» » » Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры

 
 
 

Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры

Разместил mikesp 17 ноября 2016. Просмотров: 2385

14 У меня с детства в голове сидит понятие о «розовом шуме». Сначала встретил в журнале «Радио» в разделе «За рубежом» несложный генератор на двух транзисторах. Затем похожая схема была повторена на страницах «Юного техника». В статьях рассказывалось о схожести звука с морским прибоем или шумом дождя, под который легче уснуть в шумной обстановке или просто успокоиться.
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры
Вообще-то прибор получился черным, но шум генерирует розовый.

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!

Розовый шум

Послушайте сами, что это за штука:


Розовый шум
В прикладных областях известен также как мерцательный или фликкер-шум. Розовый шум является равномерно убывающим в логарифмической шкале частот.
Розовый шум обнаруживается, например, в сердечных ритмах, в графиках электрической активности мозга, в электромагнитном излучении космических тел, а также практически в любых электронных и механических устройствах.

Я порылся в интернете, чтобы, не парясь, соорудить прибор по готовой схеме. Выбор пал на статью нашего австралийского коллеги Rod Elliott «Pink Noise Generator for Audio Testing». Схема была успешно повторена.
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры

Однако, в процессе эксплуатации стало ясно, что источник должен подключаться к баллансному входу проверяемого устройства, будь то микрофонный вход или линейный. К готовому устройству пришлось добавить дополнительную платку, обеспечивающую дифференциальный выход.
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры


Схема генератора розового шума с балансным выходом

В результате получилась такая схема:
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры

С3 – 5600пф, С4 – 2200пф, С5 – 820пф.
С1, С2 и С14 – 22 мкф 16в.
С6, С7 – 220 мкф 16в, С8, С9 – 470 мкф 16в.
С10 — С13 – 22 мкф 63в.
R1, R5, R7, R14, R16, R20, R21 – 100ком, R4 – 330ком, R6 – 18ком, R22 – 1 мом.
R3 – 33-100ком (подбор по максимальному уровню шума).
R2, R8, R13, R15 – 10ком, R17 — R19, R22 — 33ом.
R9 – 24ком, R10 – 2,4ком, R11 – 240ом, R12 – 24ом.
DA1 и DA2 — LM358.
VT1 – KT315Б.

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».
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры

Их распайка:
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры


Пара слов о корпусе

На всякий случай фотки процесса изготовления очень простого корпуса – в чей-либо практике может показаться полезным. Внутренние силовые конструкции меж собой и с металлом склеиваются клеем, аналогичным советскому «Моменту».
Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры Генератор розового шума для тестирования звуковой аппаратуры

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!

Об авторе

Михаил Сапожников (mikesp)
Израиль, г.Лод-Ганей-Авив
Выходец из Белоруссии, в далеком прошлом музыкант, мое имя в конце 80х и начале 90х появлялось на джазовых фестивалях тогда еще СССР.

Сейчаc слишком много времени провожу на работе, почти не имеющей отношене к музыке. Графоманствую.

Мои статьи переодически попадаются на страницах ж."Радио" и нек.др. Кроме того балуюсь прозой и переводом (литературным). Техническим изредка подрабатываю.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 68

Поделись с друзьями!


Связанные материалы:


Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины

Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо...

Пусть всегда будет солнце!

Сегодня День Победы. Мы так долго живём без войны, что начали забывать, что это...

Доработанный вариант малошумящего двухполярного источника питания

Здравствуйте, коллеги! Размещаю дополнение к статье «Малошумящий двухполярный блок питания...

17/01 киберсубботник на портале

Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет...

Генератор звуковой частоты на LM324. Прибор и игрушка

Это простой генератор импульсов для тестовых или учебных целей. В схеме используется...

Сэмплы гитарного комбоусилителя U-96

Как и обещал, записал пару сэмплов на скорую руку с моего комбика...

Библиотеки Diptrace +3D. Разъёмы PBS (розетки)

Продолжая тему библиотек для Diptrace, хочу предложить розетки однорядные PBS для пайки...

Схемка в блокнот. Индикатор разрядки аккумуляторной батареи

При выездах и эксплуатации радиоаппаратуры от аккумуляторных батарей в полевых...

Датагорскiя Вѣдомости №1 (2012)

Здравствуйте, уважаемые сограждане-датагорцы и гости нашего электронного города! Спешу...

