デジタルリバーブ2。図、説明

無線電子工学および電気工学の百科事典
無料のライブラリ / 無線電子および電気機器のスキーム

デジタルリバーブ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

無料のテクニカルライブラリ

近年、必要なエレメントベースの登場により、残響効果を電子的に実現することが可能になり、リバーブの品質や性能特性を大幅に向上させ、寸法や消費電力を削減することができます。

ご存じのように、リバーブはアナログオーディオ信号を遅らせるための装置です。電子リバーブ装置では、遅延線の機能は N ビットシフトレジスタによって実行されます。その入力には、アナログデジタルコンバーター (ADC) によって変換された入力アナログ信号のデジタル等価物が供給されます。コンバーター (DAC) が出力に接続され、デジタル等価物からアナログ信号が再び復元されます。

ADC出力コードはパラレルまたはシリアルのいずれかです。パラレルコードでは、各ビットの信号に遅延を設ける必要があります。これにより、シフトレジスタの数がK倍に増加します。ここで、KはADCビットの数です。シリアルコードでは、遅延線はXNUMXつのシフトレジスタで実行されますが、出力DACがパラレルカウントを処理する場合は、その出力でシリアル-パラレルコンバータをオンにする必要があります。最初の場合の遅延時間は、シフトレジスタのビット数とクロック周波数の比率によって決定され、XNUMX番目の場合は、レジスタのビット数と形成時間の積によって決定されます。 Kビットシリアルコード。遅延信号の高品質を得るには比較的多数のビットのデジタルコードが必要であり、これには複雑なADC、DAC、および高次ローパスを使用する必要があるため、これらの方法はどちらも実装が比較的困難です。デバイスの入力と出力でフィルターをかけます。

シフトレジスタによって遅延する可能性のあるアナログ信号からデジタルシーケンスを取得する簡単な方法は、デルタ変調です。これにより、信号の現在の値ではなく、前の値に対する変化をデジタル化できます。

デルタ変調器のブロック図を図1に示します。 0、a。 LPFは、変調器の入力に適用される前に、入力アナログ信号のスペクトルを制限します。加算器は、入力と復元された出力の1つの信号の差を生成します。この差の瞬時値の符号に応じて、コンパレータはXNUMXまたはXNUMXの論理レベルを出力します。つまり、変調器の出力信号は、持続時間とデューティサイクルが可変の一連のパルスです。加算器の入力に適用するために、このシーケンスは、パルス整形器と積分器を含む回復チャネルを通過します。

米。 1（クリックで拡大）

復調器（図1b）は、本質的に変調器回復チャネルのアナログです。デルタ変調器-復調器システムの重要な機能は、リカバリチャネルの必須のIDです。

図に図2は、変調器の特性点での信号の簡略化された形式を示しています。A-入力信号u（t）と再構成されたu *（t）が加算器に供給され、B-加算器の差出力信号、C-からの信号積分器の入力でのコンパレータの出力、G信号。図から図２は、入力信号の近似を改善するために、クロック周波数を上げる必要があることを示している。ただし、リバーブでは、同じ遅延時間で、モジュレーターと復調器の間に接続されたシフトレジスタの「長さ」を長くし、より高速な要素を使用する必要があります。

デジタルリバーブ
図。 2

同時に、分析は、クロック周波数を変更することなく、より良い近似を達成できることを示しています。ある時点での信号曲線の急峻さ（したがって、そのスペクトルの幅）に応じて、それに応じてDの値を変更する、つまり近似信号の急峻さを変更するだけで済みます。積分器の積分定数、または積分器に供給されるパルスの振幅のいずれかを変更することにより、Aを変更できます。

以下で説明するリバーブは、積分定数の変化を使用します。可変抵抗器として電界効果トランジスタが使用され、排他的論理和素子からの信号が印加される受動積分回路からの電圧によって制御されます。言い換えれば、デルタ変調器は信号そのものをデジタルシーケンスに変換するのではなく、その派生信号を変換し、出力で積分することで元の信号を復元できます。デルタ変調とその応用については、[I、2、3] を参照してください。

以下で説明するデジタルリバーブは、アダプティブデルタ変調の原理に基づいており、EMIおよびEMC機能ユニットとして、またアマチュアアンサンブルでリバーブおよびエコー効果を実装するための独立したデバイスとして使用できます。大きな部屋をシミュレートするために家庭用ラジオコンプレックスでそれを使用することも興味深いです。

リバーブのブロック図を図3に示します。入力加算器は、遅延部分に入力信号を追加します。これにより、複数の音の反射の効果を得ることができます。変調器はそれをデジタルシーケンスに変換し、Mビットシフトレジスタは時間Tzの間遅延します。この時間、したがって残響（エコー）時間は、次の式で決定できます。Тз= N / 4、ここでfiはクロック周波数です。復調器は、デジタルシーケンスから元のアナログ信号を再構築します。

