سیگنال صوت

دسته: برق ، الکترونیک و مخابرات
بازدید: 125 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 1033 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 87

امروزه تمام ادوات صوتی مانند رادیو ، ضبط ، اكو ،آمپلی فایر و مدارات متعادل كننده به انواع مختلف دیجیتال و آنالوگ وجود دارد كه از لحاظ تعداد كانالهای فركانسی نیز گوناگون می باشند بسته به نیاز معمولا از 3 كانال تا 20 كانال در صورت امكان دیده می شود كه هر چه تعداد كانالها بیشتر باشد امكان كار روی صوت بیبشتر می شود در عین حال هزینه و حجم مدار وسیعتر

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

سیگنال صوت 

مقدمه :

در طراحی و ساخت سیستمهای مخابراتی و صوتی و تصویری مهمترین موضوعی كه وجود دارد این است كه بتوانیم سیگنال فرستاده شده را به بهترین كیفیت دریافت كنیم و بیشترین شباهت بین سیگنال خروجی و ورودی برقرار باشد و در سیگنال صوت و تصویر اینكه شنونده و بیننده بهترین تصویر ممكن و با كیفیت ترین صدا را دریافت كند.

هر قدر هم كه یك سیستم گیرنده با دقت و كیفیت طراحی شود باز هم به علل مختلف خروجی ها بطور كامل دلخواه ما نخواهد بود و اعوجاج سیگنالها و نویز محیط خروجی را خراب خواهند كرد سعی طراحان به این است كه ادواتی را به مدار اضافه كنیم تا اینكه خروجی ها به سیگنال ایده آل نزدیك شود .یكی از این مدارات متعادل كننده EQUALIZER است در بحث حاضر ما روی متعادل كننده های صوتی متمركز خواهیم شد كه در فركانس صوت یعنی 20هرتز تا 20 كیلو هرتز كار می كنند .

امروزه تمام ادوات صوتی مانند رادیو ، ضبط ، اكو ،آمپلی فایر و ... مدارات متعادل كننده به انواع مختلف دیجیتال و آنالوگ وجود دارد .كه از لحاظ تعداد كانالهای فركانسی نیز گوناگون می باشند بسته به نیاز معمولا از 3 كانال تا 20 كانال در صورت امكان دیده می شود كه هر چه تعداد كانالها بیشتر باشد امكان كار روی صوت بیبشتر می شود در عین حال هزینه و حجم مدار وسیعتر خواهد شد. اصول كار اكولایزر بر اساس فیلترهای میان گذر می باشد كه برای هر كانال فیلترهایی در نظر گرفته می شود در پروژه جاری سعی شده است كه سیگنال صوت و روشهای تولید ان بررسی شود ضمن اینكه به ورودی و خروجی مدارات صوتی یعنی میكروفون و بلندگو نیز توجه شده است .

سپس به معرفی اكولایزر و نحوه كار كردن و روشهای ساخت آن پرداخته شده و همچنین بررسی  انواع فیلترها و فیلترهایی كه در پروژه جاری به كار رفته و طراحی آنها پرداخته شده است .در ادامه به نحوه ساخت و پیاده سازی و طراحی این مدار 6 كاناله توضیح مدار و قسمتهای مختلف آن و توضیح در مورد آمپلی فایر بكار رفته در آن LM380  پرداخته شده است .

فصل اول

معرفی سیگنال صوت :

صوت عبارت از ارتعاشاتی است كه قابل شنیدن باشد و این ارتعاشات را اجسام مادی مرتعش در اطراف خود منتشر می سازند .مبحثی از فیزیك كه در آن از پدیده صوت بحث می شود اكوستیك نام دارد . هر گونه صوتی را كه در نظر بگیریم از لحاظ احساسات مربوط به حس شنوایی دارای سه خاصیت اصلی است : شدت ،ارتفاع و طنین صوت شدت صوت تاثر از انرژی صوتی است كه به عوامل مختلفی بستگی دارد :

-       مقدار انرژی است كه در واحد زمان از واحد سطح عمود بر امتداد انتشار عبور می كند

-       دامنه ارتعاشات

-       فركانس ارتعاشات

-       جرم واحد حجم از حجم جسم مرتعش

-       سرعت انتشار صوت در جسم مرتعش

 شدت صوت را ممكن است به كمك خاصیت رزنانس زیاد كرد یعنی :

هر گاه در پهلوی جسم A كه قابلیت ارتعاش كردن دارد جسمی مانند B را به ارتعاش در می آوریم اگر پریود مخصوص یكی از ارتعاشات آزاد جسم A  مساوی باشد باید پریود ارتعاش جسم B در این صورت جسم A نیز به ارتعاش درخواهد آمد این پدیده را رزنانس و جسم A  را رزناتور گویند .

