Способ уничтожения помех в струнных электромузыкальных инструментах

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в струнных электромузыкальных инструментах, преобразующих механические колебания струн в электрические сигналы, в частности в электрогитарах. Заявленное изобретение характеризуется использованием катушки звукоснимателя с малым количеством витков и инструментального усилителя с максимальным подавлением синфазного сигнала, причем инструментальный усилитель включают по схеме дифференциального трансимпедансного усилителя, за счет чего обеспечивают максимальное предупреждение и максимальное подавление помех. Таким образом, обеспечивают отсутствие зависимости степени подавления помех от разброса сопротивлений согласованных резисторов и высокую помехозащищенность, что позволяет практически уничтожить помехи в сигнале звукоснимателя. 4 ил.

 

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в струнных электромузыкальных инструментах, преобразующих механические колебания струн в электрические сигналы, в частности в электрогитарах, а именно, относится к способам повышения помехозащищенности струнных электромузыкальных инструментов.

Борьба с электромагнитными помехами в электронных схемах устройств автоматики, телемеханики, связи и т.п. состоит из ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ помех (экранирование, заземление...) и ПОДАВЛЕНИЯ помех. Под ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕМ помех подразумевается снижение помех на входе устройства, а под ПОДАВЛЕНИЕМ помех - снижение помех внутри устройства.

С момента появления электрифицированных струнных музыкальных инструментов инженеры совместно с музыкантами начали работать над расширением их возможностей. Появились различные приставки и педали. Сначала они были ламповыми, затем -транзисторными, сейчас собираются на интегральных микросхемах. Создаваемые ими так называемые «эффекты» быстро стали необходимой составной частью арсенала музыкантов, в первую очередь, гитаристов. При этом выяснилось, что при включении «эффектов» типа «овердрайв», «фузз», «дисторшн» вследствие сжатия динамического диапазона сигнала соотношение сигнал/шум становится недопустимо низким. Так одной из самых важных задач стала борьба с помехами.

Звукосниматель электрогитары представляет собой намотанную поверх постоянного магнита катушку в несколько тысяч витков с сопротивлением в несколько кОм (в среднем 5 кОм) и индуктивностью в несколько генри (в среднем 2 Гн). Для обеспечения широкой полосы пропускания входное сопротивление усилителя должно значительно превышать импеданс звукоснимателя - обычно 500-1000 кОм. Звукосниматель обладает низкой помехозащищенностью, так как полностью экранировать его нельзя, следовательно, подвержен воздействию электромагнитных полей промышленной частоты и радиочастот, и помехи (обычно это «фон» частотой 50 Гц) хорошо слышны из звуковых колонок. При использовании различных приставок «эффектов», осуществляющих сжатие динамического диапазона, интенсивность звучания помех превышает все нормы. Экранирование кабеля, заземление усилителя и колонок и другие меры ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ помех не дают заметных результатов.

Известен способ ПОДАВЛЕНИЯ помех по патенту США №2892371, кл. G10H 3/18, 1959 г., использующий изобретенный Джозефом Рэй Баттсом звукосниматель, названный ХАМБАКЕРОМ, то есть помехоподавителем. Он состоит из двух катушек, намотанных встречно на двух магнитах противоположной полярности. Окружающие помехи промышленной частоты или радиочастот достигают катушек как синфазные, в то время как полезные сигналы противофазные. Катушки соединяются таким образом, что сигналы помех вычитаются, а полезные сигналы складываются. Хотя помехозащищенность каждой из двух катушек не изменилась, общая помехоустойчивость увеличилась.

Недостатками способа являются малая степень ПОДАВЛЕНИЯ помех, сильно зависящая от точности совпадения параметров катушек, и провалы в амплитудно-частотной характеристике ХАМБАКЕРА (значительно хуже, чем у звукоснимателя с одной катушкой, называемого СИНГЛОМ).

Известен способ ПОДАВЛЕНИЯ помех в АКТИВНЫХ звукоснимателях встроенным интегральным дифференциальным усилителем, заметно улучшающим все параметры звукоснимателя.

Катушка АКТИВНОГО звукоснимателя подключается к входам Операционного Усилителя (ОУ) или Инструментального Усилителя (ИУ). Усилитель на ОУ (фиг. 1) ПОДАВЛЯЕТ синфазные сигналы (помехи), поступающие на его входы, до 60 дБ при точном равенстве сопротивлений пары согласованных резисторов (R1=R2). При разбросе сопротивлений пары 1% степень подавления помех падает до 40 дБ. Применение катушки с обмоткой в несколько десятков витков (у пассивных звукоснимателей нескольких тысяч) позволяет использовать режим короткого замыкания катушки при широкой полосе воспроизводимых частот, при этом помехозащищенность катушки намного выше и ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ помех максимальное.

