Генератор шума. Схема. Своими руками. Самодельный. Источник шумовых сигналов. Белый, розовый. Генерировать.
Схема генератора шума. Описание. Принцип действия. (10+)
В самом начале своих занятий радиоэлектроникой, я очень хотел сделать генератор шума. Тогда не было плееров и казалось очень привлекательным самому сделать источник мягкого розового шума или шума прибоя, чтобы вставить в уши наушники, заглушить окружающие звуки, отключиться от мира и спокойно медитировать, например, в общественном транспорте. Но тогда сделать своими руками такое устройство мне так и не удалось. Схемы, которые я находил в литературе, не работали.
Сейчас, получив образование в области схемотехники, я понимаю причину и хочу поделиться этим пониманием с Вами.
Генератор шума состоит из двух частей: источника шума и усилителя. Если мы хотим получить не белый шум, то усилитель должен быть с частотно-зависимой характеристикой. Например, розовый шум получается, если понизить коэффициент усиления усилителя на высоких частотах.
Вашему вниманию подборка материалов:
Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам
Источник шума
Усилитель шумового сигнала
Не смотря на то, что стабилитрон в описанном режиме шумит намного сильнее, чем в штатном, все же сигнал слаб. А самое главное, его невозможно подать на низкоомную нагрузку. Как правило выходное сопротивление стабилитрона в шумовом режиме выше 30 кОм. Так что сигнал надо усилить, а заодно отфильтровать.
Лучше всего это сделать с помощью операционного усилителя.
Схема генератора шума
Схема питается от стабилизированного источника питания 15 В.
К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.
Добрый день, скажите, пожалуйста, можно ли использовать данный генератор в качестве генератора виброакустического шума? Т.е. можно ли к выходу усилителя подключить пьезоэлектрические вибродатчики? Достаточно ли будет мощности? Читать ответ.
Вопрос автору. Здравствуйте! Правильно ли я понял, что на операционном усилителе, например, на указанном 544 уд1, используются 3 ножки (из 8)- питание(+,-) и выход? Паяли ли схему сами? Если да, то можно ли просто вывести на наушники, без подключения к доп.усилителю? и еще, что скажете насчет вот такой схемы: [ссылка удалена] Благодарю. Читать ответ.
Практика проектирования электронных схем. Самоучитель электроники. Искусство разработки устройств. Элементная база радиоэлектроники. Типовые схемы.
Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Принцип действия. Принцип действия, сборка и наладка преобразователя однофазного напряжения в трех.
Понижающий импульсный источник питания. Применение трансформатора тока. Как проектировать понижающий импульсный преобразователь напряжения. Шаг 3. Как п.
Принципиальная схема акустического генератора белого шума построена на транзисторе VT1 и использует шумы возникающие в эмиттерном переходе. Полчаемый сигнал будет случайным и хаотическим по частоте, и амплитуде.
Далее хаотический сигнал усиливается транзистором VT2 и операционным усилителем U1. С выхода микросхемы ОУ предусмотрена отводка сигнал на компьютерные колонки, С этого же выхода U1 сигнал поступает на 2 тракта.
Усилитель низкой частоты для вибраторов построен по типовой схеме включения TDA2030. Ее желательно установить на радиатор.
Блок питания акустического генератора белого шума выполнен по классической схема двуполярного стабилизатора напряжения, но более мощного, для возможности применения устройства в больших помещениях или залах. Транзисторы VT4 и VT3 обязательно нужно поставить на радиаторы.
В качестве электромеханических преобразователей можно применить обычные электромагнитные телефоны. Но на их мембраны следует напаять медные таблетки из расчета, что верхний край должен находиться на уровне крышки. По степени отдачи, эти «советские» телефоны являются лучшими. Также можно взять обычные электромагнитные реле или пьезоэлектрические излучатели, но это сильно усложнит конструкцию излучателей.
В этой радиолюбительской конструкции использована классическая схема шумового генератора радио диапазона. Поэтому думаю описание не нужно, но следует обратить ваше внимание, что на транзисторы VT1-VT4 нуджно установить на радиаторы. Вместо резисторов R1 и R2 можно поставить один номиналом 4,7 Ома мощностью 10 Вт.
Ток потребления схемы автогенератора для создания радиопомех составляет 300 миллиампер. Все транзисторы необходимо закрепить на алюминиевой пластине или радиаторе. Катушки L1-L3 наматываются проводом диаметром 0,15-0,25 на резистор МЛТ-0,25 примерно по 17 витков. Эту конструкцию можно расположить в корпусе бумажного конденсатора.Эта схема глушит приемники и передатчики с частотой до 150 мегагерц.
