Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание

Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание

Простая, надежная и очень экономичная схема генератора белого шума ! Схема проверена, собрано два полностью готовых экземпляра, схема работает.

Принципиальная схема

Рис. 1. Принципиальная схема простого генератора белого шума на транзисторах.

Принцип работы

Первый транзистор используется в качестве детектора (датчика) — там, при обратном включении диода лавинообразно туннеллируют электроны предолевая потенциальный барьер в случайном порядке по принципу квантовой механики, по принципу неопределенности Гейзенберга (так как квант (электрон) может иметь либо определенное значение энергии и тогда его место положения неопределенно, либо определенное место расположения и тогда его энергия неопределенна ( и даже не ясно что это такое на самом деле).

Кванты также движутся дискретно, то есть исчезая в одном месте и появляясь в другом — как бы перепрыгивая область к примеру диэлектрика с вероятностью в зависимости от энергии электронов и толщины диэлектрика — этот эффект называется туннеллированием ( туннельный контакт Джозефсена).

Второй транзистор используется как простейший усилитель, резисторы в базе и коллекторе расчитываются по формулле :R(b)=R(c)*betta/1.5  , тоесть номинал резистора на базе равен резистору на коллекторе умноженному на бетта транзистора и поделенному на 1.5.

Третий транзистор это эмиттерный повторитель, который уже не усиливает напряжение, а усиливает только ток, тоесть поставлен только для того, чтобы без потерь передать сигнал на низкоомный динамик.

Сопротивление в его базе некритично и примерно 150 килом, а резистор в эмиттере подбирается сначало на подстроечном или на пременном резисторе, а затем ставится постоянный, но для транзистора BC548, подобранно сопротивление 323 ома. Через конденсатор сигнал идет на динамик относительно коллектора.

Переменный резистор, разрывающий цепь положительного питания двух вторых транзисторов — это громкость, которая к тому же еще больше уменьшает потребление схемы на тихом звуке.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание

Первый транзистор питается через резистор 1 миегаом, потому что величина тока для лавинного пробоя и туннелирования там не нужна. Но питается первый транзистор от 9 вольт, потому что для лавинного пробоя важна величина напряжения.

Другие же части схемы могут питаться от 3 вольт, поэтому питания разделены — для большей экономичности. Я использую для 9 вольт батарейку — крону, а для 3 вольт — две пальчиковые батарейки.

Упаковываю я весь девайс  в корпус от радиоприемника и использую его динамик и его отсек батареек.

Конденсатор после первого транзистора — маленький — 0.5 микрофарад, можно даже меньше, но не больше 1 микрофарада, ато не будет работать. После второго каскада — 47 микрофарад.

А после третьего каскада — 470 микрофарад. Резистор в коллекторе второго транзистора — 4 килома, в базе — 1 мигом . Резистор в базе третьего транзистора — 150 килоом, в эмиттере — 323 ома.

Резистор на первом транзисторе (датчике) — 1 мигом. Переменный резистор экономичной громкости — 10 килоом. По массе идет выключатель питания — тумблер.

Крона (9 вольт) в устройстве вообще не садится, а с пальчиковых батареек (3 вольта) используется потребление 7 миллиампер, то есть батарейка на 1400 миллиампер — часов должна  работать 200 часов — тоесть примерно 10 полных суток — без выключения.

Но по необьяснимым обстоятельствам у меня аппарат работает уже 3 месяца без выключения и батарейки все еще не сели — это бывает при малом потреблении — батарейки никогда не садятся полностью — я заметил что 1.5 вольтовая батарейка обычно садится до 0.7 вольта , а затем при малом потреблении дальше не садится.

Переменный резистор громкости — 10 килом. Тумблер выключения  — обычный — большой — удобный.

Надеюсь кому то эта схема будет полезна, да и я если забуду ее, то снова найду ее в интернете благодаря вашему сайту.

Автор: CONSTANTIN BUCSAN.

Радиосхемы. — Широкополосный генератор шума

Категория

Самодельные измерительные приборы

материалы в категории

Этот универсальный широкополосный генератор шума от десятков Гц до десятков МГц, может пригодиться любителям радиоприёма для настройки преселекторов и резонансных магнитных антенн, а также инженерам и любителям звуковой техники в качестве источника белого шума.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Он не содержит дефицитных или дорогостоящих деталей, прост в изготовлении и не требует наладки.

Схема генератора шума

Собственно источником шума в ней служит стабилитрон VD2, на транзисторе VT1 выполнен широкополосный усилитель шумового напряжения, а на транзисторе VT2 — эмиттерный повторитель для согласования генератора с 50 -омной нагрузкой.
В отличие от других схем генератора шума, источник шума на стабилитроне VD2 в этой схеме включен не в цепь базы транзистора VT1, а в цепь эмиттера. База транзистора VT1 по переменному
току соединена с общим проводом схемы конденсаторами С1 и С2. Таким образом транзистор VT1 в усилительном каскаде включен по схеме с общей базой. Поскольку схема с общей базой, — как подробно изложено в [1], — лишена главного недостатка схемы с общим эмиттером — эффекта Миллера, то такое включение обеспечивает максимальную широкополосность усилителя шумового напряжения для данного типа транзистора.
А такой недостаток схемы с общей базой, как высокое выходное сопротивление, компенсируется затем эмиттерным повторителем на транзисторе VT2. В итоге выходное сопротивление генератора шума составляет около 50 Ом (более точно устанавливается подбором резистора R6).

Кроме того, при таком включении, в отличие от распространенной в Internet-e схемы генератора шума, приведенной в [2], где стабилитрон включен последовательно с базой транзистора, через стабилитрон, включенный в эмиттер транзистора, протекает больший ток, и, соответственно, уровень собственных шумов стабилитрона также повышается. Режимы работы транзисторов VT1 и VT2 и стабилитрона VD2 по постоянному току устанавливаются резисторами R2, R3 и R5: напряжение на базе транзистора VT1, равное половине напряжения питания, устанавливается состоящим из двух одинаковых резисторов R1 и R2 делителем напряжения, а ток через стабилитрон VD2 устанавливается резистором R5.

Номинальное сопротивление резистора R4 выбирается таким, чтобы рабочее напряжение на
переходе коллектор-база транзистора VT2 лежало в пределах 4.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание .8 В. Это сопротивление приблизительно рассчитывается как частное от деления требуемого значения напряжения на переходе коллектор-база транзистора VT2 на значение коллекторного тока транзистора VT1, приблизительно равное значению тока через стабилитрон VD2. Нижний по схеме вывод стабилитрона VD2 по переменному току соединён с общим проводом
схемы конденсаторами СЗ и С5. Дроссель L1 немного поднимает усиление по напряжению усилителя на транзисторе VT1 и тем самым в некоторой степени компенсирует падение уровня
шумового сигнала на частотах выше 2 МГц. Свето- диод VD1 служит для индикации включения питания генератора шума выключателем SA1.

Спектр
Спектральный состав шумового сигнала на выходе генератора от 2 МГц до 32 МГц иллюстрирует
фото, сделанное с экрана анализатора спектра, где:
шумовая дорожка №1 — это уровень шума при выключенном генераторе; шумовая дорожка №2 — это уровень шума при
включенном генераторе и закороченном дросселе L1; шумовая дорожка №3 — работа генератора шума с дросселем L1.

Масштаб горизонтальной оси частот составлял 3 МГц/дел. На более низких частотах, в том числе звуковых, спектр шума распределён более-менее равномерно.

Приведенное ниже фото иллюстрирует спектральный состав шума в диапазоне частот от 500 кГц до 2 МГц,
где: шумовая дорожка №1 — это уровень шума при
выключенном генераторе; шумовая дорожка №2 — это уровень шума при
включенном генераторе с дросселем L1.
Входное сопротивление анализатора спектра во всех случаях было установлено равным 50 Ом.

Питание

Для электропитания генератора шума необходим стабилизированный источник питания. Точность
установки напряжения питания 24 В должна быть не хуже ±5%.
Если такой возможности нет, то запитать генератор можно от источника питания напряжением в пределах от 20 до 30 Вольт, но для этого необходимо стабилизировать напряжение на базе транзистора VT1 на уровне +12 В при помощи, например, стабилитрона, установленного вместо резистора R3.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Сопротивление резистора R2 при
этом должно быть равным 1,6 кОм.
Генератор шума можно также запитать от двуполярного источника питания ±12 В как показано на
схеме (стр.11), элементы CI, С2, R2 и R3 при этом устанавливать не надо.

Детали

В схеме генератора шума транзисторы КТ315 можно применить с любым буквенным индексом
или заменить их на любые другие высокочастотные транзисторы с максимально допустимым
напряжением коллектор-эмиттер не менее 20 В.
Вполне подойдёт, например, такой распространённый импортный транзистор как 2N2222A.
Стабилитрон VD2 — любой на напряжение около 9 В.
В схеме генератора шума автором опробован отечественный стабилитрон Д814Б — какой-либо разницы в работе генератора замечено не было.
Окончательный выбор пал на стабилитрон BZX55C9V1 лишь потому, что последний имеет
гораздо меньшие габаритные размеры. Конденсаторы С2, СЗ, С4 и С6 — керамические,
остальные — электролитические с рабочим напряжением до 35 В.
Дроссель L1 выполнен на ферритовом бинокуляре марки ЗОВН и содержит четыре с половиной витка
обмоточного провода ПЭТВР диаметром 0,15 мм.
Светодиод VD1 — любой (но не инфракрасный).

Универсальный широкополосный генератор шума был собран на маленькой макетной платке размером
30 х 25 мм, печатная плата не разрабатывалась. При использовании описанного генератора в
качестве источника белого шума в звуковом диапазоне частот входное сопротивление подключаемой
к генератору цепи должно быть не меньше 33 кОм. В противном случае, во избежание «завала»
частотной характеристики в области сотен герц, необходимо увеличить ёмкость конденсатора Сб.

Литература:
1. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство, пер. с нем.-М.:
Мир, 1982, стр.229;
2. Простой генератор белого шума. — Радио, 1979, №9, стр.58 (статья перепечатана из английского
журнала «Wireless World», 1978, №5).Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание
С. М. Задорожный
http://mods. radioscanner. ги/

Генераторы акустического шума | NiceTV

Акустические генераторы шума используются для зашумления акустического диапазона в помещениях и в линиях связи, а также для оценки акустических свойств помещений.
Под «шумом» в узком смысле этого слова часто понимают так называемый белый шум, характеризующийся тем, что его амплитудный спектр распределен по нормальному закону, а спектральная плотность мощности постоянна для всех частот. В более широком смысле под шумом, по ассоциации с акустикой, понимают помехи, представляющие собой смесь случайных и кратковременных периодических процессов. Кроме белого шума выделяют такие разновидности шума, как фликкер-шум и импульсный шум. В генераторах шума используется белый шум, так как даже современными способами обработки сигналов этот шум плохо отфильтровывается. Ниже приводится схема генератора такого шума.

Генератор белого шума

Самым простым методом получения белого шума является использование шумящих электронных элементов (ламп, транзисторов, различных диодов) с усилением напряжения шума. Принципиальная схема несложного генератора шума приведена на рис.1.

