เส้นหน่วงเสียงเป็นเทคนิคที่สัญญาณเสียงที่กำหนดจะถูกส่งผ่านชุดของขั้นตอนการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลจนกว่าเอาต์พุตเสียงสุดท้ายจะล่าช้าในช่วงเวลาหนึ่ง (โดยปกติจะเป็นมิลลิวินาที) เมื่อเอาต์พุตเสียงที่ล่าช้านี้ถูกป้อนกลับไปยังเสียงต้นฉบับจะส่งผลให้ได้เสียงที่ได้รับการปรับปรุงอย่างน่าอัศจรรย์ซึ่งมีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้นมีขนาดใหญ่ขึ้นและเต็มไปด้วยคุณสมบัติต่างๆเช่นเสียงสะท้อนและเสียงสะท้อน

ภาพรวม

ประสบการณ์การฟังเพลงที่เล่นภายในห้องขึ้นอยู่กับการตกแต่งภายในห้องอย่างมีนัยสำคัญ

หากการตกแต่งภายในห้องเต็มไปด้วยการตกแต่งที่ทันสมัยและหน้าต่างกระจกนั่นอาจสร้างเอฟเฟกต์สะท้อนเสียงเพลงมากเกินไป

ในทางกลับกันหากห้องมีองค์ประกอบที่ทำจากผ้าจำนวนมากเช่นผ้าม่านหนา ๆ เฟอร์นิเจอร์กันกระแทก ฯลฯ เสียงเพลงจะสูญเสียเอฟเฟกต์เสียงสะท้อนและเสียงสะท้อนทั้งหมดและอาจฟังดูน่าเบื่อและไม่น่าสนใจ

ในกรณีหลังนี้คุณสามารถเลือกที่จะทิ้งและทิ้งผ้าม่านหมอนเบาะรองนั่งชุดโซฟาหรือเลือกใช้วงจรหน่วงเวลาเสียงที่นำเสนอซึ่งจะช่วยให้คุณสามารถคืนบรรยากาศของดนตรีได้อย่างเป็นธรรมชาติโดยไม่ต้องเสียสิ่งที่คุณชื่นชอบไป การตกแต่งภายใน

ด้วยวงจรนี้คุณสามารถสร้างเสียงสะท้อน (การหน่วงเวลาของสัญญาณเสียง) และการสะท้อนกลับ (หลังการสะท้อน) และทำให้ได้เสียงที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้เทคนิคเดียวในการรับสัญญาณเสียงล่าช้าคือการใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีราคาแพงมาก วันนี้เรามี IC รูปแบบใหม่ที่เรียกว่า 'bucket-brigade' ซึ่งช่วยให้คุณสร้างระบบหน่วงเวลาส่วนบุคคลได้ในราคาถูกมาก

“สารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์เสริม ”

เชื่อมต่อระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงและปรีแอมป์หรือระหว่างปรีแอมป์กับเพาเวอร์แอมป์แนวคิดนี้มีการสะท้อนสัญญาณแบบแปรผันซึ่งสามารถเพิ่มคุณภาพเสียงจากระบบเพลงในบ้านส่วนใหญ่

ด้วยการปรับเปลี่ยนวงจรขนาดเล็กแนวคิดนี้ยังสามารถนำไปใช้เป็นเฟสเซอร์ / ฟแลงเกอร์ซึ่งช่วยให้ผู้ใช้ได้รับเอฟเฟกต์เสียงสำหรับการบันทึกแอพพลิเคชั่นและสำหรับกีต้าร์ไฟฟ้าที่ผู้เชี่ยวชาญใช้

IC bucket-brigade คือ MOStype shift register ที่ประกอบด้วย 512 -stage register สองตัวในแพ็คเกจ 14-pin แบบโดดเดี่ยว