قدرت منابع صوتی :

از روی محاسبه شدت صوت در یك نقطه معین می توان به قدرت منبع آن پی برد این موضوع برای انتخاب محل نطق و خطابه و موزیك و غیر آن دارای كمال اهمیت است .

در مورد صحبت و در حدود فركانس صدای انسان قدرت متوسط صوت ناطق در حدود میكرو وات است . ولی باید در نظر داشت كه انرژی فركانسهای زیاد صدای انسانی در موقع صحبت با انرژی فركانسهای كم اختلاف كلی دارد و ممكن است انرژی صوت انسانی در موقع صحبت به هزار میكرووات نیز برسد .

ارتفاع صوت :

صدای خشن و كلفت را بم و صدای نازك و تیز را زیر و خاصیت زیر و بمی هر صوت را ارتفاع آن می نامند . صدای زیر ارتفاع بیشتری از صدای بم دارد .

ثابت شده است كه زیر و بم بودن هر صدا با فركانس آن ارتباط دارد یعنی هر اندازه فركانس صدا بیشتر باشد صدا زیر تر و هر چقدر فركانس آن كمتر باشد صدا بم تر است .نكته دیگر اینكه ارتفاع صوت به شدت صوت بستگی ندارد ولی ثابت شده كه وقتی شدت صوت زیاد شود اگر صوت بم بوده بم تر و اگر زیر بوده زیر تر می شود .

حدود ارتفاع صوت :

گوشهای معمولی ارتعاشات با فركانس كمتر از 16 هرتز و بیشتر از 38 كیلو هرتز را حس نمی كنند .ولی حد متوسط برای گوش انسان را بین 20 هرتز و 20 كیلو هرتز در نظر می گیرند .

هارمونیك ها :

وقتی در یك جسم ارتعاشاتی پیدا شوند كه فركانس آنها نسبت به یكدیگر مانند اعداد N ... 3،2، 1 باشند در این صورت بم ترین آنها را ارتعاش اصلی و بقیه آن را هارمونیك آن صوت اصلی می نامند .

طنین صوت :

تجربه نشان می دهد كه هرگاه یك نت مخصوص را هر دفعه با یك آلت  موسیقی بنوازند در حالی كه چشم را بسته باشند گوش بخوبی تشخیص می دهد كه این دو صدا از دو اسباب مختلف است .از اینجا معلوم می شود كه هر اسباب و آلت موسیقی در موقع ادای یك نت خاصیتی مخصوص به خود دارد .این كیفیت و خاصیت مخصوص به هر صدا را طنین صدا نامند .

برای بیان علت آن فرضیه های مختلفی وجود دارد ، بعضی آنرا بواسطه وجود اختلاف فاز در دو صدا می دانند ، بعضی معتقدند كه طنین هر صوت مربوط به عده و نوع و شدت هارمونیك هایی است كه با صوت  اصلی آن همراه است یعنی مثلا در یك نت هارمونیك هایی دو ،چهار ، شش ، دوازده و بیست موجود است و در دیگری هارمونیك هایی  شش و بیست .

روشهای تولید صوت :

-       ایجاد یك تك فركانس بوسیله ارتعاش یك جسم مانند فنر و تركیب فركانسهای مختلف.

-       تار مرتعش كه امواج عرضی روی آن منتشر می شود و این طور در نظر می گیریم كه حركت تعداد معینی از جرمهای مساوی كه در طول تار بی جرمی به فاصله های مساوی قراردارند و سپس این تحلیل را به تعداد بی شماری جرم بسط دهیم كه فاصله آنها بی اندازه كم است بدین ترتیب بی نهایت نقطه جرمدار تاره نقش خواهیم داشت كه حل آن معرفی بی نهایت فركانس گوناگون ارتعاش است .

