Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

Kubald 11 Sep 2012 17:59 5550 0
  • Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Niniejszy projekt pokazuje, jak zbudować urządzenie opóźniające sygnał audio nawet do 8 sekund w stosunku do sygnału wejściowego. Na wyjściu układu pojawia się opóźniony sygnał audio, w zależności od pojemności pamięci i szybkości próbkowania – o od 3 do 8 sekund. Takie urządzenie może być wykorzystane do generowania echa, jako urządzenie typu DAF (sprzężenie zwrotne z opóźnieniem własnego głosu) czy jammer dla mowy.

    Na poniższym schemacie widać jasno zasadę działania urządzenia: sygnał audio na wejściu jest wzmacniany, a następnie konwertowany do postaci cyfrowej. Próbki sygnału przechowywane są w buforze RAM o dużej pojemności. Opóźnienie uzyskiwane jest poprzez odczyt „starszych” próbek z bufora i konwersję ich w przetworniku D/A. Na wyjściu przetwornika zamontowany jest filtr dolnoprzepustowy, usuwający niepotrzebne częstotliwości i będący integralną częścią filtrów odtwarzających sygnał analogowy. Cały proces kontrolowany jest przez mikroprocesor.

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Przedwzmacniacz

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Układ przedwzmacniacza służy do dopasowania sygnału audio do poziomów akceptowalnych przez przetwornik A/D mikroprocesora. W układzie wykorzystano wzmacniacz nieodwracający „spolaryzowany” napięciem równym połowie napięcia zasilania podawanym na wejście odwracające. Dzięki temu sygnał audio będzie przesunięty w zakres napięć zaczynających się od 0V, a nie od wartości ujemnych. Obecny na wejściu rezystor i kondensator sprzęgający tworzą filtr górnoprzepustowy. Wartości mogą być dobrane wedle potrzeb. Obecność przełącznika zwierającego rezystor w pętli sprzężenia zwrotnego pozwala dobrać wartość wzmocnienia od ok. 1 do 34 (np. przy pracy z mikrofonem). Przedwzmacniacz oparto na układach MCP6022 i MCP6024.

    Filtr dolnoprzepustowy

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Kolejny wzmacniacz MCP6024 pracuje jako filtr dolnoprzepustowy – antyaliasingowy, służący do ograniczania amplitudy sygnałów o częstości większej niż połowa częstotliwości próbkowania. Filtr użyty w urządzeniu jest pojedynczym filtrem typu Sallen-Keya drugiego rzędu o częstotliwości granicznej ok. 6 kHz.

    Mikroprocesor

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Urządzeniem steruje mikroprocesor PIC16F88. Wykorzystany jest również przetwornik A/D procesora o rozdzielczości 10 bitów – lecz do zapisu w pamięci wykorzystywane jest jedynie 8 bitów, dwa najmniej znaczące są odrzucane. Jedno z wejść przetwornika służy do odczytu sygnału audio, drugie – zabezpieczone buforem na wzmacniaczu operacyjnym – do ustalania opóźnienia, gdzie 0V odpowiada 0% opóźnienia a napięcie zasilania – 100% opóźnienia w wybranej skali. Mikroprocesor komunikuje się z pamięcią i przetwornikiem D/A za pomocą magistrali SPI. Zakres opóźnienia wybierany jest za pomocą 3 wejść procesora. Możliwe jest również skonfigurowanie układu do pracy z jednym bądź dwoma układami pamięci. W urządzeniu użyto kwarcu 20 MHz. Na stronie projektu można znaleźć szczegółowy opis funkcji poszczególnych wyprowadzeń mikrokontrolera.



    Pamięć RAM

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    8-bitowe próbki sygnału zapisywane są w pamięci RAM (zapewniając jakość sygnału wyjściowego lepszą niż jakość audycji radiowych nadawanych z modulacją AM). W modelowym układzie pracują dwie takie pamięci – 23K256 – każda o wielkości 32 kB. Pamięci spełniają rolę buforu cyklicznego o dużej pojemności. Na podstawie wielkości pamięci i częstości próbkowania można wyliczyć wartość maksymalnego opóźnienia – dla jednej pamięci 32 kB wynosi ono 2,972/4,096 s dla próbkowania odpowiednio 11025/8000 sps oraz 5,944 i 8,192 s. (próbkowanie jak poprzednio) dla dwu pracujących pamięci.

    DAC

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Jako przetwornik D/A wybrano układ MCP4921 o rozdzielczości 12 bitów, ale ponieważ całe urządzenie przechowuje próbki o wielkości 8 bitów, każdorazowo 4 najmniej znaczące bity danych podawanych do przetwornika są zerowe. Układ komunikuje się z procesorem za pomocą magistrali SPI.

    Filtr wyjściowy

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Filtr wyjściowy – odtwarzający sygnał audio – jest filtrem dolnoprzepustowym. Zbudowany jest od z dwu filtrów Sallen-Keya II rzędu o częstotliwości granicznej ok. 6 kHz. Na wykresie poniżej można zobaczyć porównanie sygnałów: wejściowego, cyfrowego i wyjściowego.

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Oprogramowanie
    Kod dla procesora został napisany w assemblerze. Na stronie źródłowej dostępny jest zarówno sam kod, jak i skompilowany wsad. Oprogramowanie może pracować w dwóch trybach: normalnym oraz testowym – ten ostatni sprawdza poprawność funkcjonowania pamięci i przetwornika D/A.

    Podsumowanie
    Dodatkowo, na stronie projektu można znaleźć schematy zasilacza i opcjonalnego wzmacniacza audio. Cały układ został zmontowany na płytce stykowej i zamknięty w obudowie. Na poniższym wykresie można zobaczyć efekty pracy urządzenia.

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Cyfrowy efekt delay - opóźniacz sygnału audio

    Źródło

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Kubald
    Level 15  
    Offline 
    Has specialization in: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald wrote 188 posts with rating 95, helped 0 times. Live in city Kraków. Been with us since 2004 year.