หากสัญญาณเสียงถูกป้อนเข้ากับอินพุตของการออกแบบที่เก็บข้อมูลและไอซีที่เกี่ยวข้องซึ่งขับเคลื่อนด้วยเครื่องกำเนิดสัญญาณนาฬิกาจะทำให้สัญญาณเสียงเคลื่อนที่ในลักษณะทีละขั้นทีละขั้นตอนจนในที่สุดสัญญาณก็มาถึงเอาต์พุตด้วย ความล่าช้าที่ตั้งใจไว้

แผนภาพบล็อกสำหรับวงจรหน่วงเวลาแสดงไว้ด้านล่าง:

เมื่อสัญญาณล่าช้านี้ถูกป้อนกลับ (หมุนเวียน) ไปยังสัญญาณเดิมจะมีการจำลองเอฟเฟกต์การสะท้อนกลับ

นอกเหนือจากการนำเสนอบรรยากาศแบบเรียลไทม์แล้วยังสามารถใช้วงจรถังกองพลกับระบบเสียงใดก็ได้เพื่อสร้างเสียงสเตอริโอสังเคราะห์จากแหล่งที่มาของเสียงโมโนซึ่งเป็นตัวเลือกที่มีประโยชน์สำหรับ 'การเปล่งเสียงคู่' และ 'เฟสเซอร์ / การจับเจ่า'

Bucket Brigade คืออะไร

คำว่า 'กลุ่มถัง' ทำให้เรานึกถึงกลุ่มคนที่ส่งถังน้ำเพื่อต่อสู้กับอันตรายจากไฟไหม้

การลงทะเบียนกะอะนาล็อกของ bucket-brigade ทำหน้าที่ในลักษณะที่เหมือนกันและด้วยเหตุนี้ชื่อ

ในทางกลับกันด้วยการลงทะเบียนกะตัวเก็บประจุจะแสดงถึง 'ถัง' ที่เชื่อมต่อโดยตรงบน PMOS IC ในทุกๆชิปอาจมีตัวเก็บประจุมากกว่า 1,000 ตัว (ตัวเก็บประจุตัวเดียวและทรานซิสเตอร์ MOS สองตัวต่อขั้นตอน)

องค์ประกอบที่ถูกส่งผ่านไปนั้นแท้จริงแล้วคือแพ็คเก็ตของประจุไฟฟ้าในขั้นตอนหนึ่งไปยังขั้นถัดไป เรารู้ว่าไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะใส่น้ำเข้าและออกจากถังพร้อมกันอย่างเท่าเทียมกัน

ในทำนองเดียวกันการชาร์จและปล่อยตัวเก็บประจุพร้อมกันนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ปัญหานี้แก้ไขได้โดยการลงทะเบียนกะและความถี่ของนาฬิกานอกเฟสคู่หนึ่ง

ในช่วงเวลาที่นาฬิกาเรือนแรกมีค่าสูงถังที่มีตัวเลข 'คี่' จะถูกโยนออกไปยังถังที่ตามมาด้วยตัวเลข 'คู่' ทันทีที่นาฬิกาสูงที่สองมาถึงถังคู่จะถูกโยนออกไปในถังคี่ต่อไปนี้

ด้วยวิธีนี้การเรียกเก็บเงินส่วนบุคคลจะถูกเลื่อนข้ามเส้นจากทีละขั้นตอน

ภาพด้านบนเป็นการแสดงแผนผังของ 4 ขั้นตอนมาตรฐานของทะเบียนกะอนาล็อก MN3001

MN3001 IC แต่ละตัวประกอบด้วยการลงทะเบียนกะ 512 ขั้นตอนสองตัว โปรดจำไว้ว่าขั้นตอน A และ C เชื่อมโยงกับนาฬิกาหนึ่งนาฬิกาในขณะที่ขั้นตอน B และ D จะเชื่อมต่อกับนาฬิกาอีกเรือนหนึ่งเพื่อส่งมอบความสัมพันธ์แบบคี่ / คู่