Transformer: программа расчета маломощного (до 500 Вт) силового трансформатора на

Предлагаю начинающим очень простую программулину для расчета силовых трансформаторов. Автор...

Датагорская Ярмарка электроники v.2 открылась!

Уважаемые граждане Датагории и гости нашего кибер-города! После обновления открылась...

Spectrum Lab - новый спектроанализатор на основе звуковой карты ПК

Радиолюбители, уделяющие должное внимание измерениям, хорошо знакомы с программой SpectraLAB...
<
  • Подписчик
17 ноября 2016 12:47

Игорь / StalKer-NightMan

  • Регистрация: 15.03.2012
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 84
 
  • 0
Спасибо за статью.
Вот насчет профиля как раз в тему. Заморачиваюсь над изготовлением небольшого, простого, бюджетного корпуса.

<
  • Автор
18 ноября 2016 12:39

Владимир Мосягин / MVV

  • Регистрация: 22.09.2011
  • Публикаций: 36
  • Комментариев: 142
 
  • +2
Михаил, большое спасибо, получился удобный прибор для экспресс - настройки аудиоаппаратуры.

Поскольку спектральная плотность шума в пределах каждой октавы одинакова, такой источник сигнала легко выявляет отклонения в динамиках, разделительных фильтрах и усилителях.

Обращаю внимание любителей, что напряжение пробоя «стабилитрона» в виде обратно смещенного перехода транзистора VT1 в зависимости от экземпляра может находиться в пределах 5…10 В (обычно 9 В). Поэтому желателен контроль схемы не только с помощью тестера, но и осциллографом.

Следует убедиться, что шумовая дорожка не обрезается усилителями на ОУ DA1. Ведь отсечка приводит к тому, что энергетический спектр сигнала искажается, и спектр перестает быть «розовым».

Для устранения возможного нежелательного ограничения следует уменьшить коэффициент передачи одного из ОУ путем увеличения сопротивления резистора в цепи ООС (R8 или R2).

<
  • Гражданин
18 ноября 2016 16:36

Виталий / Maroc

  • Регистрация: 7.12.2014
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 4
 
  • 0
В тексте переключатель (Ground/Lift) обозначен как S4, а в схеме он - S3.

Конструкция корпуса интересная, надо взять на заметку. Никак только не соображу, для чего выборка в "деревянной" боковине?

<
  • Главный редактор
18 ноября 2016 16:53

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1603
 
  • 0
Цитата: Maroc
В тексте переключатель (Ground/Lift) обозначен как S4, а в схеме он - S3.

Спасибо за внимательность, поправили.

Лучше и надёжнее для сообщения об ошибках выделить предложение с ошибкой и нажать CTRL+ENTER, в появившемся окошке введите пояснение ошибки и правильный вариант.

<
  • Подписчик
19 ноября 2016 04:47

Че Гевара Гельдиев / geldiev

  • Регистрация: 6.04.2015
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 34
 
  • 0
Прекрасная работа! Спасибо. навело на интересную идею - иногда нужна звуковая завеса, когда домашний шум мешает сосредоточиться на работе. Конечно, существует программная реализация и на компьютере, и на смартфоне, и даже можно на лослесс плеер залить соответствующие треки. Но лучше сделать аппаратное решение.

Пожалуй, стоит заняться ;)

<
  • Гражданин
19 ноября 2016 14:55

Андрей Бычков / AndrewB

  • Регистрация: 28.10.2008
  • Публикаций: 7
  • Комментариев: 31
 
  • 0
Михаил, хороший генератор, главное - компактный, За идею по корпусу отдельное спасибо.
а вот.
Т.к. после «добавки» гнездо «XLR» уже не помещалось, то пришлось поставить гнездо для большого «гитарного джека»
в последние годы всё больше фирм изготавливает студийные приборы с 1/4" (6.3мм) балансными входами-выходами вместо XLR.
Я всё больше склоняюсь к такому же решению или, как многоканальный, DB25. Кому нужен XLR используйте Neutrik NA3MP.

<
  • Гражданин
19 ноября 2016 18:53

Александр / al Ex

  • Регистрация: 13.12.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 112
 
  • +1
Загорелся идеей сделать этот генератор. Особенно после заявления небезызвестного специалиста в области акустических измерений К.Арзуманова, который не доверяет софтовому генератору шума, по его мнению, он "криво написан" по сравнению с стандартными железными приборами. Тем более, что описанная конструкция несложная, а для нечастого пользования можно предусмотреть подключение АС адаптера и встроить простой двухполярный выпрямитель и стабилизатор.