Рис.1. Схема генератора белого шума

Источником шума является полупроводниковый диод — стабилитрон VD1 типа КС168, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь около 100 мкА. Шум, как полезный сигнал, снимается с катода стабилитрона VD1 и через конденсатор С1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1 типа КР140УД1208. На неинвертирующий вход этого усилителя поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания с делителя напряжения, выполненного на резисторах R2 и R3. Режим работы микросхемы определяется резистором R5, а коэффициент усиления — резистором R4. С нагрузки усилителя, переменного резистора R6, усиленное напряжение шума поступает на усилитель мощности, выполненный на микросхеме DA2 типа К174ХА10.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание С выхода усилителя шумовой сигнал через конденсатор С4 поступает на малогабаритный широкополосный громкоговоритель В1. Уровень шума регулируется резистором R6. Стабилитрон VD1 генерирует шум в широком диапазоне частот от единиц герц до десятков мегагерц. Однако на практике он ограничен АЧХ усилителя и громкоговорителя. Стабилитрон VD1 подбирается по максимальному уровню шума. Вместо усилителя на DA2 можно использовать любой УЗЧ с возможно более широким диапазоном рабочих частот.

 

Адрианов В.И., Бородин В.А., Соколов А.В.
«Шпионские штучки и устройства для защиты обьектов и информации», 1996

«Шпионские штучки» и устройства для защиты объектов и информации / Арсенал-Инфо.рф

3.4.3. Генераторы акустического шума

Акустические генераторы шума используются для зашумления акустического диапазона в помещениях и в линиях связи, а также для оценки акустических свойств помещений.

Под «шумом» в узком смысле этого слова часто понимают так называемый белый шум, характеризующийся тем, что его амплитудный спектр распределен по нормальному закону, а спектральная плотность мощности постоянна для всех частот.

В более широком смысле под шумом, по ассоциации с акустикой, понимают помехи, представляющие собой смесь случайных и кратковременных периодических процессов. Кроме белого шума выделяют такие разновидности шума, как фликкер-шум и импульсный шум. В генераторах шума используется белый шум, так как даже современными способами обработки сигналов этот шум плохо отфильтровывается. Ниже приводятся несколько схем различных генераторов шума.

Генератор белого шума

Самым простым методом получения белого шума является использование шумящих электронных элементов (ламп, транзисторов, различных диодов) с усилением напряжения шума. Принципиальная схема несложного генератора шума приведена на рис. 3.29.


Рис.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание  3.29.

Генератор шума

Источником шума является полупроводниковый диод — стабилитрон VD1 типа КС168, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь около 100 мкА. Шум, как полезный сигнал, снимается с катода стабилитрона VD1 и через конденсатор C1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1 типа КРМ0УД1208. На неинвертирующий вход этого усилителя поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания с делителя напряжения, выполненного на резисторах R2 и R3. Режим работы микросхемы определяется резистором R5, а коэффициент усиления — резистором R4. С нагрузки усилителя, переменного резистора R6, усиленное напряжение шума поступает на усилитель мощности, выполненный на микросхеме DA2 типа К174ХА10. Работа этого усилителя подробно описана в главе 2. С выхода усилителя шумовой сигнал через конденсатор С4 поступает на малогабаритный широкополосный громкоговоритель В1. Уровень шума регулируется резистором R6.

Стабилитрон VD1 генерирует шум в широком диапазоне частот от единиц герц до десятков мегагерц. Однако на практике он ограничен АЧХ усилителя и громкоговорителя. Стабилитрон VD1 подбирается по максимальному уровню шума, так как стабилитроны представляют собой некалиброванный источник шума. Он может быть любым с напряжением стабилизации менее напряжения питания.

Микросхему DA1 можно заменить на КР1407УД2 или любой операционный усилитель с высокой граничной частотой коэффициента единичного усиления. Вместо усилителя на DА2 можно использовать любой У3Ч.

Для получения калиброванного по уровню шума генератора используют специальные шумящие вакуумные диоды. Спектральная плотность мощности генерируемого шума пропорциональна анодному току диода.

Широкое распространение получили шумовые диоды двух типов 2ДЗБ и 2Д2С. Первый генерирует шум в полосе до 30 МГц, а второй — до 600 МГц. Принципиальная схема генератора шума на шумящих вакуумных диодах приведена на рис.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание  3.30.


Рис. 3.30.

Генератор шума на вакуумной лампе

Резистор R1 типа МЛТ-0,25. Резистор R2 — проволочный, он используется совместно с диодом 2ДЗБ. Питание генератора осуществляется от специального блока, схема которого приведена на рис. 3.31.


Рис. 3.31.

Блок питания для генератора шума

Цифровой генератор шума

Цифровой шум представляет собой временной случайный процесс, близкий по своим свойствам к процессу физических шумов и называется поэтому псевдослучайным процессом. Цифровая последовательность двоичных символов в цифровых генераторах шума называется псевдослучайной последовательностью, представляющей собой последовательность прямоугольных импульсов псевдослучайной длительности с псевдослучайными интервалами между ними. Период повторения всей последовательности значительно превышает наибольший интервал между импульсами. Наиболее часто применяются последовательности максимальной длины М-последовательности, которые формируются при помощи регистров сдвига и сумматоров по модулю 2, использующихся для получения сигнала обратной связи.

Принципиальная схема генератора шума с равномерной спектральной плотностью в рабочем диапазоне частот приведена на рис. 3.32.


Рис. 3.32.

Цифровой генератор шума

Этот генератор шума содержит последовательный восьмиразрядный регистр сдвига, выполненный на микросхеме К561ИР2, сумматор по модулю 2 (DD2.1), тактовый генератор (DD2.3. DD2.4) и цепь запуска (DD2.2), выполненные на микросхеме К561ЛП2.

Тактовый генератор выполнен на элементах DD2.3 и DD2.4 по схеме мультивибратора. С выхода генератора последовательность прямоугольных импульсов с частотой следования около 100 кГц поступает на входы «С» регистров сдвига DD1.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание 1 и DD1.2, образующих 8-разрядный регистр сдвига. Запись информации в регистр происходит по входам «D». На вход «D» регистра DD1.1 сигнал поступает с элемента обратной связи сумматора по модулю 2 — DD2.1 При включении питания возможно состояние регистров, когда на всех выходах присутствуют низкие уровни. Так как в регистрах М-последовательности запрещено появление нулевой комбинации, то в схему введена цепь запуска генератора, выполненная на элементе DD2.2 При включении питания последний формирует на своем выходе уровень логической единицы, который выводит регистр из нулевого состояния. На дальнейшую работу генератора цепь запуска не оказывает никакого влияния. Сформированный псевдослучайный сигнал снимается с 8-го разряда регистра сдвига и поступает для дальнейшего усиления и излучения. Напряжение источника питания может быть от 3 до 15 В.

В устройстве использованы КМОП микросхемы серии 561, их можно заменить на микросхемы серий К564, К1561 или К176. В последнем случае напряжение питания должно быть 9 В.

Правильно собранный генератор в налаживании не нуждается. Изменением тактовой частоты можно регулировать диапазон частот шума и интервал между спектральными составляющими для заданной неравномерности спектра.

Генератор белого шума

Стр 1 из 7Следующая ⇒

ГЕНЕРАТОР ШУМА

ГЕНЕРАТОР ШУМА — генератор случайных непериодических сигналов для имитации реальных шумовых процессов. Генератор шума применяют:

1) в радиоэлектронике для определения шума коэффициента и предельной чувствительности радиоприёмных устройств, помехоустойчивости систем автоматического регулирования и систем телеуправления, предельной дальности радиолокационных и радионавигационных систем;

2) в акустике для маскировки звуков при определении артикуляции, измерении времени реверберации помещений, коэффиента звукопоглощения различных материалов;

3) в измерительной технике в качестве калиброванных источников мощности при измерении параметров случайных процессов (атмосферных помех, шумов внеземного происхождения и др.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание ).

Акустические генераторы шума используются для зашумления акустического диапазона в помещениях и в линиях связи, а также для оценки акустических свойств помещений.

Под «шумом» в узком смысле этого слова часто понимают так называемый белый шум, характеризующийся тем, что его амплитудный спектр распределен по нормальному закону, а спектральная плотность мощности постоянна для всех частот.

В более широком смысле под шумом, по ассоциации с акустикой. понимают помехи, представляющие собой смесь случайных и кратковременных периодических процессов. Кроме белого шума выделяют такие разновидности шума, как фликкер-шум и импульсный шум. В генераторах шума используется белый шум, так как даже современны ми способами обработки сигналов этот шум плохо отфильтровывает ся. Ниже приводятся несколько схем различных генераторов шума.

Генератор белого шума

Самым простым методом получения белого шума является использование шумящих электронных элементов (ламп, транзисторов, различных диодов) с усилением напряжения шума. Принципиальная схема несложного генератора шума приведена на рис. 3.29.

Источником шума является полупроводниковый диод — стабилитрон VD1 типа КС168, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь около 100 мкА. Шум, как полезный сигнал, снимается с катода стабилитрона VD1 и через конденсатор С1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя DA1 типа КР140УД1208. На не инвертирующий вход этого усилителя поступает напряжение смещения, равное половине напряжения питания с делителя напряжения выполненного на резисторах R2 и R3. Режим работы микросхемы определяется резистором R5, а коэффициент усиления — резистором R4. С нагрузки усилителя, переменного резистора R6 , усиленное напряжение шума поступает на усилитель мощности, выполненный на микросхеме DA2 типа К174ХА10. С выхода усилителя шумовой сигнал через конденсатор С4 поступает на малогабаритный широкополосный громкоговоритель В1.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Уровень шума регулируется резистором R6.

Стабилитрон VD1 генерирует шум в широком диапазоне частот от единиц герц до десятков мегагерц. Однако на практике он ограничен АЧХ усилителя и громкоговорителя. Стабилитрон VD1 подбирается по максимальному уровню шума, так как стабилитроны представляют собой некалиброванный источник шума. Он может быть любым с напряжением стабилизации менее напряжения питания.

Микросхему DA1 можно заменить на КР1407УД2 или любой операционный усилитель с высокой граничной частотой коэффициента единичного усиления. Вместо усилителя на DA2 можно использовать любой УЗЧ.

Для получения калиброванного по уровню шума генератора используют специальные шумящие вакуумные диоды. Спектральная плотность мощности генерируемого шума пропорциональна анодному току диода. Широкое распространение получили шумовые диоды двух типов 2ДЗБ и 2Д2С. Первый генерирует шума полосе до 30 МГц, а второй — до 600 МГц. Принципиальная схема генератора шума на шумящих вакуумных диодах приведена на рис. 3.30.

Резистор R1 типа МЛТ-0,25. Резистор R2 проволочный, он используется совместно с диодом 2ДЗБ. Питание генератора осуществляется от специального блока, схема которого приведена на рис. 3.31.

Поиск по сайту:

Анализатор фазового шума в диапазоне от 1 МГц до 50 ГГц с прямым понижающим преобразованием и взаимной корреляцией

Цепочка обработки сигналов до этого места аналогична концепции стандартной цифровой радиостанции. Но следующие АМ- и ЧМ-демодуляторы специфичны для нового подхода, который позволяет одновременно измерять амплитудный и фазовый шум при смещении частоты до 30 МГц. Алгоритм CORDIC (цифровой вычислитель поворота системы координат) используется, чтобы разделять сложный модулирующий I/Q-сигнал на амплитудные и фазовые составляющие.

Амплитудный сигнал сразу же используется для расчета спектра амплитудного шума, а сигнал фазы преобразовывается в сигнал частоты перед дальнейшими этапами обработки (см.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание рисунок 4).