วงจร Delay Line ทำงานอย่างไร

แผนผังต่อไปนี้แสดงแผนผังทั้งหมดสำหรับสายดีเลย์เสียง

เมื่อคุณสร้างความล่าช้าในสัญญาณเสียงคุณจะสร้างเอฟเฟกต์เสียงที่น่าสนใจมากมาย ที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดคือการจำลองเอฟเฟกต์เสียงสะท้อน

อย่างไรก็ตามความล่าช้าที่เกิดขึ้นโดยกลุ่มถังมักจะมีน้อยมากที่จะรับรู้ว่าเป็นเสียงสะท้อนที่ไม่ต่อเนื่อง

การทำซ้ำสัญญาณล่าช้าโดยอัตราขยายที่ลดลงอาจเลียนแบบการสลายตัวของเสียงสะท้อนในพื้นที่ที่ก้องกังวาน

การเพิ่มอัตราขยายที่แน่นอนตลอดการหมุนเวียนสัญญาณล่าช้าอาจเป็นไปได้ที่จะสร้างผลลัพธ์ 'ประตูสปริง' ที่ไม่เป็นธรรมชาติสำหรับเพลง

ทำให้สัญญาณเสียงหรือแทร็กเสียงพูดล่าช้า 30 หรือ 40 มิลลิวินาทีและผลักสัญญาณล่าช้ากลับไปที่สัญญาณเดิมจะให้เสียงที่ออกมามีขนาดใหญ่ขึ้นและให้ความรู้สึกที่มีมากกว่าปริมาณเสียงเริ่มต้นหรือความลึกของดนตรี

วิธีการที่เป็นที่นิยมนี้เรียกว่า 'double-voicing' เอฟเฟกต์การหน่วงเวลาสั้น ๆ ที่รู้จักกันดีอีกอย่างหนึ่งอาจอยู่ในรูปแบบของเสียงที่แปลกประหลาดซึ่งเกิดขึ้นผ่านเทคนิคที่เรียกว่า 'phasing' หรือ 'reel-flanging'

ชื่อเรื่องนี้มาจากการทดลองดั้งเดิมซึ่งใช้เครื่องบันทึกเทปเพื่อสร้างการหน่วงเวลาและการถูด้วยมือที่มีความชำนาญที่ด้านนอกของม้วนเทปฟีดเปลี่ยนความล่าช้าเพื่อสร้างเอฟเฟกต์อะคูสติก

ปัจจุบันเอฟเฟกต์นี้สามารถพัฒนาได้ทั้งหมดผ่านเทคโนโลยีดิจิทัลโดยการชะลอสัญญาณ 0.5 ถึง 5 มิลลิวินาทีในขณะที่เพิ่มหรือลบสัญญาณล่าช้าออกจากสัญญาณเดิม

ในการตั้งค่าเฟสเซอร์ / แฟล็กเกอร์ความถี่และฮาร์มอนิกที่มีความยาวคลื่นเหมือนกันกับการหน่วงเวลาจะถูกยกเลิกอย่างสมบูรณ์ในขณะที่ความถี่อื่น ๆ ทั้งหมดจะมีความเข้มแข็งขึ้น

ในลักษณะนี้ตัวกรองหวีที่มีความถี่ระหว่างรอยหยักจะถูกแก้ไขโดยการเปลี่ยนความถี่สัญญาณนาฬิกาดังที่แสดงด้านล่าง

ผลที่ได้คือการปรับปรุงวรรณยุกต์ที่นำไปใช้กับเสียงที่ไม่ใช่วรรณยุกต์เช่นกลองฉิ่งและความถี่เสียง

โหมดเฟสเซอร์ / แฟล็กเกอร์ช่วยให้คุณสามารถจำลองสัญญาณสเตอริโอจากแหล่งกำเนิดโมโนโฟนิกได้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้เอาต์พุตที่แยกตามขั้นตอนโดยการแนะนำสัญญาณล่าช้าจะถูกส่งไปยังหนึ่งช่องสัญญาณในขณะที่เอาต์พุตที่แยกโดยการลบสัญญาณล่าช้าจะถูกส่งไปยังตรงกันข้าม

