elektr. modulator głosu.pdf

Elektroniczny modulator głosu

Elektroniczny

modulator głosu

kit AVT−373

Prezentowane w†artykule

urz¹dzenie z pewnoúci¹

wyrÛønia siÍ spoúrÛd

zdobi¹cych w†ostatnich

miesi¹cach ok³adkÍ Elektroniki

Praktycznej.

Dlaczego? Jest ono bardzo

proste uk³adowo, sk³ada siÍ

z†niewielkiej liczby elementÛw

i nie wymaga zaawansowanej

wiedzy elektronicznej od

osoby pragn¹cej go

samodzielnie wykonaÊ.

Dlatego w³aúnie ten projekt

postanowiliúmy wyrÛøniÊ

mianem ìProjektu z†ok³adkiî.

Uznaliúmy ponadto, øe warto

rozpocz¹Ê kolejn¹ 5-latkÍ EP

projektem nieco øartobliwym,

bo przecieø nawet najbardziej

profesjonalni elektronicy lubi¹

siÍ poúmiaÊ, a†prezentowane

urz¹dzenie gwarantuje

doskona³¹ zabawÍ.

Wielu CzytelnikÛw EP zg³asza-

³o zapotrzebowanie na prosty,

tani, a†przy tym charakteryzuj¹cy

siÍ dobrymi parametrami uk³ad

umoøliwiaj¹cy modyfikacjÍ

brzmienia ludzkiego g³osu. Mody-

fikacje mog¹ polegaÊ np. na ob-

niøeniu lub podwyøszeniu skali

g³osu (dziÍki czemu np. 4-letnie

dziecko moøe mÛwiÊ g³osem tak

g³Íbokim, jak Arnold Schwarze-

negger), zmianie kszta³tu obwied-

ni odtwarzanego g³osu (co daje

efekt drøenia g³osu ze strachu lub

efekt metalicznego brzmienia, jak

g³os robota, czÍsto s³yszany w†fil-

mach SF).

Wykonanie projektu takiego

urz¹dzenia nigdy nie leøa³o poza

granicami naszych moøliwoúci,

lecz koniecznoúÊ zastosowania sto-

sunkowo duøej liczby elementÛw

dyskretnych (takøe o†duøym stop-

niu scalenia) powodowa³a, øe ce-

na, z³oøonoúÊ i†wynikaj¹ce z†niej

gabaryty urz¹dzenia uniemoøliwia-

³y stworzenie interesuj¹cego dla

uøytkownikÛw rozwi¹zania.

Rys. 1. Budowa układu HT8950.

Elektronika Praktyczna 1/98

P R O J E K T Y

Elektroniczny modulator głosu

Podstawowe parametry i właściwości

modulatora głosu:

SW0..2. Ich znaczenie omÛwimy

w†dalszej czÍúci artyku³u. W†zes-

tawach do montaøu oferowanych

przez AVT dostarczane bÍd¹ uk³a-

dy w†obudowie DIP18.

liwoúci¹ powstania sprzÍøeÒ

z†g³oúnikiem.

Rezystory R5 i†R6 zapewniaj¹

odpowiedni¹ sta³opr¹dow¹ pola-

ryzacjÍ mikrofonu pojemnoúcio-

wego, a†kondensator C2 zapobiega

moøliwoúci przedostania siÍ prze-

biegÛw zmiennopr¹dowych do ob-

wodÛw zasilania. Kondensator C4

filtruje napiÍcie na wejúciu nie-

odwracaj¹cym wzmacniacza wej-

úciowego.

Dioda úwiec¹ca D2 spe³nia rolÍ

sygnalizatora poziomu sygna³u

wejúciowego. Im jaúniej úwieci,

tym wyøsze jest jego natÍøenie.

Nie ma to duøego znaczenia prak-

tycznego, ale moøna wykorzystaÊ

diodÍ jako orientacyjny wskaünik

umoøliwiaj¹cy kontrolÍ zniekszta³-

ceÒ w†sygnale wyjúciowym, jeøeli

g³oúnik znajduje siÍ w†innym po-

mieszczeniu i†nie ma moøliwoúci

oceny jakoúci sygna³u ìna s³uchî.

Poziomy logiczne na wejúciach

SW0..2 s¹ ustalane przy pomocy

trzech jumperÛw oznaczonych

A0..A2. Wejúcia te s¹ wewnÍtrznie

ìpodwieszoneî do plusa zasilania.