В общем случае в автономном генераторе присутствует дрейф относительно гетеродина LO. Неизбежный сдвиг частоты приводит к линейно увеличивающейся фазе, которая свертывается при значениях ±π. Сигнал со свертыванием фазы неприемлем для дальнейшей понижающей дискретизации и БПФ-обработки. Реализация обратной связи в предшествующий NCO, чтобы удерживать ПЧ на нуле, была бы очевидным решением. Однако контуры обратной связи создают проблемы из-за больших постоянных времени и значительных требований к увеличению разрядности. Вместо этого представленный здесь подход предусматривает использование блока дифференцирования фазы в качестве надежной структуры прямой связи. ФМ-сигнал преобразуется в ЧМ-сигнал без свертывания. Медленный дрейф частоты ИУ преобразуется в составляющую ЧМ-сигнала с низкой или нулевой частотой, которая не препятствует последующей фильтрации и БПФ-обработке.

Как известно, аналоговые ЧМ-демодуляторы недостаточно чувствительны для измерения фазового шума вблизи несущей, поскольку АЧХ демодулятора понижается со скоростью 20 дБ на декаду в направлении частоты 0 Гц. Этот наклон должен компенсироваться на кривой окончательных результатов измерений, чтобы любой белый шум, возникающий после демодулятора, например, в усилителях или последующем АЦП, увеличивался на 20 дБ на декаду. Однако цифровой ЧМ-демодулятор обладает такими же характеристиками рядом с частотой 0 Гц. Но в отличии от аналогового варианта ресурсы передовых ПЛИС позволяют обрабатывать требуемый увеличенный динамический диапазон. Прореживающий цифровой фильтр, расположенный после ЧМ-модулятора, обеспечивает ослабление в полосе задержания 220 дБ. Он охватывает наклон ЧМ-демодулятора по 11 декадам! Битовая ширина сигнала соответственно увеличивается, чтобы гарантировать, что любой шум квантования будет лежать далеко за пределами фазового шума после ЧМ-демодуляции.

Для цифровых АМ- и ЧМ-демодуляторов требуется, чтобы несущая и полный диапазон измерений присутствовали в полосе частот I/Q-сигнала по Найквисту.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Поэтому максимальное измеряемое смещение частоты в тракте демодулятора ограничивается значением 30 МГц. Для больших смещений частоты измеряется только сумма амплитудного и фазового шума. В этом случае тракт цифрового сигнала допускает обход демодулятора и передачу I/Q-данных непосредственно в последующий процессор для стандартного расчета спектра.

Схемы глушилок (Jammer), генераторы шума для радиопередатчиков

Генератор для подавления сигналов маломощных радиопередатчиков (30 МГц — 1ГГц)

Этот постановщик радио-помех предназначен для работы в системе активной зашиты информации. Постановщик радиопомех во включенном состоянии создает электромагнитные помехи в эфире с интенсивностью, достаточной для маскирования информативных излучений …

1
5576
0

Мощный генератор радио помех (Jammer) на транзисторе КТ904

Мощный генератор помех основан на распространенной сейчас в Интернете схеме передатчика на 10 Вт, предложенной М. Анисимовым. Принципиальная схема мощного генератора помех Катушки имеют…

7
8543
0

Схема генератора радио помех на 74LS04 (до 500 мГц, дальность до 30м)

Предлагаемая схема генератора помех на ИМС 74LS04 очень проста. Но, тем не менее, она эффективно глушит диапазон примерно в 500 мГц на расстоянии до 30 м. Устройство выполнено на одной микросхеме 74LS04 …

0
4903
0

Схема генератора звукового шума на основе полупроводникового диода

Принципиальная схема еще одного несложного генератора помех приведена ниже. Источником шума является полупроводниковый диод — стабилитрон VD1 типа КС168А, работающий в режиме лавинного пробоя при очень малом токе. Сила тока через стабилитрон VD1 составляет всего лишь…

0
4617
0

Схема генератора помех с мощностью излучения 100 мВт (100—170 МГц)

Сначала рассмотрим схему простого и надежного передатчика помех диапазона 100—170 МГц с мощностью излучения около 100 мВт. Этот диапазон выбран не случайно, так как большинство микропередатчиков предназначены для работы именно в этом диапазоне ввиду наличия дешевых .Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание ..

4
5436
1

Схема генератора подавления радиопередатчиков 30 МГц — 1000 МГц

Постановщик радиопомех во включенном состоянии создает электромагнитные помехи в эфире с интенсивностью достаточной для маскирования информативных излучений от используемой оргтехники, в том числе от электронной вычислительной техники, а так же обеспечивает эффективное подавление излучений маломощных передатчиков диапазона 30 МГц — 1000 МГц.

6
6162
0

Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

Широкополосный аналоговый генератор белого шума | Электронный дизайн

Члены могут скачать эту статью в формате PDF.

Что вы узнаете:

  • Каковы ключевые факторы оптимизации средней наработки на отказ (MTBF)?
  • Разработка лучшей стратегии для MTBF.
  • На что обращать внимание при проведении тестов на безотказную работу.

Для разработчиков инженерной электроники, питающей наши самые важные приложения и устройства, надежность является общей целью.В то же время инженер-конструктор или менеджер по закупкам должен иметь возможность количественно оценить надежность выбранных деталей — тонкий баланс между производительностью и надежностью — для оптимизации общей стоимости владения. В этой ситуации более глубокое понимание соображений средней наработки на отказ (MTBF) может улучшить как надежность , так и затраты.

Специалисты по закупкам в таких организациях слишком хорошо знакомы с бюджетами и действиями, необходимыми для согласованного выбора и поиска поставщиков.Тем не менее, они могут иметь ограниченное представление о том, как оценивать отчеты о надежности, как обеспечить статистически аналогичное сравнение между источниками и вариантами и как эти факторы могут повлиять на дизайн и разработку их продукта. Достаточно ли будет готовой коммерческой части (COTS) или потребуется S-уровень (с ограниченным объемом)? Все ли детали, предназначенные для определенного уровня, одинаковы у поставщиков? И сообщаются ли данные MTBF одинаковым образом от исследования к исследованию и от поставщика к поставщику?

Эти и другие проблемы представляют собой более глубокую информацию о том, как MTBF влияет на дизайн, производительность и долговечность продукта.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Уточняя, как данные о надежности получаются, измеряются, рассчитываются и интерпретируются, специалисты по закупкам могут более последовательно и успешно оценивать варианты.

Определение ключевых аспектов наработки на отказ

Универсальный термин межотраслевой надежности, часто выражаемый как MTBF, представляет собой прогнозируемое количество часов работы до первого отказа и между всеми последующими отказами. FIT (отказ во времени) — это ожидаемое количество отказов за один миллиард часов.FIT — это просто еще один способ сообщить MTBF = 1E9 / (FIT).

Чтобы оптимизировать MTBF и его влияние на общую конструкцию, процесс выбора компонентов должен ответить на следующие вопросы:

  • Каков оптимальный уровень проверки по сравнению с затратами, требуемый для моего приложения? Например, можно ли достичь идеальной производительности, используя детали, обозначенные как стандартные COTS, военные (рейтинги TX, TXV), космические (рейтинг S) или индивидуализированную версию одного из этих стандартных предложений?
  • Какие стресс-тесты проводятся на выбранных частях, чтобы отсеять случаи «детской смертности»?
  • Каково целевое значение MTBF / FIT?

Покупатели должны запрашивать отчеты о надежности у всех потенциальных поставщиков и сравнивать не только значения MTBF / FIT, но и общие часы работы, которые основаны на условиях испытаний (коэффициенты ускорения) и количестве единиц, используемых в каждом исследовании.

Стратегии наработки на отказ от работы на отказ включают ряд вариантов надежности

Промышленная и коммерческая электроника, которая особенно чувствительна к цене и времени выхода на рынок, обычно отдает предпочтение компонентам COTS. Это связано с их более низкой ценой и значительно более коротким временем выполнения заказа по сравнению с альтернативами с высокой надежностью (HiRel). По тем же причинам покупатели на таких рынках, как военный, аэрокосмический и, в частности, космический, иногда выбирают коммерческие, а не HiRel запчасти.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание

Несмотря на то, что HiRel более востребован из-за критического характера приложений на этих рынках, коммерческие компоненты все же могут быть выбраны. В спецификациях MIL-PRF-38535 и MIL-PRF-19500 изложены требования к проверке и указано, какие проверочные тесты должны применяться к микросхемам (ИС) и дискретным компонентам микроэлектроники, соответственно.

В результате MIL-PRF-19500 будет направлять скрининговые тесты для светодиодов, VCSEL, фотодиодов, фототранзисторов и фотодарлингтонов, в то время как фотологические датчики, оптические кодеры и ИС на эффекте Холла будут проверяться с использованием спецификации MIL-PRF-38535.Кроме того, спецификация MIL-STD-883 устанавливает фактические условия испытаний, требуемые для частей уровня класса «B» и уровня «S» (пространство) (рис. 1) .

1. Эта диаграмма иллюстрирует широкий диапазон оценок надежности, помогая дизайнерам с экологической точки зрения отбирать свои варианты, чтобы соответствовать уникальным условиям конструкции и облегчить сотрудничество с их менеджерами по закупкам.

Целью экологической проверки (выгорание, температурные циклы) является ускорение отказов из-за скрытых дефектов на стадии «младенческой смертности» кривой ванны для проверки слабых компонентов перед их отправкой и сборкой в ​​изделия.Анализ отказов (FA), выполняемый для каждого отказавшего блока, определяет основную причину, связанную с конструкцией, процессом или слабостью материала. Цель всех этих мероприятий — довести уровень dppm (количество дефектных частей на миллион) до максимально близкого к нулю.

После выявления случаев «детской смертности» ожидается, что оставшиеся единицы населения будут функционировать в течение всего срока службы и в конечном итоге выйдут из строя из-за износа в конце срока службы. Полезный «нормальный» срок службы характеризуется самой низкой (хотя и ненулевой) частотой и относительно постоянной частотой отказов (рис.2) .

2. Ожидается, что после отсеивания случаев «детской смертности» оставшиеся единицы в популяции будут функционировать в течение всего срока службы и в конечном итоге выйдут из строя из-за износа в конце срока службы.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Период полезного «нормального» срока службы характеризуется самой низкой (хотя и ненулевой) частотой в сочетании с относительно постоянной частотой отказов.

Все детали, работающие в предполагаемом приложении, можно рассматривать как текущее исследование MTBF / FIT. Очевидно, что нецелесообразно позволять всем изготовленным деталям работать в течение неопределенного периода времени для соблюдения действительной нормы FIT.Но, применяя условия ускоренного напряжения (тепло, влажность, циклическое изменение температуры, вибрация, нагрузка и другие) на статистически значимом размере образца (обычно более 100 частей), время эксперимента может быть существенно сокращено для целесообразного получения значений MTBF / FIT. .

Сравнение значений MTBF / FIT от разных поставщиков для аналогичных компонентов без знания реальных условий исследования может ввести в заблуждение. Статистически по своей природе значения MTBF / FIT сильно различаются в зависимости от количества использованных образцов и продолжительности работы этих компонентов.

