Схема генератора белого шума: Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание

Содержание

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.

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.

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. 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

Рис. 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.

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. 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 DD1.1 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 розового шума

Схема, показанная на рис. 1, является реализацией генератора розового шума (фликкер-шума), описанного в технической записке NBS #604, «Эффективное Численное и аналоговое моделирование процессов фликер-шума», авторы Ж.А. Барнс и Стивен Джарвис. При параметрах компонентов, указанных на схеме, на её выходе будет присутствовать равномерно убывающий шум со спектральной плотностью 1/f на частотах от менее чем одного герца до более четырёх килогерц. В схеме применён операционный усилитель TLC2272, хотя можно использовать и другие ОУ с высоким входным сопротивлением и низким уровнем собственных шумов. Усилитель должен иметь низкий уровень токового шума, так как в схеме применён резистор R3 относительно высокого номинала, который используется для генерации белого шума амплитудой 50 нВ. Выбирайте ОУ с напряжением шума меньше 15 нВ√Гц и шумовым током менее 0,1 пА√Гц, и те, и другие параметры имеются у многих современных операционных усилителей. Значения ёмкостей конденсаторов незначительно отличаются от расчётных значений в вышеуказанном документе для упрощения конструкции и в схеме применено смещение, чтобы можно было использовать электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы следует выбирать тщательно, так как у многих алюминиевых электролитических конденсаторов очень велики допуски.

Рис. 1. Схема генератора розового шума.

В отличие от схем генераторов шума с использованием стабилитронов, обратносмещённых переходов транзисторов и других устройств, генерирующих шум, эта схема даёт предсказуемый и повторяемый уровень выходного сигнала. Если снимать сигнал с выхода усилителя DA1.1 через конденсатор номиналом 100 мкФ аналогичным образом, как это сделано у второго каскада, то можно будет получить удобный и точный источник белого шума величиной 5 мкВ√Гц, частоты которого лежат в диапазоне звуковых частот, такой источник прекрасно подойдёт для калибровки при измерениях аудио шума. Для того, чтобы подать напряжение смещения величиной 2,5 В на этот дополнительный конденсатор, нужно будет добавить резистор сопротивлением около 30 МОм между источником питания +5 В и положительным входом первого ОУ DA1.1. Если нет высокоомного резистора, то можно использовать делитель напряжения 100 кОм+460 Ом, подключённый к источнику +5 в и общему проводу и зашунтированный конденсатором. К этому делителю следует подключить нижний по схеме вывод резистора R3. Если применяется танталовый конденсатор, то напряжение смещения использовать необязательно, так как этот вид конденсаторов может работать при нулевом смещении (кроме того он может выдержать и обратное напряжение, не превышающее 10% рабочего напряжения). В схему может быть добавлен суммирующий усилитель, объединяющий белый шум с выхода первого ОУ и фликкер-шум с выхода схемы, что позволит моделировать различные шумовые устройства и системы. Два входа суммирующего усилителя позволяют сделать независимую регулировку уровней белого и розового шумов на выходе.

BACK

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.).

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

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. Уровень шума регулируется резистором R6.

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:

Принцип работы генераторов шума и область их применения

Не стоит недооценивать своих конкурентов и недругов (даже, если Вы уверены, что их нет) и не верить в их продвинутость в техническом плане. Современные технологии, к сожалению, используются не только в полезных, но и во вредоносных целях. Пока не сталкивались с такими явлениями как промышленный шпионаж или шантаж на основе конфиденциальных записей Ваших разговоров? Надеемся, что этого никогда не произойдёт. Но лучше нанести упреждающий удар и быть полностью уверенным в неуязвимости рабочего и семейного тыла.

Что являет собой генератор шума?

Для исключения утечки акустической информации успешно используются генераторы шума. Это устройства, вырабатывающие звуковые помехи, уровень шума которых способен перекрыть защищаемый сигнал. Шпионские «жучки» и прочие хитрости остаются в рабочем состоянии, но вместо речевой информации подслушивающее лицо принимает лишь «белый шум». Очистить и применить такую информацию практически невозможно.

Чем выше мощность генератора шума, тем ниже вероятность фильтрации перехваченного сигнала.
Частота генератора шума настраивается на определённый тип «перехватчика» — диктофон, стетоскоп, мобильный телефон и т.п.

Где можно применить генератор шума?

Область применения защитных устройств – неограниченная. Ими можно пользоваться внутри и снаружи помещения. Прибор не излучает электромагнитных волн, потому не несет угрозы здоровью людей.
Наиболее востребованы генераторы шума для защиты важных переговоров. Советуем применять только профессиональное оборудование. Дилетантизм в данном случае может оказаться непростительной ошибкой, которая повлечет за собой горькие последствия вплоть до потери собственной ниши на рынке товаров и других нежелательных результатов.

Но не спешите думать, что только офис является тем местом, где Вас ожидает недоброжелательная «подслушка». Личная жизнь – также уязвима, особенно, когда речь идет о публичных людях. Поэтому установка генератора шума в доме или квартире существенно снижает риск стать жертвой корыстного шантажиста.
Источником его мощности является заряд батарейки. Поэтому исключается зависимость устройства от электропитания. Установка и эксплуатация генератора звуковых помех очень проста. Специальные навыки не потребуются.
Таким образом, обычный шум приходит на помощь в решении такой проблемы современного общества как информационная безопасность.
Если Вы уже выбрали генератор шума, купить его можно в нашем интернет-магазине. Компания «Фортер» заботится о Вашем успехе!

Генератор белого шума на интегральной схеме

Схема, описанная в данной статье генерирует белый шум в диапазоне частот от нескольких герц до более чем 100 кГц. Некоторые изменения позволяют настроить схему на генерацию розового шума. Принцип работы системы такой же, как и в любых проектах: источником шума является кремниевый диод или рn переход кремниевого транзистора.

Операционный усилитель способен усиливать входное напряжение в 100000 раз и более; уровня формируемого им выходного сигнала достаточно для работы аудиоусилителей и других аудиоустройств. Выходной импеданс системы составляет около 150 Ом. Схема питается от 12 вольтового источника. Делитель, образованный резисторами R1 и R2, устраняет необходимость использования двуполярного источника питания. Сопротивление резисторов можно изменять в пределах от 10 кОм до 100 кОм. Источник питания состоит из восьми «пальчиковых» батареек (12 В) или из двух последовательно соединенных 9вольтовых батареек. Можно использовать сетевой адаптер с напряжением 1218 В. Последние цифры на маркировке И С стабилизаторов, приведенных в перечне элементов, обозначают выходное напряжение. Так, интегральная схема типа 7812 на выходе обеспечивает напряжение 12 В. Поскольку ток потребления системы невелик, ИС не требует охлаждения. В качестве источника питания рекомендуется использовать батарейки это позволит избежать появления наводок.

