En ljudfördröjningslinje är en teknik där en given ljudsignal skickas genom en serie digitala lagringssteg tills den slutliga ljudutmatningen fördröjs med en viss period (vanligtvis i millisekunder). När denna fördröjda ljudutmatning matas tillbaka till originalljudet, resulterar det i ett otroligt förbättrat ljud, som är rikare, mer omfattande och fylld med funktioner som eko och reverb.

Översikt

Lyssningsupplevelsen för en musik som spelas inuti ett rum beror väsentligt på inredningen i rummet.

Om rumsinteriören är fylld med många moderna dekorer och glasfönster kan det skapa för mycket ekoeffekt på musiken.

Å andra sidan, om rummet innehåller många tygbaserade element som tunga gardiner, vadderade möbler etc, kommer musiken att tappa alla eko- och reverbeffekter, och kan låta ganska tråkig och ointressant.

I det senare fallet kan du förmodligen välja att kasta och kasta alla gardiner, kuddar, kuddar, soffgrupp eller välja den föreslagna ljudfördröjningskretsen, vilket hjälper dig att återställa musikens atmosfär naturligt utan att offra din favorit interiörer.

Genom denna krets kan du faktiskt generera ett eko (ljudsignal tidsfördröjning) och efterklang (efter reflektioner) och åstadkomma ett mycket rikare ljud.

Fram till för inte så länge sedan var den enda tekniken för att skaffa en ljudsignalfördröjning genom att använda mycket dyra elektroniska enheter. Idag har vi en helt ny form av IC, kallad 'bucket-brigade' som låter dig konstruera ditt personliga fördröjningssystem mycket billigt.

“testkondensator med en multimeter ”

Fäst mellan ljudkällan och förförstärkaren, eller mellan förförstärkaren och effektförstärkaren, erbjuder konceptet ett varierande signaleko som kan berika ljudet från de flesta hemmusiksystem.

Med en liten kretsmodifiering kan idén dessutom tillämpas som en fas / flanger, så att användaren kan få ljudeffekter för inspelningstillämpningar och för elektriska gitarrer som används av specialisterna.

Bucket-brigade IC är ett MOStype-skiftregister som består av två 512-stegsregister i ett ensamt 14-stiftspaket.

Om en ljudsignal matas till ingången till hink-brigaddesignen och de relevanta IC: erna som drivs med en klockgenerator, får ljudsignalen att röra sig stegvis steg för steg tills slutligen signalen når utgången med den avsedda förseningen.

Blockdiagrammet för fördröjningslinjekretsen visas nedan:

När denna fördröjda signal matas tillbaka (recirkuleras) till originalsignalen simuleras en efterklangseffekt.

Förutom att leverera realtidsatmosfär kan bucket-brigade-kretsen implementeras med vilket ljudsystem som helst för att producera syntetiskt stereoljud från monoljudkällor, ett användbart alternativ för 'dubbel röstning' och 'fasor / fläns.'

Vad är Bucket Brigade?

Uttrycket 'hinkbrigad' påminner oss om en rad män som lämnar hinkar vatten för att bekämpa en brandrisk.

Det analoga skiftregistret för hink-brigade fungerar på identiskt sätt, och därav namnet.

Med skiftregister, å andra sidan, representerar kondensatorerna 'skoporna' anslutna direkt på PMOS IC. Det kan finnas över 1000 sådana kondensatorer på varje enskilt chip (en enda kondensator och ett par MOS-transistorer per steg).

Elementet som passeras är faktiskt paket med elektrisk laddning över ett steg till nästa. Vi vet att det inte är lätt att lägga vatten jämnt i och från en hink samtidigt.

På samma sätt är det inte lätt att ladda och urladda en kondensator samtidigt. Det här problemet löses av skiftregisterna och genom ett par frekvenser utan fas.

Under perioden då den första klockan är hög kastas skoporna med de 'udda' siffrorna till de efterföljande skoporna med 'jämna' siffror. Så snart den andra höga klockan anländer kastas de jämna skoporna i följande på varandra följande udda skopor.

På så sätt flyttas individuella avgifter över linjen från ett steg i taget.

Ovanstående bild är en schematisk manifestation av fyra standardsteg i MN3001 analogt skiftregister.

Varje MN3001 IC består av två 512-skiftregister. Kom ihåg att steg A och C är kopplade till en viss klocka, medan steg B och D är kopplade till den andra klockan för att ge det udda / jämna förhållandet.

Hur fördröjningsledning fungerar

Följande schemat visar hela schemat för ljudfördröjningslinjen.

När du faktiskt skapar en fördröjning i en ljudsignal genererar du en mängd intressanta ljudeffekter. Det mest märkbara är simuleringen av ekoeffekten.

