Đường trễ âm thanh là kỹ thuật trong đó tín hiệu âm thanh nhất định được chuyển qua một loạt các giai đoạn lưu trữ kỹ thuật số, cho đến khi đầu ra âm thanh cuối cùng bị trễ một khoảng thời gian nhất định (thường tính bằng mili giây). Khi đầu ra âm thanh bị trì hoãn này được đưa trở lại âm thanh gốc, nó dẫn đến âm thanh được nâng cao đáng kinh ngạc, phong phú hơn, to hơn và được trang bị các tính năng như tiếng vang và hồi âm.

Tổng quat

Trải nghiệm nghe nhạc được phát trong phòng phụ thuộc đáng kể vào nội thất của phòng.

Nếu nội thất trong phòng được trang trí bằng nhiều kiểu dáng hiện đại và cửa sổ kính, điều đó có thể tạo ra quá nhiều hiệu ứng dội lại cho âm nhạc.

Mặt khác, nếu căn phòng có nhiều yếu tố làm từ vải như rèm cửa nặng, đồ nội thất có đệm, v.v., âm nhạc sẽ có xu hướng mất tất cả các hiệu ứng dội âm và hồi âm, và có thể nghe khá buồn tẻ và không thú vị.

Đối với trường hợp thứ hai, bạn có thể chọn loại bỏ và vứt bỏ tất cả rèm, gối, đệm, bộ ghế sofa hoặc chọn mạch đường dây trễ âm thanh được đề xuất, điều này sẽ giúp bạn khôi phục không khí âm nhạc một cách tự nhiên mà không làm mất đi tính yêu thích của bạn. nội thất.

Thông qua mạch này, bạn thực sự có thể tạo ra tiếng vọng (thời gian trễ tín hiệu âm thanh) và âm vang (sau khi phản xạ) và tạo ra âm thanh phong phú hơn nhiều.

Cách đây không lâu, kỹ thuật duy nhất để có được độ trễ tín hiệu âm thanh là sử dụng các thiết bị điện tử rất tốn kém. Hôm nay chúng tôi có một dạng vi mạch hoàn toàn mới, được gọi là 'bucket-brigade' cho phép bạn xây dựng hệ thống trì hoãn cá nhân của mình với chi phí rất rẻ.

“tiêu chuẩn phổ biến nhất trong lans được gọi là ethernet ”

Được gắn giữa nguồn âm thanh và bộ tiền khuếch đại, hoặc giữa bộ tiền khuếch đại và bộ khuếch đại công suất, khái niệm này cung cấp một tiếng vọng tín hiệu thay đổi, có thể làm phong phú thêm âm thanh từ hầu hết các hệ thống âm nhạc gia đình.

Với một sửa đổi mạch nhỏ, ý tưởng này cũng có thể được áp dụng như một phasor / flanger, cho phép người dùng có được hiệu ứng âm thanh cho các ứng dụng ghi âm và cho guitar điện được các chuyên gia sử dụng.

IC bucket-brigade là một thanh ghi dịch chuyển MOStype bao gồm hai thanh ghi 512 tầng trong một gói 14 chân duy nhất.

Nếu một tín hiệu âm thanh được cấp cho đầu vào của thiết kế đội tàu và các IC có liên quan được điều khiển bằng bộ tạo xung nhịp, sẽ làm cho tín hiệu âm thanh di chuyển theo từng bước, từng giai đoạn, cho đến khi cuối cùng tín hiệu đến đầu ra với sự chậm trễ dự định.

Sơ đồ khối cho mạch dòng trễ được hiển thị dưới đây:

Khi tín hiệu bị trễ này được đưa trở lại (tuần hoàn) vào tín hiệu ban đầu, hiệu ứng dội âm được mô phỏng.

Bên cạnh việc cung cấp bầu không khí thời gian thực, mạch bucket-brigade có thể được triển khai với bất kỳ hệ thống âm thanh nào để tạo ra âm thanh nổi tổng hợp từ các nguồn âm thanh đơn âm, một tùy chọn hữu ích cho 'giọng kép' và 'phasor / bích'.

Đoàn xô là gì

Thuật ngữ 'đội xô' nhắc chúng ta nhớ đến một hàng người đàn ông giao những xô nước để chống lại nguy cơ hỏa hoạn.

Thanh ghi dịch chuyển tương tự của bucket-brigade hoạt động theo cách giống hệt nhau và do đó có tên.

Mặt khác, với thanh ghi dịch chuyển, các tụ điện đại diện cho 'nhóm' được kết nối trực tiếp trên IC PMOS. Có thể có hơn 1000 tụ điện như vậy trên mỗi chip đơn (một tụ điện đơn và một vài bóng bán dẫn MOS trên mỗi giai đoạn).

