Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Relpol
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Dobór schematu limitera audio

oko3g 15 Sty 2013 15:57 5163 30
  • #1 15 Sty 2013 15:57
    oko3g
    Poziom 17  

    Witam.
    Na początku chciałbym prezdstawić swój problem; posiadam kartę dźwiękową EMU 0202 oraz mikrofon dynamiczny. Wykorzystuję kartę jako przedwzmacniacz mikrofonowy, wszystko jest ok ale jeden fakt mnie niestety denerwuje. Kiedy wypowiem jakieś słowo głośniej (jestem prezenterem i często pojawiają się jakieś zmiany głosu, okrzyki itp.) zapala się dioda clip tak jak powinna, lecz w tejże chwili pojawia się również przester który zniekształca głos. Dlatego postanowiłem poprosić was o pomoc w doborze najlepszego układu (schematu w tym przypadku), który posłuży mi jako limiter i uniemożliwi przesterowanie karty dźwiękowej. Chodzi o zmiejszenie poziomu sygnału (w głośniejszych słowach) do stałej ustalonej wartości bez efektu przesterowania. Przeszukałem fora i dowiedziałem się, że najlepszym rozwiązaniem było by dla mnie zbudowanie układu na SSM 2165/6, (bramka szumów, kompresor i limiter), lub NE 572, jednak z racji bardzo małej dostępności tych scalaków, a jak już to wysokiej ceny po prostu sobie odpuściłem.
    Wiele było układów bazujących na diodzie i fotorezystorze, jednak nie wiem czy takie rozwiązanie mnie zadowoli (chodzi o zniekształcenia i niezawodność układu).
    Znalazłem również schemat limitera opartego na tranzystorze n-fet i układ mnie zaciekawił, jednak tutaj również pojawił się problem dostępności tego elementu.
    Podaję link do schematu z opisem: http://www.chinabaike.com/z/keji/dz/dlt/1109579.html

    Tak więc podsumowójąc wszystko, zapytam:
    1. Co Wy byście zrobili na moim miejscu? Które rozwiązanie byście wybrali?
    2. Czy limiter przedstawiony w linku miałby odpowiednie parametry i nie zniekształcił mojego głosu w chwili ograniczania sygnału?
    3. Czy mogę w tym limiterze użyć dowolnego tranzystora n-fet? Jeśli nie, to czy
    znacie jakiś zamiennik/odpowiednik tego nieszczęsnego 2n5459 ?
    4. Czy znacie może jescze jakieś inne układy spełniające to zadnie o których nie
    wspomniałem?

    Pozdrawiam, oko3g.

    0 29
  • Relpol
  • #3 15 Sty 2013 19:33
    oko3g
    Poziom 17  

    Dzięki za link, ale z tego co widzę to chyba jest to ARW - automatyczna regulacja wzmocnienia, (pewnego rodzaju kompresor), wadą tego rozwiązania jest że przy braku sygnału wzmocnienie jest na bardzo wysokim poziomie co może pewnie powodować duże szumy, najlepszy chyba był by właśnie układ ograniczający poziom do ustlaonej wartości, ale jak się takowy nie znajdzie to wypróbuje ten. Być może jakaś bramka szumu na wejściu tego obwodu załatwiła by sprawę. Może ktoś inny się jeszcze wypowie? Za każdą wskazówkę będę bardzo wdzięczny.

    0
  • #5 13 Lut 2013 16:44
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Za 2N5459 można użyć BF245 albo BF256 ale grupy B (BF245B, BF256B).
    Swego czasu robiłem podobny układ dla mikroszpiega (podsłuchu radiowego). Kompresja dynamiki dawała niezniekształcony sygnał o stałym poziomie na wyjściu gdy mówiono do mikrofonu z odległości 0,5-4m.
    "Niezniekształcony" to pojęcie umowne. Każdy tego typu układ musi wprowadzać zniekształcenia i szumy, poza tym ma w swej konstrukcji stałą czasową powodującą opóźnienie działania. W efekcie nagły, silny dźwięk będzie miał zniekształcony (przesterowany) początek, co w dobrym układzie nie jest specjalnie słyszalne.

    0
  • #6 19 Lut 2013 08:36
    czarutek
    Poziom 34  

    trymer01 napisał:
    ... ale grupy B (BF245B, BF256B). ...

    A dlaczego A i C są złe?

    oko3g napisał:
    ... Może ktoś inny się jeszcze wypowie? Za każdą wskazówkę będę bardzo wdzięczny.

