Микрофонный усилитель оборудования дуплексной громкоговорящей связи
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ференциальным микрофоном. Насколько хорошо подавляются шумы можно судить по величине коэффициента ослабления синфазного сигнала К2:
где S1 и S0 - выходные сигналы основного и базового микрофонов. К2 зависит от величины внешних воздействий, и обычно чем выше входные сигналы, тем меньше его значение. Этот коэффициент показывает во сколько раз уменьшается синфазный шум по отношению к полезному сигналу на выходе дифференциального микрофона. Величина К2 является мерой симметричности микрофона. Для эффективного подавления шума микрофоны следует располагать зеркально относительно динамика, на расстоянии 25-30 см каждый и ориентированы от динамика под углом 30-40 градусов. Такой конструктив дополнительно должен решить проблему эха (свиста), эффекта обратной связи для дуплексного режима. Микрофоны должны быть идентичными и работать в одинаковых условиях.
3.1.1 Варианты подключения и элементная база
В качестве базового варианта может быть выбрана схема смесителя для балансных линий (рис.5).
Рис. 5 Смеситель для балансных линий.
В качестве предварительного усилителя сигнала с микрофона может быть выбрана как отечественная микросборка 04УН040-2 (рис. 6), так и микросхемы фирмы Maxim семейства 4060. На входы 5 и 6 микросхемы Max4060 можно было бы подать сразу выходы обоих микрофонов, поскольку разброс напряжений на этих входах возможен вплоть до напряжения питания. В качестве элементной базы предварительного усилителя на могут выступить отечественные ОУ с приемкой пять типа 544 УД2, имеющие полевые транзисторы во входном каскаде.
3.1.2 Фазирование сигналов
Считается, что двух идеальных микрофонов не бывает, даже если они из одной партии. Основная проблема в инерционности преобразования изменяющегося давления воздуха в электрический сигнал
Решение этой проблемы видится в применении элементов задержки сигналов с выходов микрофонов относительно друг друга. Безусловно, в каждом тракте микрофонного сигнала должны быть фильтры, определяющие частотные характеристики ОДГС.
Прежде всего - это полосовые фильтры. Они также будут оказывать влияние на фазировку сигналов. С учетом этих замечаний может быть предложена структурная схема дифференциального микрофона в том виде, как она представлена на рис. 7.
Рис. 6. Предварительный усилитель на микросборке 04УН040-2
На структурной схеме: ПУ- предварительный усилитель, ПФ - полосовой фильтр, ФНЧ - фильтр нижних частот, t - элемент задержки, ПД - пиковый детектор, - - смеситель, fТ, и fТ2 - соответственно частоты тактирования фильтров и элементов задержки.
Рис. 7. Структурная схема микрофонного усилителя ОДГС
Опять же, с целью точной фазировки фильтры ПФ и ФНЧ должны быть реализованы на базе микросхем на переключаемых конденсаторах фирмы Maxim MAX7418, MAX7425. Задача ФНЧ - сглаживание высокочастотных составляющих от дискретизации сигнала в элементе задержки перед смесителем. Точки 1 и 2 на структурной схеме отмечены для того, что бы можно было показать многообразие вариантов подключения фильтров, смесителя, задержки, предварительных усилителей. Каждый из этих вариантов имеет как положительные стороны, так и недостатки. В процессе макетирования и снятия характеристик уточняется оптимальный вариант по эффективности шумоподавления и аппаратным затратам. Первый вариант макета усилителя может пока не содержать тактируемые фильтры и тактируемые элементы задержки. На таком варианте проверяется эффективность принятого решения о дифференциальном микрофоне. Да и элементная база может быть применена с наибольшей функциональностью для целей быстрой реализации и получения результатов.
3.2 Автоматическая регулировка усиления
Кроме того, что сигналы в микрофонных трактах должны быть сфазированы, они еще должны быть одинаковой амплитуды. Такую задачу должны решать узлы схемы с пиковыми детекторами ПД и переменные коэффициенты усиления ПУ. Схемы АРУ могут быть реализованы как по стандартной конфигурации (рис.8, 9), так и с применением специализированных микросхем TDA7284, BA3308F и др., которые смогут решать задачу АРУ для заданных параметров эксплуатации. В случае успешного решения задачи АРУ наличие сигнала на выходе смесителя будет зафиксировано выходным пиковым детектором ПД (см. структурную схему). Выходным сигналом с этого ПД необходимо управлять тонкой фазировкой сигналов. Такая необходимость может возникнуть при движении шумного объекта вблизи ОДГС. Постоянная времени этого ПД должна быть такова, что бы не реагировать на появление сигнала оператора связи.
Рис. 8. Схема АРУ по превышению амплитуды.
Рис. 9. Схема АРУ с делителем сигнала на выходе микрофона
Элементы задержки в макетном варианте могут быть реализованы на микросхеме PT2399. Величина задержки регулируется с помощью одного резистора. Поскольку длительность задержки для этой микросхемы достаточно велика - от 30 до 300 мс, то таких линий задержки потребуется 2, по крайней мере для макета. После подтверждения правильности принятых решений, задержка может быть реализована в виде тактируемой управляемой схемы на базе микросхемы HC55564 и обрамлением на базе логических микросхем с приемкой 5. Управление задержкой в этом случае может происходить с минимальным шагом 15,2 мкс., а общая величина задержки может составлять порядка 4 мс, что вполне достаточно с учетом динамических свойств микрофонов.
Доп