Förseningar som skapas av skopbrigaden är dock vanligtvis mycket små för att kunna erkännas som diskreta ekon.

Att upprepa den fördröjda signalen med minskad förstärkning kan härma det hälsosamma förfallet av ekon i ett efterklangsutrymme.

Genom att införa viss förstärkning genom hela cirkulationen av den fördröjda signalen kan det vara möjligt att skapa ett onaturligt 'dörrfjäder' -resultat för musiken.

Att orsaka fördröjning till en instrumental signal eller ett talspår med 30 eller 40 ms och att trycka den fördröjda signalen tillbaka till originalsignalen kommer att producera utgångsljudet mer omfattande och ge det intrycket av att ha mer än den ursprungliga kvantiteten av röster eller musikaliskt djup.

Denna typ av populärt tillvägagångssätt kallas 'dubbel röstning'. En annan välkänd kortfördröjningseffekt kan vara i form av ett märkligt ljud som uppstår genom en teknik som kallas 'fasning' eller 'rullflänsning'.

Titeln kommer från sitt ursprungliga experiment där en bandspelare hade använts för att generera tidsfördröjningen, och gnuggningen av en skicklig hand på den yttre sidan av bandmatningsrullen förändrade fördröjningen för att generera den akustiska effekten.

Idag kan denna effekt utvecklas helt genom digital teknik genom att fördröja signalen 0,5 till 5 ms samtidigt som den fördröjda signalen läggs till eller subtraheras från originalsignalen.

I fas / flanger-inställningen råkar frekvensen och dess övertoner vars våglängder är identiska med tidsfördröjningen helt avslutas medan alla andra frekvenser förstärks.

På detta sätt modifieras ett kamfilter med en frekvens mellan skårorna genom att ändra klockfrekvensen, såsom visas nedan.

Resultatet är att en tonförbättring införs för ett icke-tonalt ljud, till exempel trummor, cymbaler, såväl som sångfrekvenser.

Med fas- / flänsläget kan du reproducera stereofoniska signaler från monofoniskt ursprung. För att uppnå detta sänds den fasvisa utsignalen som extraheras genom att införa den fördröjda signalen till en kanal, medan den utsignal som extraheras genom att subtrahera den fördröjda signalen skickas till det motsatta.

För publiken avbryts fasningseffekten, vilket ger en bra syntetisk stereoeffekt i öronen.

Huvudelementen i designen är utan tvekan hink-brigade-IC: erna, som kan syntetisera de analoga signalerna direkt. Kretsarna involverar inte dyra analog-till-digitala och digital-till-analoga omvandlare.

Så snart klockpulsen från vippan matas till skopa-brigad IC överförs likströmsförsörjningen som finns vid ingången till registret. De diskreta bitarna förskjuts steg för steg genom sekventiella klockpulser tills de så småningom, efter 256 pulser, kommer fram till radens slut och levererar utsignalen.

Utgångsvågformen rensas upp med ett lågpassfilter och vilken duplikatsignal som helst hade funnits vid ingången men försenad med 256 gånger tiden för klockfrekvensen.

Till exempel, när klockfrekvensen är 100 kHz, kan fördröjningen vara 256 x 1/100 000 = 2,56 ms. Med tanke på att samplingsfrekvensen för musiksignalen på ingången är beroende av klockfrekvensen kan en antagande gräns på 50% lägre klockfrekvens vara den maximala ljudfrekvensen som effektivt kan överföras.

Ändå, på grund av verkliga begränsningar, kan 1/3 av klockfrekvensen verka vara ett mer realistiskt designmål. Kretsar kan kopplas i följd eller kaskad för att erbjuda längre tidsfördröjningar vid ökade klockhastigheter, även om det högre bruset i de seriekopplade kretsarna möjligen kan överträffa ökningen av bandbredden.

I fördröjningsläget är de två skiftregisterna anslutna i serie, vilket möjliggör användning av klockfrekvenser två gånger högre.

Detta gör att två gånger bandbredden för varje skiftregister kan programmeras för samma tidsfördröjning. Även i detta dubbla bandbreddsläge begränsar klockfrekvensen som är nödvändig för en 40 ms fördröjning bandbredden till en maximal ingångssignal på 3750 Hz, vilket ser tillräckligt ut för röstfrekvens, men inte tillräckligt för de flesta musikutrustningar.

I många applikationer där den fördröjda överföringen implementeras till originalsignalen kan minskningen av bandbredd döljas på grund av de högfrekventa signalerna i den ursprungliga signalingången. För att kompensera för normal signaldämpning används en 8,5 dB förstärkare mellan skiftregisterna.

