دائرة خط تأخير الصوت - لتأثيرات الصدى والتردد

جرب أداة القضاء على المشاكل





خط تأخير الصوت عبارة عن تقنية يتم فيها تمرير إشارة صوتية معينة عبر سلسلة من مراحل التخزين الرقمي ، حتى يتأخر إخراج الصوت النهائي لفترة معينة (عادةً بالمللي ثانية). عندما يتم إعادة إخراج الصوت المتأخر هذا إلى الصوت الأصلي ، فإنه ينتج عنه صوت محسن بشكل مذهل ، وهو أغنى وأكثر ضخامة ومليء بميزات مثل الصدى والتردد.

ملخص



تعتمد تجربة الاستماع للموسيقى التي يتم تشغيلها داخل الغرفة بشكل كبير على التصميمات الداخلية للغرفة.

إذا كان الجزء الداخلي من الغرفة مليئًا بالعديد من الديكورات الحديثة والنوافذ الزجاجية ، فقد يؤدي ذلك إلى إحداث الكثير من تأثير الصدى على الموسيقى.



من ناحية أخرى ، إذا كانت الغرفة تحتوي على الكثير من العناصر القائمة على القماش مثل الستائر الثقيلة والأثاث المبطن وما إلى ذلك ، فإن الموسيقى تميل إلى فقدان كل تأثيرات الصدى والصدى ، وقد تبدو مملة وغير مثيرة للاهتمام.

بالنسبة للحالة الأخيرة ، ربما يمكنك اختيار التخلص من جميع الستائر والوسائد والوسائد ومجموعة الأرائك والتخلص منها ، أو اختيار دائرة خط تأخير الصوت المقترحة ، والتي ستساعدك على استعادة أجواء الموسيقى بشكل طبيعي دون التضحية بمفضلتك المفضلة الداخلية.

من خلال هذه الدائرة ، يمكنك في الواقع إنشاء صدى (تأخير وقت إشارة الصوت) وصدى (بعد الانعكاسات) وتحقيق صوت أكثر ثراءً.

حتى وقت ليس ببعيد ، كانت التقنية الوحيدة للحصول على تأخير الإشارة الصوتية هي استخدام أجهزة إلكترونية مكلفة للغاية. اليوم لدينا شكل جديد تمامًا من IC ، يُطلق عليه 'لواء الجرافة' والذي يسمح لك ببناء نظام التأخير الشخصي الخاص بك بسعر رخيص جدًا.

يعلق المفهوم بين مصدر الصوت ومكبر الصوت ، أو بين مكبر الصوت ومضخم الطاقة ، ويوفر المفهوم صدى إشارة متغيرًا ، والذي يمكن أن يثري الصوت من معظم أنظمة الموسيقى المنزلية.

مع تعديلات الدوائر الصغيرة ، يمكن تطبيق الفكرة أيضًا على شكل طور / فلانجر ، مما يسمح للمستخدم بالحصول على مؤثرات صوتية لتسجيل التطبيقات وللقيثارات الكهربائية التي يستخدمها المتخصصون.

IC لواء الجرافة عبارة عن سجل إزاحة MOStype يتألف من سجلين من 512 مرحلة في حزمة فردية 14 سنًا.

إذا تم تغذية إشارة صوتية إلى مدخلات تصميم لواء الجرافة ، وكانت الدوائر المتكاملة ذات الصلة التي يتم تشغيلها بواسطة مولد ساعة ، تتسبب في انتقال الإشارة الصوتية بطريقة متدرجة ، مرحلة تلو الأخرى ، حتى تصل الإشارة أخيرًا إلى الإخراج باستخدام التأخير المقصود.

يظهر الرسم التخطيطي للكتلة لدائرة خط التأخير أدناه:

عندما يتم إعادة إرسال هذه الإشارة المتأخرة (إعادة تدويرها) إلى الإشارة الأصلية ، يتم محاكاة تأثير الارتداد.

إلى جانب توفير أجواء في الوقت الفعلي ، يمكن تنفيذ دائرة لواء الجرافة مع أي نظام صوتي لإنتاج صوت استريو اصطناعي من مصادر صوت أحادية ، وهو خيار مفيد لـ 'الصوت المزدوج' و 'الطور / التشفيه'.

ما هو لواء دلو

يذكرنا مصطلح 'لواء دلو' بسلسلة من الرجال يسلمون دلاء من الماء لمكافحة خطر الحريق.

يعمل سجل التحول التناظري لواء الجرافة بطريقة متطابقة ، ومن ثم الاسم.

من ناحية أخرى ، مع سجلات النقل ، تمثل المكثفات 'الجرافات' المتصلة مباشرة على PMOS IC. يمكن أن يكون هناك ما يزيد عن 1000 من هذه المكثفات على كل شريحة (مكثف واحد واثنين من ترانزستورات MOS لكل مرحلة).