Чтобы достичь поставленной цели, производитель должен понимать минимально необходимое значение MTBF, требуемое заказчиком, до разработки своего исследования MTBF. Больший размер выборки для исследования и более длительное время работы приведут к более высокому значению MTBF при прочих равных параметрах, включая условия стресс-теста и количество отказов. Чтобы обеспечить сравнение «яблок с яблоками», отчет о надежности должен включать количество устройств и часы работы при определенных условиях испытаний; их можно объединить одним термином: «Общее количество часов устройства .

Общее время работы устройства — это просто количество деталей, использованных в исследовании MTBF / FIT, умноженное на их Время работы:

Общее время работы устройства = Количество единиц в исследовании * Время работы (часы)

Меньше При других условиях эксплуатации значение MTBF изменится.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Но вместо того, чтобы проводить отдельное исследование наработки на отказ для каждого уровня нагрузки (например, разной температуры), мы можем просто заменить фактическое время работы на эквивалентное время работы , расчетом, основанным на хорошо известных факторах ускорения срока службы для различных условий нагрузки. (рис.3) .

3. Среднее время безотказной работы зависит от условий эксплуатации. Вместо проведения отдельных исследований наработки на отказ для каждого уровня нагрузки (т. Е. Разной температуры) замените фактическое время работы на эквивалентное время работы, которое рассчитывается на основе различных хорошо известных факторов ускорения срока службы для различных условий нагрузки.

Например, в исследовании надежности OPB350 компании TT Electronics (трубчатый датчик жидкости для медицинских применений, включая гемодиализ) использовалось 300 устройств, работающих при 70 ° C в течение 1008 часов, в результате чего общее количество часов работы устройства составляло (рис.4) .

4. OPB350 TT используется в медицинских приложениях, таких как система гемодиализа.

Из результатов, представленных на Рис. 5 , наихудший сценарий для MTBF составляет 208 019 часов или 23,7 года с устройством, работающим при 70 ° C с достоверностью 90%.

5. В этой таблице приведены результаты напряжений для трубчатого датчика жидкости OPB350 TT.

Заявление о достоверности 90% означает виртуальную достоверность, в то время как 60% соответствует более низкой степени достоверности и более высокой неопределенности.Рекомендуется оценка MTBF с доверительной вероятностью 90%, учитывая, что разница между двумя значениями MTBF с доверительной вероятностью 90% и 60% дает представление о развернутом диапазоне времени производительности.

Для MTBF = 208 019, мы можем рассчитать FIT = 1E9 / MTBF = 4807 отказов за один миллиард часов.

Ускоренное испытание на ресурс, проведенное в течение 1 008 часов фактического времени работы при 70 ° C (158 ° F), соответствует гораздо более длительному эквивалентному времени работы при более низких температурах, что приводит к значительно большим значениям среднего времени безотказной работы при этих температурах.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Используя соотношение Аррениуса для определения эквивалентного времени работы при 20 ° C (68 ° F), значение MTBF с достоверностью 90% составляет 2786368 или 318 лет (до 797 лет с достоверностью 60%), что значительно превышает предполагаемый срок службы. устройства.

Создайте синергию между проектированием и закупкой

Исследования MTBF / FIT обеспечивают основу для определения надежности на уровне компонентов, но не все производители компонентов предлагают эти данные. Чтобы быть уверенным в том, что ваша конструкция основана на надежных компонентах, которые будут работать в течение длительного времени, очень важно получить и понять исследование MTBF / FIT для каждой полученной детали.От дискретных компонентов и щелевых переключателей до отражающих датчиков и интегральных схем на эффекте Холла — исследования надежности дают вам преимущество и конкурентное преимущество.

Знание оптимального уровня скрининга в сравнении с затратами, требуемыми для вашего приложения, — это первый шаг: стандартный COTS, военный, космический или индивидуальный вариант одного из этих вариантов. Шаг второй включает определение того, какие стресс-тесты провести для исключения случаев детской смертности; убедитесь, что это подтверждено ускоренным тестированием на статистически значимой выборке.И, наконец, запросив отчеты о надежности у всех потенциальных поставщиков, вы можете легко сравнить значения MTBF / FIT и общего количества часов работы; имейте в виду, что они могут отличаться и должны быть подкреплены пониманием фактических условий обучения.

Обладая такими ценными данными, инженеры-конструкторы и менеджеры по закупкам могут быть на одной странице при выборе компонентов, обеспечивающих производительность и долговечность.

Создание недорогого генератора белого шума

Аннотация: Реализована и переработана идея конструкции генератора белого шума.Два каскадных малошумящих усилителя (МШУ) усиливают шум, создаваемый обратным смещением стабилитрона, работающего в режиме пробоя перехода, создавая белый шум с полосой пропускания в несколько сотен мегагерц.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Результаты тестирования показывают, что достаточно широкополосный белый шум можно создать с помощью нескольких недорогих компонентов.

Белый шум, который определяется как шум с постоянным спектром мощности, полезен для измерения и тестирования широкополосных коммуникационных цепей. Коммерчески доступные генераторы белого шума обычно очень дороги.Идея конструкции, представленная в этой статье, — недорогой метод, производящий белый шум до нескольких сотен МГц.

Этот генератор белого шума основан на лавинном шуме, создаваемом явлением пробоя стабилитрона. Он создается при работе PN-перехода в режиме обратного пробоя. Лавинный шум очень похож на дробовой шум, но намного более интенсивен и имеет плоский частотный спектр (белый). Величину шума трудно предсказать из-за его зависимости от материалов.

В основном схема состоит из 2 частей: стабилитрона и малошумящего усилителя MAX2650 (LNA). Диод имеет обратное смещение, а выходной шум снимается с анода. MAX2650 — это широкополосный малошумящий усилитель с усилением 19 дБ, работающий от постоянного тока до 1 ГГц.

Сводка результатов испытаний

Схема генератора белого шума реализована на 2 платах, одна для стабилитрона, другая для МШУ MAX2650. Выходная линия от анода стабилитрона до входа LNA рассчитана на 50 Ом.Выходной сигнал LNA измеряется анализатором спектра Rhode & Schwarz. Для практических целей в интересующей полосе частот желательна мощность шума -60 дБм или выше.

После нескольких экспериментов я получил следующие результаты:

  1. Выходная мощность шума в основном определяется напряжением пробоя диода. Я использовал стабилитроны с напряжением пробоя 4 В (1N749), 5,1 В (1N751), 5,6 В (1N752), 7,5 В (1N755) и до 12 В (1N759). Мощность шума, генерируемого стабилитроном на 12 В, по крайней мере, на 15-20 дБ выше, чем мощность, создаваемая стабилитроном 5 В.
  2. Даже с стабилитроном 12 В, усиления 20 дБ от МШУ недостаточно для получения мощности шума выше -60 дБм. Нам нужно как минимум два LNA в каскаде (усиление 38 ~ 40 дБ).Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание
  3. Выходная мощность шума практически не зависит от тока источника. С помощью потенциометра ток на диоде может изменяться от 0 мА до 100 мА. В пределах этого диапазона тока источника мощность шума изменяется довольно случайным образом в пределах ± 1 дБ. Похоже, что в явлениях пробоя стабилитрона лавинный шум преобладает над другими источниками шума, такими как дробовой шум (который пропорционален току), фликкер-шум и тепловой шум.
  4. Спектр частот / мощности выходного шума не является идеально ровным в широком диапазоне частот. Как показано в результате теста Рисунок 2 , от 1 МГц до 100 МГц мощность шума падает почти на 10 дБ. Это может быть связано с более высоким затуханием на плате для более высокочастотных компонентов.
  5. 2 МШУ использовались в каскаде для генератора белого шума, который давал усиление 38 дБ ~ 40 дБ.

Схема показана на рисунке , рисунок 1 , а результат теста показан на рисунке 2.На рисунке 2 нижняя кривая представляет собой минимальный уровень шума прибора (измеренный, когда все выключено). Вторая кривая снизу — это шум на выходе МШУ, когда диод выключен. Две верхние кривые — это спектр выходного шума при токе диода 10 мА и 60 мА соответственно.

Рисунок 1. Схема генератора белого шума.

Рисунок 2. Выходной спектр генератора белого шума.

Заключение

В этой статье реализована идея конструкции генератора белого шума. Результат теста показывает довольно широкополосный белый шум, генерируемый несколькими недорогими компонентами.

Аналогичная версия этой статьи появилась в выпуске журнала Electronica за сентябрь-октябрь 2004 г.

©, Maxim Integrated Products, Inc.

Содержимое этой веб-страницы защищено законами об авторских правах США и зарубежных стран. Для запросов на копирование этого контента свяжитесь с нами.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3469:

ПРИМЕЧАНИЕ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

3469, г.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание
AN3469,
AN 3469,
APP3469,
Appnote3469,
Appnote 3469

maxim_web: en / products / digital / clock-gen-distribution, maxim_web: en / products / analog / amps

maxim_web: en / products / digital / clock-gen-distribution, maxim_web: en / products / analog / amps

Генераторы шума — белые и розовые электронные схемы

Генератор звукового шума управляет наушниками или маленьким динамиком — это схема, которая генерирует белый шум, скатывающийся для управления наушниками или маленьким динамиком.Белый шум — это «стремительный» звук, который звучит как воздух, проносящийся мимо вашего уха (а). Белый шум будет равномерным по частоте, и, поскольку эта схема спадается в пределах звукового диапазона, я называю это «спадающим» шумом. Белый (или скатный) шум __ Разработано Диком Каппелсом

Ограничитель звукового шума — Звуковой шум может раздражать, особенно если вы пытаетесь слушать очень слабую радиостанцию. Пики нежелательного фонового шума полностью заглушают сигнал вещания, делая его неразборчивым….__ Проекты электроники для вас

Генератор случайных широкополосных шумов — Примечания к конструкции DN70__ Linear Technology / Analog Devices

Генератор широкополосного белого шума, найденный в разделе «Излишки продаж» — веб-страницы имеют несколько дизайнов. Вот странный источник шума, который я нашел при покупке излишка. Он пропускает ток через диод 1N21 для генерации широкополосного белого шума. Уровень довольно низкий __ Контактное лицо: Чарльз Венцель из Wenzel Associates, Inc.

Характеризуя шум в высокопроизводительном напряжении эталонных ИС — 09/03/09 EDN технической статьи: Измерение шумовых характеристик современного опорного напряжения требует специальных методов измерения.__ Дизайн схем Джима Уильямса, самого уважаемого автора EDN, скончался в июне 2011 года после инсульта. Ему было 63 года.

Цифровой генератор шума. Когда вам нужно протестировать аудиосхему с широкополосным шумом, эта схема отлично подойдет.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание В нем используются всего три недорогие ИС C-MOS, которые генерируют серию выходных импульсов, ширина которых изменяется случайным образом. Я включил горшок контроля уровня. . . Схема для хобби, разработанная Дэвидом Джонсоном П.Э. — июль 2000 г.

Метод

DSP генерирует произвольный шум — 13.10.94 Идеи проектирования EDN Простая методика адресации может давать длинные всплески псевдослучайного шума без выполнения напряженных вычислений в реальном времени или использования большого количества памяти.Уловка состоит в том, чтобы сначала заполнить память короткой заранее вычисленной псевдослучайной последовательностью, а затем получить доступ к выборкам в этой последовательности косвенно, используя случайно сгенерированный указатель. __ Схема разработки Джеффа Шейдли, Flight Safety International, Broken Arrow, OK 13.10.94

Электронный звонок — прокрутите вниз, чтобы найти эту схему. Эта схема имитирует звуковой сигнал, похожий на звук, который издают многие автомобили, когда ключи остаются в замке зажигания. Два нижних затвора образуют прямоугольный звуковой осциллятор, который управляет базой 2N4401, включая и выключая его со скоростью звука.Два верхних затвора производят короткий слабый импульс примерно раз в секунду, который разряжает конденсатор 10 мкФ через диод. Затем напряжение подскакивает и медленно спадает __ Контакт: Чарльз Венцель из Wenzel Associates, Inc.

