Генератор розового шума для настройки аудиоаппаратуры
Генератор розового шума незаменим при настройке аудиоаппаратуры. Равномерно спадающая (в логарифмическом масштабе) спектральная плотность розового шума позволяет, если использовать его в качестве источника сигнала, легко и быстро выявлять любые аномалии в громкоговорителях, комнатной акустике или разделительных фильтрах.
Белый шум – это звук, который вы слышите, когда телевизор настроен на частоту несуществующей станции. Его спектральная плотность растет с крутизной 3 дБ/октава, поэтому белый шум не годится в качестве источника для тестирования аудиоаппаратуры. Если же объединить источник белого шума и фильтр с крутизной спада 3 дБ/октава, можно получить очень хорошее приближение к «настоящему» розовому шуму, когда мощность в пределах каждой октавы будет одинакова. Например, мощность в полосе частот 40…80 Гц будет равна мощности в полосе частот 10…20 кГц.
В показанной на рис. 1 схеме фильтр сделан на недорогом ОУ типа 1458. Нет никаких оснований использовать дорогие малошумящие усилители в схеме, которая предназначена для того, чтобы шуметь.
Рисунок 1. Принципиальная схема генератора розового шума
Смещенный в обратном направлении базо-эмиттерный переход транзистора BC548 шумит как хороший стабилитрон. При указанных на схеме номиналах, среднее шумовое напряжение в полосе частот равно 30 мВ. «Транзисторные стабилитроны» не слишком надежны, в том смысле, что напряжение пробоя у них может варьировать, в зависимости от экземпляра, от 5 до 10 В, хотя обычно пробивное напряжение транзисторов находится где-то около 9 В. Иногда обнаруживается, что транзистор шумит очень слабо. В таком случае, надо просто взять другой.
Первый каскад ОУ выполняет роль буферного усилителя с очень высоким входным сопротивлением, чтобы не нагружать источник шума. Усиление буферного каскада равно 11 (20.8 дБ). Постоянное напряжение на выходе буферного усилителя должно быть таким же (или отличаться совсем ненамного), как на «транзисторном стабилитроне».
Вывод 8 ОУ подключается к положительному полюсу батареи, вывод 4 – к отрицательному. Не перепутайте, а то погубите усилитель .
Маркированные буквами «NP» конденсаторы – электролитические, неполярные. Можно было бы применить и пленочные, но они дороговаты для проекта, который мы решили сделать дешевым. А конденсаторы нужны именно неполярные, из-за непредсказуемого знака напряжения на C4 и практически полного отсутствия постоянного смещения на C8.
Второй каскад усилителя – это как раз фильтр с линейным спадом 3 дБ/октава в полосе частот 20 Гц…20 кГц. Фильтр превращает белый шум в розовый, обеспечивая постоянство энергии в каждой из 10 октав звукового диапазона.
Из за высокого пробивного напряжения «транзисторного стабилитрона», напряжение питания приходится делать достаточно высоким. Мы используем две стандартные батарейки по 9 В, включенные последовательно так, что суммарное напряжение равно 18 В. Светодиодную индикацию мы намеренно исключили из схемы, так как один светодиод потребляет тока больше, чем вся остальная схема.
Выключатель питания должен быть двухполюсным, чтобы отключать обе батареи. Средняя точка батарей является «землей» схемы.
Схему можно собрать на куске макетной платы и поместить в подходящий пластмассовый или металлический корпус. Номиналы компонентов некритичны, поэтому вполне подойдут резисторы и конденсаторы с допуском 5%. Использование металлопленочных 1% резисторов для снижения уровня шума в этой схеме лишено всякого смысла. Транзисторы используйте маломощные, любые, какие есть под рукой. Сдвоенный ОУ (или два одиночных) тоже могут выбираться практически произвольно, лишь бы они подходили по напряжению питания. Но не забывайте, что не у всех микросхем цоколевки совпадают.
Если у вас есть осциллограф, или есть, у кого его взять на время, убедитесь, что шумовой сигнал не обрезается усилителями. На слух это не определить, а отсечка искажает энергетический спектр сигнала, и шум перестает быть розовым. Если отсечка обнаружена, или у вас есть подозрение, что она существует, увеличьте номиналы резисторов R3 или R4 (любого, но не обоих сразу). Увеличение номинала вдвое уменьшает выходное напряжение наполовину.
В принципе, существуют цифровые генераторы «псевдо случайного» шума, но мне они не нравятся, так обладают цикличностью, очень заметной на слух. В нашей же схеме шум на самом деле случайный.
Рисунок 2. Передаточная характеристика фильтра
На Рисунке 2 показана передаточная характеристика фильтра с наклоном –3 дБ/октава. Она не вполне совершенна, но идеальных фильтров я никогда и не встречал. А того, что получилось, более чем достаточно для большинства целей. Небольшой спад на низких частотах, обусловленный конденсатором C7 и выходным конденсатором фильтра, реально чуть больше, чем изображено на графике, но ошибка не превышает 1 дБ во всем диапазоне звуковых частот.