-       ارتعاش میله ها : نوع مهم دیگر انتشار موجهای طولی در میله است هنگامی كه آشفتگی موج طولی در طول چنین میله ای منتشر شود جابجایی ذرات میله به موازات محور آن است اگر ابعاد عرضی میله نسبت به طول آن كوچك باشد هر سطح مقطع عمود بر محور را می توان واحد متحركی گرفت در واقع هنگام انتشار موج طولی در میله ، تراكم و انبساط لایه ها سبب جابجایی نقاط میله در امتداد عرض می شود ..ولی اگر میله نازك باشد می توان حركات جانبی لایه ها را نادیده گرفت كاربردهای میله های مرتعشی با موجهای طولی در وسائل آكوستیكی فراوان است .از جمله میله های استانده فركانس به ابعاد مختلف برای تولید صدا با ارتفاعهای مشخصی را می توان نام برد . در این میله ها فركانس نسبت عكس با طول دارد .

-       ارتعاشهای یك صفحه تخت : بر خلاف موارد قبلی این ارتعاش دو بعدی می باشد یعنی ارتعاش هر نقطه بستگی به وضع آن نسبت به محور دارد مانند پوسته گرد كه از اطراف بطور یكنواخت كشیده شده باشد و در آن نیروی برگرداننده وابسته به سختی در برابر نیروهای وابسته كششی قابل چشم پوشی است نمونه های  آن پوسته كشیده شده روی دهانه طبل یا دیافراگم میكروفون خازنی است و دیگری ورقه نازك گرد است كه عامل اصلی ارتعاش آن سختی جسم است از نمونه های آن دیافراگم های گوشی دهانه تلفنهای معمولی است

-       صوت ناشی از امواج تخت : كه معمولا فركانسی بالاتر از حد شنوایی دارند و معمولا در گوش ایجاد درد می كنند كه این امواج سه بعدی هستند مانند صدای هواپیمای جت .

2-1- بلندگوها :

بلندگوی ایده آل باید دارای مشخصات زیر باشد :

1-   باید دارای كارایی الكترواستاتیكی نزدیك به صد در صد باشد .

2-   پاسخ صوتی كه از آن خارج می شود در فاصله كامل فركانسهای قابل شنیدن مستقل از فركانس باشد .

3-   در صوت خروجی  هارمونیك داخل نسازد و همچنین بوسیله مدولاسیون داخلی در آن عوجاج ایجاد نكند .

4-   سیگنالهایی را كه به آن واردمی شوند بتواند عینا به همان شكل دوباره بسازد.

5-   قادر باشد صوت را در اطراف خود مستقل از راستای بخصوص منتشر كند .

6-   تا حد امكان از لحلظ اندازه كوچك باشد .

 ساختن بلندگویی كه تمام خواص بالا را داشته باشد ممكن است مشكل باشد ولی سعی میكنیم حتی الامكان به این مشخصات نزدیك شویم .

دو نوعی كه بیش از همه به كار می روند عبارتند از بلندگوهای دینامیكی و بلندگوهای بوق دار .هر دوی این بلندگوها از كوپلینگ الكترودینامیكی  كه بین حركت صفحه ای مرتعش به نام مخروط بلندگو یا دیافراگم  و جریان موجود در VOICE-COIL   یا پیچك صوتی برقرار است استفاده می كنند .انواع دیگر كوپلینگ الكترو دینامیكی كه برای این مقصود بكار می روند عبارتند از كوپلینگ الكترواستاتیك و كوپلینگ الكترومغناطیسی در گیرنده های تلفنی .

بلندگوی دینامیكی :

مخروط  بلندگو تابش خود را به یك طرف دیوارك بیكران مسطحی كه بلندگو روی آن نصب شده می فرستد .

