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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Réverbération numérique. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technologie digitale Ces dernières années, grâce à l'émergence de la base d'éléments nécessaire, il est devenu possible de mettre en œuvre l'effet de réverbération par voie électronique, ce qui permet d'améliorer considérablement la qualité et les performances de la réverbération, de réduire ses dimensions et sa consommation d'énergie. Comme vous le savez, une réverbération est un dispositif permettant de retarder un signal audio analogique. Dans les réverbérateurs électroniques, les fonctions de la ligne à retard sont assurées par un registre à décalage de N bits, dont l'entrée reçoit l'équivalent numérique du signal analogique d'entrée converti par le convertisseur analogique-numérique (ADC), et l'analogique convertisseur (DAC) est connecté à la sortie, restituant à nouveau le signal analogique à partir de l'équivalent numérique. Le code de sortie ADC peut être parallèle ou série. Avec un code parallèle, il faut prévoir un retard dans les signaux de chaque bit, ce qui conduit à augmenter le nombre de registres à décalage de K fois, où K est le nombre de bits du CAN. Avec le code série, la ligne à retard est réalisée sur un registre à décalage, cependant, à sa sortie, il est nécessaire d'activer le convertisseur série-parallèle si le DAC de sortie traite le comptage parallèle. Le temps de retard dans le premier cas sera déterminé par le rapport du nombre de bits du registre à décalage à la fréquence d'horloge, et dans le second - par le produit du nombre de bits du registre par le temps de formation du Code série K-bit. Ces deux méthodes sont relativement difficiles à mettre en œuvre, car un nombre relativement important de bits de codes numériques est nécessaire pour obtenir une bonne qualité du signal retardé, ce qui nécessite l'utilisation d'ADC, de DAC et de passe-bas d'ordre élevé. filtres à l'entrée et à la sortie de l'appareil. Un moyen plus simple d'obtenir une séquence numérique à partir d'un signal analogique pouvant être retardé par un registre à décalage est la modulation delta, qui permet de numériser non pas la valeur actuelle du signal, mais son évolution par rapport à la précédente. Le schéma fonctionnel du modulateur delta est illustré à la fig. 1, un. Le LPF limite le spectre du signal analogique d'entrée avant qu'il ne soit appliqué à l'entrée du modulateur. L'additionneur génère la différence de deux signaux : entrée et sortie restituée. Selon le signe de la valeur instantanée de cette différence, le comparateur délivre soit un niveau logique de 0 soit de 1, c'est-à-dire que le signal de sortie du modulateur est une suite d'impulsions de durée et de rapport cyclique variables. Pour s'appliquer à l'entrée de l'additionneur, cette séquence est passée dans une voie de récupération contenant un conformateur d'impulsions et un intégrateur.
Le démodulateur (Fig. 1b) est essentiellement un analogue du canal de récupération du modulateur. Une caractéristique importante du système modulateur delta - démodulateur est l'identité obligatoire des canaux de récupération. Sur la fig. La figure 2 montre une forme simplifiée des signaux aux points caractéristiques du modulateur : A - signal d'entrée u(t) et u*(t) reconstruit fourni à l'additionneur, B - signal de sortie de différence de l'additionneur, C - signal provenant du sortie du comparateur, D - signal, à l'entrée de l'intégrateur. De la fig. 2 montre que pour améliorer l'approximation du signal d'entrée, il est nécessaire d'augmenter la fréquence d'horloge. Cependant, dans une réverbération, pour un même temps de retard, cela nécessiterait une augmentation de la "longueur" du registre à décalage compris entre le modulateur et le démodulateur, ainsi que l'utilisation d'éléments plus rapides.
