Как сделать сдвиг по фазе на 180 градусов
Фазовращатель на 180 градусов
Доброго времени суток, форумчане! Подскажите, пожалуйста! Надо собрать фазовращатель с ФЧХ, как на графике.
Т.е. чтоб на частоте 24 кГц сдвиг фаз был 180 гр., а на частоте условно говоря 0 Герц сдвиг стремился к нулю.
Такое применяют в звуке для большего разделения стереоканалов. Попробовал на двух RC цепях, но не совсем пропорциональная зависимость получается сдвига от частоты! Можно на ОУ с коэф. передачи 1 или что-то подобное. Благодарю за помощь!
Судя по графику вам нужна линия задержки на 1 / 48000 секунды, чтобы на 24 кГц сдвиг фазы составил половину периода. Только у линии задержки получается постоянное ГВЗ, т.е. производная фазы по частоте константа. На ОУ такую штуку не собрать. Точнее говоря, на ОУ можно сделать лишь примерно постоянное ГВЗ в некоторой полосе. А в цифре всё проще. При частоте дискретизации 48 кГц вам нужно задержать выдачу сигнала на один отсчёт. При 96 кГц - на два.
Благодарю! Схема выше не подходит из-за необходимости менять сопротивление Rвх. Такой возможности нет. Цифровой фазовращатель мне тоже не подходит, так как проще поставить другой кодек. Проблема в том, что в USB кодеке один канал сдвинут относительно второго вот на такой угол, как я указал. Надо чтоб задержки не было. Я не в курсе, сделано это цифровым методом или по входу всё-таки стоит что-то аналоговое. Кодек простой, PCM2902. Знаю в изделиях от Креатив такое делают, но незнаю, где реализована эта штука - в драйверах или аппаратно. Тут же всё в одном корпусе микросхемы, поэтому единсвенный вариант - максимальнео приблизить к такой ФЧХ второй канал.
Или может есть драйвера какие-то ASIO, которые позволяют регулировать задержку в каждом канале.
Igor Svetlov, я считаю, вы озабочены проблемой, которой на самом деле нет. Задержку левого канала, относительно правого на 20.83(3) мкс вы никогда не услышите. Для проверки меняется ли звучание подвиньте одну из колонок на 7 мм ближе или дальше. Это изменение расстояние как раз даст запаздывание в 20 мкс.
Это для программы, которая обрабатывает квадратурный сигнал, т.е. программно - определяемого радио. Естественно, человек такие задержки не услышит. Основное условие - приход одновременно двух сигналов во времени. Было б хорошо, если б были какие-то модифицированные ASIO4ALL или подобное, где всё это программно можно сделать.
Да, всё верно. Для примера, на два канала звуковой карты приходит синусоида частотой 10 кГц. Основное условие - приход по двум каналам одновременно во времени этой синусоиды. Но производитель звуковой крты для лучшего разделения каналов поставил на одном канале фазосдвигающую цепь, которая сдвигает сигнал, как у меня на графике. Единсвенный способ выравнять каналы во времени - сдвинуть сигнал и во втором канале.
Если ваша программа видит двухканальный поток выборок дискретизированных аналоговых сигналов, то вы можете организовать в принимающей программе ЛЮБОЙ сдвиг между каналами. Достаточно всего лишь пропустить в одном из каналов буфера приёма требуемое число сэмплов. Из одного канала приёмника берёте сэмпл номер N, а из другого канала - сэмпл номер (N+Delta).
Я в курсе, что программно можно. Но программа не моя, необходимо аппаратно реализовать такое. Буду думать.
решение в лоб - применить allpass фильтр высокого порядка, чтобы звуковой диапазон приходился на область постоянного ГВЗ. Например 4-го или 6-го. Потребуется соответственно 4 или 6 ОУ.
Это не проблема. Подскажите, пожалуйста, где можно увидеть конструктив или почитать о расчетах данного фильтра.
..производитель звуковой крты для лучшего разделения каналов поставил на одном канале фазосдвигающую цепь, которая сдвигает сигнал, как у меня на графике..
Чип из Китая, поэтому такое возможно. Поэтому и обратился на ваш форум как проф. в своем деле. Это лечиться? Может есть какие-то драйвера ASIO с функцией задержки в канале? Или может исходники какого-то универсального драйвера, чтоб скомпилировать под себя? Может в курсе? Программно это сделано в одной из версии моей программы, но мне универсальность нужна, поэтому или аппаратно, или в драйвере.
P.S. Я использую драйвер ASIO4ALL, может там как-то можно сделать задержку.
См предыдущий пост. Проинвертировать вордклок.
Ну или поменяйте местами данные правого и левого каналы при воспроизведении. пробуйте так и эдак - внутри фрейма или между соседними - как-то да сработает
Если 6 ОУ не проблема, может тогда и поменять карту на другую, без улучшения разделения стереоканалов тоже не проблема?
Начальные фазы электромагнитных синусоидальных колебаний первичного и вторичного напряжения, с частотой одинаковой величины, могут существенно различаться на некоторый угол сдвига фаз (угол φ). Переменные величины могут неоднократно в течение определенного периода некоторого времени изменяются с определенной частотой. Если электрические процессы имеют неизменный характер, а сдвиг фаз равен нулю, это свидетельствует о синхронизме источников величин переменного напряжения, например, трансформаторов. Сдвиг фазы служит определяющим фактором коэффициента мощности в электрических сетях переменного тока.
Угол сдвига фаз находится при необходимости, тогда, если один из сигналов является опорным, а второй сигнал с фазой в самом начале совпадает с углом сдвига фаз.
Измерение угла сдвига фаз производится прибором, в котором присутствует нормированная погрешность.
Фазометр может производить измерение угла сдвига в границах от 0 о до 360 о в некоторых случаях от -180 о С до +180 о С, а диапазон измеряемых частот сигналов может колебаться от 20Гц до 20 ГГц. Измерение гарантируется в том случае если напряжение входного сигнала равно от 1 мВ до 100 В, если же напряжение входного сигнала превышает эти границы точность измерения не гарантируется.
Что такое фаза, фазовый угол и сдвиг фаз
, то и функция, описывающая данный процесс, — гармоническая, то есть синус или косинус, в зависимости от начального состояния колебательной системы.
Аргументом функции в данном случае является как раз фаза, то есть положение колеблющейся величины (тока или напряжения) в каждый рассматриваемый момент времени относительно момента начала колебаний. А сама функция принимает значение колеблющейся величины, в этот же момент времени.
В процессе изменения, напряжение принимает множество значений в каждый момент времени, периодически (спустя период времени Т) возвращаясь к тому значению, с которого начиналось наблюдение за данным напряжением.
Можно сказать, что в любой момент времени напряжение находится в определенной фазе, которая зависит от нескольких факторов: от времени t, прошедшего от начала колебаний, от угловой частоты, и от начальной фазы. То что стоит в скобках — полная фаза колебаний в текущий момент времени t. Пси — начальная фаза.
Фазовый угол
Начальную фазу называют в электротехнике еще начальным фазовым углом
, поскольку фаза измеряется в радианах или в градусах, как и все обычные геометрические углы. Пределы изменения фазы лежат в интервале от 0 до 360 градусов или от 0 до 2*пи радиан.
На приведенном выше рисунке видно, что в момент начала наблюдения за переменным напряжением U, его значение не было нулем, то есть фаза уже успела в данном примере отклониться от нуля на некоторый угол Пси, равный около 30 градусов или пи/6 радиан — это и есть начальный фазовый угол.
В составе аргумента синусоидальной функции, Пси является константной, поскольку данный угол определяется в начале наблюдения за изменяющимся напряжением, и потом уже в принципе не изменяется. Однако его наличие определяет общий сдвиг синусоидальной кривой относительно начала координат.
По ходу дальнейшего колебания напряжения, текущий фазовый угол изменяется, вместе с ним изменяется и напряжение.
Для синусоидальной функции, если полный фазовый угол (полная фаза с учетом начальной фазы) равен нулю, 180 градусам (пи радиан) или 360 градусам (2*пи радиан), то напряжение принимает нулевое значение, а если фазовый угол принимает значение 90 градусов (пи/2 радиан) или 270 градусов (3*пи/2 радиан) то в такие моменты напряжение максимально отклонено от нуля.