Схема вместе с источником питания может быть собрана на печатной плате; другой вариант монтаж на беспаечной плате. Перечень элементов приведен в табл. 1.4. Все компоненты, включая источник питания, уместятся в пластмассовом корпусе. Впрочем, предпочтительнее металлический корпус: и этом случае устройство будет защищено от возникновения наводок. При питании от сети переменного тока может быть использован любой трансформатор с напряжением вторичной обмотки 1215 В. Примечание Необходимо применять экранированный кабель во избежание наводок. Применение устройства Схема генератора шума используется так же, как и в предыдущих проектах. Белый шум поступает на вход магнитофона, усилителя или другого устройства и далее обрабатывается в соответствии с условиями эксперимента. С помощью потенциометра Р1 осуществляется регулировка амплитуды сигнала. Для увеличения уровня шума изменяйте сопротивление резистора R1 в диапазоне 220 кОм 2,2 мОм. Сопротивление резисторов R3 и R4 может варьироваться в пределах от 1 кОм до 100 Ом. Для генерации розового шума соедините выходы 2 и 6 системы цепью. Номинал конденсатора может быть от 1000 пФ до 0,47 мкФ. При замыкании переключателя S1 генератор вырабатывает розовый шум.

В проекте описаны генераторы белого и розового шума, используемые в некоторых экспериментах вместе с усилителями, магнитофонами, фильтрами, передатчиками, компьютерами, эквалайзерами и другими устройствами. В дополнение к опытам, рассмотренным выше, можно поставить еще и некоторые другие: применяя аудиоусилитель, прослушивать белый или розовый шум и через микрофон записывать голоса на пленку. Пассивный фильтр, показанный на 1.30, подключается между выходом магнитофона и наушниками или входом усилителя. Это полосовой фильтр: схема фильтрует входной поток и пропускает лишь сигналы, находящиеся в определенном частотном диапазоне. Нижняя граница пропускаемого спектра частот устанавливается путем регулировки потенциометра, а верхняя граница полосы пропускания определяется значением индуктивности. Правильно настроив схему, вы сможете сделать так, что через нее будут проходить только сигналы, лежащие в диапазоне частот человеческого голоса. Это значительно облегчает обнаружение голосов. Входной и выходной разъемы, соответствующие магнитофону, наушникам и усилителю. Ферритовый стержень, пластмассовая ручка для потенциометра Р1, монтажные провода, припой и т.д. Катушка L1 включает 200500 витков обмоточного провода на ферритовом сердечнике длиной 510 см (подойдет любой диаметр в пределах 0,81,2 см). Все детали можно поместить в пластмассовый корпус. Для подключения системы к выходу магнитофона используйте подходящий разъем и экранированный кабель длиной не более 50 см. Для подключения наушников следует применить соответствующий выходной разъем системы.

Если вы хотите подключить схему ко входу усилителя, также используйте экранированный кабель с соответствующими разъемами. Фильтр подключается между выходом усилителя или магнитофона и низкоимпедансным звуковоспроизводящим устройством громкоговорителем или наушниками. При подключении фильтра между низкоимпедансным источником и высокоимпедансным устройством (например, усилителем) из-за несовпадения импедансов могут возникнуть искажения звука. В этом случае подсоедините одноваттный резистор номиналом 100 Ом параллельно выходу фильтра.

Подключите фильтр к выходу магнитофона и поставьте последний на запись там, где вы планируете найти голоса. Теперь подключите наушники к выходу с фильтра. Обратите внимание, что схема спроектирована так, чтобы быть совместимой с магнитофоном, и предназначена для использования с низкоимпедансными наушниками от 8 до 100 Ом. При использовании аудиоусилителя подключите выход фильтра к входу AUX усилителя. Включив магнитофон, настройте параметры фильтра, чтобы создать наилучшие условия поиска голосов. При использовании аудиоусилителя изменяйте уровень громкости, чтобы добиться оптимального уровня сигнала.

От числа витков катушки L1 зависят характеристики фильтра. Попробуйте поменять это число для достижения наилучших результатов эксперимента.

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, основанных на тональных генераторах. 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. 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 сигнала 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 трудно показать 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 на самом деле выходное напряжение изменяется незначительно и случайным образом, 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 могут использоваться 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, создавая шумовой сигнал. В схеме на Рисунке 1 и при условии, что используемый транзистор является типом 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.

Можно использовать кремниевый транзистор 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 при этом необходимо поменять местами соединения с выводами 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 при напряжении питания около 12 вольт любой кремниевый транзистор должен нормально 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 делает все это на одной микросхеме, 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.

Рисунок 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 поэтому его можно назвать «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 примерно от 400 Гц до 1 кГц можно назвать «желтым шумом». Однако можно провести только грубую аналогию между шумом звуковых частот и спектром видимого света, поскольку последний охватывает ограниченный частотный диапазон, причем самые высокие частоты менее чем вдвое превышают 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 одинаковой 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 не позволяют каждому конденсатору достичь предельной скорости затухания 6 дБ на октаву, и, когда одна секция устройства становится неэффективной, ее берет на себя следующая секция. 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 качественного 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, высокочастотный тип, 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 производить 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.

Как сделать карманный генератор белого шума — 15 августа 2018 — Altron Arrow

версия для печати

Как сделать карманный генератор белого шума

15 августа 2018 г. Выбор редакции Аналоговый, смешанный сигнал, LSI

Шум в электрических цепях обычно является врагом, и любая уважающая себя цепь должна выдавать как можно меньше шума.Тем не менее, бывают случаи, когда хорошо охарактеризованный источник шума без какого-либо другого сигнала является полностью желаемым выходом. В качестве примера можно привести описание схемы. Выходы многих схем можно охарактеризовать, качая входной сигнал по диапазону частот и наблюдая за реакцией конструкции. Входная развертка может состоять из дискретных входных частот или развертки синуса. Синусоидальные волны крайне низкой частоты (ниже 10 Гц) трудно получить чисто.

Процессор, ЦАП и некоторые сложные и точные фильтры могут создавать относительно чистые синусоидальные волны, но для каждого шага частоты система должна устанавливаться, выполняя медленную работу последовательных полных разверток с множеством частот.Тестирование меньшего количества дискретных частот может быть быстрее, но увеличивает риск пропуска критических частот, где присутствует явление высокой добротности.