Симулятор аварийной сирены — Эта схема сирены имитирует полицейские, пожарные или другие аварийные сирены, которые издают звук вверх и вниз. __ Контактное лицо: Чарльз Венцель из Wenzel Associates, Inc.

Генератор фильтрованного шума с использованием источника стабилизатора напряжения — Идеи EDN-Design — 24.02.2014 Источник шума с регулируемой полосой пропускания, использующий необычную топологию __ Схема схем Владимир Рентюк

Mm5437 Генератор шума — Много лет назад компания National Semiconductor представила аккуратную интегральную схему генератора белого шума.Их больше не производят, но их все еще можно найти на eBay.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Эта маленькая 8-контактная деталь очень проста в использовании. Он потребляет около 4 мА тока и может работать в диапазоне от 4,5 до 11,5 В. Он может даже работать до 3 В. . . . Схема Дэвида Джонсона P.E.-июль 2017 г.

Создавайте шум с помощью PIC — 7 августа 2003 г. Идеи проектирования EDN — Для создания стабильного генератора шума для звуковых частот требуется всего несколько компонентов. Схема на рисунке 1 основана на регистрах сдвига с линейной обратной связью и некотором простом программном обеспечении.Восьмиконтактный контроллер Microchip (www.microchip.com) PIC12C508 (IC2) с короткой программой генерирует псевдослучайный шум на своем выходном контакте, GP0 __ Circuit Design by Peter Guettler, APS Software Engineering GmbH, Кельн, Германия

Усилитель шума добавляет короткий шумовой импульс — Идеи EDN-Design — 11/11/96 Схема на Рисунке 1a упрощает обнаружение шума, умножая количество ранее существовавших коротких шумовых импульсов на два или три (Рисунок 1b). После того, как схема умножит эти шумовые импульсы, вы можете обнаружить шум по уменьшению отношения сигнал / шум или по увеличению частоты импульсов.__ Схема проектирования Шьяма Сандера Тивари, Волоконная оптика и цифровая обработка изображений, Калпаккам, Индия

Усилитель шума

добавляет короткий шумовой импульс — Идеи проектирования EDN — 11/11/96 Схема на рисунке 1a упрощает обнаружение шума, умножая количество ранее существовавших коротких шумовых импульсов на два или три (рисунок 1b). После того, как схема умножит эти шумовые импульсы, вы можете обнаружить шум по уменьшению отношения сигнал / шум или по увеличению частоты импульсов. __ Схема проектирования Шьяма Сандера Тивари, Волоконная оптика и цифровая обработка изображений, Калпаккам, Индия

Генератор шума — Иногда возникает необходимость в генераторе шума: он будет хорошо работать в звуковом диапазоне и без конденсатора 680 пФ будет расширяться в радиодиапазоне до 20-30 МГц.Выходное напряжение может варьироваться от 1Vpp до нескольких вольт в зависимости.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание __

Noise_Generator_using_Mm5437 — Много лет назад компания National Semiconductor представила аккуратный генератор белого шума. Их больше не производят, но их все еще можно найти на eBay. Эта маленькая 8-контактная деталь очень проста в использовании. Он потребляет около 4 мА тока и может работать в диапазоне от 4,5 до 11,5 В. Он может даже работать до 3 В. . . . Hobby Circuit Дэвида Джонсона П.Э. — июль 2017 г.

Измеритель шума

— Обычно приятно слышать интенсивность звука до 30 дБ.Выше 80 дБ становится раздражающим. А если он превысит 100 дБ, это может повлиять на вашу психомоторную работоспособность, отвлекая ваше внимание …__ Electronics Projects for You

Одна ИС формирует псевдослучайный источник шума — 21.03.02 Идеи дизайна EDN — Попытка найти единственный источник шума ИС может быть разочаровывающим. Компания National Semiconductor когда-то создавала такой источник шума для аудиоприложений, но сейчас его трудно найти. Эта ситуация оставляет разработчику несколько вариантов выбора, большинство из которых связано с использованием нескольких микросхем.Вы можете использовать аналоговый подход, используя большое усиление для усиления диодно-лавинного шума, или вы можете разработать схему с линейной обратной связью, разработанную Стивом Плоссом, Veridian, Dayton, OH

.

Генератор розового шума (фликкер-шум) — Схема, показанная на рисунке 1, представляет собой реализацию генератора фликкер-шума, описанного в технической записке NBS № 604 «Эффективное численное и аналоговое моделирование процессов фликкер-шума» Дж. А. Барнса и Стивен Джарвис-младший. При указанных значениях схема дает крутизну шума 1 / f от менее одного герца до более четырех килогерц.В схеме используется операционный усилитель TLC2272, хотя подойдут и другие операционные усилители с высоким импедансом и низким уровнем шума. Усилитель должен иметь малошумящий ток, поскольку для генерации белого шума 50 нВ используется резистор очень высокого номинала; выберите операционный усилитель с шумовым напряжением менее 15 нВ / корень-Гц и шумовым током менее 0,1 пА / корень-Гц, и то и другое легко получить с помощью нескольких современных операционных усилителей.Генератор белого шума схема: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание Значения конденсаторов незначительно отличаются от расчетных значений в упомянутой статье для упрощения конструкции, а схема включает в себя смещение, позволяющее использовать поляризованные электролитические конденсаторы.Электролитические конденсаторы следует выбирать осторожно, поскольку многие алюминиевые электролиты имеют плохие допуски. __ Контактное лицо: Чарльз Венцель из Wenzel Associates, Inc.

Генератор розового шума для тестирования звука — для тестирования громкоговорителей и акустики помещений (__ Разработано Родом Эллиоттом ESP

Сирена для полицейской машины — Эта схема сирены имитирует полицейские, пожарные или другие аварийные сирены, издающие звук вверх и вниз. __ Контактное лицо: Чарльз Венцель из Wenzel Associates, Inc.

Генератор псевдошумов

удваивает свою скорость — 22.12.94 Идеи разработки EDN — Вы можете удвоить скорость стандартного генератора псевдошумов (PN), используя дополнительные логические элементы «исключающее ИЛИ» и быстрый мультиплексор 2: 1. Генератор PN, построенный с n-ступенчатым регистром сдвига с обратной связью, дает последовательность максимальной длины в 2N-1 бит. Верхний предел тактовой частоты генератора PN зависит от семейства логики устройства. Например, генератор PN, состоящий из триггеров 74LS74 и логического элемента «исключающее ИЛИ» 74LS86, имеет максимальную скорость от 16 до 18 МГц.__ Схема проектирования Р Н. Мутаги, Центр космических приложений, Ахмедабад, Индия

Одиночная ИС формирует псевдослучайный источник шума — 21.03.02 Идеи дизайна EDN — Попытка найти единственный источник шума ИС может быть разочаровывающим. Компания National Semiconductor когда-то создавала такой источник шума для аудиоприложений, но сейчас его трудно найти. В этой ситуации разработчику остается несколько вариантов выбора, в основном из которых __ Circuit Design Стив Плосс, Veridian, Дейтон, Огайо

Симулятор сирены — Эта схема сирены имитирует полицейские, пожарные или другие аварийные сирены, издающие вой вверх и вниз.__ Контактное лицо: Чарльз Венцель из Wenzel Associates, Inc.

Измерения и шум анализатора спектра

— Примечание по применению__ Aligent

Универсальный генератор шума тестирует механизм восстановления сигнала — 19.05.14 Идеи EDN-Design — Точный генератор шума позволяет подмешивать чистый тестовый сигнал. Иногда мне нужен генератор шума для тестирования оборудования, и полезные сигналы часто должны смешиваться с шумом, например, при тестировании оборудования, предназначенного для извлечения чистого сигнала из загрязненного.В данной дизайнерской идее реализовано такое испытательное оборудование. __ Схемотехника Владимира Рентюка

Источник белого и розового (1 / F) шума — Схема, показанная на рисунке 1, представляет собой реализацию генератора мерцающего шума, описанного в технической записке NBS № 604 «Эффективное численное и аналоговое моделирование процессов фликкер-шума» Дж. А. Барнс и Стивен Джарвис-младший. При указанных значениях схема даст крутизну шума 1 / f от менее одного герца до более четырех килогерц. В схеме используется операционный усилитель TLC2272, хотя подойдут и другие операционные усилители с высоким импедансом и низким уровнем шума.Усилитель должен иметь малошумящий ток, поскольку для генерации белого шума 50 нВ используется резистор очень высокого номинала; выберите операционный усилитель с шумовым напряжением менее 15 нВ / корень-Гц и шумовым током менее 0,1 пА / корень-Гц, и то и другое легко получить с помощью нескольких современных операционных усилителей. Значения конденсаторов незначительно отличаются от расчетных значений в упомянутой статье для упрощения конструкции, а схема включает в себя смещение, позволяющее использовать поляризованные электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы следует выбирать осторожно, поскольку многие алюминиевые электролиты имеют плохие допуски.__ Контактное лицо: Чарльз Венцель из Wenzel Associates, Inc.

Источник белого шума, плоский от 1 Гц до 100 кГц — 12.09.13 Идеи дизайна EDN — Создание источника плоского шума — это все о поиске «le diode juste» — Белый шум очень полезен при тестировании многих типов схем. В сочетании с анализатором БПФ плоский источник шума может быстро и легко построить графики усиления схем. Если шум в цепи плоский и известной величины, то коэффициент усиления выходной цепи легко определить даже визуально.Этот метод использовался, по крайней мере, еще в 1978 году на анализаторе низкочастотного спектра HP3582A [1]. __ Схемотехника Стива Хагемана

Генератор белого шума не имеет компонента мерцания и шума — 20.03.08 Идеи дизайна EDN — Генератор белого шума без шума мерцания оказался полезным для тестирования схем с расширенной низкочастотной характеристикой __ Дизайн схемы Альфредо Сааб и Рэндалл Уайт, Maxim Integrated Products, Саннивейл, Калифорния

Understanding Electronics (EMM, август 82)

Шум используется в качестве основы для многих музыкальных эффектов, таких как хлопки и звуки тарелок, а также его можно использовать для улучшения эффектов, которые на основе тональных генераторов.Он также может применяться в качестве источника управляющего напряжения, особенно для генерации случайных выборок и удерживаемых нот, а также для эффектов модуляции, таких как гром и т. Д. Вероятно, большинство читателей знакомы с «шипением» FM-радио за пределами станции, но немногие люди Кажется, они понимают, что такое электрический шум и как он может возникать.

Шум на самом деле представляет собой случайно изменяющееся напряжение, и на самом деле невозможно показать форму волны шума так же, как синусоидальный или прямоугольный сигнал можно отобразить в виде осциллографа.Если бы было сделано большое количество осциллографов шума из-за случайного характера сигнала, каждый из них был бы другим. Также сложно отобразить шумовой сигнал в виде осциллографа из-за очень широкого диапазона частот, из которых он состоит. Самый распространенный тип шума — это «белый шум», который состоит из всех частот в равных количествах. Как мы увидим позже, белый шум можно отфильтровать для получения различных типов «цветного» шума.

