Generator szumu

Do czego to służy?

W praktyce szum biały

Generatory szumu używane są przede

nie znajduje szerokiego za−

wszystkim przez elektroakustyków pod−

stosowania w praktyce.

czas pomiarów parametrów akustycz−

Znacznie częściej używa

nych pomieszczeń oraz przy regulacji sys−

się

szumu

różowe−

temów nagłośnieniowych. Stanową też

go. Znów mówiąc najproś−

bardzo cenne uzupełnienie pracowni każ−

ciej można stwierdzić, że

dego elektronika.

szum różowy ma wielkość

Każdy elektronik, który choć trochę za−

(amplitudę) poszczegól−

jmuje się tematyką audio powinien mieć

nych składowych zbliżoną

dobry generator szumu. Jest to bardzo

do tej, jaką mają naturalne

przydatny przyrząd, bo pozwala znakomi−

źródła dźwięku (np. orkies−

cie uprościć pomiary i regulację aparatury

tra symfoniczna).

audio.

Tym samym generator

W artykule opisano bardzo prosty, ale

szumu różowego jest doskonałym

zystor T1, potem w drugim stop−

funkcjonalny generator szumu. Układ

sygnałem testowym. Przy testowa−

niu przez tranzystor T2. Na wy−

można zmontować z powszechnie do−

niu aparatury czy obiektów szum

jściu występuje szum o wartości

stępnych elementów w ciągu kilkunastu

różowy jest pod wieloma względa−

międzyszczytowej rzędu kilkuset

minut. Charakterystyka szumu może być

mi lepszy od pojedynczego przebie−

miliwoltów. Taka wartość wystar−

zmieniana przez dodanie na wyjściu pros−

gu, jakim „przegwizduje się” badany

czy nawet do sprawdzania wzmacniaczy

tego filtru.

obiekt (zwykle jest to przebieg sinusoidal−

mocy. Do współpracy z urządzeniami

Szczegółowe omówienie ciekawego

ny o częstotliwości 1kHz), bo bardziej od−

o dużej czułości należy obniżyć poziom

tematu szumów i pomiarów audio z uży−

powiada rzeczywistym warunkom pracy

sygnału przez zastosowanie prostego

ciem generatora szumów zajęłoby co naj−

badanego układu.

tłumika na wyjściu, ewentualnie wyko−

mniej kilka stron druku i artykuł taki może

Mając do dyspozycji generator szumu

rzystać sygnał z kolektora tranzystora T1.

się pojawić w EdW na życzenie czytelni−

różowego oraz analizator widma można

Charakterystyka (barwa) szumu zależy

ków. Redakcja może też przedstawić

w prosty sposób w jednej chwili określić

w dużej mierze od zastosowanej diody Ze−

praktyczny analizator widma akustyczne−

charakterystykę wzmacniacza mocy,

nera. Może to być dowolna dioda na na−

go współpracujący z generatorem szumu

przedwzmacniacza, mikrofonu, głośnika,

pięcie 3,9...6,2V. Dioda ta powinna być

(prosimy o listy w tej sprawie).

czy całego systemu nagłośnieniowego.

wybrana z większej liczby podobnych diod

W niniejszym artykule podane zostaną

Ale nawet bez analizatora widma genera−

podczas sprawdzania układu generatora.

tylko ogólne informacje na temat szumu.

tor szumu okaże się bardzo przydatny

Rzecz w tym, że poszczególne egzempla−

Szum to przebieg o przypadkowym

podczas sprawdzania aparatury audio.

rze diod Zenera, nawet pochodzące z jed−

kształcie. Dla elektronika i elektroakusty−

Początkujący elektronicy, którzy do tej

nej serii produkcyjnej (i jednego opakowa−

ka najważniejsze znaczenie ma fakt, że

pory nie mieli do czynienia z generatora−

nia) mają różny nie tylko poziom szumów,

dobry generator szumu zawiera składo−

mi szumu, a szumy traktowali zawsze ja−

ale i barwę generowanego szumu.

we o wszystkich częstotliwościach pas−

ko przekleństwo, powinni koniecznie wy−

Niektóre egzemplarze szumią bardzo

ma a

akustycznego.

konać proponowany układ i zapoznać się

słabo. Inne szumią silnie, ale w sygnale

Początkującym elektronikom takie

z różnymi barwami szumu.

oprócz typowego szumu słychać także

stwierdzenie może wydać się co naj−

wyraźne trzaski. Takie trzeszczące diody

mniej dziwne, ale rzeczywiście tak jest.

Jak to działa?

nie nadają się do opisywanego generato−

Bez większego błędu można powie−

Schemat ideowy układu pokazano na

ra. Ale wśród kilku czy kilkunastu diod

dzieć, że generator szumu to taki genera−

rysunku 1. Źródłem szumów jest dioda

z powodzeniem można znaleźć egzemp−

tor, który jednocześnie (tak!) jest źródłem

Zenera D1. Szumy powstające w tej dio−

larz dający stabilny szum, o barwie zbliżo−

sygnałów o wszystkich częstotliwoś−

dzie są wzmacniane najpierw przez tran−

nej do szumu białego lub różowego.

ciach pasma akustycznego (i nie tylko

akustycznego).

Jeśli

sygnał

zawiera

składowe

o wszystkich częstotliwościach, to nasu−

wa się pytanie, czy te składowe mają

równe wielkości? To jest bardzo ważne

pytanie!

Nie wchodząc w szczegóły i nieco

upraszczając zagadnienie można powie−

dzieć, że jeśli wielkość (amplituda)

wszystkich składowych jest jednakowa,

to mamy do czynienia z tak zwanym szu−

mem b

białym. Szum biały to mniej więcej

taki szum, jaki słyszy się z głośnika star−

szego, ręcznie strojonego radia, które na

zakresie UKF nie zostało dostrojone do

żadnej stacji.