W†zaleønoúci od kombinacji sta-

częstotliwość próbkowania

przetworników A/C i C/A:

8kHz;

rozdzielczość przetworników

A/C i C/A:

8 bitów;

urządzenie umożliwia uzyskanie

dwóch podstawowych efektów: vibrato,

głos robota;

Opis dzia³ania uk³adu

Schemat elektryczny modulato-

ra przedstawiono na rys. 3 . Jak

³atwo zauwaøyÊ, dziÍki zintegro-

waniu we wnÍtrzu uk³adu HT8950

(US1) wszystkich niezbÍdnych ele-

mentÛw umoøliwiaj¹cych obrÛbkÍ

sygna³u akustycznego, konstrukcja

urz¹dzenia jest niezwykle prosta.

Ze wzglÍdu na wieloúÊ funkcji

spe³nianych przez US1 omÛwimy

je w†kilku krokach.

Sygna³ akustyczny z†mikrofonu

pojemnoúciowego MIC jest poda-

wany na wejúcie odwracaj¹ce

wzmacniacza operacyjnego, ktÛry

jest wbudowany w†strukturÍ uk³a-

du HT8950. Poziom wzmocnienia

ustala stosunek rezystancji rezys-

torÛw R3/R4 oraz reaktancja kon-

densatora C1, ktÛry jest w³¹czony

szeregowo z†R4. Poniewaø reak-

tancja kondensatora jest zaleøna

od czÍstotliwoúci sygna³u wejúcio-

liczba nastaw czasowych

(przyspieszanie i opóźnianie):

częstotliwość modulacji częstotliwości

w trybie vibrato:

8Hz;

napięcie zasilania:

5..9VDC;

urządzenie umożliwia oszacowanie natężenia

sygnału wejściowego, przy pomocy

wskaźnika z diodą LED;

pobór prądu: 30mA (z głośnikiem 40 Ω );

sposób programowania trybu pracy układu:

trzy jumpery lub klawiatura 4−przyciskowa;

Sytuacja uleg³a radykalnej

zmianie w†chwili pojawienia siÍ

na naszym rynku uk³adÛw firmy

Holtek. Jest to firma produkuj¹ca

szerok¹ gamÍ specjalizowanych

uk³adÛw scalonych dla rÛønych

aplikacji, w†tym takøe wielu uk³a-

dÛw u³atwiaj¹cych modyfikacjÍ

brzmienia mowy ludzkiej. Jednym

z†najciekawszych opracowaÒ kon-

struktorÛw firmy Holtek, zrobio-

nym specjalnie dla tego typu

aplikacji, jest uk³ad nosz¹cy ozna-

czenie HT8950. Jest to prawdziwy

ìprocesorî düwiÍku, integruj¹cy

w†jednej strukturze 8-bitowe prze-

tworniki A/C i†C/A, statyczn¹ pa-

miÍÊ RAM, rejestry buforowe,

wzmacniacze analogowe, uk³ady

taktowania i†jednostkÍ steruj¹c¹.

Schemat blokowy wnÍtrza uk³adu

HT8950 przedstawiono na rys. 1 .

Uk³ad HT8950 wystÍpuje

w†dwÛch wersjach obudÛw, przy

czym struktura wewnÍtrzna uk³a-

dÛw jest identyczna. RÛønica po-

miÍdzy uk³adem HT8950 (obudo-

wa DIP18 - rys. 2 ), a†uk³adem

HT8950A (obudowa DIP16) polega

na rezygnacji z†wyprowadzenia na

zewn¹trz wejúÊ oznaczonych

Rys. 3. Schemat elektryczny modulatora.

wego, to wspÛ³czynnik wzmocnie-

nia wzmacniacza wejúciowego tak-

øe siÍ zmienia - dla czÍstotliwoúci

z†dolnego zakresu pasma akus-

tycznego jest on najmniejszy. DziÍ-

ki temu ogranicza siÍ w†pewnym

stopniu moøliwoúÊ przesterowania

stopnia wejúciowego podczas g³oú-

nego mÛwienia z†niewielkiej od-

leg³oúci od mikrofonu. Nie naleøy

przez to rozumieÊ, øe uk³ad jest

odporny na przesterowanie - aby

osi¹gn¹Ê dobry efekt koÒcowy

bardzo waøne jest odpowiednie

wyt³umienie mikrofonu i†zabez-

pieczenie urz¹dzenia przed moø-

Tabela 1.

A2 A1 A0 Nazwa trybu Współczynnik

pracy prędkości

odtwarzania

110U 3 2

101U 2 /5

100U 1 /3

0 1 1 NORMAL 1

010DN1 /9

001DN2 /5

000DN3 /3

1 1 1 Wyboru prędkości Zgodnie

dokonuje się przy z rys. 4

pomocy przycisków

Sw2 i Sw3

Rys. 2. Wyprowadzenia układu

w wersji 18−pinowej.

