วงจรกำเนิดสัญญาณรบกวนสีขาวอย่างง่าย

นักออกแบบวงจรทุกคนใช้เทคนิคที่แตกต่างกันเพื่อลบเสียงออกจากการออกแบบวงจร เสียงรบกวนเป็นหนึ่งในปัญหาหลักในขณะที่สร้างวงจรใด ๆ ที่เกี่ยวข้องกับ Audio หรือ Power Electronics เป็นพิเศษ แต่วันนี้เราจะสร้างวงจรที่จะทำให้เกิดเสียง ชนิดพิเศษของเสียงแสดงเป็นเสียงสีขาว

White Noise คืออะไร?

คำว่าสีขาวมาจากแสงสีขาว แสงสีขาวเป็นส่วนผสมของแสงทั้งหมดที่มีความหนาแน่นเท่ากัน เช่นเดียวกับแสงสีขาวเป็นส่วนผสมของแสงทั้งหมดWhite noiseคือสัญญาณสุ่มที่มีความหนาแน่นเท่ากันของความถี่ แต่มีความแตกต่างระหว่างแสงสีขาวและเสียงสีขาว แสงที่มีลักษณะเป็นสีขาวไม่มีความหนาแน่นของสเปกตรัมกำลังแบนในขณะที่เสียงสีขาวมีความหนาแน่นของสเปกตรัมกำลังคงที่

ตัวอย่างง่ายๆของเสียงสีขาวคือเมื่อวิทยุไม่จับสถานีวิทยุใด ๆ เราจะได้ยินเสียงสีขาว ในโครงการนี้เราจะสร้างวงจรSimple White Noise Generatorโดยใช้ทรานซิสเตอร์ตัวเดียวตัวต้านทานสองตัวและซีเนอร์ไดโอดและตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า

การใช้ White Noise Generator

เสียงสีขาวมีการใช้งานที่หลากหลาย

1. มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเพลง
2. เสียงสีขาวมีประโยชน์ในการตอบสนองแรงกระตุ้นของวงจรไฟฟ้า เป็นส่วนหนึ่งของวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์
3. เสียงสีขาวมีความถี่สุ่มดังนั้นเราสามารถสร้างตัวเลขสุ่มจากเสียงสีขาว
4. มีการนำไปใช้ทางการแพทย์ด้วย เสียงสีขาวใช้ในการรักษาหูอื้อ
5. วิศวกรด้านเสียงและอะคูสติกใช้ไวท์นอยส์เพื่อปรับสมดุลของการปรับแต่งเสียงในคอนเสิร์ตหรือสถานที่แสดงอื่น ๆ

ส่วนประกอบที่จำเป็น

ในการสร้างเครื่องกำเนิดเสียงสีขาวนี้เราต้องการสิ่งต่อไปนี้ -

1. BC108 ทรานซิสเตอร์
2. 10V ซีเนอร์ไดโอด (1N4740A)
3. ตัวต้านทาน 68k
4. ตัวต้านทาน 6.8k
5. 4.7uF 35V ตัวเก็บประจุอลูมิเนียมอิเล็กโทรลีติค
6. ส่วนหัวชายเดี่ยวสามเบอร์
7. บอร์ดหุ้มทองแดงขนาดเล็กหรือ veroboard
8. หัวแร้ง
9. ลวดบัดกรี
10. แหล่งจ่ายไฟใด ๆ ที่มีแรงดันขาออกระหว่าง 26V ถึง 30

ทรานซิสเตอร์ BC108

นี่คือทรานซิสเตอร์หลัก เราได้เลือก BC108 เพื่อจุดประสงค์นี้ทางเลือกอื่นที่ดีกว่าคือ 2N3643 แม้ว่าทรานซิสเตอร์ที่เทียบเท่ากันที่มีพิกัดเดียวกันจะทำงานได้ดีตามที่คาด

ทรานซิสเตอร์ที่มีแพ็คเกจ TO-18 Metal Can นั้นพบได้ทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เมื่อเทียบกับตัวพลาสติกทั่วไปที่พบใน BC547 หรือใกล้เคียงกัน BC108 เป็นทรานซิสเตอร์แบบ NPN Silicon Planar Epitaxial ที่มีแรงดัน Collector-Emitter 25v แรงดันฐานตัวสะสม 30V และแรงดัน 5V Emitter-Base พร้อมกระแสสะสมต่อเนื่อง 200mA

แผนภาพพินเอาต์แสดงไว้ในภาพด้านล่าง -

ซีเนอร์ไดโอด

ส่วนประกอบที่สำคัญอีกอย่างคือซีเนอร์ไดโอดซึ่งเป็นส่วนสำคัญของวงจรกำเนิดสัญญาณรบกวน เราจำเป็นต้องตรวจสอบเกี่ยวกับขั้วของไดโอดมิฉะนั้นวงจรจะไม่ทำงาน

Simple White Noise Generator Schematic

วงจรเป็นเรื่องง่าย มีขาออกหนึ่งขาสำหรับเอาท์พุทเสียงและหมุดสองตัวสำหรับแหล่งจ่ายไฟ Vin และ GND

การทำงานของวงจรกำเนิดเสียงสีขาว

ทรานซิสเตอร์ BC108 กำลังรับกระแสไบแอสผ่านไดโอด 10V ซีเนอร์ซึ่งวางอยู่ในไบแอสย้อนกลับกับฐานทรานซิสเตอร์ ไดโอด 10V Zener ทำหน้าที่เป็นแหล่งสัญญาณรบกวน ตัวต้านทานอีกสองตัวเชื่อมต่อสำหรับการควบคุมกระแส 4.7uf Capacitor ทำงานเป็นตัวกรองตัวเก็บประจุ วงจรต้องการแรงดันไฟฟ้าสูงพอสมควรเพื่อให้สัญญาณรบกวนที่เอาต์พุต เราให้ 26V เป็นแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของวงจร

เราทำวงจรใน veroboard ขนาดเล็ก

ทดสอบวงจร

เราเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปที่เอาต์พุตของวงจรเพื่อดูระดับเอาต์พุตเสียงรบกวน

นอกจากนี้เรายังสามารถมองเห็นระดับเสียงรบกวนของวงจรในวิดีโอที่ได้รับในตอนท้ายในวิดีโอเราจะเห็นว่าคลื่นกำลังส่งเสียงความถี่สูง

นอกจากนี้เรายังจับสัญญาณในเวลาสุ่ม

ในภาพด้านบนเราจับสัญญาณรบกวนโดยสุ่มสี่ครั้ง เราจะเห็นได้ว่าในสี่สัญญาณนั้นมีคลื่นความถี่ที่แตกต่างกัน เราตั้งค่าระยะเวลาในการจับ Oscilloscope เป็น 100uS และตั้งค่าการแบ่งเป็น 500mV นอกจากนี้เรายังตั้งค่าเคอร์เซอร์ที่ 1V pk ถึง pk และเราจะเห็นขนาดแรงดันไฟฟ้าค่อนข้างคงที่

สำคัญ

1. สร้างวงจรบนบอร์ด PCB
2. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าความยาวของร่องรอยสั้น
3. ใช้แหล่งจ่ายไฟที่สะอาด แหล่งจ่ายไฟที่มีเสียงดังอาจส่งผลต่อเอาต์พุต
4. ระวังเกี่ยวกับการวางแนวซีเนอร์ไดโอด
5. เพิ่มเครื่องขยายเสียงเพื่อให้ได้ยินเสียง