Микросхему PT2399 часто применяют для получения таких звуковых эффектов, как «задержка», «реверберация», «хорус», «фленжер», «расширение стереобазы». Такие электронные устройства используют в совокупности со струнными и клавишными инструментами. Рассмотрим схемы для получения наиболее популярных эффектов «задержки» и «реверберации», построенные по схожей модели.
«Задержка» — эффект для гитары или клавишных
Описываемое устройство создает сигнал акустического эха, сохраняя в буфере звуковые образцы и воспроизводя их с задержкой от нескольких десятков до нескольких сотен миллисекунд (мсек).
Основные характеристики устройства:
- предназначено для работы с электрогитарой, другими струнными или клавишными инструментами;
- принцип работы заключается в воспроизведении сохраненных звуковых сэмплов с задержкой;
- простая конструкция – односторонняя печатная плата;
- напряжение питания 9…12 В постоянного тока, потребление до 40 мА;
- входное сопротивление 1 МОм, выходное сопротивление 47 кОм;
- имеются регуляторы усиления, обратной связи, глубины эффекта, времени задержки (30…500) мсек.;
- ножной переключатель байпас.
Как работает схема задержки звука
Принципиальная схема эффекта представлена на рисунке ниже. Здесь цифры в прямоугольниках обозначают нумерацию выводов PT2399, к которым подключены соответствующие цепи. Входной каскад выполнен на одном из двух операционных усилителей микросхемы TL072, резисторов R1, R2, R3, R4 и конденсаторов С1, С2.
Задачей этой цепи является согласование входного сигнала с исполнительной схемой. Входные цепи работают как усилитель с единичным коэффициентом с инверсией сигнала по фазе. Выходной сигнал этого каскада подается на цифровую линию задержки PT2399, а также сумматор задержанного и входного сигнала.
Входной каскад микросхемы PT2399 содержит фильтр нижних частот, который реализован с применением конденсаторов С7, С8, С9, С10 и резисторов R9, R10, R11, R12. Выход фильтра подключен к контактам 15 и 16 PT2399. Вывод 16 является входом, а вывод 15 — выходом фильтра нижних частот. Его задача – ограничить частотную характеристику.
В стандартном применении микросхемы полоса входного сигнала достигает 16 кГц, но в данном случае она ограничена частотой около 10 кГц. Данное ограничение является намеренным и призвано уменьшить искажения в верхнем частотном диапазоне при максимальной задержке сигнала (500 мс), при которой преобразователь ПТ 2399 работает не очень хорошо.
Ограничение полосы немного ухудшило качество задержанного сигнала, но звук стал ближе к «классическим» фирменным аналоговым линиям задержки с аналогичными параметрами.
Далее, пройдя фильтр, сигнал проходит через АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и уже в цифровом виде сохраняется в оперативной памяти емкостью 44 КБ. Память функционирует как кольцевой буфер.
Его содержимое не перемещается, но буферизация осуществляется с помощью адресных указателей. Считывание выборки из памяти и отправка ее в цифро-аналоговый преобразователь для преобразования в аналоговый сигнал задерживается на время, зависящее от емкости памяти и частоты дискретизации.
В аналоговом выходном сигнале цифро-аналогового преобразования присутствует тактовая частота, которая нам не нужна. По этой причине к выходу схемы задержки (выводы 13 и 14) подключен ФНЧ, ограничивающий полосу пропускания примерно до 3 кГц. Он построен с использованием конденсаторов С12, С13, С14, С15 и резисторов R14, R15, R16, R17.
За полосу пропускания отвечают также конденсаторы С25 и С26. Обычно диапазон этих емкостей находится в пределах 10…220 нФ. В этом проекте используются конденсаторы емкостью 150 нФ. Это оптимальное значение, определенное экспериментальным путем для струнных и клавишных инструментов.
Сигнал с выходного фильтра поступает на два регулятора: VR3 «Feedback» (обратная связь) и «Effect» (глубина эффекта задержки). Регулятор «Feedback» вместе с резистором R13 и конденсатором С11 образуют цепь, связывающую выход со входом. Это означает, что выходной сигнал снова поступает на вход микросхемы PT2399.
Таким образом определяется время затухания эха. Переменным резистором VR2 «Effect» задается уровень задержанного выходного сигнала, который поступает в блок суммирования основного сигнала с задержанным сигналом.
Он построен с помощью усилителя TL072B, резисторов R4, R8, R5, R6, конденсаторов С3, С4, С6 и переменного резистора VR1. VR1 обеспечивает уровень суммы сигналов на выходе устройства. Задержку сигнала выставляем с помощью регулятора VR4. Оно составляет примерно 30…500 мс.
Для корректной работы системы PT2399 необходимо стабилизированное напряжение +5 В, которое в данном устройстве получено с помощью интегрального стабилизатора Q1 (LM78L05). Остальная часть схемы питается постоянным напряжением 9…12 В.
Последовательно включенный выпрямительный диод служит защитой от обратного включения напряжения питания. При напряжении питания 9 В напряжение за выпрямительным диодом D1 составляет порядка 8,4 В, что достаточно для питания стабилизатора и обеспечения правильной работы устройства. Диод D2 защищает микросхему PT2399 от возможных перенапряжений при переходных процессах в схеме.
Порядок установки элементов и топология печатной платы представлена на картинке выше. Схема, собранная из проверенных комплектующих, работает сразу и не требует никаких наладок. Монтаж производится стандартно, от самых маленьких элементов к самым большим.
Перечень элементов принципиальной схемы
Общий перечень комплектующих модуля облегчит его сборку своими руками.
РЕЗИСТОРЫ:
- R1 — 1 МОм;
- R2, R3 — 100 кОм;
- R4, R5 — 22 кОм;
- R8 — 33 кОм;
- R6 — 4,7 кОм;
- R7, R12, R19, R20 — 47 кОм;
- R21, R22 — 1 кОм;
- R13 — 10 кОм;
- R9…R11, R14…R16 — 1 кОм;
- R18 — 2,2 кОм;
- R17 — 24 кОм;
- VR1, VR4 — 100 кОм (линейный);
- VR2, VR3 — 100 кОм (логарифмический).
КОНДЕНСАТОРЫ:
- C1, C3, C6 — 220 нФ/50 В;
- С2 — 100 пФ/50 В;
- C4 — 220 пФ/50 В;
- C5 — 470 пФ/50 В;
- C10 — 560 пФ/50 В;
- C7, C17 — 1 мкФ/50 В;
- C8 — 33 нФ/50 В;
- C9, C13, C15, C16 — 10 нФ/50 В;
- C11, C21…C24, C27 — 100 нФ/50 В;
- C12 — 4,7 нФ/50 В;
- C25, C26 — 150 нФ/63 В;
- C18 — 470 мкФ/16 В;
- C19, C22 — 47 мкФ/16 В;
- C20 — 100 мкФ/25 В.
- US1 — TL072A/B;
- US2 — PT2399;
- В1 — LM78L05;
- D1, D2 — 1N4007;
- D3 — светодиод 5 мм.
- розетка Jack, моно — 2 шт.;
- розетка питания;
- SW1 — ножной переключатель двухпозиционный.
Эффект «реверберации» для музыкального инструмента
Эффект «Реверберация» создан на основе предыдущей схемы эффекта «Задержка», поэтому принцип работы ограничен описанием изменений схемы. Устройства с цифровыми или аналоговыми линиями задержки позволяют обеспечить гораздо больший диапазон реверберации, чем эффекты, построенные с использованием пружин. Поэтому в данной конструкции используется та же PT2399.
В эффекте «Реверберация» тоже присутствует отражение и повторение звука, но время, в течение которого это происходит, короче, чем в «Задержке». В итоге происходит наложение исходного и повторяющегося звуков, производя результат, очень похожий на распространяющийся звук в пустом помещении до его затухания.
Собираем ревербератор своими руками
Принципиальная схема ревербератора представлена на рисунке. Здесь цифры в прямоугольниках обозначают нумерацию выводов PT2399, к которым подключены соответствующие цепи. По сравнению со схемой эффекта «Задержка» внесены следующие изменения:
- После входного каскада были добавлены два регулятора. VR6 (100 кОм) под названием «Direct» используется для определения уровня основного сигнала, который затем микшируется на входе суммирующего каскада. С помощью VR5 (100 кОм) «Attack» регулируется уровень входного сигнала линии задержки PT2399.