Dans le même temps, l'analyse montre qu'une meilleure approximation peut être obtenue sans changer la fréquence d'horloge. Il est seulement nécessaire, en fonction de la pente de la courbe du signal à un moment donné (et, par conséquent, de la largeur de son spectre), de modifier la valeur de D en conséquence, c'est-à-dire de modifier la pente du signal d'approximation. Vous pouvez changer A en changeant soit la constante d'intégration de l'intégrateur, soit l'amplitude des impulsions qui lui sont fournies. La réverbération décrite ci-dessous utilise un changement dans la constante d'intégration. En tant que résistance variable, on utilise un transistor à effet de champ, contrôlé par une tension provenant d'un circuit intégrateur passif, auquel un signal est appliqué à partir de l'élément OU EXCLUSIF. En d'autres termes, le modulateur delta convertit non pas le signal lui-même en une séquence numérique, mais sa dérivée, à partir de laquelle le signal original peut être restitué par intégration en sortie. La modulation delta et son application peuvent être trouvées dans [I, 2, 3]. La réverbération numérique décrite ci-dessous est basée sur le principe de la modulation delta adaptative et peut être utilisée à la fois comme unité fonctionnelle EMI et EMC, et comme dispositif indépendant pour la mise en œuvre d'effets de réverbération et d'écho dans des ensembles amateurs. Il est également intéressant de l'utiliser dans un complexe radio domestique pour simuler une grande pièce. Le schéma fonctionnel de la réverbération est illustré à la Fig.3. L'additionneur d'entrée ajoute le signal d'entrée à la partie du signal retardé, ce qui vous permet d'obtenir l'effet de réflexions sonores multiples. Le modulateur la convertit en une séquence numérique, que le registre à décalage de M bits retarde d'un temps Tz. Ce temps, et donc le temps de réverbération (écho), peut être déterminé par la formule : Тз=N/4, où fi est la fréquence d'horloge. Le démodulateur reconstruit le signal analogique d'origine à partir de la séquence numérique.
L'additionneur de sortie sert à ajouter le signal retardé à l'entrée, et le niveau du signal retardé peut être ajusté, ce qui vous permet de modifier en douceur la profondeur de réverbération de zéro au maximum. Principales caractéristiques techniques.
Le schéma de circuit de la réverbération est illustré à la fig. 4. L'additionneur d'entrée est réalisé sur l'amplificateur opérationnel DA1, qui remplit simultanément les fonctions d'un filtre passe-bas du premier ordre qui limite le spectre du signal total.
Le modulateur comprend des microcircuits DA2, DA3, DD1, un élément logique DD4.1 et un transistor à effet de champ VT1.1. Le modulateur fonctionne comme suit. Le comparateur DA2 compare la tension du signal provenant de la sortie de l'additionneur avec la tension au niveau de l'intégrateur DA3 et, selon celle qui est la plus grande, génère un signal de 0 ou 1, respectivement. Ce signal est transmis à l'entrée d'informations du déclencheur DD1.1, qui remplit les fonctions d'un échantillonneur-bloqueur numérique. La séquence d'impulsions de la sortie de déclenchement est transmise à l'entrée du registre à décalage et au dispositif de conversion des impulsions unipolaires en impulsions bipolaires symétriques, réalisé sur les résistances R5-R7. Les symétries d'impulsions sont obtenues avec une résistance d'ajustement R5. Ensuite, les impulsions sont envoyées à l'intégrateur, dont la constante d'intégration est modifiée au moyen d'un transistor à effet de champ VT1.1, commandé par un signal provenant de l'élément DD4.1. Le transistor à effet de champ VT1.1, l'élément DD4.1 et les déclencheurs de la puce DD1 constituent le noeud d'adaptation. Ce nœud modifie la constante d'intégration, et donc la pente du signal de sortie de l'intégrateur, en fonction de l'amplitude et de la fréquence du signal d'entrée, ce qui vous permet d'obtenir une réponse en fréquence linéaire dans une large bande de fréquence avec un bon