Rod Elliot
Генератор рожевого шуму незамінний при налаштуванні аудіоапаратури. Рівномірно спадає (в логарифмічному масштабі) спектральна щільність рожевого шуму дозволяє, якщо використовувати його в якості джерела сигналу, легко і швидко виявляти будь-які аномалії в гучномовцях, кімнатної акустиці або розділових фільтрах.
Білий шум - це звук, який ви чуєте, коли телевізор налаштований на частоту неіснуючої станції. Його спектральна щільність зростає з крутизною 3 дБ / октава, тому білий шум не годиться в якості джерела для тестування аудіоапаратури. Якщо ж об'єднати джерело білого шуму і фільтр з крутизною спаду 3 дБ / октава, можна отримати дуже хороше наближення до «справжньому» рожевому шуму, коли потужність в межах кожної октави буде однакова. Наприклад, потужність в смузі частот 40 ... 80 Гц буде дорівнює потужності в смузі частот 10 ... 20 кГц.
У показаної на рис. 1 схемою фільтр зроблений на недорогому ОУ типу 1 458 . Немає ніяких підстав використовувати дорогі малошумні підсилювачі в схемі, яка призначена для того, щоб шуміти.
Малюнок 1. Принципова схема генератора рожевого шуму
Усунутий в зворотному напрямку базо-емітерний перехід транзистора BC548 шумить як хороший стабілітрон. При зазначених на схемі номіналах, середнє шумова напруга в смузі частот дорівнює 30 мВ. «Транзисторні стабілітрони» не надто надійні, в тому сенсі, що напруга пробою у них може варіювати, в залежності від екземпляра, від 5 до 10 В, хоча зазвичай пробивна напруга транзисторів знаходиться десь близько 9 В. Іноді виявляється, що транзистор шумить дуже слабо. В такому випадку, треба просто взяти інший.
Перший каскад ОУ виконує роль буферного підсилювача з дуже високим вхідним опором, щоб не навантажувати джерело шуму. Посилення буферного каскаду дорівнює 11 (20.8 дБ). Постійна напруга на виході буферного підсилювача має бути таким же (або відрізнятися зовсім ненабагато), як на «транзисторному стабілітроні».
Висновок 8 ОУ підключається до позитивного полюса батареї, висновок 4 - до негативного. Чи не переплутайте, а то погубите підсилювач.
Марковані літерами «NP» конденсатори - електролітичні, неполярні. Можна було б застосувати і плівкові, але вони занадто дорогими для проекту, який ми вирішили зробити дешевим. А конденсатори потрібні саме неполярні, через непередбачуваного знака напруги на C4 і практично повної відсутності постійного зміщення на C8.
Другий каскад підсилювача - це якраз фільтр з лінійним спадом 3 дБ / октава в смузі частот 20 Гц ... 20 кГц. Фільтр перетворює білий шум в рожевий, забезпечуючи сталість енергії в кожній з 10 октав звукового діапазону.
Через високого пробивної напруги «транзисторного стабилитрона», напруга живлення доводиться робити досить високим. Ми використовуємо дві стандартні батарейки по 9 В, включені послідовно так, що сумарна напруга дорівнює 18 В. Світлодіодний індикацію ми навмисно виключили зі схеми, так як один світлодіод споживає струму більше, ніж вся інша схема.
Вимикач живлення повинен бути двополюсним, щоб відключати обидві батареї. Середня точка батарей є «землею» схеми.
Схему можна зібрати на шматку макетної плати і помістити у відповідний пластмасовий або металевий корпус. Номінали компонентів некритичні, тому цілком підійдуть резистори і конденсатори з допуском 5%. Використання металоплівкових 1% резисторів для зниження рівня шуму в цій схемі позбавлене всякого сенсу. Транзистори використовуйте малопотужні, будь-які, які є під рукою. Здвоєний ОУ (або два одиночних) теж можуть вибиратися практично довільно, аби вони підходили по напрузі харчування. Але не забувайте, що не у всіх мікросхем цоколевки збігаються.
Якщо у вас є осцилограф, або є, у кого його взяти на час, переконайтеся, що шумовий сигнал не обрезается підсилювачами. На слух це не визначити, а відсічення спотворює енергетичний спектр сигналу, і шум перестає бути рожевим. Якщо відсічення виявлена, або у вас є підозра, що вона існує, збільште номінали резисторів R3 або R4 (будь-якого, але не обох відразу). Збільшення номіналу вдвічі зменшує вихідна напруга наполовину.
В принципі, існують цифрові генератори «псевдо випадкового» шуму, але мені вони не подобаються, так володіють циклічністю, дуже помітною на слух. У нашій же схемі шум насправді випадковий.
Малюнок 2. Передатна характеристика фільтра
На рисунку 2 показана передавальна характеристика фільтра з нахилом -3 дБ / октава. Вона не досконала, але ідеальних фільтрів я ніколи і не зустрічав. А того, що вийшло, більш ніж достатньо для більшості цілей. Невеликий спад на низьких частотах, обумовлений конденсатором C7 і вихідним конденсатором фільтра, реально трохи більше, ніж зображено на графіку, але помилка не перевищує 1 дБ у всьому діапазоні звукових частот.
Використання генератора шуму
Підключіть генератор до передпідсилювач і поступово збільшуйте гучність до рівня спокійної мови. Це буде приблизно 65 дБ. Уважно слухайте, намагаючись виявити якісь особливості звуку, як наприклад, низький шум, або наявність точок, в яких сигнал зникає, або ж щось, що просто не схоже на чистий шум. Ймовірно, вам доведеться трохи попрактикуватися в цьому занятті. Якщо у вас є графічний еквалайзер, вам буде простіше зрозуміти, як впливають на звук піки і провали частотної характеристики.
Спробуйте прослухати сигнал генератора в хороших навушниках, а потім через акустичну систему в кімнаті, і порівняти результати. Можливо, вони здивують вас.
sound.westhost.com