米。 3（クリックで拡大）

出力アダーは遅延信号を入力に追加する役割を果たし、遅延信号のレベルを調整できるため、リバーブの深さをゼロから最大までスムーズに変更できます。

主な技術的特徴。

公称周波数帯域、Hz、周波数応答の不均一性は3dB以下。。。 20 ... 14 000
定格入力電圧、mV ...... 100
定格出力電圧。 nV ..... 200
入力抵抗、kOhm 50
出力抵抗、kOhm 2
高調波係数、%、周波数 1000 Hz ... 0,5
ダイナミックレンジ、dB、悪くない....... 60
クロック周波数変化の限界、kHz ..... 100 ... 500
遅延時間変更の制限、s ...... 0.033 ... 0.66

リバーブの回路図を図4に示します。 1.入力加算器はオペアンプDAXNUMXで作成され、オペアンプDAXNUMXは、全信号のスペクトルを制限するXNUMX次ローパスフィルターの機能を同時に実行します。

米。 4.リバーブの概略図（クリックして拡大）

変調器は、マイクロ回路DA2、DA3、DD1、論理要素DD4.1、および電界効果トランジスタVT1.1を含みます。変調器は次のように機能します。コンパレータDA2は、加算器の出力からの信号の電圧をDA3積分器の電圧と比較し、どちらが大きいかに応じて、それぞれ0または1の信号を生成します。この信号は、デジタルサンプルアンドホールドデバイスの機能を実行するトリガーDD1.1の情報入力に供給されます。トリガー出力からのパルスシーケンスは、シフトレジスタの入力と、抵抗R5〜R7で作成されたユニポーラパルスを対称バイポーラパルスに変換するためのデバイスに送信されます。パルス対称性は、トリミング抵抗R5で実現されます。

次に、パルスは積分器に供給され、その積分定数は、要素DD1.1からの信号によって制御される電界効果トランジスタVT4.1によって変更されます。電界効果トランジスタVT1.1、エレメントDD4.1、およびDD1チップのトリガーが適応ノードを構成します。このノードは、入力信号の振幅と周波数に応じて、積分定数、したがって積分器出力信号の勾配を変更します。これにより、広い周波数帯域で良好な信号対雑音比で線形周波数応答を得ることができます。比。

隣接するサイクルのデジタルシーケンスで論理レベルが異なり、入力信号の小さな変化に対応する場合、レベル4.1は「排他的論理和」要素DD1の出力で形成されます。これにより、電界効果トランジスタVT1.1のゲートの電圧とそのチャネルの抵抗の増加。その結果、積分器の時定数が増加し、それに応じて、その出力電圧の傾きが減少します。

入力信号が大きく変化すると、それに応じて積分器の出力の電圧の傾きが大きくなります。

シフトレジスタは、マイクロ回路DD10〜DD13で作成されます。これは、16ビットの編成で2Kの容量を持つダイナミックRAMです。マイクロ回路DD3、DD5はアドレスカウンタの機能を実行し、マイクロ回路DD8、DD100はRAMの行のアドレスと列のアドレスを切り替えます。 2 kHzのクロック周波数では、すべてのRAM行の回転時間がXNUMXミリ秒未満であるため、再生デバイスを放棄することが可能であることが判明しました。

オペアンプDA5、9.1つのフリップフロップDD9.2およびDD1.2、および電界効果トランジスタVT4で組み立てられた復調器は、変調器と同一である必要があります（コンパレータが条件付きで除去されている場合）。オペアンプDA31には出力加算器があり、入力加算器と同様に、32次ローパスフィルタの機能を同時に実行します。可変抵抗器R6.4を使用すると、残響の持続時間（深さ）を変更できます。R6.6（遅延信号のレベル）を変更できます。クロックジェネレータは、積分器-コンパレータ回路に従って要素DD16〜DDXNUMXに組み込まれ、可変抵抗RXNUMXによって周波数をスムーズに変更できるため、遅延時間（残響時間）がスムーズに変化します。）。

エレメントDD6.1-DD6.3とトランジスタVT2には、超低周波音周波数の正弦波振動のジェネレータが組み込まれています。これにより、「コーラス」効果を実装するときにクロックジェネレータの周波数を変調できます。スイッチSA1は、発電機の周波数を段階的に変更するために使用されます。変調度は可変抵抗R19で設定します。