Простые генераторы шума

Доступны специальные диоды, генерирующие шум, но они не очень популярны, поскольку они довольно дороги и требуют довольно высокого напряжения питания около 22 вольт.Есть много других устройств, которые можно использовать в качестве генераторов шума, и на рисунке 1 показан простой пример генератора шума на стабилитронах.

Рисунок 1. Простой генератор шума.

Стабилитроны обычно используются в качестве простых стабилизаторов напряжения, но выходное напряжение на самом деле немного и случайным образом изменяется, создавая хороший шумовой сигнал. Обычно этот шумовой сигнал является нежелательным и удаляется с помощью развязывающего конденсатора, но в этом случае шум передается посредством C1 в усилитель с общим эмиттером с высоким коэффициентом усиления, в котором используется TR1.Это дает усиление по напряжению около 40 дБ и увеличивает выходную мощность стабилитрона с примерно 10 милливольт от пика к пику до примерно 1 вольт от пика к пику. Однако полученный уровень сигнала будет несколько отличаться от одного стабилитрона к другому. Хотя указан стабилитрон 5V6, на самом деле схема будет работать с любым стабилитроном, имеющим рабочее напряжение 6V8 или меньше.

Существуют альтернативные устройства, которые можно использовать в этой схеме вместо стабилитрона, и хорошие результаты должны быть получены при использовании германиевого диода.Они имеют тенденцию иметь довольно значительный обратный ток, и ток утечки изменяется случайным образом от момента к моменту, давая требуемый шумовой сигнал. Уровень выходного сигнала сравним с уровнем, полученным с использованием стабилитрона, но шум обычно имеет заметно менее «гладкий» звук с некоторыми довольно большими скачками напряжения.

Отличный шумовой сигнал можно получить с помощью германиевого транзистора. Они имеют тенденцию иметь значительные токи утечки между выводами коллектора и эмиттера (когда база остается неподключенной), и этот ток снова случайным образом изменяется от момента к моменту, производя шумовой сигнал.В схеме на Рисунке 1 и при условии, что используется транзистор типа PNP (OC72, OC81 и т. Д.), Коллектор подключается к отрицательной шине питания, а эмиттер подключается к соединению C1 и R1. Для типа NPN, такого как AC127, соединения должны быть поменяны местами. Уровень выходного сигнала снова составляет примерно 1 вольт от пика до пика. Обратите внимание, что кремниевые диоды и транзисторы не будут работать должным образом при использовании, как описано, поскольку эти устройства имеют чрезвычайно низкий ток утечки и, следовательно, дают очень низкий выходной шум.

Кремниевый транзистор можно использовать в качестве генератора шума, если обратная характеристика пробоя база-эмиттер устройства используется для создания своего рода стабилитрона. Предполагая, что используется тип NPN (подходит BC650), база подключается к отрицательной шине питания, а эмиттер подключается к соединению R1 и C1. Коллектор остается неподключенным. Можно использовать устройство PNP, такое как 2N3702, но в этом случае необходимо поменять местами подключения к выводам базы и эмиттера.Уровень выходного сигнала обычно немного выше, чем при использовании стабилитрона или германиевых устройств, но некоторые кремниевые транзисторы имеют обратное напряжение пробоя база-эмиттер, которое слишком велико для работы от источника питания 9 В. Однако, используя потенциал питания около 12 вольт или около того, любой кремниевый транзистор должен правильно работать в этой схеме.

Цифровой шум

Шум также может быть сгенерирован с использованием цифровых технологий, и обычный метод заключается в том, чтобы синхронизировать регистр сдвига с частотой около 30 кГц с несколькими выходами, подключенными через вентили «Исключающее ИЛИ» к входу данных.Хотя шаблон повторяется, использование сдвигового регистра длиной 18 ступеней позволяет создать максимальный шаблон из 2 18 -1 состояний. Сигнал может быть отключен от входа данных, развязан и усилен.

National Semiconductor поставляет ИС, которая выполняет все это на одном кристалле — MM5837. Схема требует только двух компонентов для работы и показана на рисунке 2. C1 — это развязывающий конденсатор питания, а C2 блокирует постоянный ток в выходном сигнале. Амплитуда выходного сигнала составляет несколько вольт от пика до пика.

Рис. 2. Простой цифровой генератор шума.

Часто проводят аналогии между шумом и спектром видимого света, и именно отсюда происходит термин «белый шум». Свет на всех частотах в равных количествах дает белый бесцветный свет. Высокочастотный шум от 6 до 20 кГц аналогичен свету на синем конце видимого светового спектра и, следовательно, может быть назван «синим шумом». Точно так же шум на низких частотах в диапазоне от 20 до 100 Гц можно описать как «красный шум», а шум на средних частотах на частотах от примерно 400 Гц до 1 кГц можно назвать «желтым шумом».Однако можно провести только грубую аналогию между шумом звуковой частоты и спектром видимого света, поскольку последний охватывает ограниченный частотный диапазон, причем самые высокие частоты меньше чем вдвое самые низкие. Аудиоспектр охватывает диапазон от 20 Гц до 20 кГц, при этом самые высокие частоты, следовательно, примерно в тысячу раз выше по частоте, чем самые низкие. Тем не менее, это удобный и полезный способ описания фильтрованного белого шума различных типов.

Розовый шум

Самым распространенным типом цветного шума является «розовый шум», который имеет равные уровни сигнала в октавных полосах.Другими словами, между 20 и 40 Гц существует тот же уровень сигнала, что и между 40 и 80 Гц, 80 и 160 Гц и так далее. Это, очевидно, дает более низкий уровень сигнала на высоких частотах по сравнению с белым шумом, когда уровень сигнала одинаков в полосах равной ширины (например, от 20 до 40 Гц, от 40 до 60 Гц, от 60 до 80 Гц и т. Д.).

Рисунок 3. Схема преобразователя белого шума в розовый.

Розовый шум может создаваться источником белого шума с использованием фильтра, имеющего коэффициент ослабления 3 дБ на октаву.Это немного неудобная скорость спада, поскольку наименьшая достижимая скорость с использованием прямых CR-фильтров составляет 6 дБ на октаву. Поэтому необходимо использовать фильтр типа, показанного на рисунке 3, в котором используются несколько емкостных элементов, с резистором, включенным последовательно с каждым из них. Резисторы препятствуют достижению каждым конденсатором предельной скорости затухания 6 дБ на октаву, и, когда одна секция устройства становится неэффективной, следующая секция вступает во владение. Исключение составляет последняя секция, в которой используется C4 без последовательного резистора.Здесь, когда входная частота увеличивается, скорость спада в 6 дБ на октаву в конечном итоге будет получена, но только на частотах выше верхнего предела звукового спектра. По этой причине было бы излишним добавлять резистор последовательно с C4. Конечно, фильтр этого типа не дает идеального спада в 3 дБ на октаву, но этого более чем достаточно для получения хорошего качества вывода розового шума.

TR1 используется в простом усилителе с общим эмиттером, который дает небольшое усиление по напряжению для компенсации потерь через фильтр.Он также действует как буферный усилитель, который создает нагрузку на фильтр с высоким импедансом и дает достаточно низкий выходной импеданс.

Красный шум

Красный шум может быть получен путем подачи источника белого шума в фильтр нижних частот, имеющий довольно низкую частоту среза около 100 Гц. Низкочастотный шум этого типа полезен в качестве основы для звуков моря и волн.

Рисунок 4. Схема преобразователя белого шума в красный.

Схема преобразователя белого шума в красный показана на рисунке 4, и это простой двухступенчатый активный фильтр, имеющий скорость спада 12 дБ на октаву.Этого достаточно, чтобы гарантировать, что входные высокочастотные сигналы ослабляются до такой степени, что они становятся незаметными. Частота среза фильтра составляет приблизительно 125 Гц, но ее можно изменять, изменяя значения C2 и C3, при этом изменения значений этих компонентов производят обратно пропорциональное изменение частоты среза. C2 всегда следует поддерживать в десять раз больше, чем C3. TR2 используется как усилитель с общим эмиттером, который компенсирует потери в цепи фильтра.

Рисунок 5. Схема преобразователя белого шума в синий.
Синий шум

Синий шум может создаваться источником белого шума с использованием схемы фильтра, показанной на рисунке 5. Это простой активный фильтр 12 дБ на октаву, имеющий частоту среза приблизительно 6 кГц. Это, конечно, тип фильтра верхних частот, так что низкочастотные шумовые сигналы ослабляются и из схемы получается высокочастотный «шипящий» звук.

Этот тип шума может быть использован в качестве основы для звуков тарелок и подобных звуков «грохота».

Желтый шум

Отфильтровывая довольно узкую полосу шумовых сигналов, особенно если полоса частот находится примерно в центре звукового спектра, можно создавать довольно интересные и немного странные звуки. Без формирования огибающей шум этого типа больше похож на вой шторма.

Рисунок 6. Схема преобразователя белого шума в желтый.

На рисунке 6 показана схема простого фильтра, который дает желтый шум на выходе из входа белого шума.TR1 — это просто буферный каскад эмиттерного повторителя, который обеспечивает питание схемы основного фильтра от источника с достаточно низким импедансом. Фильтр представляет собой простой полосовой тип операционного усилителя, значения схемы которого выбраны так, чтобы дать довольно узкую полосу пропускания с пиковым откликом около 700 Гц. Центральную частоту можно изменить, изменив значения C2 и C3, и она обратно пропорциональна их значению.

Белый шум для случайных чисел

Некоторое время назад мой хороший друг попросил меня помочь ему создать неалгоритмический источник случайных чисел для криптографического проекта, над которым он работает.Чтобы упростить задачу, я решил начать с источника белого шума на стабилитроне, а затем подать его на микрофонный вход своего компьютера. Затем, используя программное обеспечение, я планировал преобразовать оцифрованные значения шума во что-то более равномерно распределенное с использованием алгоритма CRC-32. На странице описаны мои усилия и представлен простой дизайн, который вы можете создать и использовать. Вы также можете найти другие применения для этого генератора белого шума в аудиоприложениях и в конструкции фильтров. В своей первой попытке я попытался использовать старый AM, транзисторный радиоприемник, настроенный на улавливание статических помех, слышимых между каналами.На самом деле, казалось, что это работает довольно хорошо, но AM-радио также имеет тенденцию улавливать подобные жужжащие радиопомехи, когда я подключаю его к своему компьютеру. Итак, я решил построить генератор белого шума на основе дробового шума от обратного смещения стабилитрона.

Мой первый источник белого шума

(часы для увеличения)

В Интернете есть несколько схем для этого, но конструкция, на которой я остановился, была адаптирована из идеи дизайна EDN, поэтому я изменил ее, чтобы иметь только одну , линейный выход.Вместо этого мы решили использовать левый операционный усилитель в качестве повторителя напряжения. Я также добавил переключатель DPDT для включения / выключения. и светодиод, показывающий, когда схема была включена. Пожалуйста, прочтите оригинальную статью, чтобы узнать подробности о конструкции и о том, как она работает. Схема моей измененной схемы выглядит следующим образом:

Список деталей для генератора белого шума приведен ниже, или вы можете щелкнуть эту ссылку, чтобы заказать полный набор деталей у Mouser по цене менее 7 долларов США, исключая стоимость доставки.Примечание: цены и доступность компонентов могут меняться со временем, поэтому вам, возможно, придется заменить компоненты, если некоторые из них отсутствуют в наличии.