اتلاف نیز وجود دارد كه مربوط به انعطاف مكانیكی ماده چنین است كه برای محدود كردن حركت مخروط در لبه خارجی آن و نیز در نزدیك پیچك صوتی نصب شده و سبب می شود كه حركت آزاد مخروط فقط در امتداد محور آن باشد .وقتی فركانس حركت دهنده بالا باشد مخروط بلندگو دیگر به شكل یك واحد حركت نمی كند بلكه به منطقه های مختلف تقسیم می گردد. یعنی وقتی  كه بعضی از این منطقه های روبه بیرون در حركتند منطقه های دیگر حركت رو به درون خواهند داشت .وقتی این عمل روی داد مقدار ثابت سربسته تغییر می كند .پیچك صوتی مستقیما به صفحه لرزان اتصال دارد و می تواند در میزان شعاع مغناطیسی كه امتداد آن عمود بر پیچش پیچك قرار گرفته به جلو و عقب حركت كند .اگر میدان مغناطیسی را كه در آن پیچك حركت نمی كند یكنواخت فرض می كنیم نیروی راننده  كه به مخروط بلندگو وارد می شود متناسب است با جریانی كه داخل پیچك جاری است .به علت انعطاف پذیری سطح تابنده بلندگوی مخروطی راستای انتشار پرتوهای صوتی آن وسیع است .این خاصیت بواسطه محدود بودن سرعت موجهای ارتعاشی عرض در مخروط است كه سبب می شود حركت قسمتهای محیطهای مخروط نسبت به حركت پیچك صوتی و قسمت مركزی مخروط بیافتد. وقتی زاویه مخروط بزرگتر شود خاصیت راستا روی پرتوهای انتشار یافته اند از بلندگو كم شود .یعنی این خاصیت در زاویه های بزرگتر كمتر از وقتی است كه زاویه كوچك باشد .علت این است كه در حالت نخست سختی موثر سطح بلندگو كمتر است . سر انجام در فركانسهای بالاتر از فركانس اصلی  رزونانس مربوط به سطح مخروط ، سخت نبودن آن سبب می گردد كه قسمتهای مختلفش با فاز مخالف به ارتعاش در آیند در نتیجه شعاع موثر مخروط با زیاد شدن فركانس كم می شود كه سبب وسعت صدای منتشر شده از بلندگو می گردد. دو اثری كه در كم كردن شعاع موثر مخروط پیدا می شود عبارت است از كم شدن مقاومت تابش كه سبب كم شدن مقدار بازداده آكوستیكی در فركانسهای زیاد می گردد با وجود این تا حدودی این كاهش بر اثر كم شدن جرم موثر متعلق به مخروط جبران گردد .در فركانسهای كم كه برای انتقال حركت مركز مخروط و رسیدن آن به حلقه بیرونی وقت كوتاهی نسبت به پریود ارتعاش لازم است می توان فرض كرد كه مخروط مانند سطح سختی ارتعاش می كند .سرعت انتشار موجهای ارتعاشی عرضی در مخروط كاغذی عموما تابع كلفتی ، سختی و زاویه مخروط و همچنین تابع فركانس وارد به آن است با وجود این در مخروطهای كه معمولا در تجارت بكار می رود سرعت مشاهده شده در حدود 500 متر بر ثانیه است .در نتیجه برای رسیدن هر نوع آشفتگی ، حركتی از پایین به حلقه بیرونی مخروطی به زاویه 120 كه 501 متر شعاع آن باشد زمانی در حدود 4/1 ثانیه بیشتر لازم نیست و بنابراین می توان بطور معقولی فرض كرد كه در فركانس كمتر از 500 متر بر ثانیه است. در نتیجه برای رسیدن هر نوع آشفتگی ، حركتی از پایین به حلقه بیرونی مخروطی به زاویه 120 كه 501 متر شعاع آن باشد زمانی در حدود 4/1 ثانیه بیشتر لازم نیست و بنابراین می توان بطور معقولی فرض كرد كه در فركانس كمتر از 500 هرتز مخروط به شكل یك واحد یكپارچه حركت می كند.

در فركانسهای بالا دیگر مخروط به صورت یكپارچه ارتعاش نمی كند بلكه ارتعاش آن در منطقه های جداگانه ای كه بوسیله دایره های گرهی از یكدیگر جدا می گردند انجام می پذیرد. دامنه ارتعاش در منطقه بیرونی نسبتاً كوچك است. چنانچه با تقریب می توان گفت ارتعاشها فقط از قسمت مركزی با شعاع و جرم خاص كه با زیاد  شدت فركانس كم می شود منتشر می شوند. این كاهش در شعاع مؤثر مخروط صورت می گیرد سبب می شود ایستادگی مؤثر به تشعشع تقریباً با  كم شود.

چون این دستگاه در فركانسهای بالا با جرم كنترل می شود بنابراین امپدانس مكانیكی آن مساوی است با . اگر از  بكاهیم و بر فركانس بافزائیم  با سرعتی كه پیستون سخت زیاد می شد افزایش نمی یابد. زیرا در پیستون سخت  به مقدار ثابتی باقی می ماند.