Генератор белого шума проще и быстрее, чем свипируемая синусоида, потому что он эффективно генерирует все частоты одновременно с одинаковой амплитудой. Наложение белого шума на вход тестируемого устройства (DUT) позволяет быстро получить обзор частотной характеристики во всем частотном диапазоне. В этом случае отпадает необходимость в дорогостоящих или сложных генераторах синусоидальной волны с качающейся частотой.Просто подключите выход DUT к анализатору спектра и смотрите. Использование большего усреднения и более длительного времени сбора данных дает более точный выходной отклик во всем интересующем частотном диапазоне.

Ожидаемая реакция ИУ на белый шум — это частотно-образный шум. Использование белого шума таким образом может быстро выявить неожиданное поведение, такое как странные частотные выбросы, странные гармоники и нежелательные артефакты частотной характеристики. Кроме того, генератор белого шума позволяет внимательному инженеру проверить тестер.Лабораторное оборудование, которое измеряет частотную характеристику, должно создавать плоский профиль шума при измерении известного генератора плоского белого шума.

С практической точки зрения генератор белого шума прост в использовании, достаточно мал для компактных лабораторных установок, портативен для полевых измерений и недорог. Качественные генераторы сигналов с множеством настроек привлекательны и универсальны. Однако универсальность может препятствовать быстрым измерениям частотной характеристики. Хорошо спроектированный генератор белого шума не требует никаких элементов управления, но дает полностью предсказуемый выходной сигнал.

Шумное обсуждение

Тепловой шум резистора, иногда называемый шумом Джонсона или шумом Найквиста, возникает из-за теплового перемешивания носителей заряда внутри резистора. Этот шум примерно белого цвета с почти гауссовым распределением. В электрических терминах плотность напряжения шума определяется как V _NOISE = √ (4k _B TR), где kB — постоянная Больцмана, T — температура в Кельвинах, а R — сопротивление.

Шумовое напряжение возникает из-за случайного движения зарядов, протекающих через основное сопротивление, что-то вроде R × I _NOISE. В таблице 1 приведены примеры при 20 ° C. Таким образом, резистор 10 МОм представляет собой схему 402Gizmo.

Широкополосный источник шума напряжения нВ / √Гц, включенный последовательно с номинальным сопротивлением.

Таблица 1. Плотность шумового напряжения различных резисторов.

Источник шума, полученный с помощью резистора, достаточно стабилен в качестве источника шума лабораторных испытаний, поскольку изменения R и T влияют на шум только квадратным корнем. Например, изменение на 6 ° C с 20 ° C означает изменение с 293 кОм до 299 кОм. Поскольку плотность шума прямо пропорциональна квадратному корню из температуры, изменение температуры на 6 ° C приводит к относительно небольшому изменению плотности шума на 1%.Аналогично, в случае сопротивления изменение сопротивления на 2% приводит к изменению плотности шума на 1%.

Рассмотрим рисунок 1: резистор R1 10 МОм генерирует белый гауссов шум на положительном выводе операционного усилителя. Резисторы R2 и R3 передают на выходе напряжение шума. Конденсатор C1 отфильтровывает сбои заряда усилителя-прерывателя. На выходе получается сигнал белого шума 10 мкВ / √Гц. Коэффициент усиления (1 + R2 / R3) высокий — 21 В / В в этом примере. Даже если R2 высокий (1 МОм), шум от R2 по сравнению с усиленным шумом R1 несущественен.

Усилитель для схемы должен иметь достаточно низкий уровень шума напряжения, приведенного к входу, чтобы позволить R1 доминировать в качестве источника шума. Причина в том, что шум резистора должен преобладать над общей точностью схемы, а не усилителя. Усилитель для схемы должен иметь достаточно низкий приведенный к входу токовый шум, чтобы избежать (I _N × R2) приближения (шум R1 × усиление) по той же причине.

Рисунок 1. Полная схема генератора белого шума. Микромощность с низким дрейфом LTC2063 усиливает шум Джонсона R1.

Какой допустимый уровень шума напряжения усилителя?

В таблице 2 показано увеличение шума от добавления независимых источников. Изменение с 402 нВ / √Гц на 502 нВ / √Гц составляет всего 1,9 дБ в логвольтах или 0,96 дБ мощности. При шуме операционного усилителя ~ 50% шума резистора погрешность 5% в операционном усилителе V _NOISE изменяет плотность выходного шума только на 1%.

В генераторе белого шума можно было использовать только операционный усилитель без резистора, генерирующего шум.Такой операционный усилитель должен иметь плоский профиль шума на входе. Однако шумовое напряжение часто не определяется точно и имеет большой разброс в зависимости от производства, напряжения и температуры. Другие схемы белого шума могут работать на основе стабилитрона с гораздо менее предсказуемыми характеристиками. Однако поиск оптимального стабилитрона для стабильного шума при токе мкА может оказаться трудным, особенно при низком напряжении (менее 5 В).

Некоторые высокопроизводительные генераторы белого шума основаны на длинной псевдослучайной двоичной последовательности (PRBS) и специальных фильтрах.Может быть достаточно использования небольшого контроллера и ЦАП; тем не менее, убедиться, что ЦАП не создает глитчей, гармоник или интермодуляционных искажений, — это дело опытных инженеров. Кроме того, выбор наиболее подходящей последовательности PRBS добавляет сложности и неопределенности.

Таблица 2. Вклад шума операционного усилителя.

Маломощное решение с нулевым дрейфом

В этом проекте преобладают две цели дизайна:

• Простой в использовании генератор белого шума должен быть портативным; то есть с батарейным питанием, что означает микромощную электронику.

• Генератор должен обеспечивать равномерный выходной шум даже на низких частотах — ниже 0,1 Гц и выше.

Учитывая предыдущее обсуждение шума и эти критические ограничения, маломощный операционный усилитель LTC2063 с нулевым дрейфом отвечает всем требованиям.

Шумовое напряжение резистора 10 МОм составляет 402 нВ / √Гц; LTC2063 составляет примерно половину. Шумовой ток резистора 10 МОм составляет 40 фА / √Гц; LTC2063 меньше половины. LTC2063 легко вписывается в аккумуляторную батарею, поскольку его ток питания составляет обычно 1,4 мкА, а общее напряжение питания может упасть до 1,7 В (номинальное напряжение 1,8 В).Поскольку низкочастотные измерения по определению требуют длительного времени установления, этот генератор должен работать от батареи в течение продолжительных периодов времени.

Плотность шума входа LTC2063 составляет примерно 200 нВ / √Гц, а шум является предсказуемым и равномерным во всем частотном диапазоне (в пределах ± 0,5 дБ).

Если предположить, что шум LTC2063 составляет 50% теплового шума, а шум напряжения операционного усилителя изменяется на 5%, плотность выходного шума изменяется только на 1%.