Эта глушилка FM диапазона и чуть больше где-то до 200-300 МГц работает очень эффективно. Радиус действия около 50-70 метров, в настройке практически не нуждается.
Предлагаемые схемы простых глушилок предназначены для локального подавления сигналов телевизионных приемников и FM радио диапазон. При данных параметрах устройств, вращением подстроечника можно зашумить помехами любой ТВ канал или любую другую несущую частоту. Глушит прибор где-то на расстоянии 10-15 метров.
Генератор белого шума на одной микросхеме
Катушка индуктивности L1 содержит 10 витков медного провода диаметром один мм на каркасе 10 мм (с отводом от середины). подстроечник в принципе не обязателен. Дроссель L2 накручиваем на резистор МЛТ 0,5 номиналом 100 Ом, провод 0,1 мм и около 100 витков.
При сборке учитывайте, что контурная катушка L1 не должна располагаться на одной оси с дросселем L2 и должна находиться на расстоянии 2 см и более. Антенна отрезок медного провода длиной 20-40 см.
Схема генератора белого шума состоит из двух генераторов, управляемых напряжением и выполнена на отечественной микросхеме 531ГГ1. Один генератор работает постоянно на относительно низкой частоте, полученный сигнал поступает на управляющий вход другого генератора, который работает на высокой частоте 20-70 МГц в зависимости от входного напряжения.
Уровень шума задаем переменным резистором R6. Стабилитрон VD1 генерирует шум в диапазоне частот от герц до десяти мегагерц. В случае отсутствия К174ХА10 можно применить любой УНГ, главное чтоб у него был широким диапазоном рабочих частот.
Цифровой генератор белого шума это временной случайный процесс, близкий по своим свойствам к процессу физических шумов и его называют псевдослучайным процессом. Цифровой последовательностью двоичных символов в цифровых акустических генераторах шума называют псевдослучайной последовательностью, которая представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с псевдослучайной длительностью и интервалами между ними.
Генератор шума выполнен на цифровых микросхемах: восьмиразрядный регистр сдвига на микросхеме К561ИР2, сумматор по модулю 2 (DD2.1), тактовый генератор (DD2.3, DD2.4) и цепь запуска (DD2.2), на микросхеме К561ЛП2.
Тактовый генератор на DD2.3 и DD2.4 построен по схеме мультивибратора. С его выхода с частотой следования около 100 кГц последовательность прямоугольных импульсов приходит на регистры сдвига DD1.1 и DD1.2, образующих 8-разpядный pегистpа сдвига. При подаче питания может быть состояние регистров, когда на всех их выходах будут низкие уровни. Т.к в регистрах запрещено появление нулевой комбинации, то в схему введена цепь запуска генератора, на элементе DD2.2. При включении питания DD2.2 выдает на своем выходе единицу, которая переведет регистр из нулевого значения. Сформированный псевдослучайный сигнал снимается с восьми разряда регистра сдвига и проходит на усилитель и излучатель. Напряжение в блоке питания может быть в диапазоне от 3 до 15 В.
В радиолюбительской разработке применены КМОП микросхемы серии 561, их в случае отсутствия можно заменить на микросхемы серий К564, К1561 или даже К176. В случае использования 176 серии напряжение питания должно быть девять вольт.
Правильно распаянный и собранный цифровой акустический генератор в настройке не нуждается. Меняя тактовую частоты можно изменять диапазон «белого шума» и интервал между спектральными составляющими.
В резестивном генераторе белого шума ЭДС появляется из-за повышения температуры токопроводящего слоя резистора, который нагревается от постоянного тока, поступающего через фильтр, который выполнен на дросселе L1 и конденсаторе С2. Протекающий ток можно изменять путем подкрутки переменного резистора R2.
Достала парковка отдельных непонимающих водятлов на клумбе возле дома. Есть простой и законный способ их проучить, а именно: собрать простую схему глушилки автомобильной сигнализации. И после этого машину находящуюся в радиусе действия прибора нельзя будет поставить или снять со сигнализации.
Генератор белого шума. Схема и описание работы генератора
Генератор белого шума предназначен для создания помех в акустическом диапазоне в различных помещениях и в линиях связи. Достаточно простым способом создания белого шума является применение «шумящих» радиоэлектронных элементов (электроламп, стабилитронов, транзисторов, различных диодов) с последующим усилением напряжения шума.