Elektronika Praktyczna 1/98

Elektroniczny modulator głosu

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 47k

Ω

R4, R5: 4,7k

Ω

R6, R10: 470

Ω

R8: 2,4k

Ω

P1: 200

Rys. 4. Tryby pracy układu HT8950 i sposób ich programowania.

miniaturowy

potencjometr montażowy

Kondensatory

C1, C3, C5, C6, C8: 100nF

C2: 22

nÛw logicznych na tych wejúciach

uk³ad US1 pracuje w†jednym z†wy-

branych trybÛw (co wi¹øe siÍ

z†wybraniem úciúle okreúlonego

czasu opÛünienia lub przyspiesze-

nia odtwarzania sygna³u). Zaleø-

noúci pomiÍdzy stanami wejúcio-

wymi A0..2, a†trybem pracy uk³a-

du przedstawiono w† tab. 1 .

Bardzo istotn¹ rolÍ w†procesie

ustawiania trybu pracy uk³adu

US1 spe³niaj¹ takøe prze³¹czniki

Sw1..4. Przy pomocy Sw1 i†Sw4

moøna wybraÊ sposÛb zniekszta³-

cania düwiÍku przez uk³ad

HT8950. Przy pomocy Sw1 w³¹-

czany jest tryb ìg³os robotaî,

a†przy pomocy Sw4 w³¹czany jest

efekt vibrato. Zawsze po w³¹cze-

niu zasilania aktywny jest efekt

ìg³os robotaî, niezaleønie od na-

staw dokonanych poprzednio.

Przyciski Sw2 i†Sw3 s¹ aktywne

tylko wtedy, gdy na wejúciach

SW0..2 uk³adu US1 bÍd¹ stany

wysokie. Przy pomocy tych przy-

ciskÛw moøna zmieniaÊ tryb pra-

cy w†sposÛb sekwencyjny, zgod-

nie z† rys. 4 .

SzybkoúÊ przetwarzania sygna-

³u jest ustalana przy pomocy

rezystora R1. Rezystor R2 wp³y-

wa na szybkoúÊ zmiany obwiedni

sygna³u wyjúciowego w†trybie

vibrato. Poprzez zmianÍ rezystan-

cji tego rezystora moøna mody-

fikowaÊ otrzymany efekt w†zaleø-

noúci od indywidualnych upodo-

baÒ.

Sygna³ akustyczny, po obrÛbce

we wnÍtrzu uk³adu US1, pojawia

siÍ na wyjúciu oznaczonym Au-

dio (pin 9). Rezystor R7 wraz

z†kondensatorem C3 spe³niaj¹ ro-

lÍ filtru dolnoprzepustowego, ktÛ-

ry likwiduje w†pewnym stopniu

zniekszta³cenia sygna³u akustycz-

nego powstaj¹ce w†wyniku prze-

twarzania A/C i†C/A. Potencjo-

metr P1 umoøliwia regulacjÍ po-

ziomu sygna³u (g³oúnoúci) poda-

wanego na wejúcie wzmacniacza

mocy US2. Kondensator C5 se-

paruje sk³adow¹ sta³¹ z†wyjúcia

Audio od wejúcia wzmacniacza

US2.

Wzmacniacz mocy z†uk³adem

scalonym LM386 jest wykonana

w†sposÛb standardowy, charakte-

rystyczny dla wiÍkszoúci aplikacji

tego uk³adu. Elementy R9 i†C6

powoduj¹ doci¹øenie skompenso-

wanie obci¹øenia stopnia wyjúcio-

wego dla sygna³Ûw o†wyøszych

czÍstotliwoúciach. Kondensator C7

separuje sk³adow¹ sta³¹ z†wyjúcia

US2 (napiÍcie wyjúciowe jest rÛw-

ne ok. 0,5 napiÍcia zasilania) od

cewki g³oúnika.

Uk³ad HT8950 moøe byÊ zasila-

ny napiÍciem z†zakresu 2,4..4,0V

( tab. 2 ). Elementy R10 i†D1 spe³-

niaj¹ rolÍ prostego, parametrycz-

nego stabilizatora napiÍcia, ktÛry

ogranicza napiÍcie zasilania uk³a-

du US1 do wartoúci 3,6V, pod

warunkiem, øe napiÍcie zasilaj¹ce

Vcc mieúci siÍ w†przedziale 5..9V.

F/10V

C4: 4,7

F/10V

C7: 100

F/10V

F/16V

Półprzewodniki

US1: HT8950 (DIP18)

US2: LM386

D1: 3,6V dioda Zenera

D2: LED czerwona

Różne

Sw1, Sw2, Sw3, Sw4: mikroprze−

łącznik

A0, A1, A2: gold−pin 2x3

z jumperami

MIC: dwukońcówkowy mikrofon

pojemnościowy

Gł: dowolny głośnik o impedancji

cewki 4..40

(nie wchodzi

w skład kitu)

Montaø i†uruchomienie

Prostota uk³adu pozwoli³a

zmontowaÊ go na jednostronnej

p³ytce drukowanej, ktÛrej widok

znajduje siÍ na wk³adce wewn¹trz

numeru. SposÛb rozmieszczenia

elementÛw przedstawia rys. 5 .