Вот как выглядит генератор белого шума после того, как все компоненты впаяны и он подключен к двум 9-вольтовым батареям для питания:

Щелкните, чтобы увеличить

Тестирование источника белого шума

Чтобы проверить белый шум Источник шума, я подключил выход к линейному входному разъему MacPro (при использовании входного разъема микрофона может потребоваться использование кабеля аттенюатора для понижения уровня сигнала до уровня, с которым может справиться микрофонный вход), а затем выбор этого источника является аудиовходом. на панели «Вход» панели управления «Звук» в «Системных настройках»:

Щелкните, чтобы увеличить

В то же время отрегулируйте ползунок «входной громкости» так, чтобы уровень, отображаемый в индикаторе «входного уровня», перешел в почти полная шкала, но, чтобы предотвратить обрезание, убедитесь, что она не выходит за пределы второй по величине точки индикатора.Затем я использовал бесплатную программу редактирования аудио Audacity, чтобы захватить образец формы волны белого шума для анализа. Я настроил элементы управления так, чтобы улавливать около 6 секунд белого шума при 16000 выборок в секунду, используя 16-битный PCM, а затем использовал инструмент «Построить спектр» в меню «Анализ», чтобы получить это:

Щелкните, чтобы увеличить

Как видите, график спектра довольно ровный во всем диапазоне частот, ожидаемом для записи 16 000 выборок в секунду

Генерация случайных байтов

Затем я написал простую программу Java 8 для использования java.sound API для захвата образцов белого шума и преобразования их в случайные байты с использованием алгоритма CRC-32, доступного в пакете java.util.zip . Вы можете скачать программу (и исходный код) ниже. Хотя я написал и протестировал код на Mac, он должен нормально работать в других системах с версией Java 8 или более поздней. Исполняемая программа поставляется в виде файла .jar, поэтому, чтобы запустить ее из командной строки, перейдите в каталог, содержащий файл .jar, и введите следующую команду:

java -jar RandomGen.jar 100000

Это заставит программу сгенерировать выходной файл с именем random.bin, содержащий 100 000 случайных байтов. В качестве альтернативы вы можете указать имя выходного файла, добавив дополнительный параметр, например:

java -jar RandomGen.jar 100000 file.bin

Я также включил файл random.bin , который вы можете загрузить и используйте для запуска простых тестов на случайность, если вам так хочется. Длина файла составляет всего 100 000 байт, что ограничивает количество тестов, которые вы можете запускать, но он должен дать вам представление о том, что может дать такой подход.

# 474 Генератор белого шума BJT

Построение общей схемы генератора белого шума и оптимизация ее для работы 9 В с транзисторами BC337.

Вот небольшая демонстрация.

Банкноты

Обратно-смещенные диоды и переходы база-эмиттер транзистора проявляют эффект Зенера, когда они пробиваются и производят
«Дробовой шум».

Существует очень распространенная схема, использующая транзисторы S9014 в качестве генератора белого шума.
Один транзистор производит шум, а несколько каскадов усиления и буфера добавляются для обеспечения линейного выхода и выхода на наушники.

Он присутствует в таких наборах, как EQKit «Генератор белого шума».
Это широко доступно, например, у продавца на aliexpress.
У Мартина Дэвиса есть очень хорошее руководство по строительству на Youtube:

Я начал с простого тестирования схемы на макетной плате — работает очень хорошо!
Однако для запуска шума требуется 11-12 В,
поэтому я решил посмотреть, есть ли способы добиться эффекта при более низких напряжениях.

Производительность очень зависит от модели транзистора, но в конечном итоге я смог
обнаружил, что BC337 NPN производит такой же шумовой эффект, как S9014, но работает при напряжении 9 В.

S9014 Характеристики цепи

Схема имеет промежуточный буферный каскад для поддержки линейного выхода,
за ним следует выход на наушники с регулятором громкости.

Работает на макетной плате:

Обеспечивает ровную частотную характеристику в звуковом диапазоне; другими словами хороший белый шум:

Оценка транзисторов

Обратное смещение S9014 для создания дробового шума требует как минимум 11 В.Чтобы запустить всю схему на более низком напряжении, я протестировал ряд
другие транзисторы. Мои результаты сведены в следующую таблицу:

Транзистор Производительность
S9014 очень хорошо> 11 В
BC337 очень хорошо при 9В
2N3904 работает, но с меньшим шумовым сигналом; > 11 В
S8050 аналогично S9014, но требуется> = 12 В
C1815 ответ резкий; > 9В
C945 ответ не плоский; 9В
A42 писк и скварк
A42 писк и скварк
S9013 пищит и скварк
S9018 без шума при 12В
2N5551 без шума при 12В
TIP122 писк и скварк
D882 писк и скварк

Когда я утверждаю, что ответ не ровный или пиковый, я имею в виду, что отклик не ровный по звуку.
спектр.Например, вот БПФ для C945, показывающий впадину и пик <1 кГц.

Final BC337 Сборка

На мой слух, BC337 производит белый шум так же хорошо, как и S9014.
BC337 имеет категорию 25, обычно с ß 160-400.

Я отказался от каскада линейного выхода и промежуточного буфера для этой сборки, сократив схему до трех каскадов:

Работает на макетной плате:

Затем я решил перейти на небольшую коробку для проекта с питанием на одном конце и шумом на другом,
и уродливая проводка произвольной формы между:

Подключен к финальному тесту:

Производительность

При замене транзисторов S9014 на BC337-25 схема может работать при номинальном напряжении 9 В только при токе 8 мА,
если напряжение упадет намного ниже 8.9В, шума не генерирует. Это затрудняет работу от батарей 9В.
если только они не новые.

Генерируемый шум имеет очень ровную характеристику во всем звуковом спектре (измеряется на аудиовыходе):

А вот как это выглядит во временной области:

Источники и ссылки

Генератор розового шума для тестирования звука

Генератор розового шума для тестирования звука

Elliott Sound Products пр.11

© 1999, Род Эллиотт — ESP
Последнее обновление: сентябрь 2019 г.


Для тестирования звука бесценным инструментом является источник розового шума.По сути, это источник шума с плоской частотной характеристикой, который быстро обнаруживает любые аномалии в акустических системах, акустике помещения и кроссоверных сетях. Прежде чем выбрать полностью аналоговый подход, обязательно ознакомьтесь с Project 182. В нем используется цифровая MLS (последовательность максимальной длины, также известная как «псевдослучайная двоичная последовательность» (PRBS) или регистр сдвига с линейной обратной связью (LFSR)). генерируют более последовательный (и предсказуемый) шум, чем шум от аналогового источника шума, но они , а не , всегда взаимозаменяемы.

Белый шум (звук, который вы слышите, когда телевизор настроен на несуществующую станцию) имеет частотную характеристику, которая увеличивает уровень мощности на 3 дБ с каждой возрастающей октавой, и не подходит для тестирования отклика (и может даже взорвать ваши твитеры. ). Комбинируя фильтр 3 дБ / октаву и источник белого шума, мы можем получить очень хорошее приближение к « идеальному » розовому шуму, где мощность в октаве (например) от 40 до 80 Гц точно такая же, как в октаве от 10 кГц до 20 кГц. Есть только одна небольшая проблема — самый простой фильтр имеет спад на 6 дБ / октаву, поэтому для создания фильтра 3 дБ / октаву мы должны использовать несколько секций фильтра.Количество секций определяет, насколько плоский будет фильтр, и чем больше, тем лучше.

На рисунке 1 показана принципиальная схема базового фильтра, который может использовать различные сдвоенные операционные усилители. Я показал TL072, но вы можете использовать двойной операционный усилитель RC4558 или LM1458 для экономии. TL072 имеет преимущество очень высокого входного импеданса, поэтому смещение постоянного тока не является проблемой. Нет смысла использовать устройство с низким уровнем шума в том, что специально предназначено для создания шума, поэтому для этой цели подходят большинство операционных усилителей.Хотя это хорошая простая схема, приемлемая для большинства приложений, она имеет ограниченный частотный диапазон и может быть улучшена — естественно, за счет сложности. Фильтр не имеет достаточного количества точек разрыва для особенно точного охвата звуковой полосы, хотя это лучше, чем вы можете себе представить.

Рисунок 1 — Схема генератора розового шума (базовый фильтр)

Транзистор BC548 подключен так, что его переход эмиттер-база имеет обратное смещение, что создает хороший шумный стабилитрон.При указанных значениях средний выходной шум составляет около 30 мВ (широкополосный). Напряжение стабилитрона транзистора немного нестабильно, у меня около 9 В, но оно может быть от 5 до 10 В. В некоторых случаях вы можете обнаружить, что транзистор недостаточно шумный, поэтому попробуйте несколько, пока не получите тот, который издает много шума. Не используйте повторно бракованные изделия! Поскольку ими злоупотребляли из-за обратного пробоя, они, вероятно, будут очень шумными при использовании в качестве усилителя, а также, вероятно, будет значительно уменьшено усиление.

Внимание! Если напряжение питания не регулируется, проблема может быть в низкочастотной обратной связи от источника шума. Результат очень низкий
колебание частоты, которое может (или не может) проявляться как колебание или, чаще, нестабильность постоянного тока. Самый простой — использовать регулируемые источники питания, хотя батареи должны
быть достаточно стабильным при прямом подключении. Если вы по-прежнему испытываете чрезмерное изменение постоянного тока, возможно, потребуется использовать отдельные регуляторы для источника шума и фильтра.(Это маловероятно, поскольку источник шума работает при очень малом токе.)

Первый каскад операционного усилителя действует как усилитель / буфер, обеспечивая очень высокий входной импеданс (чтобы не загружать источник шума) и коэффициент усиления 11 (20,8 дБ). Напряжение постоянного тока на выходе буфера должно быть таким же (или очень близким) к напряжению на стабилитроне транзистора.

Положительный источник питания батареи подключается к контакту 8 операционного усилителя, а отрицательный — к контакту 4 — не перепутайте полярность батареи, иначе операционный усилитель умрет.

Конденсаторы емкостью 10 мкФ с маркировкой «NP» являются биполярными (неполяризованными) электролитическими. Хотя можно использовать заглушки из пленки, они не принесут ничего, кроме стоимости финального проекта. Неполяризованные колпачки необходимы из-за непредсказуемой полярности для C4 и большого количества или отсутствия постоянного тока на C8, но C8 может быть нормальным поляризованным электролитическим колпачком, если вы хотите (напряжение на нем будет значительно ниже 1 В, что вполне безопасно для нормальный электро). Если вам интересно, точка с пометкой «Выход» используется фильтром IEC, показанным ниже, если вы решите включить его.

Вторая ступень — это фильтр 3 дБ на октаву, который является довольно линейным в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц. Это преобразует белый шум в розовый шум, имеющий одинаковую энергию во всех 10 октавах звукового диапазона. Хотя у этого фильтра всего три точки излома (частоты показаны на схеме), он отлично подходит для большинства приложений. R4 отображается как «SOT» (выберите при тестировании), а значения, показанные на рисунках 1 и 1A, обеспечивают усиление 10 дБ на частоте 1 кГц. R4 можно изменять, если требуется большее (или меньшее) усиление.Не уменьшайте R4 ниже 2,2 кОм, иначе он может перегрузить первый операционный усилитель.

