Filtro Audio
FILTRI AUDIO
Filtro audio (analogico - digitale) con compressore ed espansore di dinamica
by Emilio Moretti ik1wjq
Il filtro analogico e’ composto da due sezioni:
1) Filtro attivo con l’operazionale LM324, usato nelle due combinazioni classiche passa banda e arresta banda o notch. Usando i valori dello schema la frequenza si sintonizza da 300 hz a 3,3 khz secondo la seguente formula semplificata:
Freq. passa banda in Hz =
R (Kohm) * C (nF) Dove R = resistenza variabile + 2k2 C = condensatore da 22 nF
Il guadagno in passa banda e’ di circa 35 db (con la regolazione del Q ottimale), mentre come attenuatore (Notch) raggiunge - 40 db (riduzione di circa 100 volte il segnale in ingresso).
2) Compressore ed espansore di dinamica con NE570
Il compressore viene inserito sul segnale in ingresso, mentre l’espansore e’ inserito all’uscita del filtro. La combinazione di entrambi permette un miglioramento del rapporto segnale rumore di circa 10db e insieme al filtro puo’ raggiungere un guadagno totale di oltre 40db, (Utile in presenza di segnali molto deboli). Inserendo solo l’espansore, il guadagno sul rumore e’ maggiore (max 20db) ma si sente l’effetto del qsb.
Filtro digitale a sintonia variabile
E’ un semplice filtro sincrono che si aggancia al segnale in ingresso e lo rigenera in tempo reale, con l’eliminazione completa del rumore,(Quando il segnale e’ superiore al rumore). Il filtro digitale si comporta come un passa banda collegato dopo il filtro analogico, la sua selettivita’ e’ in parte legata a quella dell’analogico e varia fra 300 e 100 hz .
Spiegazione dei comandi e loro uso.
S1: Deviatore Notch - Passa Banda
Con la regolazione della frequenza con potenziometro doppio 22 k o separati (F1/F2). La regolazione del Q con potenziometro da 10 k e’ di solito posizionato al centro.
S2: Deviatore Normale - Espansore
S3: Deviatore Normale - Compressore
S4: Deviatore Freq.unica - Due Frequenze (F1/F2)
Facilita la sintonia in modo notch, sul segnale da attenuare in quanto la banda e’ stretta. Si possono usare le due frequenze, anche quando si desidera un canale piu’ largo.
S5: Deviatore Uscita Analogico - Digitale
Usato per la cuffia, commutandolo in digitale e S6 in rele’ si esclude la cuffia, funziona solo l’uscita rele’.
S6: Deviatore Uscita Cuffia - Rele’ telegrafico
Se si usa la parte analogica in cuffia, commutando su rele’ si puo’ usare l’uscita rele’ contemporaneamente per il segnale cw a dispositivi esterni. Se non si desidera l’uscita cw con rele’ lo si puo’ ommettere insieme al circuito del rele’.
S7: Interruttore d’accensione.
Regolazioni parte digitale:
Frequenza = Sintonia dell’oscillatore digitale sulla frequenza che si vuole agganciare
Livello = Regolazione punto di lavoro del comparatore LM311, osservando il led, si deve accendere a media luminosita’in presenza del segnale da rivelare. Volume = Volume uscita segnale digitale in cuffia Trimmer = Da 10k regola una leggera reazione fra l’uscita cuffia e l’ingresso del comparatore LM311.
Informazioni sui componenti e montaggio del circuito.
1) Contenitore del prototipo in scatola di alluminio rettangolare 10x15x4 cm.
2) Tutti i potenziometri sono lineari, quello da 4k7 per la cuffia e’ conveniente sia a filo da 1 watt .
Per F1/F2 occorre un potenziometro doppio da 22k e uno singolo sempre da 22k. Le carcasse metalliche dei potenziometri vanno collegate a massa.
3) T1 e’ un piccolo trasformatore d’isolamento 1:1 impedenza 300 - 600 ohm. (Va bene il tipo di recupero da vecchie radio a transistor, fra il pilota e finali push pull oppure un piccolo trasformatore telefonico.)
4) (A) micro rele’ reed da 5 volt, 220 ohm di resistenza, (dimensioni come un integrato da 14 pin).
5) Il led per la sintonia deve essere da 5 mm di diametro.
6) Alimentazione esterna, se non si usa la batteria interna si puo’ collegare direttamente con 12 - 15 volt, l’assorbimento totale (compreso il 7805) e’ fra 50 - 100 ma.
7) L’espansore NE570 ha il pin 9 non collegato, in questo modo la sua risposta e’ veloce, viceversa collegandolo a massa con una capacita’ di circa 200 pf, si allunga un poco il tempo della risposta ma si eliminano maggiormente i disturbi di brevissima durata.
8) L’uscita e’ in grado di pilotare delle normali cuffie stereo, sono da preferire quelle che risaltano le frequenze basse.
Suggerimenti nell’ uso del filtro
Accorgimenti nella ricezione e limiti del filtro
1) Una volta regolato il volume del ricevitore che si gradisce in cuffia, si trova il punto ottimale del livello del comparatore nella parte digitale e del volume.
La frequenza del passa banda per iniziare si regola intorno ai 700 hz (potenziometro al centro) mentre quella del digitale intorno ai 1000 hz (oltre la meta’ del potenziometro).
2) L’inserimento dell’espansore con o senza compressore porta ad un’aumento del segnale in cuffia, quando per caso si passa da un segnale debole ad uno forte che centra la banda passante, quest’ultimo puo’ essere amplificato oltre misura, provocando fastidiosi picchi acustici, e’conveniente passare subito in notch e spostare F1 fuori frequenza..
