ГЕНЕРАТОРЫ БЕЛОГО ШУМА

Пожалуй, наиболее простой способ генерации «белого шума». В схему входят кремниевый транзистор, у которого переход «базаэмиттер» используется в качестве источника белого шума, переменное сопротивление и ительный конденсатор, необходимый для Белый шум Любой кремниевый транзистор Простейший генератор белого шума передачи сигналов к аудиоусилителю. Питание системы осуществляется от батарейки напряжением не менее 9 В. Наилучшие результаты достигаются при питании напряжением от 12 В и выше. Уровень сигнала, формируемого данной схемой, невелик и мсет оказаться недостаточным для нормальной работы типовых аудиоусилителей. В таком случае необходимо использовать дополнительные усилительные каскады. Ниже приведено несколько конкретных схем, реализующих описанный принцип генерации белого шума и обеспечивающих работу с обычными аудиоусилителями.

Проект 1: генератор белого шума

Первая схема, изображенная на 1.16, генерирует электрические сигналы с широким спектром частот, которые мы воспринимаем как белый шум. После усиления сигнал может быть воспроизведен в наушниках или громкоговорителе (через дополнительный усилитель). Обратите внимание, что белый шум имеет не одну, «физическую интерпретацию» он определяется и как электрический сигнал, и как механические колебания в диапазоне слышимых частот. белого шума» послужит любой кремниевый диод, например 1N4148 пли 1N914, или несколько соединенных друг с другом кремниевых npп транзисторов общего назначения (2N2222, ВС547, ВС548, 2N3904 и др.). Замыкая переключатель S1, можно изменять динамический диапазон и частотный спектр сигнала, преобразуя схему в генератор розового шума. Как отмечалось ранее, отличие белого шума от розового состоит в том, что первый имеет постоянную амплитуду в широком диапазоне частот, тогда как амплитуда второго уменьшается с повышением частоты. Каскад на транзисторе Q2 осуществляет усиление сигнала. Коэффициент усиления определяется резисторами R3 и R4. Поскольку данное устройство станет рабочим инструментом экспериментатора, не слишком важно, в каком виде оно будет изготовлено. Монтаж устройства можно выполнить разными способами на печатной плате, на клеммной колодке или на специальной «беспаечной» монтажной плате. На 1.17 показана реализация устройства на печатной плате.

Принцип работы

Работа схемы основана на том, что в рn переходе транзистора (Q1) или диода генерируется тепловой шум, который, будучи усиленным соответствующей схемой, можно использовать в экспериментах как «носитель» или «фоновый шум». Источником подобного «теплового Единственное предостережение касается выходного кабеля. Целесообразно использовать не очень длинный экранированный провод или кабель с разъемом, подходящим под входной разъем вашего магнитофона или усилителя. При использовании длинного кабеля или неправильной его экранировке в схеме могут возникать сетевые наводки (60 Гц), искажающие результаты опытов. В качестве источника питания подойдет 9вольтовая батарейка или восемь «пальчиковых» батареек по 1,5 В, дающих в совокупности 12 В. Наилучшие результаты обычно достигаются при использовании 12вольтового источника питания. В принципе годятся любые последовательно соединенные батарейки, в общей сложности дающие напряжение 12 В. Большое значение имеет выбор транзистора, используемого в качестве источника шума.

Применение устройства

При использовании кассетного магнитофона можно записать сигналы устройства на пленку. Для этого следует подключить схему к микрофонному входу магнитофона. После перемотки пленки вслушайтесь в звуки, смешанные с белым шумом. Помните, что звуки голосов очень слабы и возникают спонтанно. Нужно быть очень терпеливым и вести запись в течение многих часов, чтобы открыть чтолибо интересное. Обратитесь к экспериментальным методам, описанным в начале а 1.13. Наушники иногда оказывают существенную помощь при попытках обнаружить голоса на пленке. Сигналы схемы можно прослушать и через громкоговоритель; для этого, конечно, потребуется дополнительный усилитель. Взамен одной 9вольтовой батарейки или восьми батареек по 1,5 В для питания схемы подойдет источник, показанный на 1.19, он представляет собой сетевой адаптер. Вторичная обмотка трансформатора источника должна обеспечивать токи от 100 до 500 мА при напряжении от 12 до 15 В. Помните, что источник питается от сети переменного тока, и будьте осторожны. В качестве микросхемы стабилизатора IC1 можно использовать широко распространенные ИС линейных стабилизаторов типа 7812 или 7815. Последние цифры определяют выходное напряжение; так, ИС 7812 выдает 12 В. Стабилизатор не нуждается в охлаждении, поскольку рабочие токи данной схемы очень малы. Внимание! При использовании сетевого источника питания увели чивается риск наложения на сигнал наводок от сети. Эти 60герцевые наводки могут скрыть белый шум, так же как и голоса, ухудшая результаты эксперимента. Поэтому перед началом записи удостоверьтесь, что экран надежно заземлен. Существует несколько способов уменьшить шум:

предельно уменьшите длину кабеля, соединяющего генератор шума с усилителем или магнитофоном;

поскольку на величину наводок может влиять фаза подключения к сети, для нахождения оптимума выньте вилку из розетки, поверните на 180° и снова включите;

в критических случаях используйте более качественный источник питания для магнитофона (наилучший вариант батарейки);

располагайте магнитофон и генератор шума как можно дальше от источников наводок: электропроводки, бытовых приборов холодильников, микроволновых печей, фенов и пр. Можно также использовать специальные заграждающие фильтры от сетевых наводок, включая их между генератором белого шума и магнитофоном или усилителем. В одном из предлагаемых проектов представлен фильтр, который настраивается на частоты от 50 до 60 Гц (в некоторых странах частота сети переменного тока составляет 50 Гц).

Для получения максимальной амплитуды сигнала попробуйте изменить сопротивление резистора R1 в пределах от 220 кОм до 1,2 МОм. Изменить спектр розового шума можно, регулируя емкость конденсатора С2 в диапазоне от 1200 пФ до 0,1 мкФ. Коэффициент усиления транзистора можно изменять, регулируя сопротивление резистора R3 в пределах от 330 кОм до 1,2 МОм. Последовательно с конденсатором С2 рекомендуется включить пе ременный резистор номиналом 100 кОм. С его помощью можно изме нять спектр розового шума, генерируемого схемой. Уровень сигнала белого шума, формируемого схемой, описанной в проекте 1, определяется коэффициентом усиления каскада на транзисторе Q1. Часто уровень сигнала недостаточен для возбуждения низкочувствительного аудиоусилителя. Для увеличения уровня выходного сигнала схемы можно использовать второй каскад усиления, который рассматривался в предыдущем проекте. С дополнительным каскадом схема формирует сигнал, достаточный для подачи на вход магнитофона, аудиоусилителя или передатчика. Принцип работы Схема будет работать в режиме генератора розового шума, если замкнуть переключатель S1. Устройство может питаться от 9вольтовой батарейки или любого другого источника с напряжением 912 В. Величина питающего напряжения (9 В или 12 В) выбирается в зависимости от типа транзистора, используемого в качестве источника шума. Схема может не заработать при 9вольтовом напряжении и потребовать источника питания на 12 В. В таком случае можно использовать восемь стандартных «пальчиковых» батареек, как р предыдущем проекте. Токи потребления схемы незначительны, и батарейки прослужат достаточно долго. Монтаж схемы Устройство может быть выполнено на печатной плате; расположение деталей показано на 1.21. Другой вариант исполнения навесной монтаж на колодке. Его применение столь же удачно, поскольку в устройстве используются только дискретные компоненты: транзисторы, резисторы, конденсаторы и пр. (не интегральные схемы). В качестве эксперимента можно провести монтаж на универсальной монтажной плате (беспаечной). Схему и источник питания можно поместить в пластмассовый корпус; подойдет и металлический корпус он будет действовать как экран, отсекая внешний шум и исключая возникновение наводок. Примечание Независимо от того, как именно реализована схема, необходимо уделить серьезное внимание выходному кабелю. Во избежпние сетевых наводок он должен быть экранирован. Особенно тщательно надо экранировать кабель, если используется беспаечная плата или если схема питается от источника переменного тока.

Как и в предыдущем проекте, схема подключается к микрофонному входу магнитофона или к аудиоусилителю. В первом случае шум будет непосредственно записываться на пленку, а во втором вы сможете прослушивать его через громкоговоритель. Эта схема пригодится для модулирования выходного сигнала в передатчиках, как будет показано ниже, в опытах с радиоволнами. Уровень шума меняют с помощью ручки регулировки громкости на усилителе. Схема питается от стандартных «пальчиковых» батареек; также можно использовать источник питания, предложенный в предыдущем проекте. Для настройки коэффициента усиления изменяйте сопротивление резистора R6 в пределах 330 кОм 1 мОм. Попробуйте подключить потенциометр сопротивлением 10 кОм на выход схемы: Этот компонент можно использовать в качестве регулятора уровня сигнала. Способ подключения потенциометра показан. Его наличие позволит избежать перегрузки схемы и маг 122. Доработка нитофона. схемы для регулировки Для изменения спектра шума используйте уровня сигнала низкочастотный фильтр