Операционные усилители с нулевым дрейфом не имеют нулевого шума 1 / f по своей конструкции.Некоторые из них лучше, чем другие, и, особенно в отношении текущего шума, чаще встречается неправильная спецификация широкополосного сигнала или шум 1 / f намного выше, чем указано в технических характеристиках. Для некоторых операционных усилителей с нулевым дрейфом график шума в таблице данных не опускается до диапазона частот в МГц, возможно, маскируя шум 1 / f.

Операционный усилитель, стабилизированный прерывателем, может быть решением, позволяющим снизить уровень шума на очень низкой частоте. При этом высокочастотный шум и шум переключения не должны ухудшать работу.Приведенные здесь данные подтверждают использование LTC2063 перед лицом этих проблем.

Рис. 2. Прототип карманного генератора белого шума.

Описание схемы

Тонкая пленка R1 (Vishay / Beyschlag MMA0204 10 МОм) генерирует большую часть шума. MMA0204 — один из немногих вариантов 10 МОм, сочетающих высокое качество с низкой стоимостью. В принципе, R1 может быть любым 10 МОм, так как ток сигнала очень мал, поэтому шумом 1 / f можно пренебречь.

Лучше избегать дешевых толстопленочных чипов сомнительной точности или стабильности для первичного элемента этого генератора. Для лучшей точности и долговременной стабильности R2, R3 или R _S может быть тонкой пленкой 0,1% — например, TE CPF0603. C2 / C3 может быть одним из самых диэлектриков; C0G можно использовать для обеспечения низкого тока утечки.

Подробности реализации

Площадь контура R1 / C1 / R3 должна быть минимизирована для наилучшего подавления электромагнитных помех. Кроме того, R1 / C1 должны быть очень хорошо экранированы от электрических полей, что будет обсуждаться далее в разделе «Замечания по электромагнитным помехам». Хотя это и не критично, R1 должен быть защищен от сильных перепадов температуры.При хорошем экранировании от электромагнитных помех часто бывает достаточно тепловой защиты.

Следует избегать области перехода входного напряжения LTC2063 rail-to-rail в диапазоне VCM, поскольку кроссовер может привести к более высокому и менее стабильному шуму. Для достижения наилучших результатов используйте не менее 1,1 В для V + при нулевом синфазном входном сигнале.

Обратите внимание, что сопротивление R _S в 10 кОм может показаться высоким, но микромощный LTC2063 имеет высокое выходное сопротивление; даже 10 кОм не полностью развязывают LTC2063 от емкости нагрузки на его выходе.Для этой схемы генератора белого шума некоторая выходная емкость, которая приводит к возникновению пиков, может быть конструктивной особенностью, а не опасностью.

На выходе получается 10 кОм R _S и 50 нФ C _X на землю. Этот конденсатор CX будет взаимодействовать со схемой LTC2063, что приведет к некоторому пику частотной характеристики. Этот пик можно использовать для расширения плоской полосы пропускания генератора, почти так же, как отверстия в динамиках пытаются расширить нижнюю часть. Предполагается нагрузка с высоким Z (> 100 кОм), поскольку нагрузка с меньшим Z значительно снизит выходной уровень, а также может повлиять на пик.

Рисунок 3. Схема гизмо.

Остальную часть этой статьи можно прочитать в Интернете по адресу www.dataweek.co.za/+K4999, и в ней рассматриваются дополнительные настройки, измерения, соображения по электромагнитным помехам и ограничения этой конструкции.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Конрадом Кутзи, Arrow Altech Distribution, +27 11 923 9600, [email protected], www.arrow.altech.co.za

Кредит (ы)

Altron Arrow

Дополнительная литература:

Адаптер питания и данных PoE на USB-C
26 февраля 2021 г., Altron Arrow , Силовая электроника / Управление питанием
Сегодня существует множество потребительских, корпоративных и промышленных устройств, которые имеют порт USB Type-C в качестве единственного источника питания.Хотя технология USB-C может обеспечивать высокую мощность и высокую скорость передачи данных, она ограничивает …

Подробнее …

Беспроводной модуль микроконтроллера STM32
26 февраля 2021 г., Altron Arrow , Телекоммуникации, датакомы, беспроводная связь, Интернет вещей
STMicroelectronics предлагает решение для ускорения вывода на рынок новых устройств IoT на базе Bluetooth LE и 802.15.4 с миниатюрным, готовым к использованию модулем беспроводного микроконтроллера (MCU) STM32. …

Подробнее …

Модуль LTE Cat.1 для одноантенного приема
25 ноября 2020 г., Altron Arrow , Телекоммуникации, датакомы, беспроводная связь, Интернет вещей
Telit LE910S1-EA, новый LTE Cat.1 модуль с одной антенной, разработан для приложений Интернета вещей в регионах EMEA и APAC, которым требуется сочетание производительности, доступности, голосовой поддержки, 2G …

Подробнее …

ST поднимает ставки с новыми микроконтроллерами высокого класса
25 ноября 2020 г., Altron Arrow , DSP, микросхемы и память
STMicroelectronics представила рекордные микроконтроллеры (MCU) STM32 со встроенной Flash, которые обеспечивают высокопроизводительные функции, такие как богатая графика, искусственный интеллект и современная киберзащита, с минимальными затратами…

Подробнее …

LoRa-совместимые беспроводные системы на кристалле
25 ноября 2020 г., Altron Arrow , Телекоммуникации, датакомы, беспроводная связь, Интернет вещей
STMicroelectronics расширила доступность своего семейства беспроводных систем на кристалле (SoC) с большой дальностью действия STM32WL, добавив гибкие конфигурации и варианты пакетов для различных приложений массового рынка. …

Подробнее …

Датчик приближения и ИК-излучатель «два в одном»
25 ноября 2020 г., Altron Arrow , Оптоэлектроника
VL6180 — это новейший продукт, основанный на запатентованной STMicroelectronics технологии FlightSense.Это новаторская технология, позволяющая измерять абсолютное расстояние независимо от отражательной способности цели. …

Подробнее …

Как работают сварочные аппараты?
26 февраля 2021 г., Лямбда-тест , Выбор редакции
Сварочные аппараты для оптоволокна — это высокоточные аппараты, которые могут автоматически выравнивать и соединять оптоволоконные жилы с субмикронной точностью.