リバーブの設定は、クロックジェネレーターの動作を確認することから始まります。オシロスコープの入力をDD6.4エレメントの出力に接続し、画面上で長方形のパルスを観察します。このパルスの持続時間は約1μsであり、繰り返し周波数は可変抵抗器R16（可変抵抗器の場合）によって変更する必要があります。 R19スライダーは、100〜500 kHzの範囲で、回路に応じて低い位置に設定されます。正弦波発振の発生器では、抵抗R24とR29を選択して正弦波を実現します（オシロスコープの入力はコンデンサC8の負極板に接続されています）。

クロックジェネレーターと正弦波発振ジェネレーターの動作性を確認した後、変調器の確立を開始します。その入力は共通のワイヤに接続され、オシロスコープはオペアンプDA3の出力に接続されています。三角形のパルスが画面上で観察され、その対称性は調整抵抗R5で設定されます。インパルスの振幅。 5 mV以下である必要があり、周波数はクロックの140分の20です。操作を行った後、変調器の入力を共通線から切り離し、入力加算器の出力に接続します。入力には、振幅3 mV、周波数10Hzの信号が音声から供給されます。発生器。オペアンプDA180の出力には、同じ周波数の信号がありますが、振幅は20倍大きく、入力に対して14°シフトしています。入力信号の周波数を8HzからXNUMXkHzに変更することにより、抵抗RXNUMXを選択することにより、変調器の周波数応答の線形性が実現されます。

復調器は、変調器と同じ順序で調整されます。まず、トリガーＤＤ９．１のＤ入力がスイッチＳＡ３から切断され、トリガーＤＤＩ．Ｉの直接出力に接続される。リバーブの入力は共通線に接続され、オシロスコープはオペアンプDA9.1の出力に接続され、トリミング抵抗R3は三角信号のバランスを取ります。次に、振幅 5 mV、周波数 38 Hz ～ 140 kHz の信号がサウンドジェネレータから供給され、抵抗 R20 を選択することにより、変調器と復調器のパラメータは同じになります。その後、トリガーＤＤ９．１のＤ入力は再びスイッチＳＡ３に接続される。

復調器の出力の信号は、入力に対して遅延させる必要があります。入力は、リバーブの入力から信号をすばやく削除することによってチェックされます（最小クロック周波数で）。出力では、遅延時間に等しい一定時間後に信号が消えるはずです。

出力加算器には機能がなく、原則として、すぐに動作を開始します。

抵抗R14を選択すると、スキームに従って可変抵抗R3スライダーの上部位置に最大残響時間（エコーの繰り返し回数）が設定されます。抵抗R34を選択し、出力の遅延信号の最大レベルを設定します。

リバーブに電力を供給するためには、12Vおよび2X5Vの出力電圧を備えた低電力の安定化されたソースが必要です。各ソースから消費される電流は30mAを超えません。干渉を排除するために、並列に接続された10μFのセラミック容量で少なくとも0,1μFの容量の酸化物コンデンサでリチウムラインをシャントする必要があります。 DD10-DD13マイクロ回路の各正出力の近くに、0,22マイクロファラッドの容量のシャントセラミックコンデンサも含める必要があります。

デバイスで使用されるトリマー抵抗-SP5-3、変数-SP-1。コンデンサ：セラミック-KM-5およびKM-6、酸化物-K50-6。 OUの代わりにK140UD7、K140UD6、K544UD1、K140UD8を使用できます。コンパレータK554CA1は、含まれている機能を考慮して、K554CA2、K554CAZ、K521CA1-K52ICA3に置き換えることができます。 K561シリーズのチップは、K164またはK176シリーズの対応するチップと交換できます。

リバーブを開発するときの目標は、比較的高い品質とパフォーマンスの値を備えた、可能な限りシンプルなデバイスを作成することでした。変調器と復調器でより複雑な適応ノードを使用することで、品質をさらに向上させることができます。アドレスカウンタの「長さ」を段階的に減少させることによるメモリ量の削減 (たとえば、14 ポジションスイッチの導入により、その一般方向出力が DD2、DD3 の結合された R 入力に接続されます)マイクロ回路、カウンタビットへの位置出力）により、遅延が完全になくなるまで、エコーエフェクトから「リバーブ」、「フランジャー」、「フェイザー」などに順次切り替えることが可能になります。回路の複雑化は、経験豊富なアマチュア無線家が望めば、自分で実装できる可能性があります。

文学:

1. M. D. Venediktov、Yu。P. Zhenevsky、V。V. Markov、およびG. S. Eidus、デルタ変調。理論と応用。 -M.:コミュニケーション。 1976年。
2.SteelR.デルタ変調の原理。 -M .:コミュニケーション、1979年。
3. Prager E.、Shimek B.、DmitrievV.P.通信におけるデジタルテクノロジー。エド。 V.V.マルコバ。 -M .:ラジオとコミュニケーション、プラハ、1981年。

著者: V. Barchukov、モスクワ; 出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

他の記事も見る セクションデジタル技術.