Phần tử đang được truyền đi thực sự là các gói điện tích qua giai đoạn này sang giai đoạn tiếp theo. Chúng ta biết rằng không dễ dàng để đưa nước vào và từ thùng một cách đồng thời.

Tương tự như vậy, việc nạp và xả đồng thời một tụ điện là điều không dễ dàng. Vấn đề này được giải quyết bằng các thanh ghi dịch chuyển và thông qua một cặp tần số đồng hồ lệch pha.

Trong khoảng thời gian khi đồng hồ đầu tiên ở mức cao, các nhóm có số liệu 'lẻ' được ném ra các nhóm tiếp theo có số liệu 'chẵn'. Ngay sau khi kim đồng hồ lên cao thứ hai, các xô chẵn được ném ra thành các xô lẻ liên tiếp sau đây.

Bằng cách này, các khoản phí riêng lẻ được chuyển trên toàn tuyến từ từng giai đoạn một.

Hình ảnh trên là biểu đồ sơ đồ của 4 giai đoạn tiêu chuẩn của thanh ghi dịch chuyển tương tự MN3001.

Mỗi IC MN3001 bao gồm hai thanh ghi dịch chuyển 512 tầng. Hãy nhớ rằng các giai đoạn A và C được liên kết với một đồng hồ cụ thể, trong khi các giai đoạn B và D được kết hợp với đồng hồ kia để phân phối mối quan hệ lẻ / chẵn.

Cách thức hoạt động của mạch trễ dòng

Sơ đồ sau cho thấy sơ đồ hoàn chỉnh cho đường trễ âm thanh.

Khi bạn thực sự tạo ra độ trễ trong tín hiệu âm thanh, bạn sẽ tạo ra nhiều hiệu ứng âm thanh thú vị. Đáng chú ý nhất là mô phỏng hiệu ứng tiếng vang.

Tuy nhiên, độ trễ do lữ đoàn xô tạo ra thường rất nhỏ để được nhận biết là tiếng vọng rời rạc.

Việc lặp lại tín hiệu bị trễ với độ lợi giảm dần có thể bắt chước sự phân rã lành mạnh của tiếng vang trong không gian dội âm.

Bằng cách tạo ra độ lợi nhất định trong suốt quá trình tái lưu thông tín hiệu bị trễ, có thể tạo ra một kết quả 'mùa xuân cửa' không tự nhiên cho âm nhạc.

Gây ra độ trễ cho tín hiệu nhạc cụ hoặc bản nhạc 30 hoặc 40 ms và đẩy tín hiệu bị trễ trở lại tín hiệu ban đầu, sẽ tạo ra âm thanh đầu ra lớn hơn và tạo cảm giác có nhiều hơn số lượng giọng nói hoặc độ sâu âm nhạc ban đầu.

Cách tiếp cận phổ biến này được gọi là 'nói hai tiếng'. Một hiệu ứng trì hoãn ngắn nổi tiếng khác có thể ở dạng âm thanh đặc biệt phát ra thông qua một kỹ thuật gọi là 'phasing' hoặc 'reel-flanging.'

Tiêu đề này xuất phát từ thử nghiệm ban đầu, trong đó máy ghi âm được sử dụng để tạo ra độ trễ thời gian và sự cọ xát của một bàn tay lành nghề vào mặt ngoài của cuộn nạp băng đã làm thay đổi độ trễ để tạo ra hiệu ứng âm thanh.

Ngày nay, hiệu ứng này có thể được phát triển hoàn toàn thông qua công nghệ kỹ thuật số, bằng cách làm trễ tín hiệu từ 0,5 đến 5 ms trong khi cộng hoặc trừ tín hiệu bị trễ khỏi tín hiệu ban đầu.

Trong cài đặt phasor / flanger, tần số và sóng hài của nó có bước sóng giống với độ trễ thời gian, sẽ bị kết thúc hoàn toàn, trong khi tất cả các tần số khác được tăng cường.

Theo cách này, một bộ lọc lược có tần số giữa các rãnh được sửa đổi bằng cách thay đổi tần số đồng hồ, như được hiển thị bên dưới.

Kết quả là, một cải tiến về âm sắc được giới thiệu cho âm thanh không có âm sắc, ví dụ như trống, chũm chọe, cũng như tần số giọng hát.