Использование генератора шума
Подключите генератор к предусилителю и постепенно увеличивайте громкость до уровня спокойной речи. Это будет примерно 65 дБ. Внимательно слушайте, стараясь обнаружить какие-то особенности звука, как например, низкий шум, или наличие точек, в которых сигнал исчезает, или же что-то, что просто не похоже на чистый шум. Вероятно, вам придется немного попрактиковаться в этом занятии. Если у вас есть графический эквалайзер, вам будет проще понять, как влияют на звук пики и провалы частотной характеристики.
Попробуйте прослушать сигнал генератора в хороших наушниках, а затем через акустическую систему в комнате, и сравнить результаты. Возможно, они удивят вас.
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Источник
Генератор шума. Схема. Своими руками. Самодельный. Источник шумовых сигналов. Белый, розовый. Генерировать.
Схема генератора шума. Описание. Принцип действия. (10+)
В самом начале своих занятий радиоэлектроникой, я очень хотел сделать генератор шума. Тогда не было плееров и казалось очень привлекательным самому сделать источник мягкого розового шума или шума прибоя, чтобы вставить в уши наушники, заглушить окружающие звуки, отключиться от мира и спокойно медитировать, например, в общественном транспорте. Но тогда сделать своими руками такое устройство мне так и не удалось. Схемы, которые я находил в литературе, не работали.
Сейчас, получив образование в области схемотехники, я понимаю причину и хочу поделиться этим пониманием с Вами.
Генератор шума состоит из двух частей: источника шума и усилителя. Если мы хотим получить не белый шум, то усилитель должен быть с частотно-зависимой характеристикой. Например, розовый шум получается, если понизить коэффициент усиления усилителя на высоких частотах.
Вашему вниманию подборка материалов:
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Источник шума
В качестве источника шума можно использовать специальную радиодеталь. Но она на поверку представляют собой диод, включенный в обратной полярности с относительно большим обратным током. Это — обычный стабилитрон, только с нормированной характеристикой спектра шума. Так как мне не нужно особенно точно выдерживать спектральный состав шумового сигнала, то я использую обычный стабилитрон, но в нестандартном режиме. У стабилитрона есть минимальный ток стабилизации. Если ток через стабилитрон выше, чем это значение, то стабилитрон начинает стабилизировать напряжение. В этом режиме его шумы относительно невелики. Но если ток через стабилитрон равен около 2% от тока стабилизации, то стабилитрон превращается в отличный источник шумового сигнала.
Усилитель шумового сигнала
Не смотря на то, что стабилитрон в описанном режиме шумит намного сильнее, чем в штатном, все же сигнал слаб. А самое главное, его невозможно подать на низкоомную нагрузку. Как правило выходное сопротивление стабилитрона в шумовом режиме выше 30 кОм. Так что сигнал надо усилить, а заодно отфильтровать.
Лучше всего это сделать с помощью операционного усилителя.
Схема генератора шума
Схема питается от стабилизированного источника питания 15 В.
Микросхема D1 — операционный усилитель с высоким входным сопротивлением, например 544 УД1.
Резисторы R1, R2 — по 150 кОм
Резисторы VD1 — стабилитрон 3.7 В, 0.5 Вт.
Конденсатор С1 — 1000 мкФ. 15 В. Если мы хотим ограничить частоту шума снизу, то емкость этого конденсатора можно уменьшить. Уменьшать можно вплоть до 1 мкФ и меньше, чтобы получить только высокочастотный шум.
Резистор R3 — 1 кОм. Резистор R4 — 1 МОм. Эти резисторы задают коэффициент усиления схемы в рабочем диапазоне частот. При указанных номиналах получится около 1000. Разные стабилитроны шумят с разной интенсивностью. Подбором резистора R4 можно получить нужный уровень выходного сигнала для выбранного стабилитрона.
Резистор R5 — 10 кОм. Резистор С2 — 0.1 мкФ. Эта цепочка исключает возможность самовозбуждения усилителя. Если усилитель возбуждается, нужно увеличивать емкость конденсатора, уменьшаем споротивление резистора. Сопротивление резистора можно уменьшать до нуля. Также эта цепочка задает ослабление спектрального состава шума на высоких частотах. Чтобы получить более розовый (низкочастотный) шум, нужно снижать сопротивление R5 и увеличивать C2, для более фиолетового (высокочастотного) — наоборот.
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Добрый день, скажите, пожалуйста, можно ли использовать данный генератор в качестве генератора виброакустического шума? Т.е. можно ли к выходу усилителя подключить пьезоэлектрические вибродатчики? Достаточно ли будет мощности? Читать ответ.