I fas- / flänsläget är den högsta nödvändiga fördröjningen cirka 5 ms, vilket är tillräckligt liten för användning av ett enda skiftregister utan att offra bandbredden.

Det andra skiftregistret är följaktligen fäst parallellt med det första för att förbättra S / N-förhållandet. Signalfrekvenserna appliceras i fas, medan brussignalerna läggs till och dras av slumpmässigt.

Phasor / Flanger

Blockdiagrammet för fas- / flänsdesignerna visas i följande diagram.

Det schematiska diagrammet för fasorn / flänsen ges nedan:

“lödning av elektronikkomponenter på ett kretskort ”

I varje scenarier är fyr-grind IC4 riggad som en stabil multivibrator som fungerar vid två gånger den angivna klockfrekvensens frekvens.

IC4-utgången ansluter till flip-flop IC5, som erbjuder ett par bidrag (180 ° ur fas med varandra) utgångssignaler med FIFTY PERCENT arbetscykler.

Dessa pulser fungerar sedan som klockingångar för skiftregisterna i IC2. Motstånd R16 bestämmer frekvensen och är en fast hastighet i fördröjningskretsen.

Klockfrekvensen kunde ändras efter önskemål genom att lägga till fler motstånd parallellt genom de givna kontakterna i fasorn / flänsen.

Ljudingångssignalen behandlas genom sju poler av lågpassfiltersteg, där IC3 och 1/2 IC1 används. Filtren säkerställer en total dämpning av 42 dB / oktav över en avstämd frekvens.

Som en illustration, när filtret är inställt på 5000 Hz, dämpas en 10 000 Hz-signal med mer än 100: 1.

Medan filtren drivs med högförstärkningsförstärkare kan du maximera deras utgångar innan du rullar av med 6 dB / oktavhastighet per pol. Denna typ av filter kallas 'under dämpad.'

Genom korrekt val av balansen mellan underdämpade och överdämpade (RC) filtersteg är det enkelt att konfigurera ett filter som har ett flatt svar i det avsedda passbandet, för att uppnå 3 dB ner på avstämningsfrekvensen och funktionen en avrundningshastighet på 6 dB gånger mängden poler.

Detta är exakt vad som implementeras i fördröjningslinjen och fas / flänsdesignen som presenteras i den här artikeln. En betydande mängd statistisk träning behövs vanligtvis för att identifiera motståndsvärdena för filtren.

För att göra saker enklare kan du välja lämpliga motståndsvärden från tabellen över filterresistervärden.

Utnyttja denna tabell för att välja motståndsvärden specifikt för fördröjningskretsen. (Filtermotståndsvärdena som ges i fig. 4 och dess tillhörande materiallista ger dig en förbättrad 5 ms fördröjning, med utgången 3 dB nere vid 15 kHz för fasor / flanger.)

Strömförsörjning

Dellista

C12 - 470 uF, 35 V
C13, C15, C16 - 0,01 uF skivkondensator, C14 -100 pF skivkondensator
C17 - 33 uF, 25 V

D1, D2 - IN4007
D3 -1N968 (20 V) zenerdiod
F1 -1/10 -ampersäkring
IC6 -723 precisionsspänningsregulator

Alla motstånd är I / 4 watt 5% tolerans:

R17-1k
R18 - 1M

RI9-10 ohm
R20 - 8,2 k ohm
R21 - 7,5 k ohm
R22 - 33k ohm
R23 - 2,4k

Strömförsörjningskretsen för ljudfördröjningslinjen visas i bilden ovan. Den är byggd kring en spänningsregulator, IC6, för att vrida ut den primära 15 voltsmatningsutgången. Skiftregistret omfattar källor för varje +1 och +20 volt.

+20 volt-skenan förvärvas med zenerdiod D3, och +1 volt-ledningen kommer från spänningsdelaren konfigurerad runt R22 och R23.

Eftersom förstärkarna drivs via en enda strömförsörjning blir det viktigt att ha 10,5 volt spänningsledning som referens i kretsen för dessa enheter.

Konstruktion

Den verkliga dimensionens etsnings- och borrmanual, och samma sak för båda kretslayouterna men kopplad på ett annat sätt efter behov, visas i figurerna nedan.

Innan du monterar några delar på kretskortet, ska du sätta i och löda de olika byglarna i kortplatserna. Därefter ansluter du kortet enligt ovan, enligt önskat driftsätt.

Var försiktig med stiftets riktning på alla halvledaranordningar och elektrolytkondensatorer och sätt in dem korrekt.

Se till att hålla och montera MOS-enheterna med försiktighet eftersom de är känsliga för statiska laddningar och kan skadas av den statiska laddningen som utvecklas på dina fingrar. Du kan sätta in IC: erna rakt på kretskortet eller också använda IC-uttag.