LinTai: качественные китайские корпуса и каркасы

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.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

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.

Принципиальная схема генератора розового шума
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.

Передаточная характеристика фильтра
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

На английском языке: Pink Noise Generator for Audio Testing

Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя