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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Reverberación digital. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Tecnología digital En los últimos años, gracias a la aparición de la base de elementos necesarios, se ha hecho posible implementar electrónicamente el efecto de reverberación, lo que permite mejorar significativamente la calidad y las características de rendimiento de la reverberación, reducir sus dimensiones y consumo de energía. Como sabe, una reverberación es un dispositivo para retrasar una señal de audio analógica. En los reverberadores electrónicos, las funciones de la línea de retardo las realiza un registro de desplazamiento de N bits, cuya entrada recibe el equivalente digital de la señal analógica de entrada convertida por el convertidor de analógico a digital (ADC), y el analógico convertidor (DAC) se conecta a la salida, restaurando nuevamente la señal analógica del equivalente digital. El código de salida del ADC puede ser paralelo o serial. Con un código paralelo, es necesario proporcionar un retraso en las señales de cada bit, lo que conduce a un aumento en el número de registros de desplazamiento K veces, donde K es el número de bits ADC. Con el código serial, la línea de retardo se realiza en un registro de desplazamiento; sin embargo, en su salida, es necesario encender el convertidor de serie a paralelo si el DAC de salida procesa el conteo paralelo. El tiempo de retardo en el primer caso estará determinado por la relación entre el número de bits del registro de desplazamiento y la frecuencia del reloj, y en el segundo, por el producto del número de bits del registro por el tiempo de formación del Código de serie de K bits. Ambos métodos son relativamente difíciles de implementar, ya que se requiere una cantidad relativamente grande de bits de códigos digitales para obtener una buena calidad de la señal retardada, y esto requiere el uso de complejos ADC, DAC y paso bajo de alto orden. Filtros a la entrada y salida del dispositivo. Una forma más sencilla de obtener una secuencia digital a partir de una señal analógica que puede retrasarse mediante un registro de desplazamiento es la modulación delta, que le permite digitalizar no el valor actual de la señal, sino su cambio en relación con el anterior. El diagrama de bloques del modulador delta se muestra en la fig. 1, un. El LPF limita el espectro de la señal analógica de entrada antes de que se aplique a la entrada del modulador. El sumador genera la diferencia de dos señales: entrada y salida restaurada. Dependiendo del signo del valor instantáneo de esta diferencia, el comparador emite un nivel lógico de 0 o 1, es decir, la señal de salida del modulador es una secuencia de pulsos con duración y ciclo de trabajo variables. Para aplicar a la entrada del sumador, esta secuencia se pasa a través de un canal de recuperación que contiene un formador de pulsos y un integrador.
El demodulador (Fig. 1b) es esencialmente un análogo del canal de recuperación del modulador. Una característica importante del sistema modulador - demodulador delta es la identidad obligatoria de los canales de recuperación. En la fig. La Figura 2 muestra una forma simplificada de las señales en puntos característicos del modulador: A - señal de entrada u(t) y u*(t) reconstruida suministrada al sumador, B - señal de salida de diferencia del sumador, C - señal del salida del comparador, señal G, en la entrada del integrador. De la fig. 2 muestra que para mejorar la aproximación de la señal de entrada, es necesario aumentar la frecuencia del reloj. Sin embargo, en una reverberación, para el mismo tiempo de retardo, esto requeriría un aumento en la "longitud" del registro de desplazamiento conectado entre el modulador y el demodulador, así como el uso de elementos más rápidos.
Al mismo tiempo, el análisis muestra que se puede lograr una mejor aproximación sin cambiar la frecuencia del reloj. Solo es necesario, dependiendo de la inclinación de la curva de la señal en algún punto (y, por lo tanto, de la amplitud de su espectro), cambiar el valor de D en consecuencia, es decir, cambiar la inclinación de la señal aproximada. Puede cambiar A cambiando la constante de integración del integrador o la amplitud de los pulsos que se le suministran. La reverberación que se describe a continuación utiliza un cambio en la constante de integración. Como resistencia variable se utiliza un transistor de efecto de campo, controlado por la tensión procedente de un circuito integrador pasivo, al que se suministra una señal desde el elemento "OR EXCLUSIVO". En otras palabras, el modulador delta no convierte la señal en sí en una secuencia digital, sino su derivada, a partir de la cual se puede restaurar la señal original mediante integración en la salida. Puedes leer sobre la modulación delta y su aplicación en [I, 2, 3]. La reverberación digital que se describe a continuación se basa en el principio de modulación delta adaptativa y se puede utilizar como unidad funcional EMI y EMC y como dispositivo independiente para implementar efectos de eco y reverberación en conjuntos de aficionados. También es interesante usarlo en un complejo de radio doméstico para simular una habitación grande. El diagrama de bloques de la reverberación se muestra en la Fig.3. El sumador de entrada agrega la señal de entrada a la parte retrasada, lo que le permite obtener el efecto de múltiples reflejos de sonido. El modulador lo convierte en una secuencia digital, que el registro de desplazamiento de bits M retrasa durante un tiempo Tz. Este tiempo, y por lo tanto el tiempo de reverberación (eco), se puede determinar mediante la fórmula: Тз=N/4, donde fi es la frecuencia del reloj. El demodulador reconstruye la señal analógica original a partir de la secuencia digital.