Фазовый сдвиг
Обычно в ходе электротехнических измерений в цепях переменного синусоидального тока (напряжения), наблюдение ведут одновременно и за током и за напряжением в исследуемой цепи. Тогда графики тока и напряжения изображают на общей координатной плоскости.
В этом случае частота изменения тока и напряжения идентичны, но различны, если смотреть на графики, их начальные фазы. В этом случае говорят о фазовом сдвиге между током и напряжением, то есть о разности их начальных фазовых углов.
Иными словами фазовый сдвиг определяет то, на сколько одна синусоида смещена во времени относительно другой. Фазовый сдвиг, как и фазовый угол, измеряется в градусах или радианах. По фазе опережает тот синус, период которого начинается раньше, а отстает по фазе тот, чей период начинается позже. Фазовый сдвиг обозначают обычно буквой Фи.
Методы измерения угла сдвига фаз
Существует несколько способов измерения угла сдвига фаз, это:
- Использование двухлучевого или двухканального осциллографа.
- Компенсационный метод основан на сравнении измеряемого фазового сдвига, с фазовым сдвигом, который предоставляется образцовым фазовращателем.
- Суммарно-разностный метод, он заключается в использовании гармонических или сформированных прямоугольных сигналов.
- Преобразование сдвига фаз во временном интервале.
Как измеряется угол сдвига фаз осциллографом
Осциллографический способ можно отнести к самому простейшему с погрешностью в районе 5 о . Определение сдвига осуществляется при помощи осциллограмм. Существует четыре осциллографических метода:
- Применение линейной развертки.
- Метод эллипса.
- Метод круговой развертки.
- Использование яркостных меток.
Определение угла сдвига фаз зависит от характера нагрузки. При определении фазного сдвига в первичной и вторичной цепях трансформатора, углы могут считаться равными и практически не отличаются друг от друга.
Угол сдвига фаз напряжений, измеряемый по эталонному источнику частоты и при использовании измерительного органа лает возможность обеспечить точность всех последующих измерений. Фазные напряжения и угол сдвига фаз зависят от нагрузки, так симметричная нагрузка обуславливает равенство фазного напряжения , токов нагрузки и угол фазного сдвига, также будет равна нагрузка по потребляемой мощности на всех фазах электроустановки.
Угол сдвига фаз между током и напряжением в несимметричных трехфазных цепях не равны друг другу. Для того чтобы вычислить угол сдвига фаз (угол φ) в цепь включают последовательно присоединенные сопротивления (резисторы), индуктивности и конденсаторы (емкости).
Рис. №1. Последовательное соединение сопротивления, индуктивности и емкости для вычисления угла сдвига фаз. В этом контуре протекает переменный ток, который способствует возникновению ЭДС.
Рис. №2. Схема проведения опыта по определению сдвига фаз между током и напряжением. Слева показаны схемы подключения конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов, справа показаны результаты опыта.
Из результатов опыта можно определить, что сдвиг фаз между напряжением и током служит при определении нагрузки и не может зависеть от переменных величины тока и напряжения в электрической сети.
Как вывод, можно сказать, что:
- Составляющие элементы комплексного сопротивления, такие как резистор и емкость, а также проводимость не будут взаимообратными величинами.
- Отсутствие одного из элементов делает резистивные и реактивные значения, которые входят в состав комплексного сопротивления и проводимости и делают их величинами взаимообратными.
- Реактивные величины в комплексном сопротивлении и проводимости используются с противоположным знаком.
Угол сдвига фаз между напряжением и током всегда выражается, как главный аргументированный фактор комплексного сопротивления φ.
Урок 43-2 (продолжение) Переменный ток
Рассмотрим по отдельности случаи подключения внешнего источника переменного тока к резистру с сопротивлением R
, конденсатору емкости
C
и катушки индуктивности
L
. Во всех трех случаях напряжения на резисторе, конденсаторе и катушке равны напряжению источника переменного тока.
