Комбинированный генератор шума

По данным ВОЗ, более 60% людей в мире стра­дают сейчас депрессией и тревогой, а до 40% жи­телей крупных городов мучаются от бессонницы. Хорошо засыпать под запись шума дождя или шу­ма морского прибоя. Аналогичным, но гораздо бо­лее приятным для восприятия является, так назы­ваемый, розовый шум. И шум морского прибоя, и розовый шум можно получить с помощью генера­тора, описание которого приведено в этой статье.

Принципиальная схема комбинированного ге­нератор шума показана на рис.1.

Технические характеристики генератора шума комбинированного

Напряжение внутреннего источника питания	12 В
Напряжение внешнего блока питания	220/12 В
Максимальная выходная мощность усилителя УЗЧ	0,25…0,5 Вт
Максимальный ток нагрузки в режиме «шум прибоя»	0,15 А
Максимальный ток нагрузки в режиме «розовый шум»	0,12 А

Генератор шума состоит из следующих элек­тронных узлов:

• имитатора шума прибоя;
• генератора розового шума;
• усилителя звуковой частоты (УНЧ-0,5 Вт) с ко­эффициентом усиления К_у=50;
• стабилизатора напряжения питания.

Имитатор шума прибоя

В качестве источника шума в описываемом устройстве используются смещенные в обратном направлении переходы «база-эмиттер» транзисто­ров. В имитаторе шума прибоя — транзисторы структуры n-p-n VT4 типа BC548 и VT5 типа ВС550. Напряжение шумов усиливается операционным усилителем DA1 типа К553УД2. Конденсатор С9 ограничивает спектр шумов, предотвращая пере­грузку усилительного каскада.

Имитатор шума прибоя содержит генератор управляющего напряжения, который предста­вляет собой мультивибратор на транзисторах VT1, VT2. Частота его работы около 0,15 Гц. Из вы­ходных импульсов мультивибратора с помощью интегрирующей цепочки R5C3 формируется пи­лообразное напряжение, которое управляет со­противлением канала полевого транзистора VT3. Этот транзистор с резистором R6 составляет де­литель сигнала шумов с усилителя DA1, в резуль­тате чего шум будет модулирован сигналом с вы­хода интегрирующей цепи. После усиления громкоговорителем формируется звук, напоми­нающий шум прибоя.

Генератор розового шума

Генератор розового шума незаменим в качестве устройств эмоциональной разгрузки в комнатах от­дыха, а также может применяться при настройке аудиоаппаратуры. Равномерно спадающая (в ло­гарифмическом масштабе) спектральная плот­ность розового шума позволяет, если использовать его в качестве источника сигнала, легко и быстро выявлять любые аномалии в громкоговорителях, комнатной акустике или разделительных фильтрах.

Напомню, что белый шум — это звук, который мы слышим, когда телевизор настроен на часто­ту неработающего канала. Его спектральная плот­ность растет с крутизной 3 дБ/октава, поэтому бе­лый шум не годится в качестве источника для тестирования аудиоаппаратуры. Если же объеди­нить источник белого шума и фильтр с крутизной спада 3 дБ/октава, можно получить очень хорошее приближение к розовому шуму, когда мощность в пределах каждой октавы будет одинакова.

Транзистор VT6 BC548 («транзисторный стаби­литрон») — это генератор шума, аналогичный тем, которые использованы в имитаторе шума прибоя.

ОУ DA2.1 типа TL082 выполняет функцию бу­ферного усилителя генератора белого шума. Он имеет очень высокое входное сопротивление, чтобы не нагружать источник шума. Усиление бу­ферного каскада равно 11 (20, 8 дБ). Постоянное напряжение на выходе буферного усилителя дол­жно быть таким же (или отличаться совсем ненам­ного), как на «транзисторном стабилитроне» VT6.

Второй каскад усилителя DA2.2 — это фильтр с линейным спадом 3 дБ/октава в полосе частот 20 Гц.. .20 кГц. Фильтр превращает белый шум в ро­зовый. Коэффициент усиления микросхемы опре­деляется резисторами обратной связи R13 и R20.

Усилитель звуковой частоты (УНЧ-0,5 Вт)

Усилитель звуковой частоты выполнен на инте­гральной схеме DA3 типа LM386N, которая пред­ставляет собой звуковой усилитель мощности фирмы National Semiconductor. Она выполнена в корпусе DIP-8.

Поскольку напряжение питания микросхемы может быть в пределах 4.15 В, а ток покоя соста­вляет всего 4 мА, она является идеальным вари­антом для усилителей, работающих от батарей. Усиление этой МС по напряжению изменяется от 20 до 200 с помощью внешних элементов, а ее вы­ходное постоянное напряжение автоматически устанавливается и поддерживается равным поло­вине напряжения питания. Этот усилитель может отдать в нагрузку сопротивлением 8 Ом мощность несколько сотен милливатт при напряжении пита­ния 12 В. Входной сигнал подается на неинвертирующий вход (вывод 3) DA3. Типовое входное со­противление составляет 50 кОм.

МС LM386N очень удобна в применении и мо­жет использоваться как усилитель, содержащий минимальное количество внешних деталей и имеющий общее усиление по напряжению К_у=20.

Подключение между выводами 1 и 8 DA3 LM386N конденсатора С23 и резистора R22 обес­печивает повышение коэффициента усиления МС по напряжению до К_у=50.

На этой схеме нагрузка подключается к выхо­ду DA3 (вывод 5) через разделительный конденса­тор С25. Необходимо отметить, что конденсатор С21 используется для высокочастотной развязки положительного полюса источника питания (вывод 6), а цепочка R23С24 является необязательной и предназначена для повышения высокочастотной стабильности при работе усилителя на индуктив­ную нагрузку (громкоговоритель).

В схеме предусмотрен дополнительный филь­трующий конденсатор С22, включаемый между выводом 7 DА3 и общим проводом.

Стабилизатор напряжения питания устрой­ства собран на микросхеме DА4 типа 7809, доста­точно прост и объяснения не требует.

В приборе использован стандартный маломощ­ный сетевой блок питания 12 В, схема которого не приводится.

Конструкция

Генератор шума собран на двухсторонней пе­чатной плате размерами 66х94 мм. Чертежи печат­ной платы показаны на рис.2, а расположение деталей — на рис.3.

Он смонтирован в пластмас­совом корпусе типа Z-3W со съемными крышками. На рис.4 показан чертеж лицевой панели. На ли­цевой панели прибора расположены:

• переключатель SА2 «РОЗОВЫЙ ШУМ — ШУМ ПРИБОЯ», который переключает выходы генера­тора «розового» шума и имитатора шума прибоя на вход усилителя звуковой частоты;
• переключатель SА1 «НИЗКИЙ ТОН — ВЫСОКИЙ ТОН», который переключает источники шума (VT5 или VT4) имитатора шума прибоя на инвертирующий вход ИС DA1;
• переключатель SA3 «СЕТЬ — БАТАРЕЯ», который подключает к схеме сетевой блок питания или внутреннюю батарею питания;
• резистор R21 «УРОВЕНЬ» («ГРОМ­КОСТЬ»), устанавливающий необходи­мую громкость сигнала шума;
• малогабаритный широкополосный громкоговоритель ВА1.

Прибор имеет внутреннюю батарею питания, состоящую из восьми элемен­тов, расположенных в кассете внутри корпуса. Батарея питания соединяется со схемой гибкими проводниками.

Автор: Валентин Коваленко, г. Черкассы