Chế độ phasor / flanger cho phép bạn tái tạo các tín hiệu âm thanh nổi từ nguồn gốc đơn âm. Để đạt được điều này, đầu ra theo từng giai đoạn được trích xuất bằng cách đưa tín hiệu trễ được gửi đến một kênh, trong khi đầu ra được trích xuất bằng cách trừ đi tín hiệu bị trễ được gửi đến kênh ngược lại.

Đối với khán giả, hiệu ứng ngắt quãng sẽ bị loại bỏ, cho phép họ có được hiệu ứng âm thanh nổi tổng hợp tốt đến tai.

Không nghi ngờ gì nữa, các yếu tố chính của thiết kế là vi mạch của lữ đoàn, có thể tổng hợp trực tiếp các tín hiệu tương tự. Các mạch này không liên quan đến các bộ chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số và kỹ thuật số sang tương tự đắt tiền.

“3 pha đến 1 pha ”

Ngay sau khi xung đồng hồ từ flipflop được đưa đến IC bucket-brigade, nguồn DC hiện có ở đầu vào sẽ được chuyển vào thanh ghi. Các bit rời rạc được dịch chuyển từng giai đoạn thông qua các xung đồng hồ tuần tự cho đến khi cuối cùng, sau 256 xung, chúng đến cuối dòng và cung cấp tín hiệu đầu ra.

Dạng sóng đầu ra được làm sạch bằng bộ lọc thông thấp và bất kỳ tín hiệu trùng lặp nào đã tồn tại ở đầu vào nhưng bị trễ 256 lần chu kỳ của tần số xung nhịp.

Ví dụ: khi tần số xung nhịp là 100 kHz, độ trễ có thể là 256 x 1 / 100.000 = 2,56 ms. Xem xét rằng tốc độ lấy mẫu của tín hiệu âm nhạc trên đầu vào phụ thuộc vào tần số xung nhịp, giới hạn giả định của tần số xung nhịp thấp hơn 50% có thể là tần số âm thanh tối đa có thể được truyền một cách hiệu quả.

Tuy nhiên, do những hạn chế trong cuộc sống thực, 1/3 tần số đồng hồ có thể là một mục tiêu thiết kế thực tế hơn. Các mạch có thể được kết nối tuần tự hoặc xếp tầng để cung cấp độ trễ thời gian lâu hơn với tốc độ xung nhịp tăng lên, mặc dù tiếng ồn cao hơn trong các mạch nối tiếp có thể vượt quá sự gia tăng băng thông.

Trong chế độ trễ, 2 thanh ghi dịch chuyển được nối nối tiếp, cho phép sử dụng tần số đồng hồ cao hơn hai lần.

Điều này cho phép lập trình băng thông gấp hai lần cho mỗi thanh ghi shift trong cùng một thời gian trễ. Ngay cả trong chế độ băng thông kép này, tần số xung nhịp cần thiết cho độ trễ 40 ms, giới hạn băng thông ở tín hiệu đầu vào tối đa là 3750 Hz, trông khá đủ cho tần số thoại, mặc dù không đủ cho hầu hết các thiết bị âm nhạc.

Trong nhiều ứng dụng, trong đó việc truyền trễ được thực hiện đối với tín hiệu gốc, việc giảm băng thông có thể bị che giấu do các tín hiệu tần số cao có trong đầu vào tín hiệu ban đầu. Để bù cho sự suy giảm tín hiệu bình thường, bộ khuếch đại 8,5 dB được sử dụng giữa các thanh ghi dịch chuyển.

Trong chế độ phasor / flanger, độ trễ cao nhất cần thiết là khoảng 5 ms, đủ nhỏ để sử dụng một thanh ghi dịch chuyển đơn lẻ mà không làm giảm băng thông.

Do đó, thanh ghi dịch chuyển thứ hai được gắn song song với thanh ghi thứ nhất để nâng cao tỷ lệ S / N. Các tần số tín hiệu được áp dụng theo pha, trong khi các tín hiệu nhiễu được cộng và trừ một cách ngẫu nhiên.

Phasor / Flanger

Sơ đồ khối của thiết kế phasor / mặt bích được thể hiện trong sơ đồ sau.

Sơ đồ giản đồ cho phasor / bích được đưa ra dưới đây:

Trong mỗi tình huống, tứ phân cổng NOR IC4 được thiết bị giống như một bộ điều khiển đa vi hoạt động đáng kinh ngạc hoạt động ở hai lần tần số của tốc độ xung nhịp được chỉ định.

Đầu ra IC4 kết nối với IC5 flip-flop, cung cấp một vài tín hiệu xung nhịp đầu ra đóng góp (180 ° lệch pha với nhau) với các chu kỳ nhiệm vụ FIFTY PERCENT.