    Czy ten limiter miałby współpracować ze wzmacniaczem mikrofonowym, którego używasz teraz?

    0
  • #7 19 Lut 2013 11:45
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    czarutek napisał:
    trymer01 napisał:
    ... ale grupy B (BF245B, BF256B). ...

    A dlaczego A i C są złe?

    Nie są złe, lecz widać wyraźne różnice w stosunku do 2N5459 - porównaj je sobie (Vgsoff, Idss, Vgs).

    0
  • #8 19 Lut 2013 12:01
    czarutek
    Poziom 34  

    Chodzi mi o to, że progowe Ugs, to tutaj najmniejszy problem. Że dla takiej funkcji, wszystkie wymienione są kiepskie, a te BFy z nich najgorsze.
    Najlepszym dla takiej funkcji N-JFETem jaki znam, jest 2N3819.

    0
  • Relpol
  • #9 19 Lut 2013 12:24
    bobeer
    Poziom 28  

    Cytat:
    posiadam kartę dźwiękową EMU 0202 oraz mikrofon dynamiczny


    Używanie za mikrofonem wynalazków typu limiter wprowadzi tylko dodatkowe szumy i zniekształcenia. Najlepsze co możesz zrobić, to zmusić swoją wspaniałą kartę do zmniejszenia wzmocnienia mikrofonu, jeśli to nie jest z jakiś powodów możliwe (co jest wg mnie absurdalne) to mów do mikrofonu z dalsza lub użyj dzielnika napięcia.
    Wszystkie zadania związane z obróbką dynamiki najlepiej powierz oprogramowaniu i niech to się odbywa na drodze cyfrowej.
    Powiem jaśniej. Wzmacniacz mikrofonowy musisz tak wyregulować, żeby w żadnym momencie dioda clip nie zaświecała się.
    Żeby uzyskać pożądaną dynamikę lub głośność użyj programu zwanego kompresorem dynamiki arw itp.
    Moja stara SBlive robi takie rzeczy bez problemu więc tym bardziej emu musi to potrafić.
    Pozdrawiam

    0
  • #10 19 Lut 2013 12:27
    czarutek
    Poziom 34  

    bobeer napisał:
    ... Wzmacniacz mikrofonowy musisz tak wyregulować, żeby w żadnym momencie dioda clip nie zaświecała się. ...

    No i wtedy, jak się domyślam, kiedy mówi normalnie, to już nic nie słychać.
    Mieszacie Panowie wszystkimi układami i ich funkcjami, jak tylko można... ;)

    0
  • #11 19 Lut 2013 12:28
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    czarutek napisał:
    Chodzi mi o to, że progowe Ugs, to tutaj najmniejszy problem. Że dla takiej funkcji, wszystkie wymienione są kiepskie, a te BFy z nich najgorsze.
    Najlepszym dla takiej funkcji N-JFETem jaki znam, jest 2N3819.

    To teraz wyjaśnij nam, dlaczego BF są be a 2N3819 jest najlepszy?

    0
  • #12 19 Lut 2013 12:34
    czarutek
    Poziom 34  

    trymer01 napisał:
    To teraz wyjaśnij nam, dlaczego BF są be a 2N3819 jest najlepszy?

    Bardzo chętnie, ale dokładnie jeszcze nie wiem. Na razie tylko przez skórę czuję, na ucho słyszę i na oczy w oscyloskopie widzę, że w przedziale on/off odbywa się coś, co dla takiej funkcji JFETa miewa szczególnie słyszalne znaczenie.

    Już się dowiedziałem i ujmę to tak, że pewien Pan, w swojej książce, w rozdziale 'Wzmacniacze o regulowanym wzmocnieniu', o użyciu JFETa w roli regulatora jak w schemacie 2 oraz sprytniejszym od schematu 1, napisał:
    - 'Pomimo prostoty i szerokiego zakresu regulacji (min. 40dB) nigdy nie cieszył się on popularnością ze względu na nieliniową charakterystykę regulacji i zniekształcenia sygnałów o amplitudach większych niż ±30...50 mV.
    ...
    Przeważnie regulacja za pomocą tranzystorów JFET (a tym bardziej MOSFET) nie daje dobrych rezultatów przy większych sygnałach.'.

