Ocena wątku:
  • 0 głosów - średnia: 0
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Kompresor dynamiki w jesiennej odsłonie
#1

.lay6   kompresor sp2jqr.lay6 (Rozmiar: 94.73 KB / Pobrań: 454)
   
Witam Szanowne Koleżanki i nie mniej Szanownych Kolegów,

   Pozwolę sobie wyrazić nadzieję, że wraz z jesienią oraz coraz bliższą zimą znajdziemy wszyscy trochę więcej czasu aby dokonać małego postępu w naszych konstrukcjach..Smile . Podążając za tą myślą zająłem się prostym tematem jakim zdaje się być mikrofonowy kompresor w torze Tx. "Zdaje się" wygląda na stosowne określenie, bowiem wedle Kolegi Henryka SP2JQR, dobrze działające tego typu układy wcale nie są proste w uruchomieniu. Przyjmuję tą argumentację tym chętniej, że i w tym temacie kompletnie nie mam żadnego doświadczenia.

Podczas uruchamiania i eksploatacji pierwszej wersji wzbudnicy G4CLF zauważyłem, że wewnętrzny wzmacniacz mikrofonowy oparty na układzie scalonym SL6270C nie daje się wysterować z żadnego z posiadanych przeze mnie dynamicznych mikrofonów..

Gdy przy badaniu sygnałem jednotonowym uzyskiwałem 22V rms na 51 Ohmach, to przy dwóch tonach było to już tylko 17 rms, a przy modulacji mikrofonem zaledwie 8 do 10 V rms. Ostry gwizd do mikrofonu dawał efekt w postaci 22 V rms (mierzony sondą z nakładką i przyrządem V640)... Interpretuję to zjawisko słabym wysterowaniem układu SL6270C. W angielskich opracowaniach wzbudnicy G4CLF znalazłem jeden schemat z  elektretowym mikrofonowym przedwzmacniaczem. Można przypuszczać, że jego pojawienie się w układzie miało swoją przyczynę w owym niedosterowaniu.
 
Reasumując, postanowiłem sprawdzić jak sytuacja będzie wyglądała po zainstalowaniu dodatkowego wzmacniacza z kompresorem. Wcześniej, Kolega SP2JQR udostępnił nam jeden ze swoich schematów.
Opracowałem do tego projektu PCB i dla osób chcących wypróbować projekt zamieszczam gotowy layout do wykorzystania.

Opis działania układu zamieszczę w następnym wpisie.


Pozdrawiam wszystkich
George sp5rzm
Odpowiedz
#2
Proponuję zapoznanie się z układem Speech processora zawierającego układ Plessey'a SL1626 czyli coś bardzo zbliżonego do SL6270 stosowanego w Twojej wzbudnicy.
Koncepcja opiera się na podziale pasma akustycznego na kawałki i ograniczanie (kompresję) w oddzielnych pasmach.
Układ jest tylko na oko skomplikowany.
W załączniki dokładny opis projektu N7WS.


.pdf   S_PROC.pdf (Rozmiar: 570.26 KB / Pobrań: 429)

73, Mietek
Odpowiedz
#3
Interesujące jest  fazowanie ograniczonych sygnałów.  
Ciekawe jak wygląda porównanie tego układu z kliperem wykonanym na w.cz.

Tu link do podobnego układu, tylko z przesównikiem fazowym:
http://dl2kq.de/trx/2-9.htm

   
Odpowiedz
#4
(10-11-2018, 05:50 PM)sp5hbt napisał(a): Proponuję zapoznanie się z układem Speech processora zawierającego układ Plessey'a SL1626 czyli coś bardzo zbliżonego do SL6270 stosowanego w Twojej wzbudnicy.
Koncepcja opiera się na podziale pasma akustycznego na kawałki i ograniczanie (kompresję) w oddzielnych pasmach.
Układ jest tylko na oko skomplikowany.
W załączniki dokładny opis projektu N7WS.