1. Резистор в цепи переменного тока
Сопротивление R называют активным, потому что цепь с таким сопротивлением поглощает энергию.
Активное сопротивление — устройство, в котором энергия электрического тока необратимо преобразуется в другие виды энергии (внутреннюю, механическую)
Пусть напряжение в цепи меняется по закону: u = Umcos ωt ,
тогда сила тока меняется по закону: i = u/R = IRcosωt
u – мгновенное значение напряжения;
i – мгновенное значение силы тока;
— амплитуда тока, протекающего через резистор.
Связь между амплитудами тока и напряжения на резисторе выражается соотношением RIR
=
UR
Колебания силы тока совпадают по фазе с колебаниями напряжения. (т.е. фазовый сдвиг между током и напряжением на резисторе равен нулю).
2. Конденсатор в цепи переменного тока
При включении конденсатора в цепь постоянного напряжения сила тока равна нулю, а при включении конденсатора в цепь переменного напряжения сила тока не равна нулю. Следовательно, конденсатор в цепи переменного напряжения создает сопротивление меньше, чем в цепи постоянного тока.
Соотношение между амплитудами тока IC
Ток опережает по фазе напряжение на угол π/2.
3. Катушка в цепи переменного тока
В катушке, включенной в цепь переменного напряжения, сила тока меньше силы тока в цепи постоянного напряжения для той же катушки. Следовательно, катушка в цепи переменного напряжения создает большее сопротивление, чем в цепи постоянного напряжения.
Соотношение между амплитудами тока IL
и напряжения
UL
:
Ток отстает по фазе от напряжения на угол π/2.
Теперь можно построить векторную диаграмму для последовательного RLC-контура, в котором происходят вынужденные колебания на частоте ω. Поскольку ток, протекающий через последовательно соединенные участки цепи, один и тот же, векторную диаграмму удобно строить относительно вектора, изображающего колебания тока в цепи. Амплитуду тока обозначим через I
. Фаза тока принимается равной нулю. Это вполне допустимо, так как физический интерес представляют не абсолютные значения фаз, а относительные фазовые сдвиги.
Векторная диаграмма на рисунке построена для случая, когда или В этом случае напряжение внешнего источника опережает по фазе ток, текущий в цепи, на некоторый угол φ.
Векторная диаграмма для последовательной RLC-цепи
Из рисунка видно, что
Из выражения для I
видно, что амплитуда тока принимает максимальное значение при условии
Явление возрастания амплитуды колебаний тока при совпадении частоты ω внешнего источника с собственной частотой ω электрической цепи называется электрическим резонансом
Сдвиг фаз φ между приложенным напряжением и током в цепи при резонансе обращается в нуль. Резонанс в последовательной RLC-цепи называется резонансом напряжений
. Аналогичным образом с помощью векторной диаграммы можно исследовать явление резонанса при параллельном соединении элементов
R
,
L
и
C
(так называемый
резонанс токов
).
При последовательном резонансе (ω = ω) амплитуды UC
и
UL
напряжений на конденсаторе и катушке резко возрастают:
Рисунок иллюстрирует явление резонанса в последовательном электрическом контуре. На рисунке графически изображена зависимость отношения амплитуды UC
напряжения на конденсаторе к амплитуде напряжения источника от его частоты ω. Кривые на рисунке называются
резонансными кривыми
.
Это поворот фазы сигнала. В положении 180 градусов фаза меняется на обратную, т.е. там где динамик должен идти вперед, он идет назад. А происходить должно. Басс должен либо запаздывать, либо играть в такт. Прислушайся.))))
Ок, спасибо) Прислушаемся))) А что, разницы нет для динамика, когда он двигается вперёд или назад ?
саб двигается всегда в обе стороны. весь вопрос чтоб он двигался синхронно с мидбасами. если в тот момент когда миды идут вперед саб будет идти назад то они просто будут гонять воздух не создавая особого звука в этом диапазоне частот. вот для этого и переключатель чтоб сделать ход динамиков синфазным.