-نتیجه این دو اثر این است كه كارایی بلندگوی مخروطی برای فركانسهای بیش از 1000 هرتز تا اندازه ای افزایش می یابد و اگر بخواهیم كه مخروط كاغذی زیاد تقریباً مانند پیستون با شعاع كوچكتر ارتعاش كند این منظور را می توان تا حدود زیادی بدین سان تأمین كرد كه مخروط را با تعداد زیادی قطعات چین دایره ای بسازیم وقتی كه بلندگو را بوسیله تقویت كننده با لوله های تخلیه شده به ارتعاش درآوریم بسیار دشوار است كه توان در داده آن را به مقدار معینی مستقل از فركانس نگاهداریم. این دشواری به خصوص در فركانسهای بالا زیاد می شود. در این فركانسها امپدانس الكتریكی Z1 به سرعت با زیاد شدن رامتانس القایی Le زیاد می گردد در نتیجه وقتی كه ولتاژ ثابتی را به دو قطب ورودی تقویت كننده متصل سازیم پاسخ آكوستیكی بدست می آید نسبت به منحنی پاسخ بلندگویی كه توان مفروض ثابتی به آن وارد ساخته باشیم با سرعت بیشتری تنزل می كند. حل مسئله یكنواخت نگهداشتن بازداده آكوستیكی بلندگوها در فركانسهای پائین دشوارتر است از حل همین مسئله در فركانسهای بالا یكی از روشهای بهتر كردن پاسخ بلندگو در فركانسهای كم این است كه شعاع بلندگو را زیاد كنیم. با وجود این افزایش كارایی بدینوسیله بر طبق انتظار نخواهد بود زیرا كه جرم بلندگو هم زیاد می شود. راه دیگر تقویت پاسخ در فركانس پائین این است كه سختی سیستم تعلیق را كم كنیم تا در نتیجه فركانس رزونانس مكانیكی كاهش یابد.

ولی اگر سختی را زیاد كم كنیم جابجایی مخروط در فركانسهای پائین خیلی زیاد می شود و این ممكن است تداخل هارمونیكها را موجب شود كه این تداخل هرچقدر هم كم باشد اثر نامطلوب دارد زیرا موجب تیزی صوت و غیرطبیعی شدن آن می شود روش دیگر اصلاح بلندگو در فركانسهای پائین این است كه بلندگو را در نوعی جعبه كه سبب تقویت خروجی می شود سوار كنند. گروهی از اینگونه جعبه ها خروجی با اینگونه تقویت می كنند كه مقاومت تشعشعی را كه بر مخروط بلندگو وارد می شود نسبت به بلندگویی كه در دیوار نصب شده باشد افزایش می دهند.

جمع شرایط لازم برای تأمین خروجی مطلوب در فركانسهای بالا و پائین امكان پذیر نیست بنابراین برای اینكه بلندگویی جهت استفاده در فاصلة وسیعی از فركانسها داشته باشیم لازم است حداقل دو بلتدگو به كار بریم كه یكی برای فركانسهای پائین و دیگری برای فركانسهای بالا مطلوب باشد. هر یك از این دو بلندگو بوسیله یك شبكه الكتریكی متوازن به تقویت كننده متصل می گردند تا این شبكه به هر كدام از آنها فركانسی را انتقال دهد كه پاسخ آن واحد در آن فركانس نسبتاً پذیرفتنی و یكنواخت باشد.

بلندگوهای بوق دار:

هرگاه به چشمه صوت كوچكی بوق مناسبی متصل سازیم خروجی آن در فركانسهای پائین بهتر می شود. در حقیقت عمل چنین بوقی مانند عمل ترانسفورماتور است. یعنی امپدانس بار هوایی را كه معمولاً چگالی آن كم است با امپدانس پیستون مرتعش كه جرم نسبتاً بیشتری دارد بطور مؤثری متوازن می سازد، در فركانسهای بالا اثر بوق قابل صرف نظر است زیرا فركانسهای بالا كه از چشمه صوت برمی خیزد معمولاً بصورت تابة باریك منتشر می گراند و از اینرو دیواره های دیواره های بوق اثر زیادی ندارد. مهمترین خصوصیت بوق این است كه امپدانس گلوی آن با فركانس تغییر می كند اما امپدانس گلو نیز تابع سطح گلوی بوق، دهانه آن و میزان ازدیاد سطح مقطع قائم بوق است. وقتی سطح دهانه بوق بسیار زیاد باشد تأثیرش به امپدانس گلو ناچیز است و در این حالت تغییر امپدانس با فركانس در درجه اول تابع شكل بوق است.

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

برچسب ها : سیگنال صوت , طرح توجیهی سیگنال صوت , دانلود سیگنال صوت , برق , سیگنال , صوت , قدرت منابع صوتی , حدود ارتفاع صوت , دانلود طرح توجیهی , پروژه دانشجویی , دانلود پژوهش , دانلود تحقیق , پایان نامه , دانلود پروژه , بلندگوهای بوق دار , هارمونیك ها , روشهای تولید صوت , ارتعاش میله ها