Schakeling is geplaatst op 29 februari 2008
Digitale Nagalm
De termen Nagalm en Echo zijn hoewel ze aan elkaar verwant zijn, twee verschillende verschijnselen. Beide verschijnselen komen voort uit het mengen van een geluidssignaal met een gedeelte van hetzelfde signaal welke een korte tijd vertraagd is. Wanneer men van de term Echo spreekt, bedoeld men over het algemeen het terugkaatsten van een bepaald deel van het geluidssignaal (bijvoorbeeld een woord of een akkoord-aanslag). De term Nagalm omvat het uitstervende naklinken van een kenmerkend met name overheersend deel van het geluid. Deze schakeling omvat de electronische techniek om een Nagalm-signaal te produceren, waarbij het voornamelijk draait om de vertragingslijn Er zijn twee electronische soorten vertagingslijnen namelijk een analoge (emmertjesgeheugen of padenfilter) en een digitale soort (schuifregister). Met een digitale vertragingslijn kan een analoog signaal worden vertraagd door middel van het eerst in een digitale vorm te gieten. Hierna vertragen we het digitale signaal en als laatste vormen we dit signaal weer om tot een analoog-signaal. Toepassing van een digitale-vertragingslijn heeft voordelen ten opzichte van een analoge-vertragingslijn, aangezien de analoge-variant bij groter wordende vertraging een steeds toenemende signaalverzwakking geeft. Samenengevat: het analoge ingangssignaal wordt na enige versterking in een analoog-digitaal-omzetter gecodeerd tot een binair signaal. Dit wordt in een middels een klokoscillator gestuurd schuifregister vertraagd. Na verloop van de vertragingstijd komt het binair-gecodeerde signaal aan de uitgang van het schuifregister en wordt dan door een digitaal-analoog converter weer omgezet naar een analoog-signaal Dit analoge, vertraagde signaal wordt verzwakt en opgeteld bij het oorspronkelijke ingangssignaal en de som van deze twee signalen levert het uitgangssignaal. Het vertraagde signaal wordt opnieuw vertraagd, waardoor het uitstervend-effect ontstaat. In deze schakeling voor een digitale nagalm, wordt gebruik gemaakt van twee Integrated Circuits van het type FX209 (IC2 en IC6) welke de Delta-modulatie en zelfinstellende Delta-detectie functies waarmee het nagalm-principe aangestuurd wordt voor hun rekening nemen. Tussen deze twee Delta-functies bevindt zich het schuifregister. Het schuifregister welke het binair-gecodeerde signaal vertraagd, vergt een aardige investering. Het wordt opgebouwd uit Integrated Circuits van het type MM5058. Ieder Integrated Circuit zit in een DIL-8 behuizing en bevat een 1024 bits schuifregister, en is uitgevoerd in P-kanaal MOS-technologie en hebben twee voedingsspanningen nodig. Namelijk +5V (max. 30 mA per IC) en -12 V (max. 7,5 mA per IC). Een logische "0" wordt gepresenteerd door een spanning van angeveer 0 V en een logische "1" door ongeveer +5 V. De register-IC's zijn dus afgestemd op de TTL-logica. Tussen de FX209-IC's en de schuifregisters moet een aanpassingstrap worden geplaatst (T1 , T2). De schuifregisters hebben een enkelvoudige klokpuls nodig. Data wordt opgenomen als de klokingang logisch "1" is en de in het register aanwezige informatie schuift een bit op, wanneer de klokingang naar logisch "0" gaat. De maximaal te verwerken klokfrequentie bedraagt 1,5 Mhz. Tot zover de theorie, nu de schakeling op zich: Het ingangssignaal welke via de TULP-bus ingang (IN) binnenkomt, wordt iets versterkt via de OPAMP (IC 1) en toegevoerd aan de zelf-instellende-Delta-modulator (IC 2).Na deze modulator komt een aanpassingstrap (rond transistor T1) welke de met de logische