Подробнее …

ST поднимает ставки с новыми микроконтроллерами высокого класса
26 февраля 2021 г., Altron Arrow , DSP, микросхемы и память
STMicroelectronics представила рекордные микроконтроллеры (MCU) STM32 со встроенной Flash, которые обеспечивают высокопроизводительные функции, такие как богатая графика, искусственный интеллект и современная киберзащита, с минимальными затратами…

Подробнее …

Текущее состояние использования GaN для ВЧ-технологий
26 февраля 2021 г., RF Design , Выбор редакции, Телеком, Датакомы, Беспроводная связь, Интернет вещей
Проблемы прогнозирования роста и проникновения технологии GaN на определенные рынки связаны с объемом инвестиций в исследования и разработки.

Подробнее …

Якорь RTLS для интеграторов и OEM-производителей
26 февраля 2021 г., Altron Arrow , Телекоммуникации, датакомы, беспроводная связь, Интернет вещей
Компания Inpixon представила анкерную плату LTLS нового поколения, имеющую значительно уменьшенный размер, новые интегрированные антенны и более устойчивые рабочие температурные допуски по сравнению с предыдущим поколением….

Подробнее …

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 похожие на гудение 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, и 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, указывающий, 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 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 объем» так, чтобы уровень, отображаемый в индикаторе «входного уровня», переместился в почти полная шкала, но, чтобы предотвратить обрезку, 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 для захвата около 6 секунд белого шума при 16000 выборок в секунду с использованием 16-битного PCM, а затем использовал инструмент «Построить спектр» в меню «Анализ», чтобы получить это:

Щелкните, чтобы увеличить

Как видите, график спектра довольно плоский 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 запустить, 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 при пробое и «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 диапазона 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> 11В
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	пищит
A42	пищит
S9013	пищит
S9018	без шума при 12В
2N5551	без шума при 12В
TIP122	пищит
D882	пищит

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. У BC337 есть категория 25, с ß обычно 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:

Готовились к финальному тесту:

Производительность

При замене транзисторов S9014 на BC337-25 схема может работать при номинальном напряжении 9 В только при 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 ровный отклик во всем звуковом спектре (измеряется на аудиовыходе):

А вот как это выглядит во временной области:

Источники и ссылки

Генератор розового шума для тестирования звука

Elliott Sound Products

пр.11

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, в котором можно 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 и будет приемлемой для большинства приложений, она имеет ограниченный частотный диапазон и может быть улучшена — естественно, за счет сложности. Фильтр не имеет достаточного количества точек излома 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 приятный шумный стабилитрон.При указанных значениях средний выходной шум составляет около 30 мВ (широкополосный). Напряжение стабилитрона транзистора немного ненадежно, 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 используются часто. 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! На самом деле транзистор может быть любым типом небольшого сигнала, который у вас под рукой, как и двойной операционный усилитель (или можно использовать пару одиночных операционных усилителей — обратите внимание, что их распиновка полностью отличается).

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 Project 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 получить окончательный блок, официально сертифицированный и откалиброванный.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 являются стандартным значением 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 приблизится к уровню 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 небольшой 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 громкоговорителя — вы можете получить удивительные результаты при тестировании розового шума!

Помните, что если вы используете альтернативный фильтр и используете более крупные, чем обычно, конденсаторы, чтобы получить отклик до 1 Гц, это вызовет очень большие отклонения диффузора без слышимого выходного сигнала.Это особенно верно для вентилируемых корпусов динамиков, поэтому необходимо проявлять 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)

Список проектов
Основной указатель

Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми способами, 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. / сентябрь 2019 — R4 сделан SOT и скорректированы значения по умолчанию для равного усиления.

Генераторы белого шума

Этот удобный генератор шума производит белый шум снизу. От 1 Гц до более 40 кГц за счет усиления шума от двух резисторов.Используйте хорошее качество металлопленочные резисторы для стабильных результатов. В этой конструкции используется более старый LF356. Операционный усилитель JFET и многие другие будут работать. См. Расчеты шума, чтобы определить если подойдет другой ОУ. Лучшим выбором будет операционный усилитель на полевом транзисторе.

Генератор шума встроен в небольшую алюминиевую мини-коробку:

Идеи из этого проекта

Подойдут многие операционные усилители, особенно с входами на полевых транзисторах.
Устройство предназначено для управления нагрузками с достаточно высоким сопротивлением, обычно вход усилителя.

Этот генератор шума усиливает шум резистора с помощью быстрый операционный усилитель, обеспечивающий очень предсказуемый и ровный спектр шума от звука до примерно до 25 МГц. В этой более старой конструкции используется устаревший CLC425, но более новые операционные усилители. будет хорошо работать. Расчеты шума включены, чтобы экспериментатор мог выполнить расчет для новых усилителей.

Я делаю осцилляторы, поэтому у меня много банок осцилляторов, но металлический корпус подойдет. На схеме не показаны пары на 6,8 вольт. стабилитроны последовательно с моими источниками + -12 вольт, чтобы снизить напряжение до + -5 вольт для операционного усилителя.

Идеи из этого проекта

Многие из этих быстрых операционных усилителей имеют большой входной шумовой ток, поэтому сопротивление на входе будет довольно низким.Ты не хочешь попробуйте рассчитать, что ток шума будет конкретным значением. Даже на 780 Ом, шумовой ток генерирует значительную часть от общего.

Вот странный источник шума, который я нашел при покупке излишка. Это пропускает ток через диод 1N21 для генерации широкополосного белого шума. Уровень довольно низкий.

Он встроен в обычную алюминиевую коробку для бутонов:

Он достигает 500 МГц и становится слишком низким, чтобы измерить его с помощью моего анализатор выше 1 ГГц.

Идеи из этого проекта

Я не особо об этом думаю. Выглядит все больше и больше как готовый к использованию проектный бокс с BNC, потенциометром и переключателем.

