音频延迟线电路-为回声，混响效果

音频延迟线是一种技术，在这种技术中，给定的音频信号经过一系列数字存储阶段，直到最终的音频输出延迟一定的时间(通常以毫秒为单位)。当这个延迟的音频输出被反馈到原始音频时，它会产生一个令人惊讶的增强音频，它更丰富，更大，充满了像回声和混响这样的特征。

概述

在房间里播放的音乐的聆听体验很大程度上取决于房间的内部环境。

如果室内用很多现代的装饰和玻璃窗，可能会对音乐产生太多的回声效果。

另一方面，如果房间里有很多织物元素，如厚重的窗帘、软垫家具等，那么音乐就会失去所有的回声和混响效果，听起来可能会非常沉闷和无趣。

对于后一种情况，你可以选择丢弃和扔掉所有的窗帘，枕头，靠垫，沙发，或选择建议的音频延迟线电路，这将帮助你恢复自然的音乐氛围，而不牺牲你最喜欢的室内环境。

通过这个电路，你可以真正产生一个回声(音频信号的时间延迟)和混响(反射后)，并完成一个更丰富的音频。

直到不久以前，获取音频信号延迟的唯一技术是使用非常昂贵的电子设备。今天，我们有了一种全新的IC形式，叫做“桶旅”，它可以让你很便宜地构建你的个人延迟系统。

连接在声源和前置放大器之间，或者连接在前置放大器和功率放大器之间，这个概念提供了一个可变的信号回声，可以丰富大多数家庭音乐系统的声音。

通过一个小的电路修改，这个想法还可以作为相量/镶边器，允许用户获得录音应用程序和专家使用的电吉他的声音效果。

桶旅式集成电路是一种mosttype移位寄存器，由两个512级寄存器组成一个单独的14引脚封装。

如果一个音频信号被输入到桶-旅设计的输入端，并且相关的ic用时钟发生器驱动，导致音频信号以阶梯的方式移动，一步一步，直到最后信号到达预定的延迟输出。

延迟线电路框图如下图所示:

当这个延迟信号被反馈(再循环)到原始信号，一个混响效应被模拟。

除了提供实时的氛围，桶-旅电路可以与任何音频系统一起实现，从单声道声源产生合成立体声，这是“双重发声”和“相量/翻边”的一个有用的选择。

什么是水桶旅

“救火队”这个词让我们想起了一排用水桶救火的人。

桶-旅模拟移位寄存器以相同的方式工作，因此得名。

另一方面，对于移位寄存器，电容代表直接连接在PMOS IC上的“桶”。在每个芯片上可以有超过1000个这样的电容(一个单个电容和一对MOS晶体管每级)。

被传递的元素实际上是电荷包穿过一个阶段到下一个阶段。我们知道，要同时把水均匀地倒进和倒出一个桶是不容易的。

同样地，它也不容易同时充放电电容器。这个问题是通过移位寄存器，并通过一对反相时钟频率来解决的。

在第一个时钟高的期间，数字为“奇数”的桶被扔给数字为“偶数”的后续桶。当第二个高时钟到来时，偶数的桶被扔到后面的奇数桶中。

这样，单个的电荷一次从一个阶段转移到另一个阶段。

上图是MN3001模拟移位寄存器的4个标准级的示意图。

每个MN3001 IC由两个512级移位寄存器组成。请记住，阶段A和C连接到一个特定的时钟，而阶段B和D连接到另一个时钟以传递奇/偶关系。

延迟线电路是如何工作的

下面的原理图显示了完整的音频延迟线原理图。

当您在音频信号中实际创建一个延迟时，您将生成各种有趣的音频效果。最引人注目的是对回波效应的模拟。

然而，bucket brigade产生的延迟通常非常小，可以被识别为离散回波。

用减小的增益重复延迟信号可以模拟混响空间中回声的健康衰减。

通过在整个延迟信号的再循环中引入一定的增益，就有可能为音乐产生一个不自然的“门弹簧”结果。

在仪器信号或语音轨道上造成30或40毫秒的延迟，并将延迟的信号推回原始信号，将产生更大的输出音频，并使其产生比最初的声音数量或音乐深度更多的印象。

这种流行的方法被称为“双重发声”。另一个众所周知的短延迟效应是通过一种称为“相位”或“卷边”的技术产生的一种特殊的声音。

标题来自其最初的实验，其中一个磁带录音机已被用来产生时间延迟，和一个熟练的手摩擦的外部送纸卷轴改变延迟产生的声学效果。

如今，这种效果完全可以通过数字技术来实现，即将信号延迟0.5到5毫秒，同时从原始信号中添加或减去延迟信号。

在相量/镶边设置中，波长与延时相同的频率及其谐波恰好完全终止，而其他所有频率都增强。

通过这种方式，通过改变时钟频率来修改具有两个凹槽之间频率的梳状滤波器，如下图所示。

其结果是，音调的改进引入到非音调的音频中，例如鼓，钹，以及声音频率。

相量/镶边模式使您能够从单音源复制立体声信号。为此，通过引入延迟信号提取的相控输出被送到一个通道，而通过减去延迟信号提取的输出被送到相反的通道。

对于观众来说，相位效应抵消，让他们的耳朵得到一个良好的合成立体声效果。

毫无疑问，设计的主要元素是能够直接合成模拟信号的桶式集成电路。这种电路不需要昂贵的模数转换器和数模转换器。

当触发器的时钟脉冲被馈送到桶-旅IC时，输入端存在的直流电源被转移到寄存器中。离散的位通过顺序的时钟脉冲逐级移动，直到256个脉冲后，它们最终到达线路的终点并传递输出信号。