3) La regolazione del Q (fattore di merito) in passa banda e’ limitata a 3/4 del potenziometro in quanto oltre si potrebbe innescare un leggero effetto eco.
4) Quando il segnale interferente e’ molto piu’ forte del segnale desiderato, la regolazione
dell’AGC del ricevitore crea un’attenuazione sul segnale debole, in tal caso conviene ridurre il guadagno in radio frequenza del ricevitore e alzare il volume.
5) Il Notch puo’ eliminare solo l’interferenza di una frequenza, nel caso di due segnali molto vicini fra loro (alcune decine di hz) e’ ugualmente utile per risaltare uno e attenuare l’altro attraverso la regolazione F1/F2.
6) Durante un qso se si e’in modo digitale, non si possono sentire altre stazioni che ci possono chiamare, anche forti come il corrispondente, se queste sono leggermente spostate di frequenza (200 hz e oltre).(Nei qso con piu’ partecipanti, si puo’ avere la stessa difficolta).
7) Il modo digitale risente del QSB in quanto il comparatore ha una finestra di funzionamento, si migliora la ricezione con l’inserimento del compressore e espansore. L’uso del solo espansore quando e’ possibile, permette facilmente l’eliminazione completa del rumore.
8) L’uscita telegrafica del rele’ si puo’ usare per eventuali registrazioni del cw oppure per una decodifica attraverso un PC o simili.
9) L’uso del filtro analogico e’ consigliabile anche per chi ha un ricevitore gia’ predisposto con il filtro stretto per cw, in quanto permette una migliore ricezione dei segnali deboli, tuttavia in questo caso si puo’ costruire solo la parte digitale del filtro.
10) In trasmissione il segnale del sidetone viene ad essere controllato dalla regolazione in
cui si trova il filtro, se siamo in modo digitale a volte occorre fare qualche regolazione diversa da quella in uso, per avere la migliore tonalita’ in cuffia.
11) Ad alta velocita’ (QRQ) il sistema digitale risponde alla perfezione in trasmissione con la giusta regolazione, e in ricezione ugualmente agendo sui livelli e la frequenza, in normali condizioni si puo’ avere un ottimo segnale.
Cordiali saluti a tutti da Emilio , IK1WJQ.
Caratteristiche:
Attenuazione NOTCH = 40 dB
Guadagno PB 35/40 dB
Con espansore si ha riduzione di rumore
Con rumore = 0 dB il segnale aumenta di 20 dB
VISTA COMPONENTI:
MODIFICA CON MICRO
Il circuito con LM311 e 74HC04 puó essere sostitutio dal seguente circuito che usa un micro controllore AT89C2051 programmato con il listato qui sotto riportato.
LISTATO
;IK1WJQ (LISTATO IN ASSEMBLER 51) PROGRAMMA
;FILTRO DIGITALE ASINCRONO A UN BIT x CW CON AT89C2051 MCU
;USO COMPARATORE (P1.0 P1.1) LETTURA COMPARAT. P3.6
;USCITA P3.7 - LED P3.0 - COMANDI FREQUENZA (+) P1.6 / (-) P1.7
RIT EQU 16 ;x REGOLAZIONE FILTRO
NOP
NOP
MOV P3,#127
MOV P1,#255
MOV SP,#99
MOV RIT,#45 ;RITARDO INIZIALE FILTRO
ACALL RIT1 ;45 x 4 = 180 uSEC.
ACALL RIT1 ;2 IMPULSI LED
JNB P1.6,FILT ;ESEGUE FILTRO STRETT.
AJMP FLARG ;CON PULS. ABBASSATO
RIT0: PUSH ACC ;RITARDO 1 M.SEC
MOV ACC,#248 ;12 MHZ QUARZO
PAU: NOP
NOP
DJNZ ACC,PAU
POP ACC
RET
RIT1: MOV P3,#126 ;ACCENDE LED
ACALL PAUX ;0,125 SEC
MOV P3,#127 ;SPEGNE LED
PAUX: PUSH B ;0,125 SEC
MOV B,#125
PAU0: ACALL RIT0
DJNZ B,PAU0
POP B
RET
FILT: ACALL RIT1 ;FREQ. BANDA STRETTA
ACALL RIT1 ;2 IMPULSI LED
DX1: JNB P3.6,DX1 ;ATTESA SEGNALE
SEGH: MOV R7,RIT
DX2: JB P1.7,DX3
ACALL RITP ;+ RIT REGOLAZIONE
DX3: DJNZ R7,DX2
JNB P3.6,SEGL
MOV P3,#254 ;USCITA = 1
AJMP SEGH ;LED ACCESO
SEGL: MOV R7,RIT
DX4: JB P1.6,DX5
ACALL RITM ;- RIT REGOLAZIONE
DX5: DJNZ R7,DX4
JB P3.6,SEGH
MOV P3,#127 ;USCITA = 0
AJMP SEGL ;LED SPENTO
FLARG: ACALL RIT1 ;FREQ. BANDA LARGA
ASX: JNB P3.6,ASX ;ATTESA SEGNALE
ASH: MOV P3,#254 ;USCITA = 1
JNB P1.7,FILT
JNB P3.6,ASL
AJMP ASH
ASL: MOV P3,#127 ;USCITA = 0
JNB P1.7,FILT
JB P3.6,ASH
AJMP ASL
RITP: INC RIT ;PIU' RITARDO
ACALL RIT1 ;IMPULSO LED
JB P1.7,REGX
INC RIT
INC RIT ;+ 3 RIT
REGX: RET
RITM: DEC RIT ;MENO RITARDO
ACALL RIT1 ;IMPULSO LED
JB P1.6,REGX
DEC RIT
DEC RIT ;- 3 RIT
RET
END