Тоже самое можно добиться поменяв местами провода на клеммах саба. также это нужно делать если саб в ящике переворачиваешь горшком наружу. как у меня на фотке
разница есть динамик должен икрать вперед
А ФИ тогда как компрессор использовать:))
клапаны обратные тока поставить и манометр))))
И короб литров на 130, чтоб ресивер хороший был))))
тогда ЗЯ лопнет от переизбытка давления))
Да это мы шутим так. Dan1982 про фазу уже все четко расписал. Дело не в том, что динамик должен идти назад или вперед, а в том, что он должен идти одинаково с остальными колонками. Если они вперед, то и он вперед. Они назад и саб назад
Да это мы шутим так. Dan1982 про фазу уже все четко расписал. Дело не в том, что динамик должен идти назад или вперед, а в том, что он должен идти одинаково с остальными колонками. Если они вперед, то и он вперед. Они назад и саб назад
Можно по наглеть ?) Вопрос тебе, возможно знаешь ответ.
Ниже фото. на нём пульт от усилителя. 2 крутилки. когда я кручу длинную, то прибавляется незначительный басс, но когда я кручу короткую до половины, машина взрывается от тряски. Что это ?
Ну я попробую.
На фото выносной регулятор баса (Бассбуста). Короткая крутилка — частота, на которой добавляются басы. Поэтому при ее вращении ничего особо не меняется. Ты лишь выбираешь, какую частоту усиливать. Ближе к 100 частоты для ушей заметнее, поэтому в том краю и прибавляется.
Длинная крутилка — это собственно уровень усиления баса. Поэтому такой от него эффект.
Теперь по использованию. Короткую в районе 40 держать, мягче бас будет. Длинную особо не крутить, можно поджарить динамик.
Давече сдох меня саб KEF PSW-2010 купленный Б/У чуть года полтора назад. Ну вощем-то ниче страшного, руки у меня не из задницы, нашел в гугле сервис манул с полной схемой, взял паяльник, съездил на жданы, потратил несколько десятков часов (баг попался достаточно загадочный) и починил девайс, стал даже лучше чем раньше, наверно
Починив саб, сел его настраивать, ибо все регулировки понятное дело сбились. Настройка выглядит вощемто так - беру тонгенератор, и на слух добиваюсь одинаковой громкости звучания сабвуфера + АС в диапазоне 50..200Гц. На слух - потому что купить измерительный микрофон за пару зеленых листов - жаба душит. Случайно выкрутил кроссовер в крайнее право, в результате чего верхний диапазон сабвуфера стал накладываться на нижний регистр основных АС. И обнаружил достаточно обычнй спецэффект - при включении АС общая громкость саб+АС падает, при выключении - повышается. "Ага, ща подкрутим сдвиг фазы - и все станет крута" подумал я и сделал так что в самом деле все стало крута. Затем в краешке подсознания зародилось сомнение, и я сдвинов частоту в тонгенераторе с 90Гц до 70 повторил эксперимент - и опять обнаружил что АС и сабвуфер в противофазе. "Что за Ж? " мелькнуло в сознании, и я принялся опять крутить регулятор, выравнивая фазу уже на 70Гц, а подсознание все долбило мрачным подозрением. Вобщем выяснилось что как бы я не выкручивал фазовращатель, всегда находились частоты, когда саб с АС был в фазе, а когда - нет.
Затем я решил немного подумать - а как же этот фазовращатель двигает. Ежели бы фазовращатель представлял собой переключалку между 0 и 180 градусов - тут все понятно - сигнал переворачивается, плюс становится минусом и наоборот и вощем-то все замечательно. Но как можно сдвинуть предположим на 70 градусов сложный сигнал, состоящий из смеси двух и более синусоидальных сигналов - в моем уме физика это никак не укладывалось, и взяв multisim в руки, вернее загрузив его в винду, я начал экспериментировать.
Вот синусоидальный сигнал 80Гц, снизу - то что на входе, справа - то что на выходе:
Казалось бы практически все как задумано - при крайнем левом положении сигнал сдвигается, при крайне правом - практически остается в той же фазе. Но вот что будет если подать на вход комбинированный сигнал, 80ГЦ + 40Гц:
И так, форма сигнала при правом положении регулятора остается фактически неизменной, при практически нулевом сдвиге фазы. А вот при крайнем левом положении, которое обозначено как "180 градусов" форма сигнала на выходе совершенно не та, что на входе. Сигнал не просто "сдвинут по фазе" - он искажен.
