Schakeling is geplaatst op 14 maart 2014

AUDIO analyzer voor de frequentie karakteristiek met universeelmeter-uitlezing.
In het professionele audio-circuit, worden over het algemeen kostbare meetinstrumenten ingezet om de geluidsweergave in een ruimte te analyseren. Dit analyseren is belangrijk om bijvoorbeeld een equalizer en/of mengtafel correct in te kunnen regelen. In de volksmond worden de herbij gebruikte instrumenten aangeduid als real-time analyzer of spectrum-analyzer. De werking van deze professionele instrumenten omvat het volgende: een door het audiosysteem breedbandig weergegeven testsignaal. Dit signaal bestaat ondermeer uit ROZE-ruis( dit is ruis welke over het gehele audio-gebied een gelijke energie heeft). Dit testsignaal zal (al dan niet 'verkleurd' door het audiosysteem en/of de akoestiek in de ruimte) worden opgepikt door de microfoon welke op de analyzer is gemonteerd. Vervolgens zal het signaal door een aantal terts- of octaaf-bandfilters worden gevoerd. Deze filters hebben allemaal dezelfde relatieve bandbreedte en de afstand tussen de opeenvolgende frequenties is voor de bandfilter dusdanig gekozen, dat deze keurig op elkaar aansluiten. De uitgangsspanning van ieder filter zal worden gelijkgericht en voor de gebruiker zichtbaar worden gemaakt. Dit 'zichtbaar maken' kan via een draaispoel-meter, een oscilloscoop, of via een led-display. U zult begrijpen, hoe kostbaarder het instrument, hoe verfijnder de uitlezing. Voor de zelfbouw electronicus en of audiofielen, kan zo'n instrument echter zeer handig zijn. Om de hobbyist en/of audiofiel niet op al te hoge kosten te jagen, is deze schakeling ontworpen. Het verschil tussen deze schakeling en een professioneel instrument, zit in een tweetal zaken, namelijk: als eerste dat het audiosignaal niet zal worden opgepikt, omdat een microfoon ontbreekt en als tweede het feit dat de 'ROZE-ruis-generator' van deze schakeling niet met een hele reeks bandfilters werkt maar met één filter waarvan de centrale frequentie variabel is. De werking blijft gelijk, echter zal de volledige frequentie-karakeristiek NIET in één keer worden geanalyseerd maar deel voor deel. De ruis-generator is geheel links op het schema van de schakeling geplaatst, en omvat een digitale uitvoering welke een relatief lang schuifregister bezit. Hierdoor ontstaat een grotere cycluslengte dan gebruikelijk bij een ruisgenerator. Deze grotere cyclus heeft als voordeel dat er een nauwkeurige ruis in plaats van een irritante ruis(denk aan bijvoorbeeld een stoomlocomotief-ruisgenerator). Het schuifregister welke bestaat uit de Integrated Circuits(IC1 t/m IC4) heeft een lengte van 31 bits en met een klokfrequentie van rond de 500 kHertz. Deze klokfrequentie wordt opgewekt door de poorten(IC6C t/m IC6F, condensatoren C1 en C2, en de weerstanden R1 en R2). De complete ruis-cyclus bestrijkt een periode van 1 uur en 15 minuten. Voor de EXOR-terugkoppeling zijn de poorten(IC5A t/m IC5D) ingezet. Een logica-voorziening dat het schuifregister de nultoestand aanneemt, is niet aanwezig. Hiervoor zijn een tweetal drukknoppen(START en STOP) geplaatst. Via het éémalig de START-drukknop(S1) bedienen komt op de D-ingang van schuifregister 1 (pen 7 van IC1) een logische "1" te staan, waardoor de cyclus wordt gestart. U kunt altijd stoppen, door éénmalig op de drukknop STOP(S2) te drukken. Hierdoor kunt u de "ruis"(tijdelijk) onderbreken, zonder dat u de voedingsspanning uit hoeft te schakelen. Zo'n onderbrekeing van de cyclus kan handig of soms noodzakelijk zijn. De digitale ruis, welke nu beschikbaar is op de uitgang van de gekoppelde poorten(IC6A en IC6B) komt rechtstreeks beschikbaar op het"'roze'-ruisfilter welke bestaat uit de weerstanden(R5 t/m R11) en de condensatoren(C4 t/m C10). Na passeren van dit filter, zal de ruis worden versterkt via de schakeling rondom de opamp(IC7D). Het versterkte ruissignaal komt beschikbaar op aansluitpunt(A) op te kunnen worden gebruikt voor afregeling Equalizer (eventueel voorzien van een spraakversterker). Via aansluitpunt(B) kunt u kiezen uit alleen het 'roze'-ruis signaal (aansluitpunten A en B doorverbinden) of 'roze'-ruis gecombineerd met extra signaal (zie hiervoor de afbeeldingen 0192a en/of 0192b). Via aansluitpunt(B) komt het signaal en/of signalen binnen op de tertsfilter-sectie. Dit filter opgebouwd rondom de OpAmps(IC7C, IC7B en IC7A) heeft een tweetal regelcomponenten. Ten eerste via potentiometer(P2) kunt het uitgangsniveau van het filter regelen. Ten tweede kan via de stereopotentiometer(P1) kan de centrale frequentie van het tertsfilter continu gevarieerd worden tussen ongeveer 40 Hertz en ongeveer 16 Hertz. Na het tertsfilter is het van het grootste belang dat de amplitude van het ruissignaal op de juiste wijze wordt gemeten. Omdat roze-ruis als basis testsignaal wordt gebruikt, waarbij het filter constante relatieve bandbreedten hanteert dient eigenlijk de effectieve ruis-waarde gemeten te worden. Nu is dit geen eenvoudige zaak. Deze schakeling gebruikt een bevredigend alternatief, namelijk: van de ruis wordt het gemiddelde van de absolute waarde bepaald. De absolute ruis-waarde wordt verkregen na dubbelzijdige gelijkrichting. Wanneer nu het uitgangssignaal van de dubbelzijdige gelijkrichter wordt toegevoerd aan een RC-netwerk, ontstaat de gemiddelde waarde. De gelijkrichter is opgebouwd rond de opamps van Integrated Circuit(IC8). Hierbij is potentiometer(P3) de regelaar voor het ingangsniveau. OpAmp(IC8B) dient als versterker. De feitelijke dubbelfasige-gelijkrichter bestaat uit(IC8C en IC8D) met de weerstanden(R33,R24,R25,R26 en R28) met daarbij de dioden(DD1 en D2). De uitgang van (IC8D) is onder alle omstandigheden laagohmig, omdat deze via weerstand(R29) verbonden is met condensator(C16). Deze condensator wordt even SNEL opgeladen als ontladen. De spanning over condensator(C16) is gelijk aan de gemiddelde waarde van de dubbelzijdig gelijkgerichte ruisspanning. Hier zijn we naar op zoek, dus deze moeten we hebben. De tijd waarover gemiddeld wordt, hangt samen met de RC-tijd (weerstand R29 x condensator C16) of wanneer schakelaar(S3) ingedrukt wordt (R29/R30 x C16). Wanneer schakelaar(S3) ingedrukt wordt, zal condensator(C16) veel sneller laden en ontladen. De spanning over condensator(C16) vertoont dan alle snelle fluctuaties in de ruisspanning. Het doel van schakelaar(S3) is om snel een lobaal inzicht te krijgen in het verloop van de ruisamplitude bij aanpassing van de filterfrequentie. Indien u een nauwkeurige meting wenst, dient u schakelaar(S3) ongemoeid te laten. De spanning over condensator(C16) wordt na versterking door OpAmp(IC8A) toegevoerd aan een universeelmeter, welke aangesloten moet worden op de aansluitpunten UIT+ en UIT(0). Er is bij afwezigheid stuursignaal voor het nulstellen van de universeelmeter een offset-regeling beschikbaar in de vorm van potentiometer(P4) en de weerstanden(R36, R38 en R39). De bouw op zich zal geen problemen opleveren, let echter wel op de externe verbindingen van de schakelaars en/of potentiometers dat de draden zo KORT mogelijk