العنصر الذي يتم تمريره هو في الواقع حزم الشحنات الكهربائية عبر مرحلة إلى أخرى. نحن نعلم أنه ليس من السهل وضع الماء بالتساوي في الدلو ومنه في نفس الوقت.

بنفس الطريقة ، ليس من السهل شحن وتفريغ مكثف في وقت واحد. يتم حل هذه المشكلة من خلال سجلات التحول ، ومن خلال زوج من ترددات الساعات خارج الطور.

خلال الفترة التي تكون فيها الساعة الأولى عالية ، يتم إلقاء الجرافات ذات الأرقام 'الفردية' في الحاويات اللاحقة بأرقام 'زوجية'. بمجرد وصول الساعة العالية الثانية ، يتم إلقاء الجرافات الزوجية في الدلاء الفردية المتتالية التالية.

بهذه الطريقة ، يتم نقل الرسوم الفردية عبر الخط من مرحلة واحدة في كل مرة.

الصورة أعلاه هي مظهر تخطيطي لأربع مراحل قياسية من سجل التحول التناظري MN3001.

يتكون كل MN3001 IC من سجلي إزاحة 512 مرحلة. تذكر أن المرحلتين A و C مرتبطة بساعة معينة ، بينما تقترن المرحلتان B و D بساعة أخرى لتقديم العلاقة الفردية / الزوجية.

كيف تعمل دائرة خط التأخير

يوضح المخطط التالي التخطيطي الكامل لخط تأخير الصوت.

عندما تقوم بالفعل بإنشاء تأخير في إشارة صوتية ، فإنك تنشئ مجموعة متنوعة من المؤثرات الصوتية المثيرة للاهتمام. أكثر ما يلفت الانتباه هو محاكاة تأثير الصدى.

ومع ذلك ، فإن التأخيرات التي يسببها لواء الجرافة عادة ما تكون صغيرة جدًا بحيث يمكن التعرف عليها على أنها أصداء منفصلة.

يمكن أن يؤدي تكرار الإشارة المتأخرة مع تناقص الكسب إلى محاكاة الانحلال الصحي للأصداء في فضاء صدى.

من خلال إدخال مكاسب معينة خلال إعادة تداول الإشارة المتأخرة ، قد يكون من الممكن توليد نتيجة غير طبيعية للموسيقى 'زنبرك الباب'.

يؤدي التسبب في تأخير إشارة آلية أو مسار كلام بمقدار 30 أو 40 مللي ثانية ودفع الإشارة المتأخرة مرة أخرى إلى الإشارة الأصلية إلى إنتاج صوت ناتج أكثر ضخامة ويعطيه انطباعًا بوجود أكثر من الكمية الأولية للأصوات أو العمق الموسيقي.

يسمى هذا النوع من المقاربة الشعبية 'الصوت المزدوج'. يمكن أن يكون تأثير التأخير القصير المعروف الآخر في شكل صوت غريب ينشأ من خلال تقنية تسمى 'الطور' أو 'التشفيه البكر'.

يأتي العنوان من تجربته الأصلية التي تم فيها استخدام مسجل الشريط لتوليد التأخير الزمني ، كما أدى فرك اليد الماهرة على الجانب الخارجي من بكرة تغذية الشريط إلى تغيير التأخير لتوليد التأثير الصوتي.

اليوم ، يمكن تطوير هذا التأثير بالكامل من خلال التكنولوجيا الرقمية ، عن طريق تأخير الإشارة 0.5 إلى 5 مللي ثانية أثناء إضافة أو طرح الإشارة المتأخرة من الإشارة الأصلية.

في إعداد الطور / الفلانجر ، يتم إنهاء التردد وتوافقياته التي تتطابق أطوالها الموجية مع التأخير الزمني تمامًا ، بينما يتم تعزيز جميع الترددات الأخرى.

بهذه الطريقة ، يتم تعديل مرشح مشط له تردد بين الشقوق عن طريق تغيير تردد الساعة ، كما هو موضح أدناه.

والنتيجة هي تحسين نغمي يتم إدخاله على الصوت غير النغمي ، مثل الطبول والصنج وكذلك الترددات الصوتية.

يتيح لك وضع الطور / الفلانجر نسخ الإشارات المجسمة من أصل أحادي الصوت. لتحقيق ذلك ، يتم إرسال الإخراج المرحلي المستخرج عن طريق إدخال الإشارة المتأخرة إلى قناة واحدة ، بينما يتم إرسال الإخراج المستخرج عن طريق طرح الإشارة المتأخرة إلى الاتجاه المعاكس.

بالنسبة للجمهور ، يتم إلغاء تأثير التدريج ، مما يسمح بتأثير استريو اصطناعي جيد لآذانهم.

العناصر الرئيسية للتصميمات ، بلا شك ، هي وحدات IC ذات اللواء الدلو ، القادرة على تجميع الإشارات التناظرية مباشرة. لا تتضمن الدوائر محولات باهظة الثمن من التناظرية إلى الرقمية ومن الرقمية إلى التناظرية.

بمجرد تغذية نبض الساعة من flipflop إلى IC لواء الجرافة ، يتم نقل مصدر التيار المستمر الموجود عند الإدخال إلى السجل. يتم إزاحة البتات المنفصلة مرحلة تلو الأخرى من خلال نبضات ساعة متتابعة حتى تصل في النهاية ، بعد 256 نبضة ، إلى نهاية الخط وتوصيل إشارة الخرج.

يتم تنظيف شكل الموجة الناتج باستخدام مرشح تمرير منخفض وأي إشارة مكررة كانت موجودة عند الإدخال ولكنها تأخرت بمقدار 256 ضعفًا لفترة تردد الساعة.

على سبيل المثال ، عندما يكون تردد الساعة 100 كيلو هرتز ، يمكن أن يكون التأخير 256 × 1 / 100،000 = 2.56 مللي ثانية. بالنظر إلى أن معدل أخذ العينات لإشارة الموسيقى على الإدخال يعتمد على تردد الساعة ، يمكن أن يكون الحد الافتراضي لتردد ساعة أقل بنسبة 50 ٪ هو الحد الأقصى للتردد الصوتي الذي يمكن نقله بفعالية.

ومع ذلك ، بسبب قيود الحياة الواقعية ، قد يبدو أن 1/3 من تردد الساعة هدف تصميم أكثر واقعية. يمكن أن تكون الدوائر متصلة أو متتالية بشكل تسلسلي لتقديم تأخيرات زمنية أطول بمعدلات ساعة متزايدة ، على الرغم من أن الضوضاء المرتفعة في الدوائر المتصلة بالسلسلة قد تفوق الارتفاع في عرض النطاق الترددي.

في وضع التأخير ، يتم توصيل مسجلي الإزاحة في سلسلة ، مما يتيح استخدام ترددات على مدار الساعة أعلى مرتين.

يسمح هذا ببرمجة ضعف عرض النطاق الترددي لكل سجل نوبة للتأخير الزمني نفسه. حتى في وضع النطاق الترددي المزدوج هذا ، فإن تردد الساعة الضروري لتأخير 40 مللي ثانية ، يقيد النطاق الترددي إلى إشارة إدخال قصوى تبلغ 3750 هرتز ، والتي تبدو كافية تمامًا لتردد الصوت ، على الرغم من أنها ليست كافية لمعظم المعدات الموسيقية.

في العديد من التطبيقات التي يتم فيها تنفيذ الإرسال المتأخر للإشارة الأصلية ، يمكن إخفاء الانخفاض في عرض النطاق الترددي بسبب الإشارات عالية التردد الموجودة في إدخال الإشارة الأصلي. للتعويض عن توهين الإشارة العادي ، يتم استخدام مضخم 8.5 ديسيبل بين مسجلات الإزاحة.

في وضع الطور / الفلانجر ، أقصى تأخير ضروري هو حوالي 5 مللي ثانية ، وهو صغير بما يكفي لاستخدام سجل إزاحة واحد دون التضحية بعرض النطاق الترددي.

وبالتالي ، يتم إرفاق سجل التحول الثاني بالتوازي مع الأول لتعزيز نسبة S / N. يتم تطبيق ترددات الإشارة في الطور ، بينما تتم إضافة إشارات الضوضاء وخصمها عشوائيًا.

Phasor / Flanger

يظهر الرسم التخطيطي للكتل لتصميمات الفحل / الفلانجر في الرسم البياني التالي.

يتم إعطاء الرسم التخطيطي للطور / فلانجر أدناه:

في كل سيناريوهات ، تكون بوابة NOR الرباعية IC4 مزورة مثل الهزاز المتعدد المستقر الذي يعمل بضعف تردد معدل الساعة المحدد.

يتصل خرج IC4 بـ flip-flop IC5 ، والذي يوفر بضع إشارات مساهمة (180 درجة خارج الطور مع بعضها البعض) مع دورات عمل FIFTY PERCENT.

ثم تعمل هذه النبضات كمدخلات على مدار الساعة لسجلات التحول في IC2. يحدد المقاوم R16 التردد وهو سرعة ثابتة في دائرة التأخير.

يمكن تغيير تردد الساعة حسب الرغبة عن طريق إضافة المزيد من المقاومات بالتوازي من خلال الموصلات المعطاة في الطور / الفلانجر.