输出波形被一个低通滤波器和任何重复信号已经存在于输入，但延迟了256倍的时钟频率周期清理。

例如，当时钟频率为100 kHz时，延迟可以为256 × 1/ 100000 = 2.56 ms。考虑到输入端音乐信号的采样率与时钟频率有关，假设时钟频率降低50%的限制可以作为能有效传输的最大音频频率。

然而，由于现实生活的限制，时钟频率的1/3似乎是一个更现实的设计目标。电路可以按顺序连接或级联，以增加时钟速率提供更长的时间延迟，尽管在串联电路中较高的噪声可能超过带宽的增加。

在延迟模式下，两个移位寄存器串联起来，使时钟频率能够提高两倍。

这允许，两倍的带宽为每个移位寄存器被编程为非常相同的时间延迟。即使在这种双带宽模式下，40毫秒延迟所需的时钟频率，也将带宽限制在3750 Hz的最大输入信号上，这对于音频来说已经足够了，但对于大多数音乐设备来说还不够。

在许多对原始信号进行延迟传输的应用中，由于原始信号输入中包含的高频信号，带宽的降低可以被掩盖。为了补偿正常信号的衰减，在移位寄存器之间使用了一个8.5 dB放大器。

在相量/镶边模式下，所需的最高延迟约为5毫秒，这对于使用单移位寄存器来说足够小，而不会牺牲带宽。

第二移位寄存器因此与第一移位寄存器并联，以提高信噪比。信号频率是同相的，而噪声信号是随机加和减的。

相量/镶边

相量/镶边设计的框图如下图所示。

相量/镶边的原理图如下:

在每一种情况下，四门NOR门IC4被装配成稳定的多谐振荡器，以两倍于指定时钟频率的频率工作。

IC4输出连接到触发器IC5，提供了一对贡献(180°相互相位失相)输出时钟信号50%占空比。

这些脉冲作为IC2中移位寄存器的时钟输入。电阻R16决定了频率，在延迟电路中是一个固定值。

时钟频率可以通过在相量/镶边中通过给定的连接器添加更多的并联电阻来改变。

音频输入信号经过7极低通滤波级处理，其中利用IC3和1/2 IC1。滤波器确保在调谐频率上的总体衰减为42分贝/倍频。

举例来说，当滤波器调谐为5000 Hz时，10,000 Hz信号衰减大于100:1。

当滤波器使用高增益运放时，您可以使其输出最大化，然后每极以6分贝/倍频率滚动。这种滤波器称为“欠阻尼”滤波器。

通过适当选择平衡的欠阻尼和阻尼状态(RC)过滤阶段,很容易配置过滤器有一个平坦的响应在通频带,为了达到3 dB在调谐频率,和特性碾轧的6 dB乘以数量的波兰人。

这正是本文中介绍的延迟线和相量/镶边设计中所实现的。为了确定滤波器的电阻值，通常需要进行大量的统计计算。

为了使事情更简单，您可以从过滤器电阻值表中挑选出合适的电阻值。

利用这个表来选择电阻器值，特别是为延迟线电路。(图4中给出的滤波电阻值及其相关的材料清单将给你一个增强的5毫秒延迟，输出3 dB在15 kHz的相量/镶边。)

电力供应

零件清单

C12 - 470µf, 35v
C13、C15、C16 - 0.01 uF盘状电容，C14 -100 pF盘状电容
C17 - 33µf, 25v

D1, D2 - IN4007
D3 -1N968 (20 V)稳压二极管
F1 -1/10安培保险丝
IC6 -723精密稳压器

所有电阻是I/4瓦特5%的公差:

R17-1k
R18 - 1米

RI9 - 10欧姆
R20 - 8.2k欧姆
R21 - 7.5k欧姆
R22 - 33k欧姆
R23 - 2.4 k

音频延迟线的电源电路如图所示。它是围绕一个电压调节器，IC6，曲柄出初级15伏特供应输出。移位寄存器包含每个+1和+20伏的源。

+20伏轨道是通过使用齐纳二极管D3获得的，+1伏线来自配置在R22和R23周围的分压器。

由于运放是通过单端电源驱动的，它成为必要的10.5伏特电压线功能作为这些设备的电路中的参考。

建设

下图展示了实际尺寸的蚀刻和钻孔手册，以及两种电路布局的完全相同，但在必要时以不同的方式连接。

在PCB上安装任何零件之前，你应该插入和焊接各种跳线连接到插槽。然后，根据首选的操作方式，按照上述规定连接该板。

请注意所有半导体器件和电解电容器的引脚方向，并正确插入。

请务必小心握住和组装MOS器件，因为这些器件对静电很敏感，可能会被手指上产生的静电损坏。你可以直接插入IC的PCB或也利用IC插座。

拟建音频延迟线电路的主要规格