moeten zijn. Het is eveneens handig om de potentiometer(P1) te voorzien van een pijl-knop en een schaal. U kunt deze schaal ijken( bij dit streepje hoort die filterfrequentie) noodzakelijk is dit niet. U kunt bijvoorbeeld ook oriëntatie-punten plaatsen, zoals bij streepje X een PIEKwaarde en bij streepje Y een DALwaarde. Dit geheel naar eigen smaak. Zoals eerder aangegeven, vindt de uitlezing plaatst via een universeelmeter. Deze universeelmeter moet ingesteld staan op een 10 á 12 Volt als VOLLE schaal. De gelijkspanning op aansluitpunt UIT+ moet bij afwezigheid van het wisselspanning-stuursignaal(potentiometer P3 (volledig DICHT-gedraaid) op exact NUL milliVolt worden afgeregeld met behulp van potentiometer(P4). De juiste instelling van potentiometer(P4) wordt verkregen na herhaaldelijk terugschakelen van het spanningsbereik van de voltmeter en na het ompolen van de meetpennen. LET OP veranderingen van potentiometer(P4) werken zeer traag door vanwege de hoge tijdsconstante welke worden gevormd door weerstand(R38) en condensator(C16). Zoals eerder aangegeven zorgt de traagheid van de 'gelijkrichter' samen met de laatst genoemde tijdconstante ervoor dat de multimeter zeer gering fluctuaties vertoond. Indien de filter-frequentie LAGER ligt, zijn de fluctuaties GROTER. Het gevolg hiervan is dat vanwege het gebruik van continu variabele tertsruis, de frequentie slechts zeer langzaam gevarieerd mag worden. Wanneer u dit snel uitvoert, zult u pieken en dalen in de frequentie-karakteristiek ZEKER over het hoofd zien. De AUDIO-analyzer is op deze wijze klaar voor gebruik, hoe u er in de praktijk verantwoord gebruik maakt is een heel ander verhaal. De meest gebruikte toepassing van de audio-analyzer, ziet u geheel links op afbeelding 0192a. Voor het inregelen van een equalizer, kunt u volstaan met enkel 'roze'-ruis. U plaatst als het ware de equalizer in serie met de aansluitpunten(A) en (B) van de audio-analyzer. Rechts op de afbeelding ziet u, het aansluiten van een versterker na inregelen equaliseren om het geheel te complementeren. Op afbeelding 0192b, ziet u links de aansluiting voor een spraakinstallatie, zonder gebruik van 'roze'-ruis. Geheel rechts een HiFi-installatie, waarbij een meetmicrofoon(welke is voorzien van een goede als dan niet ingebouwde versterker) als extra signaalbron toegepast wordt. Daarnaast zijn er nog diverse situaties, waarbij de audio-analyzer zijn diensten kan bewijzen. De voeding van deze audio-analyzer schakeling moet een PLUS 15 Volt lijn en een MIN 15 Volt lijn hebben. Een standaard stabilisatie met normale afvlakking in het geval van een netvoeding is afdoende. De schakeling neemt zo'n 200 milliAmpére aan stroom op.
0192.png
Klik op afbeelding om gehele schakeling te zien.

0192a.png
Aansluitschema 0192a.

0192b.png
Aansluitschema 0192b.

Klik op de COMPONENT-LIJST knop, voor een componenten overzicht
De component informatie, is voornamelijk afkomstig uit het leveringsprogramma van Farnell (www.farnell.com) tenzij anders aangegeven.

layout.png
De afbeelding geeft de printplaat weer, gezien bovenop de componenten. De rode lijnen zijn de printbanen welke zich aan de onderkant(soldeerzijde) bij een standaard print bevinden.

Ook staan er één of meerdere BLAUWE printbanen, welke op elk uiteinde een lichtgroene vierkante vlak heeft waarna de banen als rode printbanen verdergaan. Dit zijn doorverbindingen welke handmatig op de componentenkant van de printplaat aangebracht moeten worden.


Terug naar index

Terug naar de homepage

Email deWebmaster