@Diman, а почему нельзя обойтись схемой попроще? Такую кто собирал, может по самой схеме покритикует?
Полпробую ответить сразу на все вопросы которые вызывают обсуждения в этой ветке по схемам АРУ и Фильтров.Нужно не нужно и зачем.
Буду выражать свое собственное мнение, никому его не навязываю. Буковок будет много но попытаюсь доходчиво все обьяснить. Может у кого родятся какие идеи. Итак:
1. У нас 2 входа аналогового сигнала А1 (А2 для простоты не рассматриваем там все аналогично) который меряет АМПЛИТУДУ сигнала и формирует яркость светодиодов или длинну (количество) горящих ( в разных режимах ) и второй А3 - который анализирует частоту поданного сигнала.
2. Сйчас буду описывать только то что касается входа А1 ( амплитуда). Причем предельно упрощенно для понимания.
3. При
превышении амплитуды сигнала на входе А1 некоторого значения опорного напряжения REF начинают светится светодиоды или формироватся длина светящейся линии пропорциональная величине превышения входного сигнала над опорным напряжением. Чем больше превышение тем ярче или длиннее линейка светодиодов. (на самом деле конечно все сложнее: 100 измерений, нахождение среднего, вычитание порга шумов, возведение в степень и т.д. Но это к програмистам я в этом понимаю мало) Но суть от этого не меняется.
4. Теперь немного теории: Человеческое ухо слышит уровень сигнала где то от 30 Дб до... пока не лопнут ушные перепонки 150 Дб. т.е диапазон120 Дб (150 - 30) или 1 000 000 раз!!! Но это крайности. TNX рекомендует воспроизводить музыку, кино с уровнем 80 Дб минимальная громкость хорошей акустики 40 Дб Итого диапазон 40 Дб (80-40) или 100 раз ( уже приемлимо). Но динамический диапазон светодиода (минимальная - максимальная яркость) максимум 25 Дб. В реальности ( у китайских дай бог 20 Дб) или 10 раз. Таким образом если мы настроим начальное свечение светодиода на самый тихий звук (40 Дб) то до 60 Дб звука - светодиод будет пропорционально зажигатся. но от 60 Дб и выше яркость будет неизменна (она уже максимальная) Если мы настроим от 60 до 80 Дб То тихие звуки до 60 Дб будут в полной темноте и только дальше начнется зажигание светодиодов. Что собственно мы и видим либо все засвечено, либо моргает изредка. ( а тут еще какой то програмный алгоритм усреднения)
5. Вот для этого и Нужен АРУ который сожмет динамический диапазон (причем только для ЦМУ а не для звука) входного сигнала и в идеальных условиях глубина АРУ тоже понятна - 20 Дб, а не как не 40 и больше ( при 40 Дб у нас вообще ничего мигать не будет ) сигнал на выходе по амплитуде будет неизменен!!!
См первое вложение верх - сигнал на входе, низ сигнал после АРУ,1 - начало ограничения ару 2. сигнал на входе растет на выходе неизменен, 3 ситуация такая же. От линии 1 и далее вправо никакой реакции на изменение входного сигнала не будет. Налицо излишняя глубина АРУ.
6. Но и тут не все так просто - не у всех есть системы TNX а значит у них динамический диапазон будет меньше а значит и глубину АРУ надо делать меньше, а вдруг кто захочет с микрофона взять сигнал - там еще меньше динамический диапазон да еще и АРУ встроеный (поэтому у многих от микрофона эта ЦМУ работает лучше), А может кто для вечеринок делает - там уровень громкости и до 110 Дб доходить может а значит и глубина АРУ гораздо выше должна быть. Поэтому для универсальности есть прямой смысл
ввести регулировку глубины АРУ.
7. Самое интересное, что проблемы только начинаются - TNX регламентирует уровень сигнала на линейном входе\выходе 250 мВ. А со звуковой карты компьютера может быть от 200 мВ до 1 в , а с DVD проигрователя 750 мВ. А значит нужно вводить
порог срабатывания АРУ Есть еще и другое: Многие наверно замечали что с одного и того же источника одна музыка звучит достаточно громко, а другая совсем тихо (сейчас нет стандарта на уровень записи на носитель).
. ( конечно можно ввести регулятор уровня и каждый раз бегать к нему - но как то влом) но Можно поступить подругому
ввести регулятор соотношения полезного сигнала и бегать не придется.
8. Теперь посложнее: Наша проблема низкое напряжение питания. МАХ амплитуду которую мы можем получить это 5 В на входе. Исходя из того что бы не упиратся в клиппинг - ограничим 4,8 В ( не много операционников при однополярном питании могут выдать такую амплитуду) Зачем нужна МАХ амплитуда расскажу чуть позже. Итак 1 ограничение - операционники райл ту райл. Или транзисторы ( и то не все). Пока не поменяется програмное обеспечение ( скетч) обрабатывающий амплитуду имеем: Условный "0" 2,5 в Опорное напряжение чуть выше -2,7 в . Что получается: 4,8- 2,7=2,2 В полезного сигнала да еще минус програмный шум (где 4 раза на 0 в скетче) Итого изменение полезного сигнала, на которое будет реагировать ЦМУ всего около 2 в ( а как я писал выше динамический диапазон музыки 40 Дб - 100 раз) таким образом наша ЦМУ должна реагировать на каждые 0,02 в ( 2/100) сомнительная преспектива оцифровки в ардуино. А при глубине АРУ в 20 Дб ( 10 раз) Нужно что бы Ардуинка реагировала на 2/10=0,2 в - я думаю что вполне.... Вот вам
второй аргумент в пользу АРУ.
9. Теперь еще сложнее: Реальный звуковой сигнал это сложный сигнал в котором различные частоты накладываются друг на друга каждый со своей амплитудой хаотично образуя пики и спады см вторую вкладку.
Мы видим что все пики после АРУ урезаны и информации выше уровня 0,5 нет никакой.
Для понимания буду максимально все упрощать: Если не принять мер то АРУ мгновенно уменьшит пики суммарного сигнала а значит и полезные сигналы из которых этот суммарный состоял.
Как это происходит см. третью вкладку.
А это нам не нужно. ( но тут близкие по частоте сигналы для более яркого понимания.) Но такое же роисходит и с разнесенными по частоте сигналами
см четвертую вкладку.
А значит эти частоты ввиду суммирования ( даже при достаточной амплитуде ) отображатся не будут. А значит в АРУ нужно вводить
регулятор скорости реакции АРУ (для пропуска редких пиков) и
постоянную времени АРУ с регулировкой для усреднения сигнала (аналогично делается в скетче - среднее из 100 измерений) Но в АРУ это более гибко.
Вот и получается что простенькая АРУ нормально работать не будет. Конечно все это лучше сделать все програмно, но тут я не спец.
Если интересно могу высказать свои суждения по фильтрам и обработке частотного входа.
Для особо продвинутых - объяснял с большими упрощениями для понимания сути.
Продолжайте дальше свою мысль...