waarden overeenkomende spanningsnivo's aanpast voor verwerking door de schuifregister IC's. In de basis-uitvoering zijn er drie van dit type IC's nodig (IC 3,4 en 5). Om een fraai werkende digitale nagalm te produceren, zijn er een drietal (of indien gewenst meerdere) uitbreidings-printen met ieder twaalf van dit soort schuifregister IC's nodig (vandaar de eerder aangegeven hoge investering) Hiervoor zijn in de schakeling een aantal aansluitpunten opgenomen (1_uit , 5_in, clock, +5V, -12V en massa). In het uitbreidingsschema (0400a) komen deze punten terug. In het verbindingen-schema (0400b) is de bedrading en een bereikschakelaar (S3) weergegeven. Na het laatste schuifregister IC, komt wederom een aanpassingtrap (rond transistor T2) welke de spanningsnivo's vertaald naar bruikbare nivo's voor het Delta-detector deel (IC 6). Diode (D1) beschermd IC6 tegen grote positieve spanningspieken. De Delta-detector (IC6) wordt gevolgd door een eenvoudig laagdoorlaatfilter, bestaande uit weerstand (R10) en condensator (C5). Dit netwerk verzwakt de frequenties boven ongeveer 3,4 kHz. Wanneer schakelaar (S1) in de stand IN staat, komt het vertraagde signaal via potentiometer (P1) samen met het standaard ingangssignaal op de ingang van de opamp (IC1). Via potentiometer (P1) is de galm-intensiteit in te stellen. Op de uitgang van de opamp (IC1) staat dus het ingangssignaal waaraan de nagalm is toegevoegd, dit signaal wordt als uitgangssignaal naar buiten uitgevoerd waarbij het beschikbaar is op de Tulp-bus uitgang UIT. De sturing van de beide Delta-functies smaen met de schuifregisters, vindt plaats via een blokgolf-generator welke is opgebouwd rond de NAND-poorten (IC7a en IC7b) de poorten (IC7c en IC7d) zijn hierachter als buffer geschakeld. Aan de uitgang van poort (IC7d) staat een blokgolf waarvan de spanning tussen 0 en -12 V varieert. Met deze blokgolf worden de beide FX209 IC's gestuurd. Transistor (T3) past het kloksignaal dusdanig aan dat het geschikt is voor de schuifregisters. Potentiometer (P3) regelt de klokfrequentie in het gebied tussen ongeveer 30 kHz en 120 kHz, en daarmee de VERTRAGINGS-tijd van de nagalm. De vertraging per schuifregister IC (1024-bits) is dus regelbaar tussen ongeveer 8 milliseconden en 30 milliseconden. De basisversie met drie schuifregisters vertraagd het signaal tussen 24 en 90 milliseconden, terwijl de vertraging van de basisversie met één uitbreiding (totaal 15 schuifregisters) tussen de 120 en 450 milliseconden ligt. In het laatste geval is er bij maximale vertraging eigenlijk al sprake van een echo-effect, waarbij een niet al te lang gesproken woord duidelijk herhaald wordt. Het moge duidelijk zijn, naarmate u meer uitbreidings-printen toepast het echo-effect sneller merkbaar is. De voeding van deze digitale nagalm (rechtsonder in het schema) geeft twee spanningen af: +5 V en -12 V. De hier gebruikte voeding, is dusdanig gedimensioneerd, dat met gemak een basisversie samen met vier uitbreidingen van de benodigde stromen kan worden voorzien. Omdat voor het gemiddelde gebruik een basisversie met drie uitbreidingen zal volsstaan, is hier in de componentenlijst en het bedradingsschema mee gewerkt. Aan de +5 V-voedingsspanning kan 2,5 Ampére worden onttrokken en aan de -12 V voedingsspanning meer dan 1 Ampére. Beide voedingslijnen zijn voorzien van stroombegrenzing en thermische beveiliging door middel van de in de toegepaste spanningsregelaars opgenomen circuits. Beide voedingen zijn bovendien voorzien van een overspannings-beveiliging, welke in werking treedt wanneer er door een defect in