<
  • Гражданин
19 ноября 2016 19:15

Александр / al Ex

  • Регистрация: 13.12.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 112
 
  • 0
Цитата: Maroc

Никак только не соображу, для чего выборка в "деревянной" боковине?

Рискну ответить (да простит автор): толщина стенки больше, чем длина резьбы на гнезде "джек"

<
  • Гражданин
20 ноября 2016 03:42

Михаил Сапожников / mikesp

  • Регистрация: 19.03.2010
  • Публикаций: 8
  • Комментариев: 132
 
  • +1
Большущее всем спасибо за внимание.
Попытаюсь ответить на некоторые вопросы.

Выборка на самом деле потому, что резьба оказалась коротковата для толщины "паркетины".

Срез операционников при не очень большом усилении как правило за пределами звукового диапазона, так что не обращаем на него внимания, если проверяем лишь звукотехнику.

У КТ315х напряжение обратимого пробоя как правило стабильно - 7.5 В, у других оно иное.

Прибором пользуюсь на работе уже пару лет. Рекомендую.

<
  • Гражданин
20 ноября 2016 14:38

Александр / al Ex

  • Регистрация: 13.12.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 112
 
  • 0
Михаил, если можно, еще пару вопросов.
Лавинный пробой p-n перехода, как я помню, явление не паспортное и отличается у разных образцов. Как долго может просуществовать тот же транзистор КТ315 (или другой полупроводник) в таком режиме и со временем не изменятся ли параметры интересующего нас шума?
И еще, не сочтите это занудством.
На входе микрофонного усилителя может присутствовать фантомное питание +48 Вольт относительно корпуса, а на отрицательном выводе выходного конденсатора поляризующее напряжение -9 Вольт. Не является это превышением допустимого напряжения конденсатора 50 Вольт?
Спасибо!
Вашу идею с отключением "земли" на выходном гнезде считаю отличной!!! Очень легко обнаружить обрыв одного проводника в микрофонном кабеле без прозвонки

<
  • Гражданин
21 ноября 2016 02:43

Павел / pavel_k

  • Регистрация: 30.07.2013
  • Публикаций: 7
  • Комментариев: 94
 
  • 0
Я и не знал, что эмиттер транзистора КТ-315 так РОЗОВО шумит!
А если серьёзно- полезный приборчик!
Думаю будет полезен комментарий, как именно можно использовать его для проверки АЧХ, или ссылка на руководство по его применению.

<
  • Гражданин
23 ноября 2016 13:14

Константин / riswel

  • Регистрация: 28.08.2009
  • Публикаций: 27
  • Комментариев: 117
 
  • 0
Здравствуйте, Михаил. Смотрю, Игорь собирает на страницах Датагории звезд отечественной схемотехники. Знаком с Вашими усилителями из статей в "Радио". Доступно, просто, добротно, узнаваемая и лаконичная схемотехника. Спасибо за очередную статью. Весьма полезно.

<
  • Гражданин
25 ноября 2016 02:55

Михаил Сапожников / mikesp

  • Регистрация: 19.03.2010
  • Публикаций: 8
  • Комментариев: 132
 
  • +2
Прежде всего спасибо Константину на добром слове.

Александр, про стабильность лавинного пробоя: ток через него - микроамперы, так что служить будет долго и счастливо, возможно, немного может влиять изменеие температуры окружающнй среды - на морозе не испытывал, в нашей потной стране минусовая температура - большая редкость. Конденсаторы имеют какой-то запас свыше указанного напряжения (говорят, вдвое). Проблем не испытывал. Конечно, следовало бы поднять номинал до 63в.

А вообще, Павел, переходы шумят "бело". Розовую окраску шум преобретает в каскаде на DA1.1.
Всем огромное спасибо за внимание и вопросы. Задавайте еще.

<
  • Гражданин
25 ноября 2016 02:58

Михаил Сапожников / mikesp

  • Регистрация: 19.03.2010
  • Публикаций: 8
  • Комментариев: 132
 
  • 0
Для проверки АЧХ не помешал бы анализатор спектра. Говорят, что есть апликация для смартфона. Да и на слух многое слышно.

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.