73, Mietek
Mietku,

Nie mam bladego pojęcia o kompresorach ale domyślam się, że tym rozwiązaniu kompresja dla niskich tonów jest mniejsza aniżeli dla wyższych. Chyba jest to związane z charakterystyką ludzkiego ucha. Poza tym układ jest fajny lecz wykonanie jego trochę pracochłonne. Możemy zrobić layout do tego projektu tyle, że musi to chwilę potrwać.

Pozdrawiam
George

(10-11-2018, 05:57 PM)SP2JQR napisał(a): Interesujące jest  fazowanie ograniczonych sygnałów.  
Ciekawe jak wygląda porównanie tego układu z kliperem wykonanym na w.cz.

Tu link do podobnego układu, tylko z przesównikiem fazowym:
http://dl2kq.de/trx/2-9.htm

Panie Henryku,

Proszę wybaczyć moją ignorancję ale zapytam o to co w elektronicznej nomenklaturze oznacza słowo "kliper"?

Pierwsze jego znaczenie, które znam odnosi się do szybkiego rejowego żaglowca.

Pozdrawiam
George
Odpowiedz
#5
Kliper w tym przypadku - to obcinacz amplitudy sygnału.
https://en.wikipedia.org/wiki/Clipping_(audio)

Mamy przykładowo sinus, obcinamy np. do połowy równo górną i dolną połówkę. Do obcinania najczęściej używa się zwykłych diód. Na wejście podaje się sygnał większy od napięcia progowego. Dioda nie pozwala zwiększyć napięcia powyżej swojego progu. W bardziej rozbudowanych kliperach stosuje się komparatory na wzmacniaczach operacyjnych uzyskując najbardziej precyzyjny próg obcinania. Kliper może być zrobiony zarówno na m.cz. jak i na w.cz.
Kliper to po prostu ogranicznik sygnału. Są jednak różne rodzaje ograniczników. Kliperem zwykle nazywa się taki ogranicznik, który ma ostry próg obcinania - na ściśle określonym poziomie. Taką właściwość mają ograniczniki diodowe. Niestety wytwarzają one przy tym dość duże zniekształcenia sygnału wynoszące często ponad 10%, co daje nieczystą modulację. Walczy się z tym stosując filtry dolnoprzepustowe usuwające harmoniczne powyżej pasma przepuszczania. Takie układy są powszechnie do dziś stosowane w radiotelefonach UKF, gdzie nie wolno ani na jotę przekroczyć maksymalnej dewiacji.
Ponieważ w modulatorze mamy do czynienia ze skomplikowanym sygnałem mowy, to oprócz harmonicznych w takim ograniczniku kliperze powstają jeszcze produkty intermodulacji, a także pozostają te harmoniczne, które mieszczą się w paśmie filtru. Nie ma możliwości całkowitego wyczyszczenia i uzyskania klarownego sygnału.
W celu obniżenia zniekształceń stosuje się różne metody walki.
Jeśli zastosujemy wąskie filtry przed ogranicznikiem i po ograniczniku ograniczając jego działanie do wąskiego pasma to można dodatkowo powyższe zniekształcenia wyciąć. Całe pasmo należy zatem podzielić na jak największą ilość części. Im więcej - tym węższe będą filtry i mniej zniekształceń pozostanie po przefiltrowaniu. Czyli na wejściu dzielimy pasmo filtrami ograniczamy każdy wycinek osobno, a na wyjściu sumujemy z powrotem osobno ograniczone podpasma. Dzięki wąskim filtrom taki rozbudowany ogranicznik ma o wiele mniejsze zniekształcenia.
Drugą metodą walki ze zniekształceniami ograniczników są przesówniki fazowe i odpowiednie sumowanie sygnałów. Można też stosować obie metody jednocześnie.
Realizacja takich układów na m.cz. jest dosyć skomplikowana.
Okazuje się, że łatwiej jest zbudować kliper - ogranicznik na w.cz.. Łatwiej dlatego, że wystarczy tu pojedynczy filtr pasmowy na kanał SSB i większość zniekształceń zostaje wycięta. Trochę pozostanie zniekształceń z intermodulacji, ale będą one znacznie mniejsze. Harmoniczne będą prawie całkowicie wycięte.
Układ może być dość prosty. Np. modulator DSB na NE612, potem wzmacniacz i obcinacz diodowy, za nim filtr 3kHz, a nawet 6kHz od AM zupełnie dobrze działa, za nim jeszcze jeden NE612 do demodulacji.
Przykłady kliperów w.cz. : https://pa0fri.home.xs4all.nl/Diversen/D...er.eng.htm Uwaga: nie wszystkie opisane tam układy są prawidłowo skonstruowane
Schematów takich i jeszcze prostszych kliperów w.cz. w internecie jest sporo. W tych najprostszych układach jako modulatora i demodulatora używa się pojedynczych tranzystorów FET lub MOSFET.