Описание работы простого генератора белого шума
В данной схеме источником шума является полупроводниковый элемент, а именно стабилитрон VD1 (КС168А). Этот стабилитрон функционирует в режиме лавинного пробоя при весьма небольшом токе. Сила тока протекающего сквозь данный стабилитрон равна всего-навсего около 100 мкА.
Электронный шум, как ценный сигнал, принимается с катода стабилитрона VD1 и сквозь неполярный конденсатор С1 идет на инвертирующий вход 2 DA1 операционного усилителя (КР140УД1208). С делителя напряжения состоящего из резисторов R2 и R3 напряжение смещения поступает на другой вход 3 DA1 этого же усилителя.
Порядок работы микросхемы DA1 обусловливается сопротивлением резистора R5, а коэффициент усиления сопротивлением резистором R4. Нагрузкой усилителя DA1 является переменный резистор R6. С него выделенный сигнал идет на усилитель мощности DA2, построенный на микросхеме К174ХА10.
Усиленный сигнал с выхода DA2 через полярный конденсатор С4 идет на малогабаритную динамическую головку В1. Степень шума регулируется переменным резистором R6. Стабилитрон VD1 создает шум в большом диапазоне частот от нескольких герц до нескольких десятков мегагерц. Тем не менее, практически он ограничен АЧХ операционного усилителя и динамической головкой воспроизводящей сигнал.
Детали генератора
Стабилитрон VD1 можно применить любой с напряжением стабилизации меньше чем источник питания схемы. Из имеющихся стабилитронов необходимо выбрать тот, который имеет наибольший уровень шума. Усилитель DA1 возможно поменять на микросхему КР1407УД2 или любой другой операционный усилитель с наивысшей частотой коэффициента усиления. Взамен микросхемы на DA2 можно поставить любую другую микросхему УЗЧ.
Источник белого шума со спектральной плотностью, равномерной в диапазоне 1 Гц … 100 кГц
Белый шум бывает очень полезен при тестировании многих типов электронных схем. В сочетании с БПФ-анализатором источник шума с плоским спектром позволяет быстро получить амплитудно-частотную характеристику устройства. Если шум имеет плоский спектр и известный уровень, несложно определить коэффициент усиления схемы, что можно сделать даже визуально. Этот давно известный метод практически использовался уже, по крайней мере, в 1978 году в низкочастотном анализаторе спектра HP3582A [1].
«Современным» способы генерации белого шума основаны на применении цифровых сдвиговых регистров с обратной связью, реализованных на схемах с программируемой логикой. А некоторые авторы для генерации белого гауссовского шума даже использовали массивы работающих параллельных микроконтроллеров.
Ниже описано чисто аналоговое решение, основанное на легкодоступных дешевых компонентах, которые, при желании быстро собрать прототип на макетной плате, даже можно приобрести в корпусах со штыревыми выводами.
Общеизвестно, что хорошим источником широкополосного шума является стабилитрон. Поэтому главной задачей становятся поиски стабилитрона, характеристика которого была бы плоской в пределах интересующего вас диапазона. В широкополосном (5 МГц) генераторе шума, построенном в свое время Джимом Вильямсом (Jim Williams), использовался стабилитрон с напряжением стабилизации 6.8 В. Распространены, также, и источники шума на обратносмещенном переходе база-эмиттер NPN транзистора.
Целью разработки было создание достаточно мощного источника шума для Фурье-анализа, имеющего плоскую характеристику в полосе частот от 1 Гц до 100 кГц. Стабилитрон 6.8 В, и в самом деле, генерировал интенсивный шум, однако я обнаружил в нем большую составляющую 1/f в области нижних частот, и, кроме того, его спектральную характеристику сложно было назвать плоской. Поэтому в своей конструкции в качестве источника шума я использовал проверенный временем 12-вольтовый стабилитрон. Мои исследования показали, что эти диоды имеют мощный и равномерный спектр шума и хорошо работают при сильно разряженных батареях 9 В, которые были использованы в схеме [2].
Собственный шум выбранного стабилитрона при питании его напряжением 18 В через резистор 1 МОм составляет примерно 20 мВ с.к.з. Пиковое значение примерно в пять раз больше и находится в пределах 100 мВ.
Чтобы не беспокоиться об ошибке смещения по постоянному напряжению, я выбрал почтенный сдвоенный операционный усилитель LF412 на полевых транзисторах, с помощью которого дважды усилил шум диода на 10.