El sumador de salida sirve para agregar la señal retrasada a la entrada, y el nivel de la señal retrasada se puede ajustar, lo que le permite cambiar suavemente la profundidad de reverberación de cero al máximo. Características técnicas principales.
El diagrama de circuito de la reverberación se muestra en la fig. 4. El sumador de entrada se realiza en el amplificador operacional DA1, que realiza simultáneamente las funciones de un filtro de paso bajo de primer orden que limita el espectro de la señal total.
El modulador incluye microcircuitos DA2, DA3, DD1, un elemento lógico DD4.1 y un transistor de efecto de campo VT1.1. El modulador funciona de la siguiente manera. El comparador DA2 compara la tensión de la señal procedente de la salida del sumador con la tensión del integrador DA3 y, según cuál sea mayor, genera una señal de 0 o 1, respectivamente. Esta señal se envía a la entrada de información del disparador DD1.1, que realiza las funciones de un dispositivo digital de muestreo y retención. La secuencia de pulsos de la salida del disparador se transmite a la entrada del registro de desplazamiento y al dispositivo para convertir pulsos unipolares en bipolares simétricos, hechos en las resistencias R5-R7. Las simetrías de pulso se logran con una resistencia de ajuste R5. A continuación, los pulsos se alimentan al integrador, cuya constante de integración se cambia por medio de un transistor de efecto de campo VT1.1, controlado por una señal del elemento DD4.1. El transistor de efecto de campo VT1.1, el elemento DD4.1 y los disparadores del chip DD1 conforman el nodo de adaptación. Este nodo cambia la constante de integración y, por lo tanto, la pendiente de la señal de salida del integrador, según la amplitud y la frecuencia de la señal de entrada, lo que le permite obtener una respuesta de frecuencia lineal en una banda de frecuencia amplia con una buena relación señal/ruido. relación. Si en la secuencia digital en ciclos adyacentes los niveles lógicos son diferentes, lo que corresponde a un pequeño cambio en la señal de entrada, entonces se forma el nivel 4.1 en la salida del elemento "OR EXCLUSIVO" DD1. Esto conduce a un aumento en el voltaje en la puerta del transistor de efecto de campo VT1.1 y un aumento en la resistencia de su canal. Como resultado, la constante de tiempo del integrador aumentará y, en consecuencia, la pendiente de su voltaje de salida disminuirá. Con un fuerte cambio en la señal de entrada, la pendiente del voltaje en la salida del integrador aumentará en consecuencia. El registro de desplazamiento se realiza en microcircuitos DD10-DD13. que son RAM dinámicas con una capacidad de 16 K con la organización en un bit. Los microcircuitos DD2, DD3 realizan las funciones de un contador de direcciones, y los microcircuitos DD5, DD8.- cambian la dirección de las filas y las direcciones de las columnas de la RAM. Resultó posible abandonar el dispositivo de regeneración, ya que a una frecuencia de reloj de 100 kHz, el tiempo de rotación de todas las filas de RAM es inferior a 2 ms. El demodulador ensamblado en el amplificador operacional DA5, dos flip-flops DD9.1 y DD9.2 y un transistor de efecto de campo VT1.2 deben ser idénticos al modulador (si el comparador se elimina condicionalmente de él). En el amplificador operacional DA4, se crea un sumador de salida que, al igual que el sumador de entrada, realiza simultáneamente las funciones de un filtro de paso bajo de primer orden. La resistencia variable R31 le permite cambiar la duración (profundidad) de la reverberación y R32, el nivel de la señal retrasada. El generador de reloj se ensambla en los elementos DD6.4-DD6.6 de acuerdo con el circuito integrador-comparador, cuya frecuencia se puede cambiar suavemente mediante una resistencia variable R16, lo que conduce a un cambio suave en el tiempo de retardo (tiempo de reverberación ). Sobre los elementos DD6.1-DD6.3 y el transistor VT2 se monta un generador de oscilaciones sinusoidales de una frecuencia infrasónica, que permite modular la frecuencia del generador de reloj al implementar el efecto “chorus”. El interruptor SA1 se usa para cambiar la frecuencia del generador. La profundidad de modulación se establece mediante una resistencia variable R19. La configuración de una reverberación comienza comprobando el funcionamiento del generador de reloj. Conecte la entrada del osciloscopio a la salida del elemento DD6.4 y observe pulsos rectangulares en la pantalla, cuya duración debe ser de aproximadamente 1 μs, y la frecuencia de repetición debe cambiarse por la resistencia variable R16 (cuando la resistencia variable El control deslizante R19 se establece en la posición más baja según el circuito) de 100 a 500 kHz. En el generador de oscilaciones sinusoidales, una selección de resistencias R24 y R29 logran una forma de onda sinusoidal (la entrada del osciloscopio está conectada a la placa negativa del capacitor C8). Tras comprobar la operatividad del generador de reloj y del generador de oscilaciones sinusoidales, se empieza a establecer el modulador. Su entrada está conectada a un cable común y un osciloscopio está conectado a la salida del amplificador operacional DA3. En la pantalla se observan pulsos de forma triangular, cuya simetría se establece con una resistencia de sintonización R5. Amplitud de impulsos. no debe ser más de 5 mV, y la frecuencia es dos veces menor que el reloj. Después de las operaciones realizadas, la entrada del modulador se desconecta del cable común y se conecta a la salida del sumador de entrada, a cuya entrada se suministra desde el sonido una señal con una amplitud de 140 mV y una frecuencia de 20 Hz. generador. A la salida del amplificador operacional DA3 debe haber una señal de la misma frecuencia, pero con una amplitud 10 veces mayor y desplazada 180 ° con respecto a la entrada. Cambiando la frecuencia de la señal de entrada de 20 Hz a 14 kHz, la linealidad de la respuesta de frecuencia del modulador se logra seleccionando la resistencia R8. El demodulador se ajusta en el mismo orden que el modulador. Primero, la entrada D del disparador DD9.1 se desconecta del interruptor SA3 y se conecta a la salida directa del disparador DDI.I. La entrada de la reverberación está conectada al cable común, el osciloscopio está conectado a la salida del amplificador operacional DA5 y la resistencia de ajuste R38 equilibra la señal triangular. Luego, se suministra una señal con una amplitud de 140 mV y una frecuencia de 20 Hz a 14 kHz desde el generador de sonido, y al seleccionar la resistencia R41, los parámetros del modulador y del demodulador son idénticos. Después de eso, la entrada D del disparador DD9.1 se conecta nuevamente al interruptor SA3. La señal en la salida del demodulador debe retrasarse en relación con la entrada, que se verifica (a la frecuencia de reloj mínima) eliminando rápidamente la señal de la entrada de la reverberación. En la salida, la señal debe desaparecer después de un cierto tiempo igual al tiempo de retardo. El sumador de salida no tiene características y, por regla general, comienza a funcionar de inmediato. Una selección de la resistencia R14 establece el tiempo máximo de reverberación (número de repeticiones de eco) en la posición superior del control deslizante de la resistencia variable R3 según el esquema). Seleccionando la resistencia R34, establezca el nivel máximo de la señal retardada en la salida. Para alimentar la reverberación, necesita una fuente estabilizada de baja potencia con voltajes de salida de 12 V y 2X5 V. La corriente consumida de cada fuente no supera los 30 mA. Para eliminar la interferencia, es necesario derivar las líneas de litio con condensadores de óxido con una capacidad de al menos 10 μF con capacidades cerámicas de 0,1 μF conectadas en paralelo. Cerca de cada salida positiva de los microcircuitos DD10-DD13, también se deben incluir condensadores cerámicos de derivación con una capacidad de 0,22 microfaradios. Resistencias de corte utilizadas en el dispositivo - SP5-3, variables - SP-1. Condensadores: cerámico - KM-5 y KM-6, óxido - K50-6. En lugar de OU se pueden utilizar K140UD7, K140UD6, K544UD1, K140UD8. El comparador K554CA1 puede reemplazarse por K554CA2, K554CAZ, K521CA1-K52ICA3, teniendo en cuenta las características de su inclusión. Los chips de la serie K561 se pueden reemplazar por los correspondientes de la serie K164 o K176. Al desarrollar el reverberador, el objetivo era crear el dispositivo más simple posible con características de calidad y rendimiento relativamente altas. Se puede lograr una mejora adicional de la calidad utilizando unidades de adaptación más complejas en el modulador y demodulador. Reducir la cantidad de memoria reduciendo gradualmente la "longitud" del contador de direcciones (por ejemplo, introduciendo un interruptor de 14 posiciones, cuya salida de dirección común está conectada a las entradas R combinadas de los microcircuitos DD2, DD3 , las salidas de posición a los bits del contador) permitirán pasar sucesivamente del efecto de eco "a la reverberación, "flanger", "phaser" y así sucesivamente hasta eliminar por completo el retardo. Pero todo esto conduce a un circuito más complejo , que un radioaficionado experimentado puede implementar fácilmente por sí solo si lo desea. Literatura: 1. M. D. Venediktov, Yu. P. Zhenevsky, V. V. Markov y G. S. Eidus, Modulación delta. Teoría y aplicación. - M.: Comunicación. 1976.
Autor: V. Barchukov, Moscú; Publicación: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Comentarios sobre el artículo: Alex ¡Coleccionado hace 25 años! ¡Aún funciona! Solo que la relación señal-ruido no es muy buena. ![[jajaja]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/lol.gif){kind=small}
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