Вопрос автору. Здравствуйте! Правильно ли я понял, что на операционном усилителе, например, на указанном 544 уд1, используются 3 ножки (из 8)- питание(+,-) и выход? Паяли ли схему сами? Если да, то можно ли просто вывести на наушники, без подключения к доп.усилителю? и еще, что скажете насчет вот такой схемы: [ссылка удалена] Благодарю. Читать ответ.
Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники.
Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы.
Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Принцип действия.
Принцип действия, сборка и наладка преобразователя однофазного напряжения в трех.
Составной транзистор. Схемы Дарлингтона, Шиклаи. Расчет, применение.
Составной транзистор — схемы, применение, расчет параметров. Схемы Дарлингтона, .
Повышающие переменное, постоянное напряжение бестрансформаторные преоб.
Повышение напряжения без трансформатора. Умножители. Рассчитать онлайн. Преобраз.
Понижающий импульсный источник питания. Применение трансформатора тока.
Как проектировать понижающий импульсный преобразователь напряжения. Шаг 3. Как п.
Источник
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры
В разное время возникали публикации о том, что с помощью генератора розового шума полезно на слух проверять АЧХ усилительного или звукозаписывающего тракта, обнаруживать дефекты акустики помещений или акустических систем.
В звукоинженерной и звукорежисёрской практике мне нередко необходим источник звукового сигнала, для проверки работы различных устройств. И вот я «дозрел», пора паять!
Содержание / Contents
↑ Розовый шум
↑ Схема генератора розового шума с балансным выходом
Использованные микросхемы LM358 не отличаются характеристиками, но для генератора шума это значения не имеет. В отличие от оригинальной схемы использован старый добрый КТ315Б – по схеме это транзистор VT1. На нем собран генератор «белого» шума, который затем усиливается каскадом на микросхеме DA1.2 в 10 раз. Следующий каскад на DA1.1 преобразует шум из «белого» в «розовый», ослабляя его на 3 Дб с каждой октавой по возрастанию частоты.
Изначально в схеме был потенциометр, однако в моей практике достаточно иметь 4-ступенчатый аттенюатор: 0дб, 20 Дб, 40 Дб и 60 Дб – четыре вариации позиций двух тумблеров S1 и S2.
На следующей микросхеме собран дифференциальный выход устройства: на DA2.1 неинвертирующий усилитель, а на DA2.2 инвертирующий.
Я применил аналоги неполярных конденсаторов, с подпиткой, считаю, что они вносят меньше искажений в сигнал. На выходе конденсаторы обязаны быть с рабочим напряжением не менее 50 Вольт из-за необходимости иногда подключиться к фантомному входу проверяемого устройства.
Т. к. устройство собиралось в единственном экземпляре, то плата не разрабатывалась, всё собиралось на макетках. Желающие могут разработать печатку.
К тому же, если придется повторить эту схему, то можно будет применить всего один корпус микросхемы LM324 (счетверённый ОУ), что позволит отказаться от следующих деталей: С6, С7, R17 и R18.
В подборе нуждается резистор R3 по максимальному уровню шума. При правильной сборке схема начинает работать сразу. Сигнал появляется через пару секунд после включения. Устройство запитано от двух 9-вольтовых батареек типа «Крона». Потребляемый ток не более 10 – 12 мА (если нагрузка не низкоомная). Сигнал на выходе при «нулевом» аттенюаторе примерно равен 2 Вольта, что подходит для стандартного линейного входа.
Одна важная деталь: на схеме не указано подключение металлического корпуса к «земле». Железо подключается к экранному контакту выходного гнезда уже после переключателя S3 (Ground/Lift), чтобы сохранялась экранировка в режиме с «оторванной землей». Последняя, например, нужна для проверки кабелей на «одноногость» — обрыв одной из жил, когда режиме «Ground» сигнал проходит, а в «Lift» нет.
Соблюдайте осторожность! Если на микрофонный вход подается фантомное напряжение, то при переключении последних режимов из одного в другой может возникать бросок напряжения, вызывающий громкий щелчок в акустических системах. Не выводите входной уровень на пульте на максимум.
Т.к. после «добавки» гнездо «XLR» уже не помещалось, то пришлось поставить гнездо для большого «гитарного джека» и сделать специальные переходники для разъемов «XLR» и «RCA».
↑ Пара слов о корпусе
Для корпуса был взят стандартный тонкий электротехнический «швеллер» (П-образный профиль), от которого были отпилены два отрезка по 13 см, и деревянная плита для искусственного паркета. Когда возникла идея о дополнительном дифференциальном выходе, то тут же стало ясно, что все внутри размещается с трудом, но крышка закрылась, и я ничего переделывать не стал.
Снаружи корпус окрашен чёрной автомобильной эмалью из баллончика.
Всем всего звукотехнического!
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Опробовано в лаборатории редакции или читателями.
Источник