- Переменным резистором «Reverb» VR4 устанавливаем время задержки сигнала в диапазоне 10…100 мс.
- Регулятор VR3 совместно с конденсатором С11 и сопротивлением R13 определяет уровень обратной связи в диапазоне выше 400 Гц. Отсечение нижней части полосы предусмотрено здесь намеренно, поскольку схема может самовозбуждаться.
- Переменным резистором VR2 под названием «Effekt» мы регулируем уровень сигнала на выходе задержки, который смешивается с основным сигналом и усиливается в суммирующем каскаде второго каскада ОУ.
- Регулятор VR1 используется для регулировки усиления и, следовательно, определяет уровень выходного сигнала эффекта.
Остальные изменения касаются номиналов элементов:
- Конденсатор С7 теперь имеет емкость 100 нФ для уменьшения самовозбуждения в низкочастотном диапазоне акустического диапазона.
- Конденсатор С12 теперь имеет емкость 1 нФ, что способствовало улучшению диапазона ФНЧ, и его рабочий диапазон достигает примерно 10 кГц. Это делает тембр эффекта более «ярким».
- Конденсатор С16 заменен на 1 нФ. Он ограничивает склонность к возбуждению в диапазоне более высоких частот.
- Конденсатор С26 теперь имеет емкость 33 нФ. Этот элемент отвечает за фильтрацию сигнала путем устранения шума в аналого-цифровом преобразователе.
- Резистор R8 теперь имеет сопротивление 47 кОм. Более высокое сопротивление этого элемента не ограничивает уровень сигнала с линии задержки, поскольку при максимальном входном сигнале «Attack» он бы глушил сигнал «Direct» и затруднял окончательную настройку эффекта.
Перечень элементов электронного ревербератора
Сделать ревербератор своими руками будет проще при наличии общего перечня комплектующих модуля.
Резисторы:
- R1 — 1 МОм;
- R2, R3 — 100 кОм;
- R4, R5, R18 — 10 кОм;
- R9…R11, R14…R16 — 12 кОм;
- R13 — 33 кОм;
- R17 — 24 кОм;
- R7, R8, R12, R19, R20 — 47 кОм;
- R21 — 100 Ом;
- R22 — 1 кОм;
- R6 — 4,7 кОм;
- VR1 — 200 кОм (линейный);
- VR2, VR3 — 100 кОм (логарифмический);
- VR4 — 10 кОм (логарифмический);
- VR5, VR6 — 100 кОм (линейный).
Конденсаторы :
- C1 — 100 пФ;
- C4 — 220 пФ;
- C5 — 470 пФ;
- C10 — 560 пФ;
- C12, C16 — 1 нФ;
- C9, C13, C15 — 10 нФ;
- C11, C26 — 33 нФ;
- C7, C21, C23, C24, C27 — 100 нФ;
- C25 — 150 нФ;
- C1, C3, C6 — 220 нФ;
- C14, C17 — 1 мкФ;
- C19, C22 — 47 мкФ/16…25 В;
- C18 — 470 мкФ/16…25 В;
- C20 — 100 мкФ/6,3…16 В.
Полупроводники :
- Q1 — LM78L05;
- Q2 — NE5532;
- Q3 — PT2399;
- D1, D2 — 1N4007;
- D3 — светодиод 5 мм.
- розетка Jack, моно — 2 шт.;
- розетка питания;
- ножной переключатель двухпозиционный.
Сборка эффекта «Реверберация» представлена на рисунке выше. Схема, собранная из проверенных комплектующих, не требует дополнительных наладок. Интегральные схемы следует устанавливать на панельках, чтобы их было легко заменить.
Прежде, чем вставить микросхему PT2399 в панельку, проверьте наличие напряжения на выходе стабилизатора Q1 (LM78L05), поскольку эта микросхема может работать при максимальном напряжении питания 6,5 В, а более высокое напряжение приведет к ее повреждению.
Эффект «Реверберация» питается стабилизированным напряжением +9 В от блока питания. Диод 1N4007 обеспечивает защиту схемы ревербератора от переполюсовки напряжения.
Loading...