Rys. 1

1. S

Schemat iideowy

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98

55

generator do wzmacniacza i posłuchać

szumu przez kolumny lub słuchawki.

Wykaz e

elementów

Szum biały brzmi podobnie jak ciągły

Rezystory

R1,R3,R4: 47kΩ (33...100kΩ)

dźwięk sssssssssss... Czym ostrzejszy

R2,R5,R6: 4,7kΩ (3,3...10kΩ)

dźwięk, tym więcej składowych o więk−

R7: 100kΩ...1MΩ

szych częstotliwościach.

Kondensatory

Szum różowy brzmi podobnie do ciąg−

C1: 10µF/16V

C2,C3: 470nF

łego dźwięku fffffffff...

C4: 1nF foliowy

Jeśli natomiast brzmienie szumu przy−

C5: 47...100µF/16V

pomina ciągły dźwięk hhhhhhh... to

Półprzewodniki

w szumie jest za mało składowych

D1: dioda Zenera 4,7...6,2V

T1,T2: dowolne tranzystory NPN np. BC548B

o większych częstotliwościach.

Rys. 2

2.

Montaż i uruchomienie

trudne, wręcz niemożliwe dla zdecydo−

Prosty układ generatora szumu może

wanej większości czytelników. Nie moż−

Dwa tranzystory zapewniają bardzo

być zmontowany na kawałku płytki druko−

na tu podać zalecanych wartości elemen−

duże wzmocnienie niewielkiego przebie−

wanej, albo też podobnie jak egzemplarz

tów z rysunku 2, bowiem poszczególne

gu z diody Zenera. Nie należy jednak do−

modelowy – przestrzennie, czyli „w pają−

egzemplarze diod Zenera będą mieć róż−

dawać trzeciego stopnia wzmocnienia,

ku”. Montaż nikomu nie sprawi trudności.

ną barwę szumu. Na szczęście dokładne

bo układ wzbudzi się na wysokich częs−

Należy dobrać egzemplarz diody Zene−

kształtowanie charakterystyki nie jest ko−

totliwościach. Już przy dwóch tranzysto−

ra, dający równy i silny szum, bez słyszal−

nieczne i w praktyce ewentualne korekty

rach układ ma tendencje do samowzbu−

nych trzasków.

będą polegać jedynie na zwiększeniu po−

dzenia (wskutek szkodliwych sprzężeń

Po zmontowaniu i podłączeniu do

jemności C4, by uzyskać brzmienie zbli−

pojemnościowych oraz przez obwody za−

wzmacniacza może się okazać, że za−

żone do dźwięku ffffffff...

silania) i do ich wyeliminowania koniecz−

miast pożądanego szumu różowego,

Układ można umieścić w dowolnej

ny jest kondensator C4.

układ generuje szum o barwie zbliżonej

obudowie. Ze względu na duże wzmoc−

Jak wspomniano na wstępie, naj−

do szumu białego. Aby uzyskać odpo−

nienie układu, jest on bardzo czuły na

bardziej pożądany jest szum różowy.

wiednią barwę (brzmienie zbliżone do

wszelkie zakłócenia. Dobrze wzmacnia

Przeciętny czytelnik EdW nie jest

dźwięku ffffffff...) należy albo zastoso−

również przydźwięk sieciowy (50Hz).

w stanie zmierzyć charakterystyki

wać na wyjściu filtr, albo zmienić wartoś−

Przydźwięk taki może się pojawiać przy

częstotliwościowej szumu i uzyskać

ci kondensatorów C2, C3 lub C4.

zbliżeniu ręki do układu, zwłaszcza przy

szumu „naprawdę różowego” (czyli

Zmniejszanie pojemności C2 i C3

zasilaniu z sieci przez zasilacz 9...15V.

takiego, w którym energia poszczegól−

zmniejsza zawartość niższych składo−

Gdyby przydźwięk dawał się we znaki,

nych składowych maje ze wzrostem

wych. Zwiększanie pojemności C4

układ trzeba zaekranować (choćby folią

częstotliwości o 3 decybele na okta−

zmniejsza zawartość wyższych składo−

aluminiową z czekolady) i ekran dołączyć

wę). W praktyce wcale nie jest to ko−

wych. Dla dokładniejszego dobrania bar−

do minusa baterii zasilającej.

nieczne. Barwę szumu można bowiem

wy szumu być może należałoby zastoso−

Piotr G

Górecki

z potrzebną tu dokładnością określić

wać obwody pokazane na rysunku 2

2, ale

Zbigniew O

Orłowski

metodą na słuch. Wystarczy dołączyć

dobranie wartości elementów byłoby

Dwukolorowe biegające światełko LED

c.d. ze str. 54

Jeśli jednak ktoś zdecyduje się na zasi−

lanie bateryjne, to powinien zaopatrzyć się

w baterie alkaliczne dobrego producenta.

Układ można umieścić w obudowie

KM−35N, KM−42N, KM−48N lub innej o od−

powiednich do urządzenia wymiarach.

Krzysztof W

Winkiel

Wykaz e

elementów

Rezystory

R1−R10: 4,7kΩ

R11−R20: 560Ω

R21: 1,5kΩ

PR1: PR 1kΩ

Kondensatory

C1: 100nF

C2,C3: 100µF/16V

Półprzewodniki

D1−D10: LED 2−kolorowa

T1−T10: BC558B

U1: NE555

U2: 4017

Rys. 2

2. S

Schemat m

montażowy

56

ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/98