Получившаяся схема изображена на Рисунке 1. На стабилитрон через резистор 1 МОм подано обратное напряжение 18 В от двух включенных последовательно батарей 9 В. Микросхема LF412 питается напряжением ±9 В, средняя точка которого взята от точки соединения батарей. Небольшой входной ток и малое напряжение смещения позволяют обойтись без выходных развязывающих конденсаторов, поскольку постоянная составляющая напряжения на выходах отличается от уровня «земли» на единицы милливольт. Хотя LF412 не является малошумящим усилителем, его шумы все же существенно ниже шумов стабилитрона, и здесь можгут не учитываться.
Рисунок 1.
Выходное напряжение этого низкочастотного генератора шума равно 1 или 10 В пик-пик в диапазоне частот от 1 Гц до 100 кГц.
Шум стабилитрона последовательно усиливается с помощью U1A и U1B до пиковых уровней примерно 1 В и 10 В. Если этого слишком много для тестируемой схемы, с помощью резисторов R8 и R9 выходные напряжения можно поделить до любого необходимого значения.
На Рисунке 2 показана результирующая шумовая характеристика схемы, плоская, как можно видеть, в полосе частот от 1 Гц до 100 кГц. Небольшой спад частотной характеристики на выходе х100 в районе 100 кГц составляет менее 0.5 дБ, и при необходимости может быть скомпенсирован соответствующей частотно-зависимой коррекцией усиления U1B. Однако для многих целей это будет совершенно излишним. Для сравнения на Рисунке 2 показана шумовая характеристика линейного стабилизатора LM317, включенного с конденсаторами минимально возможной емкости. Это иллюстрирует многочисленные утверждения, что «LM317 – очень шумный регулятор». Несложно заметить, что до стабилитрона 12 В ему очень далеко.
Рисунок 2.
Спектральная плотность мощности в диапазоне частот от 1 Гц до 100 кГц практически постоянна. Для сравнения показана шумовая характеристика стабилизатора LM317, считающегося очень сильно шумящим прибором.
Благодаря использованию стабильных маломощных усилителей на полевых транзисторах и керамических конденсаторов в цепях развязки, компонента шума 1/f, индуцируемая температурными градиентами от блуждающих воздушных потоков, сведена к минимуму. Тем не менее, конструкцию следует заключить в какой-то корпус и держать ее подальше от циркулирующих потоков воздуха.
Схема потребляет всего 4 мА и надежно работает даже с разряженными до 7 В батареями. Такая глубина разряда при указанном токе позволяет утверждать, что устройство проработает на простых щелочных батареях более 100 часов. По мере разряда батарей шум схемы изменяется примерно на 15%. Если это нежелательно, можно, усложнив цепь питания стабилитрона, сделать ее менее зависящей от внешних факторов.
Многие знакомы с белым шумом и почти все примерно представляют что это такое. На всякий случай пробегусь по этой теме, что бы убедиться, что мы все говорим об одном и том же.
Белый шум — это просто сигнал, который более-менее размазан по широкому спектру частот, которые распознаются человеческим ухом. Грубо говоря, это просто наше «ш-ш-ш-ш». На многих людей этот сигнал действует успокаивающе и помогает засыпать или просто успокаиваться.
Это всё, конечно, индивидуальное и у всех своя реакция на это явление. Лично я могу спать под удары отбойного молотка, когда на мне дети скачут конём или рядом какой-то громкий разговор. Но не все в моей семье могут похвастаться таким отношением к посторонним звукам во время сна. Именно по этой причине у меня и появилось это устройство.
Что бы быть политически корректными в 2021-ом году, я добавлю, что кроме белого шума есть и другие цвета фломастеров, настроения, причёски, глаз и шума. Классификация основана на том, что разный тип шума имеет разное распределения спектра. Если вкратце (надеюсь, сильно ничего не перепутаю):
Розовый шум (его ещё называют мерцательным шумом) — мощность сигнала убывает ближе к высоким частотам. Считается полезным для концентрации.
Синий шум — обратный розовому шуму когда мощность сигнала возрастает к более высоким частотам.
Фиолетовый шум — почти как синий, но более резкий рост по частоте.
Серый шум — шум с провалом в средних частотах так, что бы человеческое ухо субъективно воспринимало его равномерным.
Броуновский («коричневый») шум — резкий спад ближе к высоким частотам. Оранжевый шум — в спектре этого шума есть провалы на частотах музыкальных нот.
Красный шум — синоним Броуновского шума. Близок к естественному шуму, который часто можно услышать у морей и океанов, которые поглощают высокие частоты.
Зелёный шум — закос на шум естественной среды. Почти как розовый, но с усилением в районе 500 Гц.
Чёрный шум — часто это шум, который выходит за пределы звукового восприятия человеческого уха или даже просто тишина.