    I ja głupi beztrosko Mu zaufałem, a sądząc po zdaniu niektórych z tu obecnych, najwyraźniej powinien napisać na razie raczej:
    - 'Dzięki prostocie bezmyślnego użycia i szerokiemu zakresowi regulacji (min. ?dB) cieszy się on powszechną popularnością, pomimo nieliniowej charakterystyki, a zwłaszcza pomimo zniekształcania sygnałów audio o wszystkich amplitudach.
    ...
    Regulacja za pomocą tranzystorów JFET (a tym bardziej MOSFET) nie daje dobrych rezultatów przy żadnych sygnałach audio, nawet na ucho. Szczególnie wtedy, gdy się ją realizuje tak bezmyślnie.'

    0
  • #13 19 Lut 2013 12:41
    bobeer
    Poziom 28  

    czarutek napisał:
    bobeer napisał:
    ... Wzmacniacz mikrofonowy musisz tak wyregulować, żeby w żadnym momencie dioda clip nie zaświecała się. ...

    No i wtedy, jak się domyślam, kiedy mówi normalnie, to już nic nie słychać.
    Mieszacie Panowie wszystkimi układami i ich funkcjami, jak tylko można... ;)


    Nie domyślaj się, tylko poczekaj na odpowiedź autora.
    Clip oznacza przesterowanie, więc nie może wtedy nic nie być słychać.
    Autor ma problem ze zbyt niskim poziomem sygnału na wyjściu i zbyt wysokim na wejściu (skoro przesterowuje wzmacniacz wejściowy). Jedyne co mu potrzeba do szczęścia to kompresor dynamiki.

    Napisz konkretnie kto o czym miesza ? Może masz zamieszanie bo czegoś nie rozumiesz, zawsze możesz zapytać.

    0
  • #14 19 Lut 2013 12:49
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Moim zdaniem teoretyzujesz, albo wyciągasz pochopne wnioski.
    Bo co widzisz na oscyloskopie? - zniekształcenia?
    Przecież ten tranzystor pracuje jako regulowany opornik, jako dolny opornik w dzielniku napięcia. I o ile może mieć znaczenie jego konduktancja przy Vgs=0, to przecież wystarczy dobrać wartość górnego opornika tego dzielnika (tu - R3=39k). W stanie zatkanym wszystkie J-FET mają podobną, znikomą konduktancję.
    Czy ma znaczenie liniowość Rds=f(Vgs) ? - ale tu żadnych informacji nie ma w datasheet.
    Na logikę to jest bez znaczenia.
    Tak więc nie ma co dzielić włosa na czworo, dobrać J-FET na poziomy napięć czyli Vgsoff, Idss, Vgs przy Ids.

    0
  • #15 19 Lut 2013 14:20
    czarutek
    Poziom 34  

    trymer01 napisał:
    ... Bo co widzisz na oscyloskopie? - zniekształcenia? ...

    Tak.

    trymer01 napisał:
    ... Przecież ten tranzystor pracuje jako regulowany opornik, jako dolny opornik w dzielniku napięcia. ...

    Niech w uproszczeniu będzie, że dla połówek dodatnich, tak.
    A co z ujemnymi?

    0
  • #16 19 Lut 2013 17:18
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Przecież tu mamy tylko składową zmienną, i poziomy kilku-kilkunastu mV.
    A tranzystor pracuje z napięciem Uds rzędu kilku (nastu) V. Sadzisz, że kilka mV zmiany Uds, np. z 5V na 4,99V albo 5,01V spowoduje zniekształcenia?
    Wszystkie te tranzystory to J_FETy do zastosowań liniowych (wzmacniacze). Na pewno nie zastosowałbym tu typowego chopper-a, np. J111, J112, 2N5638, których jest wiele, przeznaczonych do zastosowań jako przełącznik.

    0
  • #17 19 Lut 2013 18:26
    czarutek
    Poziom 34  

    Nie o to mi chodzi. Cały układ jest zasilany symetrycznie. I jeśli się przyjrzymy, sygnał audio oscyluje wokół GND = 0. Ten Twój nibyrezystor, razem z R3, działa w dzielniku między IN i GND. Czy uważasz, że każdy JFET będzie tu takim samym 'opornikiem' dla sygnałów IN względem GND dodatnich, jak i dla ujemnych?
    A w dodatku, U1A, będący głównym przetwornikiem sygnału, pełni równolegle funkcję dość poważnie (przez R11-C4-R13 do GND) obciążonego dla dodatnich połówek, fragmentu 'prostownika'.
    Tak naprawdę, ten układ jest już z definicji/założenia, do kitu.

    0
  • #18 19 Lut 2013 18:41
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Jesteś w błędzie.
    Sygnał o wartości kilku-kilkunastu mV oscyluje nie wokół GND, lecz wokół napięcia jakie w danej chwili ma dren J-FEta. A to napięcie ma wartość wynikającą z wartości R5 i R6 oraz stopnia otwarcia J-FEta, i wynosi kilka-kilkanaście V.

    0
  • #19 19 Lut 2013 18:48
    czarutek
    Poziom 34  

    trymer01 napisał:
    ... Sygnał o wartości kilku-kilkunastu mV oscyluje nie wokół GND, lecz wokół napięcia jakie w danej chwili ma dren J-FEta. A to napięcie ma wartość wynikającą z wartości R5 i R6 oraz stopnia otwarcia J-FEta, i wynosi kilka-kilkanaście V.

    A jakim cudem, skoro jest C2?

    A potem: 'będą zniekształcenia, bo układ nieliniowy, no to prawo Laplace'a, Fouriera...' :D
    I jeśli uznać spełnienie wszystkich ich założeń, no to może i jakieś tam będą. Ale absolutnie niesłyszalne. A te, które słyszymy, to właśnie z tego typu idiotycznych błędów.

    0
  • #20 19 Lut 2013 18:56
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    No zobaczże sobie jak jest zasilany ten FET.
    A co do C2 to właśnie dzięki niemu jest jak piszę.

    0
  • #21 19 Lut 2013 19:01
    czarutek
    Poziom 34  

    Ale ja mówię o sygnale IN, który jest przetwarzany, który wchodzi na wejście proste U1A.
    Trymerku Trymer01, mniejsza z tym. Chodziło mi tylko o to, że mało który JFET działa w takim układzie prawie tak, jak byśmy chcieli, czyli identycznie na obie połówki sygnału IN. Czyli tak, że przy ustalonym poziomie IN, sygnał na wejściu opampa różni się od sygnału IN wyłącznie amplitudą.

    0
  • #22 19 Lut 2013 19:49
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Wypraszam sobie takie zwroty.
    Mogę się tylko domyślać, że pomagają Ci we frustracji spowodowanej niemocą zrozumienia tak prostej sprawy?
    Rozrysuj sobie regulowany dzielnik potencjometryczny do którego doprowadzono kondensatorem składową zmienną. Może zrozumiesz.
    Ta dyskusja jest bez sensu, gdyż zaśmiecamy autorowi wątek. Tym bardziej, że jej poziom (nie z mojego powodu) nadaje się do kosza.

    0
  • #23 19 Lut 2013 22:52
    oko3g
    Poziom 17  

    Przepraszam że tak długo nie odpowiadałem. Przypomnę jeszcze raz, że kluczową sprawą są tu zmiany natężenia głosu i to dosyć spore. W niektórych momentach mówi się cicho, a w niektórych wręcz krzyczy. Jeżeli 'wzmocnienie' ustawię odpowiednie dla cichego mówienia, to przy 'krzyku' powstaje przester. Jeżeli wyreguluje dla tych właśnie głośniejszych słów, ciche słowa nie są odpowiednio nagłaśniane. Dlatego wydaje mi się, że najlepszym rozwiązanie było by ustawić wzmocnienie dla cichych wypowiedzi a między mikrofon a kartę podłączyć limiter. Nie jest tutaj problemem wzmocnienie, ponieważ ustawiane jest potencjometrem i karta zarówno radzi sobie z sygnałami liniowymi jak i mikrofonowymi. Problem polega na dużej różnicy głośności wypowiadanych zdań. I zależy mi na rozwiązaniu analogowym, a nie sofware-owym. Pozdrawiam.

    0
  • #24 19 Lut 2013 23:27
    KaW
    Poziom 34  

    Problem podobny -rozwiazanie -jest zastosowane w przetwarzaniu sygnalu mowy w telekomunikacji-w transmisji PCM..
    W związku z potrzebą zachowania dużej różnicy w natężeniu głośności rozmowy cichej i rozmowy głośnej zastosowany był ogranicznik symetryczny względem masy układu .Sygnał wchodził na układ, który w minimalnym stopniu tłumił małe poziomy sygnału a w dużym stopniu tłumił sygnały silne.
    Dopiero po tej obróbce sygnal akustyczny był przetwarzany dalej cyfrowo.
    Centrale telef. E10 i podobne./Prawo "A" lub "mi" -PCM30 lub PCM24.