Оно в принципе и могло быть по иному - ибо сигналы разных частот имеют разный период и потому - должны подвергаться разной временную задержку по фазе для достижения одного и того же сдвига фазы "в градусах" на выходе, потому сигнал формы более сложной чем простой синус будет просто искажен. А чисто синусоидальный сигнал будет сдвигаться на различное количество "градусов" при различной частоте при одном и том же положении регулятора сдвига фазы - что объясняет то, что саб находился в противофазе с АС на 70Гц и в тоже время был в фазе с ней на 90Гц.
Что еще хуже - использованная схема сдвига фазы обеспечивает неискаженный сигнал при положении регулятора в 0 градусов, но при 180 градусах - схема приводит к искажению сигнала, хотя могли бы хотябы сделать чтобы в такой крайнем положении сигнал просто "переворачивался".
Вывод: фазосдвигатель я выкинул, и соединил напрямую, чего и другим советую. Для того чтобы сабвуфер играл в фазу с основными АС я просто поменял местами проводки идущие с выхода усилителя к динамику, то есть по сути просто сделал сдвиг на 180 градусов без этой сигналоискажающей схемы на операционниках.
PS: а еще я все BA4560 поменял на OPA2134 избавившись от, как оказалось, совсем не кажущегося эффекта запаздывания баса.
PPS: Написал на онлайнер потому что не знаю, где еще можно поделится результатами своих экспериментов
Это поворот фазы сигнала. В положении 180 градусов фаза меняется на обратную, т.е. там где динамик должен идти вперед, он идет назад. А происходить должно. Басс должен либо запаздывать, либо играть в такт. Прислушайся.))))
Ок, спасибо) Прислушаемся))) А что, разницы нет для динамика, когда он двигается вперёд или назад ?
саб двигается всегда в обе стороны. весь вопрос чтоб он двигался синхронно с мидбасами. если в тот момент когда миды идут вперед саб будет идти назад то они просто будут гонять воздух не создавая особого звука в этом диапазоне частот. вот для этого и переключатель чтоб сделать ход динамиков синфазным.
Тоже самое можно добиться поменяв местами провода на клеммах саба. также это нужно делать если саб в ящике переворачиваешь горшком наружу. как у меня на фотке
разница есть динамик должен икрать вперед
А ФИ тогда как компрессор использовать:))
клапаны обратные тока поставить и манометр))))
И короб литров на 130, чтоб ресивер хороший был))))
тогда ЗЯ лопнет от переизбытка давления))
Да это мы шутим так. Dan1982 про фазу уже все четко расписал. Дело не в том, что динамик должен идти назад или вперед, а в том, что он должен идти одинаково с остальными колонками. Если они вперед, то и он вперед. Они назад и саб назад
Да это мы шутим так. Dan1982 про фазу уже все четко расписал. Дело не в том, что динамик должен идти назад или вперед, а в том, что он должен идти одинаково с остальными колонками. Если они вперед, то и он вперед. Они назад и саб назад
Можно по наглеть ?) Вопрос тебе, возможно знаешь ответ.
Ниже фото. на нём пульт от усилителя. 2 крутилки. когда я кручу длинную, то прибавляется незначительный басс, но когда я кручу короткую до половины, машина взрывается от тряски. Что это ?
Ну я попробую.
На фото выносной регулятор баса (Бассбуста). Короткая крутилка — частота, на которой добавляются басы. Поэтому при ее вращении ничего особо не меняется. Ты лишь выбираешь, какую частоту усиливать. Ближе к 100 частоты для ушей заметнее, поэтому в том краю и прибавляется.
Длинная крутилка — это собственно уровень усиления баса. Поэтому такой от него эффект.
Теперь по использованию. Короткую в районе 40 держать, мягче бас будет. Длинную особо не крутить, можно поджарить динамик.
Читайте также: