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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Digitaler Hall. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Digitale Technologie In den letzten Jahren ist es dank des Aufkommens der notwendigen Elementbasis möglich geworden, den Nachhalleffekt elektronisch zu implementieren, was es ermöglicht, die Qualität und die Leistungsmerkmale des Nachhalls erheblich zu verbessern, seine Abmessungen und seinen Stromverbrauch zu reduzieren. Wie Sie wissen, ist ein Reverb ein Gerät zum Verzögern eines analogen Audiosignals. In elektronischen Nachhallgeräten werden die Funktionen der Verzögerungsleitung von einem N-Bit-Schieberegister ausgeführt, dessen Eingang das digitale Äquivalent des vom Analog-Digital-Wandler (ADC) umgewandelten analogen Eingangssignals und das analoge zugeführt wird Wandler (DAC) an den Ausgang angeschlossen, der das analoge Signal aus dem digitalen Äquivalent wieder herstellt. Der ADC-Ausgangscode kann entweder parallel oder seriell sein. Bei einem parallelen Code ist es notwendig, eine Verzögerung in den Signalen jedes Bits vorzusehen, was zu einer K-fachen Erhöhung der Anzahl von Schieberegistern führt, wobei K die Anzahl von ADC-Bits ist. Bei seriellem Code wird die Verzögerungsleitung an einem Schieberegister ausgeführt, an dessen Ausgang muss jedoch der Seriell-Parallel-Wandler eingeschaltet werden, wenn der Ausgangs-DAC die parallele Zählung verarbeitet. Die Verzögerungszeit wird im ersten Fall durch das Verhältnis der Anzahl der Bits des Schieberegisters zur Taktfrequenz und im zweiten Fall durch das Produkt der Anzahl der Bits des Registers durch die Zeit der Bildung bestimmt K-Bit-Seriencode. Diese beiden Verfahren sind relativ schwierig zu implementieren, da eine relativ große Anzahl von Bits digitaler Codes erforderlich ist, um eine gute Qualität des verzögerten Signals zu erhalten, und dies erfordert die Verwendung komplexer ADCs, DACs und eines Tiefpasses höherer Ordnung Filter am Ein- und Ausgang des Geräts. Eine einfachere Möglichkeit, eine digitale Sequenz aus einem analogen Signal zu erhalten, das durch ein Schieberegister verzögert werden kann, ist die Deltamodulation, mit der Sie nicht den aktuellen Wert des Signals, sondern seine Änderung relativ zum vorherigen digitalisieren können. Das Blockschaltbild des Deltamodulators ist in Abb. 1 dargestellt. 0, ein. Der LPF begrenzt das Spektrum des analogen Eingangssignals, bevor es an den Eingang des Modulators angelegt wird. Der Addierer erzeugt die Differenz zweier Signale: Eingang und wiederhergestellter Ausgang. Abhängig vom Vorzeichen des Momentanwerts dieser Differenz gibt der Komparator entweder einen logischen Pegel von 1 oder XNUMX aus, d. h. das Ausgangssignal des Modulators ist eine Folge von Impulsen mit variabler Dauer und Tastverhältnis. Diese Sequenz wird zum Anlegen an den Eingang des Addierers durch einen Rückgewinnungskanal geleitet, der einen Impulsformer und einen Integrator enthält.
Der Demodulator (Fig. 1b) ist im Wesentlichen ein Analogon des Modulatorwiederherstellungskanals. Ein wichtiges Merkmal des Delta-Modulator-Demodulator-Systems ist die obligatorische Identität der Wiederherstellungskanäle. Auf Abb. Bild 2 zeigt eine vereinfachte Form der Signale an charakteristischen Stellen des Modulators: A - Eingangssignal u(t) und rekonstruiertes u*(t), das dem Addierer zugeführt wird, B - Differenzausgangssignal des Addierers, C - Signal vom Ausgang des Komparators, D - Signal, am Eingang des Integrators. Von Abb. 2 zeigt, dass es zur Verbesserung der Approximation des Eingangssignals notwendig ist, die Taktfrequenz zu erhöhen. Bei einem Nachhall würde dies jedoch für die gleiche Verzögerungszeit eine Erhöhung der "Länge" des zwischen dem Modulator und dem Demodulator enthaltenen Schieberegisters sowie die Verwendung schnellerer Elemente erfordern.
Gleichzeitig zeigt die Analyse, dass eine bessere Annäherung erreicht werden kann, ohne die Taktfrequenz zu ändern. Es ist lediglich erforderlich, je nach Steilheit des Signalverlaufs an einer bestimmten Stelle (und damit der Breite seines Spektrums), den Wert von D entsprechend zu ändern, d. h. die Steilheit des Näherungssignals zu ändern. Sie können A ändern, indem Sie entweder die Integrationskonstante des Integrators oder die Amplitude der ihm zugeführten Impulse ändern. Der unten beschriebene Hall nutzt eine Änderung der Integrationskonstante. Als variabler Widerstand wird ein Feldeffekttransistor verwendet, der durch die Spannung gesteuert wird, die von einer passiven Integrationsschaltung kommt, an die ein Signal vom „EXKLUSIV-ODER“-Element geliefert wird. Mit anderen Worten: Der Deltamodulator wandelt nicht das Signal selbst in eine digitale Sequenz um, sondern dessen Ableitung, aus der durch Integration am Ausgang das ursprüngliche Signal wiederhergestellt werden kann. Informationen zur Deltamodulation und ihrer Anwendung finden Sie in [I, 2, 3]. Der nachfolgend beschriebene Digitalhall basiert auf dem Prinzip der adaptiven Deltamodulation und kann sowohl als EMI- und EMV-Funktionseinheit als auch als eigenständiges Gerät zur Realisierung von Hall- und Echoeffekten in Amateurensembles eingesetzt werden. Es ist auch interessant, es in einem Haushaltsradiokomplex zu verwenden, um einen großen Raum zu simulieren. Das Blockschaltbild des Reverbs ist in Abb. 3 dargestellt. Der Eingangsaddierer fügt das Eingangssignal dem Teil des verzögerten Signals hinzu, wodurch Sie den Effekt mehrerer Schallreflexionen erzielen können. Der Modulator wandelt sie in eine digitale Folge um, die das M-Bit-Schieberegister um eine Zeit Tz verzögert. Diese Zeit und damit die Nachhallzeit (Echo) kann durch die Formel bestimmt werden: Тз=N/4, wobei fi die Taktfrequenz ist. Der Demodulator rekonstruiert das ursprüngliche analoge Signal aus der digitalen Sequenz.
Der Ausgangsaddierer dient zum Hinzufügen des verzögerten Signals zum Eingang, und der Pegel des verzögerten Signals kann angepasst werden, wodurch Sie die Reverb-Tiefe stufenlos von null bis zum Maximum ändern können. Technische Hauptmerkmale.
Das Schaltbild des Reverbs ist in Abb. 4 dargestellt. 1. Der Eingangsaddierer wird am Operationsverstärker DAXNUMX ausgeführt, der gleichzeitig die Funktionen eines Tiefpassfilters erster Ordnung ausführt, der das Spektrum des Gesamtsignals begrenzt.
Der Modulator enthält Mikroschaltungen DA2, DA3, DD1, ein Logikelement DD4.1 und einen Feldeffekttransistor VT1.1. Der Modulator arbeitet wie folgt. Der Komparator DA2 vergleicht die Spannung des vom Ausgang des Addierers kommenden Signals mit der Spannung am Integrator DA3 und erzeugt je nachdem, welche größer ist, ein Signal von 0 bzw. 1. Dieses Signal wird dem Informationseingang des Triggers DD1.1 zugeführt, der die Funktionen eines digitalen Sample-and-Hold-Bausteins übernimmt. Die Impulsfolge vom Triggerausgang wird an den Eingang des Schieberegisters und an die Vorrichtung zum Umwandeln unipolarer Impulse in symmetrische bipolare Impulse übertragen, die an den Widerständen R5-R7 erzeugt werden. Pulssymmetrien werden mit einem Trimmwiderstand R5 erreicht. Als nächstes werden die Impulse dem Integrator zugeführt, dessen Integrationskonstante mittels eines Feldeffekttransistors VT1.1 geändert wird, gesteuert durch ein Signal von dem Element DD4.1. Der Feldeffekttransistor VT1.1, das Element DD4.1 und die Trigger des DD1-Chips bilden den Anpassungsknoten. Dieser Knoten ändert die Integrationskonstante und damit die Steigung des Integrator-Ausgangssignals in Abhängigkeit von Amplitude und Frequenz des Eingangssignals, wodurch Sie einen linearen Frequenzgang in einem breiten Frequenzband mit gutem Signal-Rausch-Verhältnis erhalten Verhältnis. Sind in der digitalen Folge in benachbarten Zyklen die logischen Pegel unterschiedlich, was einer kleinen Änderung des Eingangssignals entspricht, so wird am Ausgang des "EXKLUSIV-ODER"-Gliedes DD4.1 Pegel 1 gebildet, was zu einer Erhöhung von führt die Spannung am Gate des Feldeffekttransistors VT1.1 und eine Erhöhung des Widerstands seines Kanals . Als Ergebnis steigt die Zeitkonstante des Integrators und dementsprechend nimmt die Steigung seiner Ausgangsspannung ab. Bei einer starken Änderung des Eingangssignals steigt die Steilheit der Spannung am Ausgang des Integrators entsprechend an. Das Schieberegister besteht aus Mikroschaltungen DD10-DD13. das sind dynamisches RAM mit einer Kapazität von 16 K mit der Organisation in einem Bit. Mikroschaltungen DD2, DD3 führen die Funktionen eines Adresszählers aus, und Mikroschaltungen DD5, DD8 .- schalten Adressen von Reihen und Adressen von Spalten des RAM um. Es hat sich herausgestellt, dass auf die Regenerationseinrichtung verzichtet werden kann, da bei einer Taktfrequenz von 100 kHz die Umlaufzeit für alle RAM-Zeilen kleiner als 2 ms ist. Der auf dem Operationsverstärker DA5 montierte Demodulator, zwei Flip-Flops DD9.1 und DD9.2 und ein Feldeffekttransistor VT1.2 müssen mit dem Modulator identisch sein (wenn der Komparator bedingt davon entfernt wird). Auf dem Operationsverstärker DA4 ist ein Ausgangsaddierer aufgebaut, der wie der Eingangsaddierer gleichzeitig die Funktionen eines Tiefpassfilters erster Ordnung ausführt. Mit dem variablen Widerstand R31 können Sie die Dauer (Tiefe) des Nachhalls und mit R32 den Pegel des verzögerten Signals ändern. Der Taktgenerator ist gemäß der Integrator-Komparator-Schaltung auf den Elementen DD6.4-DD6.6 aufgebaut, deren Frequenz durch einen variablen Widerstand R16 stufenlos geändert werden kann, was zu einer gleichmäßigen Änderung der Verzögerungszeit (Nachhallzeit) führt ). Auf den Elementen DD6.1-DD6.3 und dem Transistor VT2 ist ein Generator sinusförmiger Schwingungen mit Infraschallfrequenz montiert, der es ermöglicht, die Frequenz des Taktgenerators bei der Implementierung des "Chorus" -Effekts zu modulieren. Der Schalter SA1 wird verwendet, um die Frequenz des Generators schrittweise zu ändern. Die Modulationstiefe wird durch einen variablen Widerstand R19 eingestellt. Das Einrichten eines Halls beginnt mit der Überprüfung der Funktion des Taktgenerators. Verbinden Sie den Eingang des Oszilloskops mit dem Ausgang des DD6.4-Elements und beobachten Sie Rechteckimpulse auf dem Bildschirm, deren Dauer ungefähr 1 μs betragen sollte, und die Wiederholungsfrequenz sollte durch den variablen Widerstand R16 geändert werden (wenn der variable Widerstand R19-Schieberegler ist entsprechend der Schaltung auf die untere Position eingestellt) von 100 bis 500 kHz. Im Generator sinusförmiger Schwingungen erzeugt eine Auswahl von Widerständen R24 und R29 eine sinusförmige Wellenform (der Eingang des Oszilloskops ist mit der negativen Platte des Kondensators C8 verbunden). Nachdem sie die Funktionsfähigkeit des Taktgenerators und des Sinusschwingungsgenerators überprüft haben, beginnen sie mit dem Aufbau des Modulators. Sein Eingang ist mit einem gemeinsamen Draht verbunden, und ein Oszilloskop ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers DA3 verbunden. Auf dem Bildschirm werden dreieckige Impulse beobachtet, deren Symmetrie mit einem Abstimmwiderstand R5 eingestellt wird. Amplitude der Impulse. sollte nicht mehr als 5 mV betragen, und die Frequenz ist zweimal kleiner als die Uhr. Nach den durchgeführten Operationen wird der Eingang des Modulators von der gemeinsamen Leitung getrennt und mit dem Ausgang des Eingangsaddierers verbunden, an dessen Eingang ein Signal mit einer Amplitude von 140 mV und einer Frequenz von 20 Hz vom Ton geliefert wird Generator. Am Ausgang des Operationsverstärkers DA3 sollte ein Signal mit der gleichen Frequenz, jedoch mit einer 10-mal größeren Amplitude und gegenüber dem Eingang um 180 ° verschoben sein. Durch Änderung der Frequenz des Eingangssignals von 20 Hz auf 14 kHz wird die Linearität des Frequenzgangs des Modulators durch Auswahl des Widerstands R8 erreicht. Der Demodulator wird in der gleichen Reihenfolge wie der Modulator eingestellt. Zunächst wird der D-Eingang des Triggers DD9.1 vom Schalter SA3 getrennt und mit dem direkten Ausgang des Triggers DDI.I verbunden. Der Eingang des Nachhalls ist mit der gemeinsamen Leitung verbunden, das Oszilloskop ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers DA5 verbunden und der Trimmwiderstand R38 gleicht das Dreiecksignal aus. Dann wird vom Tongenerator ein Signal mit einer Amplitude von 140 mV und einer Frequenz von 20 Hz bis 14 kHz geliefert, und durch Auswahl des Widerstands R41 sind die Parameter von Modulator und Demodulator identisch. Danach wird der D-Eingang des Triggers DD9.1 wieder mit dem Schalter SA3 verbunden. Das Signal am Ausgang des Demodulators muss relativ zum Eingang verzögert werden, was (bei der minimalen Taktfrequenz) überprüft wird, indem das Signal schnell vom Eingang des Halls entfernt wird. Am Ausgang sollte das Signal nach einer bestimmten Zeit gleich der Verzögerungszeit verschwinden. Der Ausgangsaddierer hat keine Funktionen und beginnt in der Regel sofort zu arbeiten. Eine Auswahl des Widerstands R14 stellt die maximale Nachhallzeit (Anzahl der Echowiederholungen) an der oberen Position des Schiebereglers des variablen Widerstands R3 gemäß dem Schema ein). Wählen Sie den Widerstand R34 und stellen Sie den maximalen Pegel des verzögerten Signals im Ausgang ein. Um den Reverb mit Strom zu versorgen, benötigen Sie eine stabilisierte Low-Power-Quelle mit Ausgangsspannungen von 12 V und 2 x 5 V. Der von jeder Quelle verbrauchte Strom überschreitet 30 mA nicht. Zur Eliminierung von Störungen ist es erforderlich, die Lithiumleitungen mit Oxidkondensatoren mit einer Kapazität von mindestens 10 μF mit parallel geschalteten Keramikkapazitäten von 0,1 μF zu überbrücken. In der Nähe jedes positiven Ausgangs der DD10-DD13-Mikroschaltungen müssen auch Shunt-Keramikkondensatoren mit einer Kapazität von 0,22 Mikrofarad eingebaut werden. Im Gerät verwendete Trimmerwiderstände - SP5-3, Variablen - SP-1. Kondensatoren: Keramik - KM-5 und KM-6, Oxid - K50-6. Anstelle von OU K140UD7 können K140UD6, K544UD1, K140UD8 verwendet werden. Der Komparator K554CA1 kann unter Berücksichtigung der Merkmale ihrer Aufnahme durch K554CA2, K554CAZ, K521CA1-K52ICA3 ersetzt werden. Chips der K561-Serie können durch die entsprechenden aus der K164- oder K176-Serie ersetzt werden. Ziel bei der Entwicklung des Nachhallgeräts war es, ein möglichst einfaches Gerät mit relativ hohen Qualitäts- und Leistungsmerkmalen zu schaffen. Eine weitere Qualitätsverbesserung kann durch den Einsatz komplexerer Anpassungseinheiten im Modulator und Demodulator erreicht werden. Reduzierung der Speichermenge durch schrittweise Reduzierung der „Länge“ des Adresszählers (z. B. durch Einführung eines 14-Positionen-Schalters, dessen gemeinsamer Richtungsausgang mit den kombinierten R-Eingängen der Mikroschaltungen DD2, DD3 verbunden ist , die Positionsausgaben an die Zählerbits) wird es ermöglichen, sukzessive vom Echoeffekt „auf Hall“, „Flanger“, „Phaser“ usw. umzuschalten, bis die Verzögerung vollständig beseitigt ist. Dies alles führt jedoch zu einer komplexeren Schaltung , was ein erfahrener Funkamateur auf Wunsch problemlos selbst umsetzen kann. Literatur: 1. M. D. Venediktov, Yu. P. Zhenevsky, V. V. Markov und G. S. Eidus, Deltamodulation. Theorie und Anwendung. - M.: Kommunikation. 1976.
Autor: V. Barchukov, Moskau; Veröffentlichung: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Kommentare zum Artikel: Alex Vor 25 Jahren gesammelt! Es funktioniert noch! Lediglich der Signal-Rauschabstand ist nicht sehr gut. ![[Lol]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/lol.gif){kind=small}
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