We wszystkich tych schematach układy modulatora komplikuje się, aby uzyskać dobrze ograniczony sygnał przy jednocześnie najmniejszych zniekształceniach.
Podobne do kliperów działanie mają tzw limitery. Można je podzielić na twarde - w zasadzie są to klipery lub ograniczniki oraz miękkie, które są szczególnym przypadkiem kompresorów dynamiki.
Kompresory w przeciwieństwie do ograniczników nie dają dużych zniekształceń, mogą one nie przewyższać 1%. Jednak miękki limiter jest szczególnym rodzajem kompresora o bardzo szybkiej regulacji i głębokiej kompresji powyżej pewnego progu. Poniżej tego progu kompresja w idealnym limiterze nie występuje. Dobór elementów w takim układzie nie jest prostą sprawą. Z tego powodu buduje się też kompresory i miękkie limitery z podziałem na podpasma.
Pewnym kompromisem jest zwykły kompresor z bardzo szybką regulacją i dość głęboką kompresją zbliżającą jego pracę do limitera. Ma on cechy miękkiego ograniczania polegającego w przeciwieństwie do klipera, na tym, że próg ograniczania nie jest ostry, tylko łagodny.
Takim układem jest opracowany przeze mnie układ szybkiego kompresora na SSM2165. Zdecydowanie go polecam. Działa doskonale jednocześnie nie generuje dużych zniekształceń tak jak proponowane tutaj ograniczniki.
Jeśli ktoś chce być perfekcjonistą i wyciąć ewentualne piki sygnału może za takim kompresorem postawić ogranicznik diodowy ustawiając jego próg działania trochę powyżej największej amplitudy z kompresora, a za nim jeszcze filtr dolnoprzepustowy do filtrowania harmonicznych.
Przedstawiony na początku szybki kompresor mojej konstrukcji działa doskonale bez żadnych dodatków i nie trzeba moim zdaniem jeszcze bardziej go komplikować. Zdecydowanie polecam. Pewien kłopot może być z zakupem nie produkowanego już dziś układu SSM2165.

Kompresor, który jest częścią składową mojego TRXa U-418, którego opis ukaże się w 12 numerze Świata Radio jest jeszcze szybszy od tego w tym wątku i jednocześnie nie posiada niedostępnych elementów. Ponieważ jest zrobiony na piechotę to jego uruchomienie jest trudniejsze - wymaga doboru tranzystorów i regulacji. Ten z pierwszego postu na SSM2165 powinien działać od razu jeśli płytka nie będzie zawierała błędów.
Odpowiedz
#6
No i pięknie. Fachowo Kolega Henryk wyręczył mnie w opisie jak to wszystko pracuje. Nikt lepiej nie zrobiłby tego. W imieniu grupy oraz własnym dziękuję!

George sp5rzm
Odpowiedz
#7
W celu łatwiejszej budowy przedstawionego tu kompresora postaram się za jakiś czas dodać opis jego działania i funkcji poszczególnych przełączników. Dają one sporo możliwości ustawienia rodzaju kompresji i ustawienia zarówno spokojnej modulacji do łączności lokalnych jak i ostrego sygnału do łączności DX i w trudnych warunkach.
Odpowiedz
#8
Szanowny Kolego Henryku,


Z wdzięcznością przyjmujemy każde merytoryczne wsparcie. Z góry dziękujemy. Przy okazji zapytam czy w opublikowanym na tym wątku kompresorze wszystkie potencjometry powinny być wyprowadzone na zewnątrz, czy też układ raz się konfiguruje i można wówczas zastosować ich wersję montażową? Rozumiem, że włączniki S1 - S3 powinny być na zewnątrz , by można było wybrać stosowną kompresję do sytuacji na paśmie?