rapport signal sur bruit rapport. Si dans la séquence numérique des cycles adjacents les niveaux logiques sont différents, ce qui correspond à une petite variation du signal d'entrée, alors le niveau 4.1 est formé à la sortie de l'élément "OU EXCLUSIF" DD1. la tension sur la grille du transistor à effet de champ VT1.1 et une augmentation de la résistance de son canal . En conséquence, la constante de temps de l'intégrateur augmentera et, par conséquent, la pente de sa tension de sortie diminuera. Avec une forte variation du signal d'entrée, la pente de la tension à la sortie de l'intégrateur augmentera en conséquence. Le registre à décalage est réalisé sur les microcircuits DD10-DD13. qui sont des RAM dynamiques d'une capacité de 16 K avec l'organisation en un bit. Les microcircuits DD2, DD3 remplissent les fonctions d'un compteur d'adresses, et les microcircuits DD5, DD8.- commutent les adresses des lignes et les adresses des colonnes de RAM. Il s'est avéré possible d'abandonner le dispositif de régénération, car à une fréquence d'horloge de 100 kHz, le temps de rotation de toutes les lignes de RAM est inférieur à 2 ms. Le démodulateur monté sur l'amplificateur opérationnel DA5, deux bascules DD9.1 et DD9.2 et un transistor à effet de champ VT1.2 doit être identique au modulateur (si le comparateur en est conditionnellement retiré). L'ampli-op DA4 possède un additionneur de sortie qui, comme l'additionneur d'entrée, remplit simultanément les fonctions d'un filtre passe-bas du premier ordre. La résistance variable R31 vous permet de modifier la durée (profondeur) de la réverbération et R32 - le niveau du signal retardé. Le générateur d'horloge est assemblé sur les éléments DD6.4-DD6.6 selon le circuit intégrateur-comparateur, dont la fréquence peut être modifiée en douceur par une résistance variable R16, ce qui entraîne une modification en douceur du temps de retard (temps de réverbération ). Sur les éléments DD6.1-DD6.3 et le transistor VT2, un générateur d'oscillations sinusoïdales de fréquence infrasonore est assemblé, ce qui permet de moduler la fréquence du générateur d'horloge lors de la mise en œuvre de l'effet "chorus". Le commutateur SA1 est utilisé pour changer pas à pas la fréquence du générateur. La profondeur de modulation est fixée par une résistance variable R19. La configuration d'une réverbération commence par la vérification du fonctionnement du générateur d'horloge. Connectez l'entrée de l'oscilloscope à la sortie de l'élément DD6.4 et observez les impulsions rectangulaires sur l'écran, dont la durée doit être d'environ 1 μs, et la fréquence de répétition doit être modifiée par la résistance variable R16 (lorsque le curseur de la résistance variable R19 est réglé en position basse selon le circuit) de 100 à 500 kHz. Dans le générateur d'oscillations sinusoïdales, une sélection de résistances R24 et R29 réalisent une forme d'onde sinusoïdale (l'entrée de l'oscilloscope est connectée à la plaque négative du condensateur C8). Après avoir vérifié l'opérabilité du générateur d'horloge et du générateur d'oscillations sinusoïdales, ils commencent à établir le modulateur. Son entrée est connectée à un fil commun et un oscilloscope est connecté à la sortie de l'ampli-op DA3. Des impulsions de forme triangulaire sont observées sur l'écran, dont la symétrie est réglée avec une résistance d'accord R5. Amplitude des impulsions. ne doit pas dépasser 5 mV et la fréquence est deux fois inférieure à l'horloge. Après les opérations effectuées, l'entrée du modulateur est déconnectée du fil commun et connectée à la sortie de l'additionneur d'entrée, à l'entrée duquel un signal d'une amplitude de 140 mV et d'une fréquence de 20 Hz est fourni par le son Générateur. À la sortie de l'ampli op DA3, il devrait y avoir un signal de même fréquence, mais avec une amplitude 10 fois supérieure, et décalé de 180 ° par rapport à l'entrée. En changeant la fréquence du signal d'entrée de 20 Hz à 14 kHz, la linéarité de la réponse en fréquence