Схемы аудиозадержки: создание насыщенных эффектов эха и реверберации

Иногда звук получается плоским или резким. Чтобы обогатить его, используют аудиозадержку: задержанный сигнал смешивают с исходным, создавая эхо и реверберацию. Схема задержки добавляет малую задержку к цифровым передачам. Разберём принцип, применение и сборку.

1. Функции и применение схемы аудиозадержки

Линия задержки преобразует аналоговый сигнал в цифровой, помещает в сдвиговый регистр или иное цифровое хранилище, затем ЦАП возвращает задержанный аналоговый звук.

Схема создаёт качественный звуковой опыт: усилитель мощности генерирует эхо (задержку сигнала) и реверберацию. Акустика помещения влияет на восприятие: много стекол — избыточное эхо, много мягких предметов — глухой звук. Аудиозадержка восстанавливает нужное настроение музыки независимо от интерьера.

Раньше такие схемы были дорогими. Технология Bucket-Brigade (багажныйbrigade) удешевила их.

Принцип: аудиосигнал подаётся на вход bucket-brigade, тактовый генератор сдвигает заряд по каскадам до выхода с нужной задержкой. При рециркуляции задержанного сигнала в исходный получается реверберация.

2. Принцип работы схемы аудиозадержки

Ключевые элементы — ИС bucket-brigade. Нет дорогих АЦП/ЦАП. Есть режим фазора/фленджера: частота, длина волны которой равна задержке, гаснет, остальные усиливаются. Гребенчатый фильтр настраивается тактовой частотой. Режим фазора создаёт стерео из моно: один канал получает зафазированный сигнал, другой — с вычетом задержанного.

Низкочастотный фильтр (антиалиасинг) чистит выход от дублей, задержанных на 256 тактов. При тактовой 100 кГц макс. задержка = 256 × 1/100000 = 2.56 мс. Тактовая частота определяет частоту дискретизации: максимальная аудиочастота ≈ 50% от тактовой.

Bucket Brigade (багажная бригада)

ИС с множеством конденсаторов («вёдер»), задерживающие аудиосигнал. Название от исторической практики передачи вёдер с водой по цепочке людей. Аналоговый сдвиговый регистр работает как цифровой: конденсаторы подключены к PMOS-транзисторам. На чипе — более 1000 конденсаторов и MOS-транзисторов на каскад. Передаются пакеты заряда. Проблема одновременного заряда/разряда решается двумя противофазными тактовыми частотами: нечётные каскады перебрасывают заряд на чётные при высоком первом такте, чётные — на следующие нечётные при высоком втором такте.

Всепроходные фильтры (All-Pass Filters)

Пропускают все частоты без затухания, но вносят предсказуемую фазовую задержку, зависящую от частоты. Используются в связи для коррекции фазовых сдвигов на линиях передачи (телефонные провода) — называются эквалайзерами задержки или фазокорректорами. Несмотря на АЧХ = 1, дают фазовый сдвиг. Настраивают групповые задержки в цепочке обработки сигнала. В аудио устраняют нежелательные фазовые сдвиги, порождающие шум. В связях компенсируют фазовые сдвиги голосовых сигналов.

Сборка схемы аудиозадержки

Ключевые моменты сборки:

• Правильное сопротивление: определяет время удержания транзистора в открытом состоянии после отпускания кнопки.
• Материалы: транзисторы, электролитические конденсаторы, диоды. Емкость конденсатора задаёт время проводения. Один транзистор даёт задержку секунд, добавление второго повышает чувствительность.
• Выбор питания: стабилизатор IC6 выдаёт 15 В. Сдвиговый регистр питается от +1 и +20 В (R22, R23 — шина +20 В). Линия 10.5 В нужна для однополярного питания опэмпов.
• Полярность конденсаторов: устанавливайте все полупроводники и электролиты строго с соблюдением полярности. MOS-устройства чувствительны к статике — заряд с пальцев может их убить. Используйте гнёзда или аккуратную пайку.

Заключение

Схема аудиозадержки делает звук насыщенным и привлекательным. Bucket Brigade удешевила реализацию. Главное — аккуратный монтаж и обращение с компонентами. Теперь вы можете создавать богатые звуки. Вопросы — пишите нам.