схема генератора шума

Выходной сигнал LNA измеряется анализатором спектра Rhode & Schwarz. Мы видим, что в этих четырех сигналах доступны волны разной частоты. Белый шум имеет случайную частоту, поэтому мы можем генерировать случайные числа из белого шума.Калибровка уникальна для этого веб-сайта и может использоваться для компенсации недостатков вашего слуха, аудиооборудования и среды прослушивания: выполните нашу процедуру калибровки один раз, а затем … Мы предоставили 26 В в качестве входного напряжения цепи. • После достижения желаемого выхода Aβ уменьшается до единицы. Рисунок 1 — Принципиальная схема генератора розового шума (базовый фильтр) Транзистор BC548 подключен так, что его переход эмиттер-база имеет обратное смещение, что создает красивый шумный стабилитрон. Использование генератора белого шума.… 0. Для этого мы выбрали BC108, другой предпочтительный вариант — 2N3643. Тональный генератор состоит из прямоугольных, треугольных, пилообразных схем генератора периодических волн, обычно прямоугольных генераторов. Для создания этого генератора белого шума нам понадобятся следующие элементы: Небольшой спад высоких частот на 100 кГц на выходе x100 составляет… Вы также можете использовать эту схему для создания реальных шумовых звуков, таких как жужжание насекомых и ветер. Ток, протекающий через это соединение, является нестабильным. Это простой генератор шума с высоким шагом … Любой источник питания с выходным напряжением от 26 до 30 В.В вашей цепи отсутствует сеть Zobel и сеть R-C, подключенная к выходу. Схема распиновки приведена на изображении ниже. Сообщите мне по электронной почте, если кто-нибудь ответит на мой комментарий. В этом проекте мы построим простую схему генератора белого шума, используя один транзистор, два резистора, один стабилитрон и электролитический конденсатор. напряжение шума снимается с эмиттера Tl. Схема тонального генератора может использоваться для различных приложений, таких как сигналы тревоги, звонки, индикаторы и т. Д. ICare Cardiovascular Tester: ваш помощник по обнаружению сердечного приступа и предупреждению! Последнее обновление: 6 апреля 2020 г., автор: admin Оставить комментарий.Однако простой генератор шума может. Генератор звукового шума управляет наушниками или маленьким динамиком — это схема, которая генерирует белый шум, скатывающийся для управления наушниками или маленьким динамиком. Генератор звукового шума управляет наушниками или маленьким динамиком — это схема, которая генерирует белый шум, скатывающийся для управления наушниками или маленьким динамиком. Я страдаю аутизмом и работаю в офисе с открытой планировкой — полностью гибкий характер настроек делает его идеальным генератором белого шума независимо от того, что происходит вокруг меня, когда мне нужно уложиться в срок.BC108 — это кремниевый планарный эпитаксиальный транзистор NPN с напряжением коллектор-эмиттер 25 В, напряжением коллектор-база 30 В и напряжением эмиттер-база 5 В с непрерывным током коллектора 200 мА. Вот главный транзистор. • Колебания возникают только на этой частоте. Мы сделали схему на небольшом вероборде. Я много лет был заядлым программистом и энтузиастом электроники, и эти детали лежали у меня почти десять лет. Около недели назад у меня возникла сильная внутренняя потребность синтезировать звук морских волн (у нас нет океана в Польше), когда я пытаюсь разработать обновленную версию своего бинаурального генератора ритмов.Это часть электронной техники. 4093 Weird Noise Generator: Этот проект был создан после прочтения Ника Коллинза превосходной «Электронной музыки ручной работы». Давайте начнем с анализа источника белого шума, оставив часть ГУН на потом. Q1 и Q2 могут быть любыми малосигнальными транзисторами с бета до 400. Выходной сигнал LNA измеряется анализатором спектра Rhode & Schwarz. Генератор шума — это цепь, которая производит электрический шум (т. Е. Случайный сигнал). Белый шум используется при лечении тиннитуса.Генератор шума используется для синтеза радиочастотного сигнала, который имеет компоненты шума, равномерно распределенные по очень широкой полосе пропускания. Вот как развиваются носимые устройства, чтобы делать больше, чем просто музыку, Бенджамин Гийоуд, менеджер по маркетингу продуктовой линейки STMicroelectronics на их SoC с поддержкой LoRa — STM32WL, Общие сведения об архитектуре RISC-V и почему она может быть заменой ARM, Создание IVR Система для автоматических телефонных звонков и отправки сообщений с использованием Raspberry Pi и SIM800L, разработки двигателя кодировщика на базе Arduino с использованием ПИД-регулятора, создания собственного измерителя низкого сопротивления с помощью Arduino, системы управления событиями на основе Интернета вещей с использованием RFID и ThingSpeak.Мы подключили осциллограф на выходе схемы, чтобы увидеть уровень выходного шума. В принципе, R1 может быть любым 10 МОм, так как ток сигнала очень мал, поэтому шумом 1 / f можно пренебречь. Ваш электронный адрес не будет опубликован. … уровень, может быть, даже оставить горшок в цепи, чтобы настроить лучший выход в каком-то конкретном диапазоне? • Начальное усиление контура Aβ> 1. Это создает широкий спектр белого шума, при этом полезная амплитуда падает с ростом частоты из-за емкости перехода в устройстве.генератора шума без необходимости использования активных фильтров. • Каждый резистор является генератором шума. Минимальный коэффициент шума желателен при работе большинства оборудования, и для уменьшения шума в цепях принимаются несколько мер. На видео мы видим, что волна создает высокочастотные шумы. Вы также можете использовать эту схему для создания реальных шумовых звуков, таких как жужжание насекомых и ветер. Белый шум полезен для получения импульсной характеристики электрической цепи. Если уровень достаточно высок, чем собственный шум тестируемого приемника, он обеспечивает… Схема генератора белого шума реализована с двумя платами, одна для стабилитрона, другая для МШУ MAX2650.Обратно-смещенный переход эмиттер-база Q1 обеспечивает источник шума, который подается в базу… На рисунке 2 показан результирующий шум схемы, который является плоским в диапазоне от 1 Гц до 100 кГц. Есть один выходной контакт для вывода шума и два контакта для питания, Vin и GND. Значение C2 также определяет полосу пропускания операционного усилителя — значение 47 мкФ будет производить жужжащий звук насекомого. Подпишитесь ниже, чтобы получать самые популярные новости, статьи и проекты DIY от Circuit Digest.Создатель нестандартных кабелей позволяет разработчикам жгутов проводов разрабатывать решения, которые точно соответствуют потребностям, внешние антенны ISM / DSRC обеспечивают высокую производительность и надежность в экстремальных условиях, компактный Mizu -P25 система проводных соединителей обеспечивает пыленепроницаемость и водонепроницаемость сигнала, кабельные сборки HDMI-HDMI объединяют видео и многоканальный звук в однопортовое соединение, Digi-Key предлагает перемычки с быстроразъемными беспаечными кольцевыми клеммами в различных конфигурациях, LTE / GPS объединяет сотовые дипольные и монопольные антенны GNSS для приложений телематики и слежения, герметичные модули MicroPDB предлагаются в стандартной и настраиваемой версиях с рейтингом IP67 NEMA, эргономичные зажимы для ручного инструмента с храповым механизмом полного цикла Mini-Fit Jr.штекерные и женские обжимные клеммы. Электролитический алюминиевый конденсатор 4,7 мкФ 35 В. Давайте посмотрим на практическую схему, которая реализует блок-схему, показанную на рисунке 1. В этом посте мы узнаем о простой схеме, которую можно настроить для генерации шума в широком диапазоне частот. Тонкая пленка R1 (Vishay / Beyschlag MMA0204 10 МОм) генерирует большую часть шума. Каждый разработчик схем использует разные методы для удаления шумов из своей схемы. Транзистор Q1 является источником шума в этой схеме.(Стабилитроны могут быть сконструированы так, чтобы излучать шум намеренно, но я не претендую на то, чтобы знать, как это делается!) При указанных значениях средний выходной шум составляет около 30 мВ (широкополосный). Термин «Белый» произошел от «Белого света». Спасибо большое! Следите за тем, чтобы длина следов была небольшой. Этот звуковой генератор откалиброван и выдает розовый спектр, когда ползунки выровнены по горизонтали. D1, стабилитрон, является источником шума. Выходная линия от анода стабилитрона до входа LNA рассчитана на 50 Ом.Лучше избегать дешевых толстопленочных чипов сомнительной точности или стабильности для первичного элемента этого генератора. Для обеспечения максимальной точности и долговременности … Мы также регистрировали сигналы в случайное время. Проблема была в том, что у меня не было булавки … Простой пример белого шума: когда Радио не захватывает никакую радиостанцию, мы слышим белый шум. Генератор белого шума отлично заглушает их голоса. Транзистор BC108 получает ток смещения через стабилитрон 10 В, который находится в обратном смещении с базой транзистора.Чтобы уменьшить нагрев, был создан рабочий потенциал около пяти вольт за счет использования стабилитрона 1N751, который работает в целом, а не сам по себе генератор шума, надеюсь! Выходная линия от анода стабилитрона до входа LNA рассчитана на 50 Ом. Белый шум — это «стремительный» звук, который звучит как воздух, проносящийся мимо вашего уха (а). В конструкции биполярного транзистора без использования специальных газоразрядных трубок переход база-эмиттер с обратным смещением является компактной и недорогой альтернативой.Наконец, в канун прошлого Рождества, I g… • Сеть обратной связи представляет собой резонансный контур, дающий максимальное напряжение обратной связи на частоте f 0, обеспечивая сдвиг фазы на 0 ° только на этой частоте. Но один случай, когда шум полезен, — это проверка поведения схемы для различных входов, например, в микроволновых линиях, коаксиальных кабелях, декодерах CW (непрерывная радиотелеграфия) и RTTY (радиотелетайп). Два других резистора подключены для контроля тока. Шумный источник питания может повлиять на выход. Схема проста и работает следующим образом: T1 и T2 вместе работают как диодный переход.