Z wyrazami szacunku
George sp5rzm
Odpowiedz
#9
Potencjometry zrobiłbym jako PR-ki na płytce. W zasadzie P1 jest opcjonalny. Ma zastosowanie w przypadku użycia mikrofonu z dodatkowym wzmacniaczem. Nie ma sensu robić na zewnątrz zbyt dużo regulacji. Dla danego mikrofonu raz się ustawi i tak powinno zostać. Przełączniki są wystarczające do uzyskania pożądanych opcji.
W prototypie można oczywiście zrobić inaczej, aby samemu się przekonać dokładnioe co dają poszczegóolne regulacje.
Odpowiedz
#10
Dziś krótki opis działania przełączników w kompresorze i opcji regulacyjnych.
S3 - załączenie podbicia wysokich tonów. Podbicie wynosi około 20dB dla częstotliwości 2500Hz w stosunku do 300Hz. Jest to pewien rodzaj preemfazy, dzięki któremu w trudnych warunkach i przy robieniu DX następuje znaczne podniesienie zrozumiałości. Dzięki temu, że podbicie wysokich tonów jest przed kompresorem to amplituda wzmocnionych wysokich tonów jest wyrównywana w kompresorze i nie wystąpi przesterowanie modulatora dając czystą zrozumiałą i klarowną modulację. Zastosowanie preemfazy a nie np. filtru prezencyjnego daje łagodny stopniowy przyrost wzmocnienia dla coraz wyższych częstotliwości i przez to również łagodne zmiany fazy co nie zniekształca dźwięku zachowując jego naturalne brzmienie pomimo podbicia wysokich tonów.
Wyłączenie S3 daje równe wzmocnienie w całym paśmie. Poszczególne zgłoski mowy wyrównywane są jedynie przez kompresor.

Wcześniej przed załączaną preemfazą umieszczony jest filtr górnoprzepustowy 300Hz wykonany na pierwszym wzmacniaczu operacyjnym. Jakby to pasmo było za wąskie od dołu można je poszerzyć wymieniając kondensatory filtru z 4,7nF na 10nF. Ten filtr likwiduje niepotrzebne dźwięki z pomieszczenia oraz podmuchy powietrza występujące na niskich częstotliwościach oraz odseparowuje częstotliwość regulacyjną od częstotliwości akustycznych. Zbyt niska częstotliwość tego filtru przepuści sygnały zakłócające proces regulacji wzmocnienia w kompresorze. Może to spowodować charakterystyczne kwakanie lub inne podobne efekty. Ustawienie częstotliwości tego filtru jest więc kompromisowe - każdy może to sam sprawdzić. Na upartego można też dodatkowo dodać jeszcze jeden przełącznik regulujący pasmo od dołu. Najprościej wtedy jest dać ciut większe kondensatory filtru np. 10-22nF i zrobić przełączany rezystor 33k (równolegle dołączać mniejsze rezystory) lub nawet wstawić dodatkowy potencjometr 100K z szeregowym rezystorem 10k.

Te dwa układy wstępnego kształtowania widma przed kompresją są bardzo ważne. Większość dostępnych schematów kompresorów jest pozbawiona tych układów. Spotkałem się także z przesadą w tym względzie polegającą na zastosowaniu wielopunktowego korektora częstotliwości (Equalizer). Nie jest on w tym miejscu potrzebny, gdyż dobrze ustawiony kompresor sam wyrównuje częstotliwości (tylko w opcji szybkiej kompresji) W opcji powolnej regulacji, która nie jest już kompresją tylko regulacją ARW lub ALC mikrofonu automatyczne wyrównywanie widma zgłosek nie występuje. Daje to najbardziej naturalne brzmienie głosu operatora przy łącznościach lokalnych.