Из-за сравнительно высокого напряжения стабилитрона транзистора напряжение питания должно быть несколько выше — 2 последовательно соединенные щелочные батареи стандартного размера 9 В (18 В) должны проработать устройство намного дольше, чем вы когда-либо захотите слушать. Из-за ограниченной емкости 9-вольтовых батарей не был включен светодиодный индикатор, так как он потреблял бы больше тока, чем остальная часть цепи. Выключатель питания должен быть двухполюсного однополюсного (DPST) типа, так как обе батареи должны быть отключены.Центральная точка батарей — это земля (земля) для устройства. Все точки заземления должны быть соединены вместе. Естественно, устройство также может получать питание от сети (например, с помощью P05) с шинами питания +/- 15 В. Хотя изначально это более дорогая альтернатива, инструменты IMO с батарейным питанием часто доставляют больше хлопот, чем питание от сети, особенно для инструментов, которые не часто используются. Батареи разряжаются, и в следующий раз, когда вам понадобится инструмент, на них будет протекать коррозионная грязь (личный опыт).

Фильтр розового шума, показанный на рисунке 1A, является более сложным, но гораздо более линейным в более широком диапазоне … от 1 Гц до 100 кГц в пределах 1 дБ во всем диапазоне 50 дБ. Он был специально разработан, чтобы он был как можно более плоским, поэтому в нем гораздо больше секций фильтров, чем вы можете ожидать. Можно и получше, чем показано, но количество разделов тревожно растет. Опять же, показана частота для каждой секции фильтра, каждая из которых покрывает приблизительно одну декаду.

Рисунок 1A — Альтернативный 3дБ / октавный фильтр

Вся схема может быть размещена на макете платы и установлена ​​в подходящую пластмассовую или металлическую коробку.Никаких особых мер предосторожности не требуется, кроме обеспечения правильного подключения поляризованных компонентов (транзистора, операционного усилителя и электролитических конденсаторов). Значения компонентов не являются критическими, поэтому компоненты стандартных допусков должны быть в порядке. В этой схеме не требуется использование резисторов с 1% -ной металлической пленкой для сведения шума к минимуму! Транзистор на самом деле может быть любым типом небольшого сигнала, который у вас есть, как и двойной операционный усилитель (или можно использовать пару одиночных операционных усилителей — обратите внимание, что их распиновка полностью различается).

Если у вас есть осциллограф или вы можете получить к нему доступ, убедитесь, что выходной шум не ограничивается — вы не сможете его услышать, но если он будет обрезаться, энергетический спектр будет изменен. Нет простого способа проверки без осциллографа, и выходной шум транзисторов, используемых таким образом, имеет тенденцию несколько варьироваться. Если наблюдается отсечение (или вы подозреваете это), увеличьте значение R3 или R4. Удвоение значения (одного или другого, но не обоих) уменьшит выпуск вдвое. Существуют цифровые генераторы «псевдослучайного» шума, но они мне не очень нравятся, потому что у них есть цикл, который в конечном итоге повторяется, и это очень слышно.Напротив, описываемая единица полностью случайна, поскольку может быть только аналогом. Пример 23-битного генератора псевдослучайного шума см. В проекте 182.

Рисунок 2 — Частотная характеристика основного фильтра

На рисунке 2 показан отклик 3 дБ / октава, полученный от базовой схемы. Он не идеален (я никогда не видел такого, кроме показанного ниже, который лучше, чем все, что я встречал), но он более чем достаточно близок для всех требований, кроме самых взыскательных.Есть дополнительный спад низких частот, создаваемый C4 и C8, но они не включены в график. Ошибка обычно составляет менее 1 дБ в звуковом диапазоне, хотя отдельные точки могут превышать это значение. Пульсации на крутизне спада характерны для приемлемого, но не оптимизированного фильтра.

Рисунок 2A — Частотная характеристика альтернативного фильтра

Как видите, кривая представляет собой почти идеально прямую линию от 1 Гц до 100 кГц. Также показано затухание для каждой декады — они не складываются в общую сумму, потому что индивидуальные значения декады округлены до одного десятичного знака.Для любой отдельной декады (например, от 400 Гц до 4 кГц или от 27 Гц до 270 Гц) ошибка составляет менее 1 дБ, а в большинстве случаев будет менее 0,5 дБ. Практически невозможно получить какой-либо шумовой сигнал с идеальной характеристикой розового шума, поэтому небольшие ошибки — это просто часть жизни. Добавление дополнительных частот точек останова не улучшает реакцию, показанную выше, на самом деле она становится хуже. Интервал между декадами кажется близким к оптимальному. На крутизне фильтра наблюдается небольшая рябь (это видно на графике отклика).Это характеристика всех фильтров 3 дБ / октава, но вы не найдете ни одного из опубликованных, столь же качественных, как показано. Я довольно доволен ответом, тем более что он использует простой каскад стандартных значений компонентов. Обратите внимание, что эффект C4 намного ниже самой низкой частоты, поэтому не имеет никакого эффекта. С C8 на 100 мкФ (или больше, если хотите) это тоже не повлияет на отклик.

Вполне допустимо удалить фильтр самой низкой частоты, если вам не нужна полная полоса пропускания, но компоненты фильтра нельзя просто удалить.Существующий резистор 1,8 МОм (R8) заменяется на 1 МОм, а затем удаляется фильтр 1 МОм + 100 нФ (Rf1 и Cf1). На высокочастотном конце Cf7 должен оставаться, как показано.

Имейте в виду, что частоты ниже 20 Гц могут иметь высокую амплитуду и могут легко вызвать ограничение усилителя и / или чрезмерное смещение диффузора, если не используется фильтр верхних частот. Если сигнал подключен к высокочастотному динамику через усилитель, но без фильтра, практически гарантировано, что высокочастотный динамик выйдет из строя. Фильтр поддерживает усиление на уровне ниже 1 Гц — он имеет максимум на 0.1 Гц (повышение на 25 дБ), но C4 ограничит все, что ниже 0,16 Гц — все еще потенциально опасно низкая частота.


Фильтры розового шума IEC
Из-за возможности получения высокой энергии на очень низких частотах и ​​повреждения высоких частот, IEC определил стандартный фильтр, который можно использовать с генераторами розового шума. IEC 60268-1 определяет фильтр, который является практически плоским в диапазоне от 22,4 Гц до 22,4 кГц.

Требуемый ответ показан ниже. Вам может потребоваться реализовать этот фильтр, если вы проводите тестирование в соответствии с любым стандартом IEC, который определяет ограниченный по полосе розовый шум, но если ваше приложение критично, вам придется официально сертифицировать и откалибровать последний блок.Ожидайте, что эта услуга будет стоить в несколько раз дороже, чем строительство генератора шума и фильтра.

Рисунок 3 — Отклик фильтра розового шума IEC

Цель состоит в том, чтобы ответ заключительного фильтра оставался в пределах области, ограниченной красными и зелеными кривыми. Это дает предсказуемый окончательный ответ, но, как это часто бывает с органами по стандартизации, существует ненужное чрезмерное усложнение в способах определения вещей. Было бы намного проще просто предоставить требуемые крутизны фильтра (как показано) и обозначить частоты -3 дБ.Если значения затем рассчитываются точно, отклик автоматически соответствует требуемой кривой.

Рисунок 4 — Схема фильтра розового шума

На рисунке 4 показана реализация фильтра, которая соответствует требованиям. Вход берется непосредственно с вывода 7 U1B (на Рисунке 1 или 1A). Первый каскад представляет собой фильтр верхних частот 12 дБ / октаву, имеющий частоту -3 дБ 22,7 Гц, за ним следует фильтр нижних частот 18 дБ / октаву, установленный на 19,6 кГц.

Часть схемы выглядит более сложной, чем она есть на самом деле, потому что я специально спроектировал ее так, чтобы было необходимо минимальное количество различных значений компонентов и чтобы можно было получить все значения.При последовательном и параллельном использовании конденсаторов 2,7 нФ требование невозможных значений полностью устраняется. Резисторы 3,0 кОм — стандартное значение для серии E24 — к сожалению, для них не было выбора.

Как показано, есть запасной операционный усилитель (U3B). Он должен быть подключен к контактам 6 и 7, закороченным, а контакт 5 должен быть заземлен. Естественно, вы можете использовать операционный усилитель для чего-нибудь, если вам нужно, но я не мог придумать ничего полезного. При необходимости его можно использовать как дополнительный каскад усиления или для буферизации выходного сигнала после регулировки уровня.

Рисунок 5 — Отклик фильтра розового шума

Это (близко) частотная характеристика схемы фильтра, показанной на рисунке 4 — на самом деле она очень немного изменилась из-за пересмотренных значений компонентов. Это соответствует требованиям IEC 60268-1, но, что более важно, должно соответствовать потребностям людей, выполняющих тестирование розового шума. За счет исключения значительной внеполосной энергии тесты будут более надежными и предсказуемыми, с уменьшением вероятности повреждения громкоговорителей или усилителей.


Использование генератора шума

Подключите генератор к предусилителю и медленно перемещайте регулятор уровня до тех пор, пока уровень звука не станет примерно на уровне нормальной речи (около 65 дБ). Внимательно прислушайтесь к любой «тональности» звука, такой как низкий гул, или точка, в которой кажется, что сигнал исчезает (иногда это называется «отсос»), или что-либо, что не похоже на чистый шум. Это, вероятно, потребует некоторой практики — если у вас под рукой есть графический эквалайзер, это отличный способ представить пики и провалы, чтобы услышать, как они звучат.

Попробуйте послушать через хорошие наушники и сравните результат с динамиками и акустикой помещения, вы можете быть удивлены результатом. Однажды я прочитал историю, в которой инженер пытался выяснить, откуда исходит гул в его генераторе шума. Оказалось, что генератор шума вообще не гудел, но он слышал басовый резонанс из плохо спроектированного динамика — вы можете получить удивительные результаты при тестировании розового шума!

Помните, что если вы используете альтернативный фильтр и используете более крупные, чем обычно, конденсаторы для получения отклика до 1 Гц, это вызовет очень большие отклонения диффузора без слышимого выходного сигнала.Это особенно верно для вентилируемых корпусов динамиков, поэтому необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы не повредить динамик.

Об использовании фильтра IEC можно многое сказать. Это добавляет сложности и некоторых затрат, но шумовой сигнал с ограниченной полосой, вероятно, гораздо более полезен, чем неограниченный источник шума, который включает много энергии за пределами слышимого спектра. Естественно, вы можете включить переключатель, чтобы иметь и то, и другое.


Ссылки
Electronics Today International, ноябрь 1981 г. — Генератор звукового белого шума использует цифровую технику (исходное значение 3 дБ на октаву).
значения компонентов фильтра)
IEC 60065, приложение C (нормативное), полосовой фильтр для измерения широкополосного шума (выдержка из IEC 60268-1)



Индекс проектов

Основной индекс

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта.Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Обновления: 1999 — исходная публикация. / 2002 — незначительное обновление. / 24 апреля 2010 — добавлен альтернативный фильтр, обновлен исходный график ответа. / 19 февраля 11 — включены фильтр IEC и кривые отклика. / 21 августа 12 — скорректированные значения для фильтра IEC. / Август 2017 — Добавлено примечание о развязке по постоянному току.