Các xung này sau đó hoạt động như các đầu vào xung nhịp cho các thanh ghi dịch chuyển trong IC2. Điện trở R16 xác định tần số và là một vận tốc cố định trong mạch trễ.

Tần số đồng hồ có thể được thay đổi như mong muốn bằng cách thêm nhiều điện trở song song thông qua các đầu nối cho sẵn trong phasor / mặt bích.

Tín hiệu đầu vào âm thanh được xử lý thông qua bảy cực của các giai đoạn lọc thông thấp, nơi IC3 và 1/2 IC1 được sử dụng. Các bộ lọc đảm bảo sự suy giảm tổng thể là 42 dB / quãng tám trên một tần số được điều chỉnh.

Như một minh họa, khi bộ lọc được điều chỉnh ở 5000 Hz, tín hiệu 10.000 Hz sẽ bị suy giảm lớn hơn 100: 1.

Trong khi các bộ lọc được vận hành với bộ khuếch đại op có độ lợi cao, bạn có thể làm cho đầu ra của chúng tối đa hóa trước khi phát ra ở tốc độ 6 dB / quãng tám trên mỗi cực. Loại bộ lọc này được gọi là 'dưới ẩm'.

Thông qua việc lựa chọn thích hợp sự cân bằng của các giai đoạn bộ lọc giảm độ ẩm và quá mức (RC), có thể dễ dàng định cấu hình bộ lọc có đáp ứng phẳng trong băng thông dự kiến, để giảm 3 dB trên tần số điều chỉnh và tính năng tốc độ cuộn tắt 6 dB lần số lượng các cực.

Đây chính xác là những gì được thực hiện trong các thiết kế đường trễ và phasor / mặt bích được trình bày trong bài viết này. Thường cần một lượng thống kê đáng kể để xác định các giá trị điện trở cho các bộ lọc.

Để làm cho mọi thứ dễ dàng hơn, bạn có thể chọn các giá trị điện trở phù hợp từ Bảng Giá trị Điện trở Bộ lọc.

Tận dụng Bảng này để chọn các giá trị điện trở đặc biệt cho mạch đường trễ. (Các giá trị điện trở bộ lọc được đưa ra trong Hình 4 và Hóa đơn vật liệu liên quan của nó sẽ cung cấp cho bạn độ trễ 5 ms nâng cao, với đầu ra 3 dB giảm ở 15 kHz cho phasor / mặt bích.)

Nguồn cấp

Danh sách các bộ phận

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

D1, D2 - IN4007
D3 -1N968 (20 V) điốt zener
F1 -1/10-cầu chì
Bộ điều chỉnh điện áp chính xác IC6 -723

Tất cả các điện trở là I / 4 watt dung sai 5%:

R17-1k
R18 - 1M

RI9-10 ohms
R20 - 8.2k ohms
R21 - 7,5k ohms
R22 - 33k ohms
R23 - 2,4k

Mạch cấp nguồn cho đường trễ âm thanh được hiển thị trong hình trên. Nó được xây dựng xung quanh một bộ điều chỉnh điện áp, IC6, để tạo ra đầu ra nguồn 15 volt chính. Thanh ghi dịch chuyển liên quan đến các nguồn của mỗi +1 và +20 volt.

Đường sắt +20 volt có được bằng cách sử dụng diode zener D3 và dòng +1 volt đến từ bộ chia điện áp được cấu hình xung quanh R22 và R23.

Khi các amps op được điều khiển thông qua nguồn cung cấp một đầu, điều cần thiết là phải có chức năng đường dây điện áp 10,5 volt làm tham chiếu trong mạch cho các thiết bị này.

Xây dựng

Hướng dẫn sử dụng khoan và khắc kích thước thực, và rất giống nhau cho cả hai cách bố trí mạch nhưng được đấu dây theo cách khác khi cần thiết, được minh họa trong các hình bên dưới.

Trước khi lắp bất kỳ bộ phận nào trên PCB, bạn nên chèn và hàn các liên kết jumper khác nhau vào các khe. Sau đó, kết nối bảng như quy định ở trên, theo chế độ hoạt động ưa thích.

Hãy cẩn thận về hướng chân của tất cả các thiết bị bán dẫn và tụ điện, và lắp chúng đúng cách.

Đảm bảo giữ và lắp ráp các thiết bị MOS cẩn thận vì những thiết bị này rất nhạy cảm với điện tích tĩnh và có thể bị hỏng do điện tích tĩnh phát triển trên ngón tay của bạn. Bạn có thể cắm thẳng IC trên PCB hoặc cũng có thể sử dụng các ổ cắm IC.