W związku z powyższym kompresor ma dodatkowym przełącznikiem S2 zmienianą stałą czasową odpuszczania. Po załączeniu S2 tworzy się układ regulacji z podwójną stałą czasową, która sprawia, że czas zadziałania jest maksymalnie szybki, a czas odpuszczania przy załączonym S2 długi, a przy wyłączonym szybki.
Szybka kompresja jest lepsza do łączności dalekich i w trudnych warunkach. Do lokalnych łączności może być lepsza zwykła regulacja ARW mikrofonu - załączony S2.
Bardzo ważne jest przy załączonej szybkiej kompresji jednoczesne wyłączenie bramki szumów. Układ SSM2165 nie ma w swojej aplikacji wyłącznia bramki szumów. W celu uzyskania wyłączenia bramki szumów zmieniam punkt pracy układu regulacji poprzez podanie dodatkowego napięcia na nogę nr3 układu SSM 2165. Do wyłączenia bramki szumów służy przełącznik S1.
Wyłączenie bramki szumów przy szybkiej kompresji jest absolutnie konieczne. Niewyłączenie bramki szumów i jednoczesna szybka kompresja generuje nieakceptowalne zniekształcenia i nie ma wtedy zupełnie sensu stosowanie takiego kompresora. Lepszy byłby wówczas zwykły ogranicznik.
Jak ktoś chce, to może zrobić jakiś chytry wyłącznik z kilkoma stykami, który nie pozwoli użyć szybkiej kompresji i bramki szumów jednocześnie. Mój układ tego kompresora był doświadczalny i wszystkie opcje miałem osobno.

Kolejny element regulacyjny to potencjometr P2. Ustawia się nim głębokość kompresji. Należy zauważyć, że głębokość kompresji można też ustawiać potencjometrem P1 regulując poziom wysterowania z mikrofonu. Oba potencjometry działają podobnie, ale różnica polega na tym, że ich proporcje ustawienia wpływają na stosunek sygnału do szumu. Przy maksymalnym ustawieniu kompresji za pomocą P2 uzyskujemy regulację kompresji przy pomocy P1, ale zmniejszając wysterowanie pogarszamy stosunek sygnału do szumu. P1 daje możliwość zapobiegania przesterowania kompresora na wejściu, gdy mikrofon ma przedwzmacniacz. Jest to ważne bo układ SSM2165 toleruje maksymalną amplitudę do 1V. W przypadku przekroczenia tej amplitudy regulacja P2 już nic nie pomoże i powstaną zniekształcenia pomimo minimalnej kompresji ustawione przy pomocy P2.

Potencjometr P3 służy do ustawienia poziomu wyjściowego dla modulatora tak, aby nawet przy maksymalnym wysterowaniu z mikrofonu nie przesterować modulatora. Tu jest pewien niuans. Jeśli ktoś chce zastosować ten kompresor do niskoomowego modulatora, np. diodowego to regulacja wysokoomowym potencjometrem będzie kiepsko działać, nie można też obciążać wyjścia kompresora niskoomowo. W związku z tym, aby kompresor był bardziej uniwersalny można dodać na jego wyjściu za P3 jeszcze wtórnik napięciowy najlepiej na pojedynczym wzmacniaczu operacyjnym np. TL 071, lub w przypadku zasilania baterią TL 061.
Jeśli kompresor będzie integralną częścią TRXa korzystnie jest też dać tranzystor blokujący modulację podczas pracy RX. Tranzystor blokujący najlepiej włączyć między rezystor a P3. Rezystor wtedy powinien mieć około 10k.

Tak rozbudowana płytka kompresora będzie najbardziej uniwersalna i będzie mogła mieć zastosowanie do każdego TRXa i każdego rodzaju mikrofonu.

P.S.
Jakby ktoś zamawiał układy SSM2165 nie wiem skąd to chętnie się podłączę do wspólnego zamówienia.
Reflektuję też na płytki wykonane w/g powyższych wskazówek. Proszę o info jak ktoś będzie zamawiał.
Odpowiedz


Skocz do:


Użytkownicy przeglądający ten wątek: 1 gości