สำหรับผู้ชมเอฟเฟกต์การแบ่งขั้นตอนจะยกเลิกออกทำให้เอฟเฟกต์สเตอริโอสังเคราะห์ที่ดีต่อหูของพวกเขา

องค์ประกอบหลักของการออกแบบอย่างไม่ต้องสงสัยคือ IC ของ bucket-brigade ซึ่งสามารถสังเคราะห์สัญญาณอนาล็อกได้โดยตรง วงจรไม่เกี่ยวข้องกับตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลและดิจิตอลเป็นอนาล็อกราคาแพง

ทันทีที่พัลส์นาฬิกาจากฟลิปฟล็อปถูกป้อนไปยังไอซีของกลุ่มถังขยะกระแสตรงที่มีอยู่ที่อินพุตจะถูกถ่ายโอนไปยังรีจิสเตอร์ บิตที่ไม่ต่อเนื่องจะถูกเลื่อนทีละสเตจผ่านพัลส์นาฬิกาตามลำดับจนกระทั่งในที่สุดหลังจาก 256 พัลส์พวกเขาก็มาถึงจุดสิ้นสุดของบรรทัดและส่งสัญญาณเอาต์พุต

รูปคลื่นเอาต์พุตจะถูกล้างด้วยฟิลเตอร์ความถี่ต่ำและสัญญาณที่ซ้ำกันใด ๆ ที่มีอยู่ที่อินพุต แต่ล่าช้าถึง 256 เท่าของช่วงความถี่สัญญาณนาฬิกา

ตัวอย่างเช่นเมื่อความถี่สัญญาณนาฬิกา 100 kHz ความล่าช้าอาจเป็น 256 x 1 / 100,000 = 2.56 ms เมื่อพิจารณาว่าอัตราการสุ่มตัวอย่างของสัญญาณเพลงบนอินพุตนั้นขึ้นอยู่กับความถี่สัญญาณนาฬิกาข้อ จำกัด ที่สมมติว่าความถี่สัญญาณนาฬิกาที่ต่ำกว่า 50% อาจเป็นความถี่เสียงสูงสุดที่สามารถถ่ายโอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อย่างไรก็ตามเนื่องจากข้อ จำกัด ในชีวิตจริง 1 ใน 3 ของความถี่สัญญาณนาฬิกาอาจดูเหมือนเป็นวัตถุประสงค์ในการออกแบบที่สมจริงยิ่งขึ้น วงจรสามารถเชื่อมต่อตามลำดับหรือเรียงซ้อนกันเพื่อให้เวลาล่าช้านานขึ้นด้วยอัตราสัญญาณนาฬิกาที่เพิ่มขึ้นแม้ว่าสัญญาณรบกวนที่สูงขึ้นในวงจรที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมอาจทำให้แบนด์วิดท์เพิ่มขึ้นได้

ในโหมดหน่วงเวลารีจิสเตอร์ 2 กะจะเชื่อมต่อกันเป็นชุดซึ่งช่วยให้ใช้ความถี่นาฬิกาได้สูงขึ้นสองเท่า

ซึ่งจะช่วยให้แบนด์วิดท์สองเท่าสำหรับการลงทะเบียนกะแต่ละรายการเพื่อตั้งโปรแกรมสำหรับการหน่วงเวลาเดียวกัน แม้ในโหมดแบนด์วิดท์สองเท่านี้ความถี่สัญญาณนาฬิกาที่จำเป็นสำหรับการหน่วงเวลา 40 มิลลิวินาทีจะ จำกัด แบนด์วิดท์ไว้ที่สัญญาณอินพุตสูงสุดที่ 3750 เฮิรตซ์ซึ่งดูเพียงพอสำหรับความถี่เสียงแม้ว่าจะไม่เพียงพอสำหรับอุปกรณ์ดนตรีส่วนใหญ่