読み書き 有用なこの記事へのコメント.

<<戻る

科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：

タッチエミュレーション用人工皮革 15.04.2024

距離を置くことがますます一般的になっている現代のテクノロジーの世界では、つながりと親近感を維持することが重要です。ドイツのザールランド大学の科学者らによる人工皮膚の最近の開発は、仮想インタラクションの新時代を象徴しています。ドイツのザールラント大学の研究者は、触覚を遠くまで伝えることができる超薄膜を開発した。この最先端のテクノロジーは、特に愛する人から遠く離れている人たちに、仮想コミュニケーションの新たな機会を提供します。研究者らが開発した厚さわずか50マイクロメートルの極薄フィルムは、繊維に組み込んで第二の皮膚のように着用することができる。これらのフィルムは、ママやパパからの触覚信号を認識するセンサーとして、またその動きを赤ちゃんに伝えるアクチュエーターとして機能します。保護者が布地に触れるとセンサーが作動し、圧力に反応して超薄膜を変形させます。これ ... >>

Petgugu グローバル猫砂 15.04.2024

ペットの世話は、特に家を清潔に保つことに関しては、しばしば困難になることがあります。 Petgugu Global のスタートアップ企業から、猫の飼い主の生活を楽にし、家を完璧に清潔で整頓された状態に保つのに役立つ、新しい興味深いソリューションが発表されました。スタートアップの Petgugu Global は、糞便を自動的に流し、家を清潔で新鮮に保つことができるユニークな猫用トイレを発表しました。この革新的なデバイスには、ペットのトイレ活動を監視し、使用後に自動的に掃除するように作動するさまざまなスマートセンサーが装備されています。この装置は下水道システムに接続されており、所有者の介入を必要とせずに効率的な廃棄物の除去を保証します。また、トイレには大容量の水洗トイレがあり、多頭飼いのご家庭にも最適です。 Petgugu 猫砂ボウルは、水溶性猫砂用に設計されており、さまざまな追加機能を提供します。 ... >>

思いやりのある男性の魅力 14.04.2024

女性は「悪い男」を好むという固定観念は長い間広まっていました。しかし、モナシュ大学の英国の科学者によって行われた最近の研究は、この問題について新たな視点を提供しています。彼らは、男性の感情的責任と他人を助けようとする意欲に女性がどのように反応するかを調べました。この研究結果は、男性が女性にとって魅力的な理由についての私たちの理解を変える可能性がある。モナシュ大学の科学者が行った研究により、女性に対する男性の魅力に関する新たな発見がもたらされました。実験では、女性たちに男性の写真と、ホームレスと遭遇したときの反応など、さまざまな状況での行動についての簡単なストーリーを見せた。ホームレス男性を無視する人もいたが、食べ物をおごるなど手助けする人もいた。ある研究によると、共感と優しさを示す男性は、共感と優しさを示す男性に比べて、女性にとってより魅力的であることがわかりました。 ... >>

アーカイブからのランダムなニュース

2007 年にはロシアが主導権を握る 13.04.2005

政府は、生体認証情報を含むパスポートおよびビザ文書をロシアに導入するための行動計画を承認しました。

すべての技術的解決策は、2006 年末までに導入する必要があります。これらの措置は、犯罪、特にテロリズムに対抗するのに役立ちます。新しい世代の文書の作成、実行、および管理のための州システムの作成は、情報通信省とすべての関心のある連邦行政機関に委ねられました。 2006 年末までにすべての技術ソリューションを導入する予定です。

つまり、バイオメトリック情報を備えたパスポートがヨーロッパに導入されるまでに、ロシア全土で新しいタイプの外国パスポートとビザ文書の作成と発行が開始されるはずです。

前述のように、新世代の外国パスポートを導入するプロジェクトは、ロシア市民の海外旅行の可能性を確保し、テロ組織に対抗することを目的としています。外国のパスポートの技術的解決策は、外国で導入された解決策と必然的に互換性があることが特に強調されています。

その他の興味深いニュース:

▪ 自宅で給油

▪ リモートブレインコントロール用ワイヤレスインプラント

▪ 新しい発電方法

▪ 注文するブロードキャスト

▪ ロボットリーダー

科学技術、新しいエレクトロニクスのニュースフィード

無料の技術ライブラリの興味深い資料:

▪ サイトセクションシグナルリミッター、コンプレッサー。記事の選択

▪ 記事自然災害および人為的緊急事態から住民と領土を保護する分野における立法行為。安全な生活の基本

▪ 記事アメリカの会社IBMはどのようにして生まれたのですか？詳細な回答

▪ 記事販売部門の完成品の倉庫のマネージャー。仕事内容