Montaø przeprowadzamy

w†sposÛb standardowy, rozpo-

czynaj¹c od elementÛw monto-

wanych najbliøej powierzchni

p³ytki drukowanej (rezystory

i†diody D1). W†dalszej kolejnoú-

ci montujemy kondensatory,

uk³ady scalone, potencjometr,

mikroprze³¹czniki i†gold-piny

A0..2. Uk³ad US2 (wzmacniacz

mocy) naleøy zamontowaÊ bez-

poúrednio na p³ytce drukowa-

nej, bez poúrednictwa podstaw-

ki. Taki montaø jest nieco bar-

dziej k³opotliwy, zw³aszcza dla

mniej wprawnych elektronikÛw,

ale zmniejsza iloúÊ ciep³a wy-

dzielanego w†strukturze wzmac-

niacza. NiezbÍdna jest za to

podstawka dla uk³adu US1.

W†egzemplarzu modelowym

Tabela 2.

Parametr

Warunki Min.

Typ.

Jednostka

Napięcie zasilania

− 2,4 3,0 V

Pobór prądu

V z =3V

10,0 mA

Napięcie wejściowe

V z =3V

580 mV

Prąd diody LED

V z =3V

10 mA

Częstotliwość wzorcowa

V z =3V

512 kHz

Wzmocnienie wzmacniacza wejściowego

V z =3V

2000 V/V

(otwarta pętla)

Elektronika Praktyczna 1/98

Ω

R2: 100k

R3: 33k

R7: 330

R9: 2

C9: 100

Elektroniczny modulator głosu

mikrofon pojemnoúciowy przy-

lutowano do dwÛch kawa³kÛw

grubej srebrzanki, przylutowa-

nych uprzednio do punktÛw

oznaczonych na p³ytce druko-

wanej MIC . G³oúnik naleøy przy-

lutowaÊ do dwÛch kawa³kÛw

przewodu, ktÛrych d³ugoúÊ na-

leøy dobraÊ w†taki sposÛb, aby

nie powstawa³o sprzÍøenie akus-

tyczne pomiÍdzy mikrofonem

i†g³oúnikiem. Podczas dobiera-

nia g³oúnika do uk³adu naleøy

zwrÛciÊ uwagÍ, aby jego impe-

dancja nie by³a mniejsza niø

zamontowania wszystkich ele-

mentÛw. Jak juø wczeúniej wspo-

mniano, naleøy pamiÍtaÊ o†od-

suniÍciu g³oúnika od mikrofonu

na tak¹ odleg³oúÊ, aby unikn¹Ê

groüby powstania sprzÍøenia

zwrotnego.

Jako ürÛd³o zasilania modula-

tora moøna zastosowaÊ bateriÍ

(lub kilka baterii po³¹czonych ra-

zem), stabilizowany zasilacz sie-

ciowy z†dobrym uk³adem filtruj¹-

cym tÍtnienia lub miniaturowe

akumulatory.

Uruchomienie urz¹dzenia spro-

wadza siÍ do pod³¹czenia zasila-

nia i†sprawdzeniu ìna s³uchî czy

uk³ad dzia³a. Przy pomocy poten-

cjometru P1 naleøy dobraÊ po-

ziom sygna³u wyjúciowego tak,

aby uzyskaÊ zadowalaj¹c¹ g³oú-

noúÊ i†ma³y poziom zniekszta³ceÒ.

Poprzez zmianÍ po³oøenia jumpe-

rÛw A0..2 oraz naciskanie prze-

³¹cznikÛw Sw1..4 moøna kolejno

sprawdziÊ czy wszystkie deklaro-

Rys. 5. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej.

. Warto takøe zastosowaÊ g³oú-

nik o†úrednicy membrany wiÍk-

szej niø 10 cm. Urz¹dzenie

bÍdzie oczywiúcie pracowa³o

z†g³oúnikami o†mniejszej úredni-

cy membrany, lecz jakoúÊ od-

twarzanego düwiÍku nie bÍdzie

zadowalaj¹ca.

Uruchomienie uk³adu jest

niezwykle proste, pod warun-

kiem poprawnego i†starannego

wane przez producenta uk³adu

efekty daj¹ s³yszalne efekty.

Øyczymy wiÍc dobrej zabawy,

a†CzytelnikÛw zainteresowanych

innymi zastosowaniami uk³adÛw

firmy Holtek zapraszamy do ko-

lejnych numerÛw EP.

Elektronika Praktyczna 1/98

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: