demodulatore, assemblato sull'amplificatore operazionale DA5, due flip-flop DD9.1 e DD9.2 e un transistor ad effetto di campo VT1.2, deve essere identico al modulatore (se il comparatore viene rimosso da esso). L'amplificatore operazionale DA4 ha un sommatore di uscita che, come il sommatore di ingresso, svolge contemporaneamente le funzioni di un filtro passa-basso del primo ordine. Il resistore variabile R31 consente di modificare la durata (profondità) del riverbero e R32 - il livello del segnale ritardato. Il generatore di clock è assemblato utilizzando gli elementi DD6.4-DD6.6 secondo un circuito integratore-comparatore, la cui frequenza può essere modificata uniformemente dal resistore variabile R16, che porta ad una variazione graduale del tempo di ritardo (tempo di riverbero). Utilizzando gli elementi DD6.1-DD6.3 e il transistor VT2, viene assemblato un generatore di oscillazioni sinusoidali di frequenza infrasonica, che consente di modulare la frequenza del generatore di clock quando si implementa l'effetto “chorus”. L'interruttore SA1 viene utilizzato per modificare gradualmente la frequenza del generatore. La profondità di modulazione è impostata con il resistore variabile R19. L'impostazione di un riverbero inizia con il controllo del funzionamento del generatore di clock. Collegare l'ingresso dell'oscilloscopio all'uscita dell'elemento DD6.4 e osservare gli impulsi rettangolari sullo schermo, la cui durata dovrebbe essere di circa 1 μs e la frequenza di ripetizione dovrebbe essere modificata dal resistore variabile R16 (quando si imposta il cursore del resistore variabile R19 su la posizione più bassa nel circuito) da 100 a 500 kHz. In un generatore di oscillazioni sinusoidali, una selezione di resistori R24 e R29 raggiunge una forma di segnale sinusoidale (l'ingresso dell'oscilloscopio è collegato alla piastra negativa del condensatore C8). Dopo aver verificato la funzionalità del generatore di clock e del generatore di oscillazione sinusoidale, iniziano a configurare il modulatore. Il suo ingresso è collegato al filo comune e un oscilloscopio è collegato all'uscita dell'amplificatore operazionale DA3. Sullo schermo si osservano impulsi di forma triangolare, la cui simmetria è impostata dal resistore di taglio R5. Ampiezza dell'impulso. non dovrebbe essere superiore a 5 mV e la frequenza dovrebbe essere la metà della frequenza dell'orologio. Dopo queste operazioni, l'ingresso del modulatore viene disconnesso dal filo comune e collegato all'uscita del sommatore di ingresso, al cui ingresso viene fornito un segnale con un'ampiezza di 140 mV e una frequenza di 20 Hz da un generatore audio. L'uscita dell'amplificatore operazionale DA3 dovrebbe essere un segnale della stessa frequenza, ma con un'ampiezza 10 volte maggiore e spostata di 180° rispetto all'ingresso. Modificando la frequenza del segnale di ingresso da 20 Hz a 14 kHz, la linearità della risposta in frequenza del modulatore si ottiene selezionando il resistore R8. Il demodulatore è impostato nello stesso ordine del modulatore. Innanzitutto, scollega l'ingresso D del trigger DD9.1 dall'interruttore SA3 e collegalo all'uscita diretta del trigger DDI.I. L'ingresso del riverbero è collegato al filo comune, un oscilloscopio è collegato all'uscita dell'amplificatore operazionale DA5 e il resistore trimmer R38 viene utilizzato per bilanciare il segnale triangolare. Quindi un segnale con un'ampiezza di 140 mV e una frequenza da 20 Hz a 14 kHz viene fornito da un generatore audio e i parametri del modulatore e del demodulatore sono identici selezionando il resistore R41. Successivamente l'ingresso D del trigger DD9.1 viene nuovamente collegato all'interruttore SA3. Il segnale all'uscita del demodulatore deve essere ritardato rispetto all'ingresso, che viene controllato (ad una frequenza di clock minima) rimuovendo rapidamente il segnale dall'ingresso del riverbero. All'uscita, il segnale dovrebbe scomparire dopo un tempo pari al tempo di ritardo. Il sommatore di uscita non ha caratteristiche speciali e, di norma, inizia a funzionare immediatamente. Selezionando il resistore R14, il tempo di riverbero massimo (numero di ripetizioni dell'eco) viene impostato quando il cursore del resistore variabile R3 si trova nella posizione superiore secondo il diagramma. Selezionando il resistore R34, viene impostato il livello massimo del segnale ritardato in uscita. Per alimentare il riverbero, è necessaria una sorgente stabilizzata a bassa potenza con tensioni di uscita di 12 V e 2X5 V. La corrente consumata da ciascuna sorgente non supera i 30 mA. Per eliminare le interferenze è necessario derivare le linee al litio con condensatori all'ossido con capacità di almeno 10 μF con condensatori ceramici da 0,1 μF collegati in parallelo. Vicino a ciascun terminale positivo dei microcircuiti DD10-DD13 è inoltre necessario includere condensatori ceramici shunt con una capacità di 0,22 μF. I resistori trimmer utilizzati nel dispositivo sono SP5-3, i resistori variabili sono SP-1. Condensatori: ceramici - KM-5 e KM-6, ossido - K50-6. Al posto dell'unità organizzativa K140UD7 è possibile utilizzare K140UD6, K544UD1, K140UD8. Il comparatore K554CA1 può essere sostituito da K554CA2, K554CAZ, K521CA1-K52ICA3, tenendo conto delle caratteristiche della loro inclusione. I chip della serie K561 possono essere sostituiti con quelli corrispondenti delle serie K164 o K176. Durante lo sviluppo del riverbero, l'obiettivo era quello di creare il dispositivo più semplice possibile con caratteristiche di qualità e prestazioni relativamente elevate. Un ulteriore miglioramento della qualità può essere ottenuto utilizzando unità di adattamento più complesse nel modulatore e nel demodulatore. Riduzione della quantità di memoria dovuta a una riduzione graduale della "lunghezza" del contatore degli indirizzi (ad esempio, introducendo un interruttore a 14 posizioni, la cui uscita di direzione comune è collegata agli ingressi R combinati dei microcircuiti DD2, DD3 , le uscite di posizione ai bit del contatore) consentiranno di passare successivamente dall'effetto eco" al riverbero, al "flanger", al "phaser" e così via fino alla completa eliminazione del ritardo. Ma tutto ciò porta ad un circuito più complesso , che un radioamatore esperto può facilmente implementare da solo, se lo desidera. Letteratura: 1. Venediktov M. D., Zhenevsky P., Markov V. V., Eidus G. S. Modulazione delta. Teoria e applicazione. - M.: Comunicazione. 1976.
Autore: V. Barchukov, Mosca; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Commenti sull'articolo: alex L'ho raccolto circa 25 anni fa! Funziona ancora! Solo il rapporto segnale/rumore non è molto buono. ![[lol]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/lol.gif){kind=small}
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