ในหลาย ๆ แอปพลิเคชั่นที่มีการใช้การส่งล่าช้าไปยังสัญญาณดั้งเดิมการลดลงของแบนด์วิดท์อาจถูกปกปิดเนื่องจากสัญญาณความถี่สูงที่มีอยู่ในอินพุตสัญญาณดั้งเดิม เพื่อชดเชยการลดทอนสัญญาณปกติจะใช้เครื่องขยายเสียง 8.5 dB ระหว่างชิฟต์รีจิสเตอร์

ในโหมดเฟสเซอร์ / แฟล็กเกอร์ความล่าช้าสูงสุดที่จำเป็นคือประมาณ 5 มิลลิวินาทีซึ่งน้อยพอสำหรับการใช้การลงทะเบียนกะเดียวโดยไม่ต้องเสียสละแบนด์วิดท์

ดังนั้นจึงแนบทะเบียนกะที่สองควบคู่ไปกับตัวแรกเพื่อเพิ่มอัตราส่วน S / N ความถี่ของสัญญาณจะถูกนำไปใช้ในเฟสในขณะที่สัญญาณรบกวนจะถูกเพิ่มและหักออกแบบสุ่ม

Phasor / Flanger

แผนภาพบล็อกของการออกแบบเฟสเซอร์ / ครีบแสดงอยู่ในแผนภาพต่อไปนี้

แผนผังสำหรับเฟสเซอร์ / แฟล็กเกอร์แสดงไว้ด้านล่าง:

ในแต่ละสถานการณ์ IC4 ประตูรูปสี่เหลี่ยม NOR จะถูกควบคุมเหมือนเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบแอสเทเบิลที่ทำงานสองเท่าของความถี่ของอัตรานาฬิกาที่ระบุ

เอาท์พุท IC4 เชื่อมต่อกับ IC5 แบบฟลิปฟล็อปซึ่งให้สัญญาณนาฬิกาเอาท์พุตสองสามส่วน (180 °นอกเฟสซึ่งกันและกัน) พร้อมกับรอบการทำงาน FIFTY PERCENT

จากนั้นพัลส์เหล่านี้จะทำหน้าที่เป็นอินพุตนาฬิกาสำหรับ shift register ใน IC2 ตัวต้านทาน R16 กำหนดความถี่และเป็น velue คงที่ในวงจรหน่วงเวลา

ความถี่สัญญาณนาฬิกาสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามต้องการโดยการเพิ่มตัวต้านทานแบบขนานผ่านตัวเชื่อมต่อที่กำหนดในเฟสเซอร์ / แฟล็กเกอร์

สัญญาณอินพุตเสียงถูกประมวลผลผ่านขั้นตอนตัวกรองความถี่ต่ำเจ็ดขั้วโดยใช้ IC3 และ 1/2 IC1 ฟิลเตอร์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการลดทอนโดยรวม 42-dB / octave ในความถี่ที่ปรับแต่งแล้ว

ดังภาพประกอบเมื่อปรับฟิลเตอร์ที่ 5,000 Hz สัญญาณ 10,000 Hz จะถูกลดทอนมากกว่า 100: 1

ในขณะที่ฟิลเตอร์ทำงานด้วยออปแอมป์ที่มีอัตราขยายสูงคุณสามารถทำให้เอาท์พุตของมันมีขนาดใหญ่ที่สุดก่อนที่จะรีดออกที่อัตรา 6 dB / อ็อกเทฟต่อเสา ตัวกรองประเภทนี้เรียกว่า 'ภายใต้การหน่วงเวลา'

ด้วยการเลือกความสมดุลของขั้นตอนการกรองภายใต้การหน่วงและการลดความชื้น (RC) ที่เหมาะสมทำให้ง่ายต่อการกำหนดค่าฟิลเตอร์ที่มีการตอบสนองแบบแบนในพาสแบนด์ที่ต้องการเพื่อให้ได้ความถี่ในการปรับลดลง 3 dB และคุณสมบัติ อัตราการม้วนออก 6 dB คูณจำนวนเสา

นี่คือสิ่งที่นำมาใช้ในการออกแบบเส้นหน่วงเวลาและเฟสเซอร์ / ครีบที่นำเสนอในบทความนี้ โดยปกติแล้วจำเป็นต้องมีการคำนวณทางสถิติจำนวนมากเพื่อระบุค่าตัวต้านทานสำหรับตัวกรอง

เพื่อให้ง่ายขึ้นคุณสามารถเลือกค่าตัวต้านทานที่เหมาะสมจากตารางค่าตัวต้านทานตัวกรอง

ใช้ประโยชน์จากตารางนี้เพื่อเลือกค่าตัวต้านทานสำหรับวงจรหน่วงเวลาโดยเฉพาะ (ค่าตัวต้านทานตัวกรองที่ระบุในรูปที่ 4 และรายการวัสดุที่เกี่ยวข้องจะทำให้คุณมีการหน่วงเวลาเพิ่มขึ้น 5 มิลลิวินาทีโดยเอาต์พุต 3 dB จะลดลงที่ 15 kHz สำหรับเฟสเซอร์ / แฟล็กเกอร์)

พาวเวอร์ซัพพลาย

ส่วนรายการ

C12 - 470 µF, 35 โวลต์
C13, C15, C16 - 0.01 ยูเอฟตัวเก็บประจุแผ่นดิสก์ C14 -100 pF ตัวเก็บประจุ
C17 - 33 µF, 25 โวลต์

D1, D2 - ใน 4007
D3 -1N968 (20 V) ซีเนอร์ไดโอด
F1 -1/10 - ฟิวส์หลอดไฟ
IC6 -723 ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่แม่นยำ

ตัวต้านทานทั้งหมดคือ I / 4 วัตต์ความอดทน 5%:

R17-1k
R18 - 1 ม

RI9-10 โอห์ม
R20 - 8.2k โอห์ม
R21 - 7.5k โอห์ม
R22 - 33k โอห์ม
R23 - 2.4 พัน

วงจรจ่ายไฟสำหรับสายหน่วงเสียงแสดงในภาพด้านบน มันถูกสร้างขึ้นรอบตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า IC6 เพื่อเหวี่ยงเอาท์พุทแหล่งจ่ายหลัก 15 โวลต์ ทะเบียนกะเกี่ยวข้องกับแหล่งที่มาของแต่ละ +1 และ +20 โวลต์

ได้รับราง +20 โวลต์โดยใช้ซีเนอร์ไดโอด D3 และเส้น +1 โวลต์มาจากตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดค่าไว้รอบ R22 และ R23

เนื่องจากออปแอมป์ถูกขับเคลื่อนผ่านแหล่งจ่ายเดียวจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีฟังก์ชันสายแรงดันไฟฟ้า 10.5 โวลต์เป็นข้อมูลอ้างอิงในวงจรสำหรับอุปกรณ์เหล่านี้

การก่อสร้าง

คู่มือการแกะสลักและการเจาะมิติจริงและเหมือนกันมากสำหรับโครงร่างวงจรทั้งสอง แต่ต่อสายในลักษณะที่แตกต่างกันตามความจำเป็นแสดงอยู่ในรูปด้านล่าง

ก่อนที่จะติดตั้งชิ้นส่วนใด ๆ บน PCB คุณควรใส่และประสานลิงก์จัมเปอร์ต่างๆลงในสล็อต หลังจากนั้นให้เชื่อมต่อบอร์ดตามที่ระบุไว้ด้านบนตามโหมดการทำงานที่ต้องการ

ระมัดระวังเกี่ยวกับการวางแนวพินของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์และตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าและใส่ให้ถูกต้อง

“กระแสไฟตรงเกิดขึ้นได้อย่างไร ”

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้จับและประกอบอุปกรณ์ MOS ด้วยความระมัดระวังเนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มีความไวต่อประจุไฟฟ้าสถิตและอาจได้รับความเสียหายจากประจุไฟฟ้าสถิตที่พัฒนาขึ้นบนนิ้วมือของคุณ คุณสามารถเสียบ IC ตรงบน PCB หรือใช้ซ็อกเก็ต IC