du modulateur est obtenue en sélectionnant la résistance R8. Le démodulateur est réglé dans le même ordre que le modulateur. Tout d'abord, l'entrée D du déclencheur DD9.1 est déconnectée du commutateur SA3 et connectée à la sortie directe du déclencheur DDI.I. L'entrée de la réverbération est connectée au fil commun, l'oscilloscope est connecté à la sortie de l'ampli-op DA5 et la résistance d'ajustement R38 équilibre le signal triangulaire. Ensuite, un signal d'une amplitude de 140 mV et d'une fréquence de 20 Hz à 14 kHz est fourni par le générateur de sons, et en sélectionnant la résistance R41, les paramètres du modulateur et du démodulateur sont identiques. Après cela, l'entrée D du déclencheur DD9.1 est à nouveau connectée au commutateur SA3. Le signal à la sortie du démodulateur doit être retardé par rapport à l'entrée, ce qui est vérifié (à la fréquence d'horloge minimale) en supprimant rapidement le signal de l'entrée de la réverbération. En sortie, le signal doit disparaître après un certain temps égal au temps de retard. L'additionneur de sortie n'a aucune fonctionnalité et, en règle générale, commence à fonctionner immédiatement. Une sélection de la résistance R14 définit le temps de réverbération maximal (nombre de répétitions d'écho) à la position supérieure du curseur de la résistance variable R3 selon le schéma). En sélectionnant la résistance R34, réglez le niveau maximum du signal retardé dans la sortie. Pour alimenter la réverbération, il faut une source stabilisée de faible puissance avec des tensions de sortie de 12 V et 2x5 V. Le courant consommé de chaque source ne dépasse pas 30 mA. Pour éliminer les interférences, il est nécessaire de shunter les lignes au lithium avec des condensateurs à oxyde d'une capacité d'au moins 10 μF avec des capacités céramiques de 0,1 μF connectées en parallèle. Près de chaque sortie positive des microcircuits DD10-DD13, il est également nécessaire d'inclure des condensateurs céramiques shunt d'une capacité de 0,22 microfarads. Résistances ajustables utilisées dans l'appareil - SP5-3, variables - SP-1. Condensateurs: céramique - KM-5 et KM-6, oxyde - K50-6. Au lieu de OU K140UD7, K140UD6, K544UD1, K140UD8 peuvent être utilisés. Le comparateur K554CA1 peut être remplacé par K554CA2, K554CAZ, K521CA1-K52ICA3, en tenant compte des caractéristiques de leur inclusion. Les puces de la série K561 peuvent être remplacées par les puces correspondantes de la série K164 ou K176. Lors du développement de la réverbération, l'objectif était de créer l'appareil le plus simple possible avec des valeurs de qualité et de performances relativement élevées. Une amélioration supplémentaire de la qualité peut être obtenue en utilisant des nœuds d'adaptation plus complexes dans le modulateur et le démodulateur. Réduire la quantité de mémoire en raison d'une diminution progressive de la "longueur" du compteur d'adresses (par exemple, en introduisant un commutateur à 14 positions dont la sortie de direction générale est connectée aux entrées R combinées du DD2, DD3 microcircuits, les sorties de position vers les bits du compteur) permettront de passer séquentiellement de l'effet d'écho "à la réverbération", au flanger ", au phaser " et ainsi de suite jusqu'à ce que le retard soit complètement éliminé. Mais tout cela conduit à un complication du circuit, qu'un radioamateur expérimenté peut très bien mettre en œuvre lui-même s'il le souhaite. littérature: 1. M. D. Venediktov, Yu. P. Zhenevsky, V. V. Markov et G. S. Eidus, Delta modulation. Théorie et application. - M. : Communication. 1976.
Auteur : V. Barchukov, Moscou ; Publication : N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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Commentaires sur l'article : Alex Collectionné il y a 25 ans ! Ça fonctionne encore! Seul le rapport signal sur bruit n'est pas très bon. ![[mdr]](https://diagram.com.ua/comments/smilies/lol.gif){kind=small}
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