    0
  • #25 19 Lut 2013 23:35
    czarutek
    Poziom 34  

    I właśnie tak nasz układ powinien działać! I jeszcze w razie czego zadziałać jako dość silny limiter.
    Problem tylko w tym, że nie mamy gdzie go wstawić. Autor chce poza kartą, ale ona nam przecież zakłóci wtedy takie działanie tą swoją 'elastycznością' Mic/Line. Ona po prostu nie była do aż takich turbulencji projektowana.
    Bo rozumiem, że skoro potencjometrem można ustawić czułość w zakresie od (tylko) Mic do (aż) Line, to dalej musi mieć swój jakiś kompresor/limiter.

    0
  • #26 20 Lut 2013 10:46
    KaW
    Poziom 34  

    Trzeba wziąć pod uwagę ,że ucho ludzkie działa w skali logarytmu naturalnego ./Jednostka "Neper"-od naukowca JOHN NAPIER, który się zajmował zagadnieniami matematycznymi itp.. Dzisiaj :1Np = 8,68dB /.

    Wykres funkcji logarytm naturalny w kartezjańskim układzie współrzędnych.
    Logarytm naturalny (logarytm Nepera, logarytm hiperboliczny) – logarytm o podstawie e = 2{,}718\,281\,828\ldots, oznaczany na ogół symbolem \ln\ x. Liczba e zwana jest liczbą Eulera.

    Nazwa "logarytm Nepera" pochodzi od nazwiska szkockiego matematyka Johna Nepera, który posługiwał się logarytmami o podstawie zbliżonej do \frac{1}{e}.

    Logarytm naturalny z liczby a można zdefiniować jako pole pod wykresem funkcji 1/x w przedziale od 1 do a:

    \ln(a) = \int\limits_{1}^{a} \frac{1}{x}\ \mathrm{d}x Logarytm naturalny ln(x) jako całka po funkcji 1/x

    0
  • #27 20 Lut 2013 16:44
    oko3g
    Poziom 17  

    Jeżeli by to ułatwiło projektowanie układu, można przyjąć że jest to sygnał liniowy, bo bez problemu mogę miedzy mikrofon a kartę 'wsadzić' dodatkowy przedwzmacniacz.

    0
  • #28 20 Lut 2013 18:21
    czarutek
    Poziom 34  

    A na jakim paśmie Ci zależy? Może być standardowo dla mowy okrojone, jak w telefonie, jak w łoki-toki? Czy ma być raczej pełne, z basami i cykaniami, jak u prezenterów na UKFie?
    Bo to wszystko bardzo się niestety ze sobą gryzie. Często jest tak, że przesterowanie wywołuje dźwięk z takiego akurat przedziału pasma, na którym najmniej nam zależy. Przyciszanie reszty nie miałoby w tej chwili większego sensu. I dla mowy akurat, taki płasko działający limiter/kompresor, jak ten od Chińczyków i z AVT, nie będzie działał dobrze już z definicji.
    Nie wiem czy nie najlepiej by było na początek przetestować sobie jakiegoś dedykowanego gotowca, na przykład SSM2166...?
    Nie sprawdzałem go, ale efekt powinien być naprawdę niezły...

    0
  • #29 20 Lut 2013 19:38
    oko3g
    Poziom 17  

    Słyszałem o tym SSM-ie i innym podobnym układzie, jednak gdy zobaczyłem jego cenę ( ok 30zł + przesyłka bo mała dostępność) postanowiłem poszukać innego rozwiązania być może łatwiejszego do zrealizowania no i tańszego. Ale skoro jest problem to chyba będę po prostu musiał uważać aby nie przesterowywać karty...

    Dodano po 1 [minuty]:

    Doleclowo miał to być układ do mikrofonu czyli pasma typowo 'mówionego', jednak nie chciał bym też miec dźwięku jak w słuchawce telefonu...

    0
  • #30 20 Lut 2013 21:11
    KaW
    Poziom 34  

    O ile się nie mylę to obecnie pasmo telefoniczne jest poszerzone i można trafić na układy scalone realizujące pasmo od 300Hz -ok 8kHz .Oczywiście nie u nas.
    Myślę ,że pod względem jakościowym trzeba byłoby poszukać w telefonach
    panasonica .Mam stary typ panasonika -baza i słuchawka radiowa -jakość dźwięku bez uwag . Na przykład -przy połaczeniu z zewnątrz -z "komórki" jakość dzwieku jest b.dobra-niezależnie od miejsca lokalizacji osoby dzwoniącej.

    Niestety nie mam żadnego schematu dot. E10 I PCM30 oraz opisów ówczesnej techniki.

    0