تتم معالجة إشارة الإدخال الصوتي من خلال سبعة أقطاب لمراحل مرشح التمرير المنخفض ، حيث يتم استخدام IC3 و 1/2 IC1. تضمن المرشحات توهينًا كليًا يبلغ 42 ديسيبل / أوكتاف على تردد مضبوط.

كتوضيح ، عندما يتم ضبط الفلتر على 5000 هرتز ، يتم إضعاف إشارة 10000 هرتز بأكثر من 100: 1.

أثناء تشغيل المرشحات بمضخمات تشغيل عالية الكسب ، يمكنك زيادة مخرجاتها إلى أقصى حد قبل التدحرج بمعدل 6 ديسيبل / أوكتاف لكل عمود. يسمى هذا النوع من المرشحات 'تحت الترطيب'.

من خلال الاختيار الصحيح لميزان مراحل الفلتر غير المخمدة والمثقلة بالتخميد (RC) ، من السهل تكوين مرشح له استجابة مسطحة في نطاق المرور المقصود ، من أجل تحقيق 3 ديسيبل على تردد الضبط ، والميزة معدل انقلاب يبلغ 6 ديسيبل مضروبًا في كمية الأقطاب.

هذا هو بالضبط ما يتم تنفيذه في تصميمات خط التأخير و phaseor / flanger المقدمة في هذه المقالة. عادة ما تكون هناك حاجة إلى قدر كبير من العمل الإحصائي لتحديد قيم المقاوم للفلاتر.

لتسهيل الأمور ، يمكنك اختيار قيم المقاوم المناسبة من جدول قيم المقاوم المرشح.

استفد من هذا الجدول لاختيار قيم المقاوم على وجه التحديد لدائرة خط التأخير. (ستمنحك قيم مقاوم المرشح الواردة في الشكل 4 وفاتورة المواد المرتبطة به تأخيرًا محسّنًا قدره 5 مللي ثانية ، مع خفض الإخراج بمقدار 3 ديسيبل عند 15 كيلو هرتز للطور / الفلانجر.)

مزود الطاقة

قائمة الاجزاء

C12 - 470 درجة فهرنهايت ، 35 فولت
C13 ، C15 ، C16 - مكثف قرص 0.01 uF ، مكثف قرص C14 -100 pF
C17 - 33 درجة فهرنهايت ، 25 فولت

D1 ، D2 - IN4007
D3 -1N968 (20 فولت) ديود زينر
F1 -1/10 - فتيل أمبير
منظم جهد دقيق IC6 -723

جميع المقاومات هي I / 4 وات تسامح 5٪:

R17-1k
R18 - 1 م

RI9 - 10 ohms
R20 - 8.2 كيلو أوم
R21 - 7.5 كيلو أوم
R22 - 33 كيلو أوم
R23 - 2.4 كيلو

تظهر دائرة إمداد الطاقة لخط تأخير الصوت في الصورة أعلاه. إنه مبني حول منظم الجهد ، IC6 ، لتدوير خرج الإمداد الأساسي بجهد 15 فولت. يتضمن سجل التحول مصادر كل +1 و +20 فولت.

يتم الحصول على سكة +20 فولت باستخدام zener diode D3 ، ويأتي خط +1 فولت من مقسم الجهد الذي تم تكوينه حول R22 و R23.

نظرًا لأن مضخمات المرجع يتم تشغيلها من خلال مصدر أحادي الطرف ، يصبح من الضروري أن يكون لديك وظيفة خط جهد 10.5 فولت كمرجع في الدائرة لهذه الأجهزة.

بناء

يتم توضيح دليل الحفر والحفر ذي الأبعاد الحقيقية ، والشيء نفسه لكل من تخطيطات الدائرة ولكن تم توصيلها بطريقة مختلفة حسب الضرورة ، في الأشكال أدناه.

قبل تركيب أي أجزاء على PCB ، يجب إدخال وصلات وصلات العبور المختلفة ولحامها في الفتحات. بعد ذلك ، قم بتوصيل اللوحة كما هو محدد أعلاه ، وفقًا لطريقة التشغيل المفضلة.

كن حذرًا بشأن اتجاه الدبوس لجميع أجهزة أشباه الموصلات والمكثفات الإلكتروليتية ، وأدخلها بشكل صحيح.

تأكد من إمساك وتجميع أجهزة MOS بعناية نظرًا لأنها حساسة للشحنات الساكنة ، وقد تتضرر من الشحنات الساكنة المطورة على أصابعك. يمكنك إدخال IC مباشرة على PCB أو أيضًا الاستفادة من مآخذ IC.

المواصفات الرئيسية لدائرة خط تأخير الصوت المقترحة



السابق: Soft-Start Power Supply لمكبرات الصوت التالي: دائرة مراقبة البطارية المنخفضة Ni-Cd باستخدام Lambda Diode