de stabilisatie IC's (IC8 en IC11) of door fouten bij de montage oververhoopt een te hoge spanning op de voedingslijnen mocht komen te staan. Ik heb voor deze misschien overbodige investering gekozen vanwege het ' zekere voor het onzekere '-principe. De overspanningsbeveiliging van de +5 V voedingslijn is opgebouwd rond transistor (T5). Wanneer de spanning hoger wordt dan de zenerspanning van ZD1 plus de diodedoorlaat-spanning van diode (D2) hetgeen neerkomt op een spanning van 4,7+0,7=5,4 Volt, dan gaat transistor (T5) geleiden en zal de snelle zekering F1 stuk gaan. De overspannings-beveiliging voor de -12 Volt spanningslijn werkt op dezelfde wijze en is gesitueerd rond transistor (T4). Wanneer u gebruik wilt gaan maken van alleen een basisversie (hetgeen voor eenvoudige nagalm) afdoende moet zijn, kan de voedingstransformator bescheidener zijn van formaat. U heeft namelijk dan genoeg aan een secundaire 9 Volt bij 100 mA en een 18 Volt bij 50 mA transformator. Tevens kunnen dan de brugcellen worden verkleind naar 100 mA types. De afvlakcondensatoren kunnen ook kleiner C23 kan naar 1000 µF en C25 kan naar 220 µF. De werkspanning van C23 en C25 blijven wel gelijk. De glaszekering F1 wordt dan 150 mA en F2 75 mA (moeten wel SNEL blijven). Eventueel kunt u voor IC11 dan een 7805 spanningsregelaar gebruiken. U dient er wel rekening mee te houden dat de printlayout van deze schakeling is gebasseerd op een basisversie PLUS drie uitbreidingen. Het bedradingsschema (0400b) maakt gebruik van drie uitbreidingen, waarbij schakelaar (S3) zorgt dat u een BEREIK kunt kiezen (vier standen) u zult proefondervindelijk moeten vaststellen met welk bereik in combinatie met een bepaalde vertragingsstand van potentiometer (P3) u de gewenste nagalm krijgt. Omdat de bandbreedte van de nagalm toeneemt met het hoger worden van de klokfrequentie zal de geluidskwaliteit groter zijn wanneer de vertragingstijd van de nagalm relatief kort is, dus wanneer de instelling van potentiometer (P3) klein is. Buiten de potentiometers en de schakelaars, is instelpot (P2) het enige afregelpunt. Hiermee is de gevoeligheid van de schakeling in te stellen. Bij voorkeur dient P2 dusdanig ingesteld te zijn dat de schakeling niet overstuurd wordt. Oversturing merkt u aan een plotselinge sterke vervorming. De ingangsgevoeligheid is instelbaar tussen 10 millivolt en 3 Volt top-top. Wanneer de digitale nagalm afwisselend met verschillende signaalbronnen gebruikt zal gaan worden, kunt u overwegen om voor P2 in plaats van een instelpotmeter een logaritmische potentiometer te nemen.
0400.jpg
Basis-schema plus voeding
Klik op afbeeldingen om hele schakeling te zien.

0400a.jpg
Uitbreiding met 12-schuifregisters
Klik op afbeeldingen om hele schakeling te zien.

0400b.jpg
Bedradingsschema met bereik-schakelaar (S3)
Klik op afbeeldingen om hele tekening te zien.


layout.gif
Basisprint met netvoeding
Afbeelding geeft componentenzijde weer, rode lijnen zijn de printbanen aan de soldeerzijde (In de layout staan staan vierkante soldeervlakken, verbonden met een lichtgroene lijn. Deze lijn geeft een doorverbinding aan, welke aan de componentenzijde van de print gelegd moet worden).
layout.gif
Uitbreidingsprint met 12-schuifregisters
Afbeelding geeft componentenzijde weer, rode lijnen zijn de printbanen aan de soldeerzijde (In de layout staan staan vierkante soldeervlakken, verbonden met een lichtgroene lijn. Deze lijn geeft een doorverbinding aan, welke aan de componentenzijde van de print gelegd moet worden).

Terug naar index

Terug naar de homepage

Email deWebmaster