Это часть электронной техники. Если это слишком много шума для тестируемой схемы, то R8 и R9 с сопротивлением 1 кОм могут быть использованы для создания делителя напряжения для снижения уровня шума до любого желаемого значения. P3 действует как грубый модулятор, а P2 как тонкий модулятор при усилении шума. Шум является одной из основных проблем при построении любой схемы, специально связанной с аудио или силовой электроникой, но сегодня мы создадим схему, которая будет создавать шумы. На принципиальной схеме.Какие шаги необходимо выполнить при изготовлении гибкой печатной платы? Схема генератора белого шума реализована на 2 платах, одна для стабилитрона, другая для МШУ MAX2650. Раздражающий генератор шума высокого тона. Несмотря на это сложное звучание, вы можете генерировать белый шум, как он естественным образом возникает в определенных полупроводниковых компонентах, таких как стабилитроны и транзисторы, и все, что вам нужно сделать, — это научиться с ним обращаться. Конденсатор 4,7 мкФ работает как конденсатор фильтра. Минимальный коэффициент шума желателен при работе большинства оборудования, и для уменьшения шума в цепях принимаются несколько мер.Схема требует достаточно высокого напряжения для создания шума на выходе. Однако представленная здесь схема является недорогой версией, обеспечивающей частоты до 300 МГц. Это усовершенствование … 2. Первое изменение, которое я сделал, заключалось в использовании обычного катодного варакторного диода вместо обычного … На этот вопрос довольно сложно ответить, если вы попытаетесь углубиться, потому что в конечном итоге вы окажетесь в философская сфера, сталкивающаяся с такими вопросами, как «почему жизнь так сложна?» или «почему общая энтропия не может просто время от времени уменьшаться?» Но если да, то есть и медицинская реализация.MMA0204 — один из немногих вариантов 10 МОм, сочетающих высокое качество с низкой стоимостью. Шум относится к нежелательным электрическим сигналам в довольно плоском и широком частотном спектре. Стабилитрон 10 В действует как источник шума. Путь кибербезопасности через полный жизненный цикл продукта, достижение успеха с Linux на интеллектуальном уровне, встроенный мир 2021, доставленный прямо к вашей двери, обеспечение безопасности следующего поколения подключенных транспортных средств, встроенный набор инструментов: создание диспетчера безопасной загрузки на Arm TrustZone, введение PICMG COM-HPC, новый стандарт для высокопроизводительных вычислительных модулей, встроенный подкаст для инсайдеров: бессмертный 8-битный, полностью интегрированный однокристальный аудио конечный контроллер Ethernet для автомобильного Ethernet Audio Video Bridging (AVB), простой диктофон Arduino для шпионажа Ошибка записи голоса, создание простой платы стерео аудиоусилителя с использованием TDA2822, Как создать высокоэффективный аудиоусилитель класса D с использованием полевых МОП-транзисторов, Схема эквалайзера / регулировки звука с регулировкой низких, высоких и средних частот с помощью операционного усилителя, Система обнаружения кашля с использованием Arduino 33 BLE Sense и Edge Impulse, имитация динамика с эквивалентной схемой RLC, миниатюрные водонепроницаемые разъемы Mizu-P25 ™, быстроразъемное кольцо без пайки Клеммные перемычки, герметичные модули блока распределения питания (µPDB), новые метки NFC типа 5 от STMicroelectronics с динамическим содержимым сообщений и обнаружением несанкционированного доступа, один контроллер LIN RGB с защитой доступа к памяти для автомобильного окружающего освещения.КАК ЭТО РАБОТАЕТ Обратитесь к Рисунку 2, на котором показана схема перестраиваемого генератора шума. Генераторы шума также используются для генерации случайных чисел. Хотя любой эквивалентный транзистор с таким же номиналом будет нормально работать. Генератор белого шума — это всего лишь схема, производящая белый шум. Белый шум имеет широкий спектр применения. Генератор белого шума (EMWNG) для тех, кто желает экспериментировать. Мы также устанавливаем курсор на 1V pk to pk, и мы видим, что величина напряжения довольно стабильна.Такие периодические сигналы производят звуковой сигнал при подключении к аудиосистеме … В схеме усиление ВЧ было сделано доступным от работы КМОП инверторов в линейном режиме. Белый на вид свет не имеет плоской спектральной плотности мощности, тогда как белый шум имеет постоянную спектральную плотность мощности. Присоединяйтесь к нам в социальных сетях и будьте в курсе последних новостей, статей и проектов! Схема отрицательной обратной связи позволяет операционному усилителю работать как фильтр нижних частот — низкая частота спада является результатом небольшого коэффициента обратной связи.Обязательные поля помечены *. Добавьте усилитель, чтобы шум был слышен. 22 ноя 2018 Белый шум имеет случайную частоту, поэтому мы можем генерировать случайные числа из белого шума. Так же, как белый свет представляет собой смесь всех источников света, белый шум — это случайный сигнал, который имеет одинаковую плотность разных частот. Он обеспечивается положительной обратной связью через P1-R2 и отрицательной обратной связью через P3-P2-R3-C1. Ток, потребляемый этой схемой генератора шума, остается ниже 10 мА при 12 В. Ваш адрес электронной почты не будет опубликован.P1 используется для установки ширины полосы шума, при этом меньшие эффективные значения дают узкую полосу, а большие значения дают более широкую полосу. Я воспроизвел каскад усиления белого шума и каскад фильтра розового шума, который следует в LTspice, как показано справа. Имеющиеся в продаже генераторы белого шума довольно дороги. Проекты простых схем мультивибратора — нестабильная, бистабильная, моностабильная, понимание схемы генератора с фазовым сдвигом. Белый шум представляет собой «стремительный» звук, который звучит как воздух, проносящийся мимо вашего уха (а).Схема простая. Другой важный компонент — стабилитрон, который является неотъемлемой частью схемы генератора шума. Мы установили время захвата осциллографа на 100 мкс и установили деление на 500 мВ. Белый шум полезен для получения импульсной характеристики электрической цепи. Мы также можем увидеть уровень выходного шума схемы в видео, приведенном в конце. Простой генератор белого шума Этот двухтранзисторный генератор белого шума имеет удивительную особенность — шума на 30 дБ больше, чем у более традиционных конструкций.Дефицит полупроводниковых компонентов поражает рынок автомобилей и бытовой электроники, Renesas обновляет систему на кристалле (SoC) R-Car V3H с улучшенной производительностью глубокого обучения, чтобы соответствовать последним требованиям NCAP, понимая разницу между BJT и MOSFET и как выбрать подходящий для Ваши проекты. Его переход база-эмиттер имеет обратное смещение, и через R1 протекает крошечный ток, что приводит к пробою стабилитрона. Звуко и акустические инженеры используют белый шум для балансировки эквалайзера звука на концерте или другом мероприятии.Но один случай, когда шум полезен, — это проверка поведения схемы для различных входов, например, в микроволновых линиях, коаксиальных кабелях, декодерах CW (непрерывная радиотелеграфия) и RTTY (радиотелетайп). Основным компонентом схемы является используемый релаксационный генератор IC1. Он есть на всех схемах таблицы данных. Будьте осторожны с ориентацией стабилитрона. Диоды D2 и D3 действуют как входные ограничители, в то время как P4 используется для установки выходного уровня генератора. Генератор белого шума — Ленивая прогулка В принципе, белый шум включает в себя все частоты во всех амплитудах.Обязательно используйте PN2222A в показанной конфигурации. На приведенных выше изображениях мы зафиксировали шумовой сигнал в четыре случайных раза. Постройте простой прецизионный генератор розового шума 1. Белый шум — это, по сути, просто искажение, амплитуда которого постоянна в широком диапазоне частот. Микросхема LM386 перегревается через несколько секунд, и белый шум превращается в звук высокого тона. Полное изменение правил игры. Используйте чистый источник питания. Как работает схема… Нам нужно проверить полярность диода, иначе схема не будет работать.Хотя его схема была спроектирована для использования в качестве тестера звука, я решил выделить выходной сигнал белого шума, чтобы можно было сравнить… Он широко используется в музыкальном производстве. Спасибо! Эта схема — «Генератор розового шума для аудиотестирования» Рода Эллиотта. В ВЧ-генераторе автора использовалось несколько трансформаторов для подачи различных напряжений. Я обычно получаю резистор 1 кОм или 1,5 кОм для стабилитрона на 8-9 вольт. Корпус, который у меня был, был немного мал, и я решил попробовать переделать схему, чтобы использовать только один трансформатор 24 В переменного тока с центральным отводом.Генераторы шума используются для тестирования сигналов для измерения коэффициента шума, частотной характеристики и других параметров. Схема на основе PRS обеспечивает выходы как белого, так и розового шума в звуковом диапазоне. Но есть разница между белым светом и белым шумом. Если вы это сделаете, вам лучше использовать дроссель RF! Белый свет — это смесь всех источников света с одинаковой плотностью. Обычно этот вид синтеза начинается с розового шума, который позже формируется с помощью VCF или VCA, модулированных синусоидальным (или треугольным) LFO.Напряжение стабилитрона транзистора немного ненадежно, у меня около 9 В, но это … Генераторы управляемых шумов Ethernet обеспечивают выход белого гауссовского шума мощностью до 1 Вт в некоторых моделях в диапазоне частот от 10 Гц до 18 ГГц, с настраиваемыми параметрами до 40 ГГц и предназначены для использования в качестве лабораторных приборов или встроенных средств тестирования системы.

Самодельный экономичный генератор белого шума, схема и описание

Принципиальная схема

Принцип работы

Генераторы акустического шума | NiceTV

Генератор белого шума

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

3.4.3. Генераторы акустического шума

Генератор розового шума

BACK

Генератор белого шума

Принцип работы генераторов шума и область их применения

Что являет собой генератор шума?

Генератор белого шума на интегральной схеме

Understanding Electronics (EMM, август 82)

Простые генераторы шума

Рисунок 1. Простой генератор шума.

Цифровой шум

Рисунок 2. Простой цифровой генератор шума.

Розовый шум

Рисунок 3. Схема преобразователя белого шума в розовый.

Красный шум

Рисунок 4. Схема преобразователя белого шума в красный.

Рисунок 5. Схема преобразователя белого шума в синий.

Синий шум

Желтый шум

Рисунок 6. Схема преобразователя белого шума в желтый.

Как сделать карманный генератор белого шума — 15 августа 2018 — Altron Arrow

Как сделать карманный генератор белого шума

Дополнительная литература:

Белый шум для случайных чисел

# 474 Генератор белого шума BJT

Банкноты

S9014 Характеристики цепи

Оценка диапазона транзисторов

Final BC337 Сборка

Производительность

Источники и ссылки

Генератор розового шума для тестирования звука

Идеи из этого проекта

Идеи из этого проекта

Идеи из этого проекта

схема генератора шума

Оставить комментарийОтменить комментарий