Для ПОДАВЛЕНИЯ синфазного сигнала выше 100 дБ используют усилитель на ИУ (фиг. 2), при этом требуется также одна пара согласованных резисторов (R1=R2), но, с допуском 0,001%. Коэффициент усиления ИУ задается внешним резистором R. Такой способ используется в патенте США №2015/0068392, кл. G10H 3/18, 2015 г., принятом заявителем за прототип. Резисторы R1 и R2 на схеме в этом патенте не показаны, но совершенно необходимы для обеспечения функционирования усилителя.

Недостатком существующих активных звукоснимателей является невозможность при промышленном производстве подбирать пары резисторов с максимальной точностью.

Технической проблемой описанного способа является отсутствие совмещенного максимального ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ и максимального ПОДАВЛЕНИЯ помех и обязательное наличие согласованных резисторов.

Поставленная проблема решается тем, что в предлагаемом решении используют катушку звукоснимателя с малым количеством витков и инструментальный усилитель с максимальным подавлением синфазного сигнала, инструментальный усилитель включают по схеме дифференциального трансимпедансного усилителя, за счет чего обеспечивают максимальное предупреждение и максимальное подавление помех.

Технический результат, достигаемый от использования предлагаемого изобретения, заключается в отсутствии зависимости степени подавления помех от разброса сопротивлений согласованных резисторов и в высокой помехозащищенности, что позволяет практически уничтожить помехи в сигнале звукоснимателя.

На фиг. 1 изображен активный звукосниматель с дифференциальным усилителем на операционном усилителе (ОУ);

на фиг. 2 - активный звукосниматель с дифференциальным усилителем на инструментальном усилителе (ИУ);

на фиг. 3 - активный звукосниматель с дифференциальным трансимпедансным усилителем на ИУ;

на фиг. 4 - дифференциальный трансимпедансный усилитель на ИУ с согласующим трансформатором на входе.

Поставленная задача устранения помех в струнных электромузыкальных инструментах решена нестандартным включением ИУ по схеме дифференциального трансимпедансного усилителя (фиг. 3), который не требует использования согласованных резисторов и позволяет получать максимальное для конкретной модели ИУ ПОДАВЛЕНИЕ помех 100-130 дБ. Уровень помех на его входе минимальный благодаря режиму короткого замыкания катушки звукоснимателя, то есть ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ помех значительное. Общее ПОДАВЛЕНИЕ помех на входе и внутри схемы выше 150 дБ! Дополнительное ПОДАВЛЕНИЕ помех на 30-40 дБ можно получить при замене СИНГЛА на ХАМБАКЕР.

Дифференциальный трансимпедансный усилитель (фиг. 3) на базе ИУ сочетает высокую помехозащищенность катушки в режиме короткого замыкания (КЗ) и высокий коэффициент подавления синфазного сигнала (более 100 дБ) без дополнительных резисторов. Катушку 1 подключают к выводам 2 ИУ 3, к которым обычно (фиг. 2) подключают резистор R, задающий коэффициент усиления ИУ. Входные (для типового включения согласно фиг. 2) выводы 4 ИУ 3 подключают к «земле» 5. Коэффициент усиления дифференциального трансимпедансного усилителя обратно пропорционален импедансу источника сигнала, то есть катушки звукоснимателя (Zк). Например, для ИУ AD8221 коэффициент усиления равен 49400 Oм/Zк и зависит от количества витков и сечения провода катушки. При уменьшении количества витков катушки соответственно уменьшаются величины импеданса катушки и ЭДС сигнала. Дифференциальный трансимпедансный усилитель снижение ЭДС сигнала автоматически компенсирует. Изменяя количество витков и тип материала магнита, получают разное звучание инструмента.

Использование предлагаемого технического решения позволило практически уничтожить помехи в сигнале звукоснимателя и упростить конструкцию активных звукоснимателей за счет отсутствия согласованных (и вообще каких-либо) резисторов.

Предлагаемый способ применим для повышения помехозащищенности различных индуктивных датчиков и согласующих трансформаторов 6 (фиг. 4).

Способ уничтожения помех в струнных электромузыкальных инструментах, по которому используют катушку звукоснимателя с малым количеством витков и инструментальный усилитель с максимальным подавлением синфазного сигнала, отличающийся тем, что инструментальный усилитель включают по схеме дифференциального трансимпедансного усилителя, за счет чего обеспечивают максимальное предупреждение и максимальное подавление помех.



 

Похожие патенты:

Устройство музыкального электроакустического аппарата можно условно разделить на 2 модуля. Модуль 1 включает корпус - 1, с управляющими отверстиями - 2, электродинамическую головку (динамик) - 3, усилитель звукового сигнала - 4, радиоприемник - 5, аккумуляторную батарею - 6.

Изобретение относится к области беспроводных технологий передачи данных применительно к интерактивным устройствам, имитирующим музыкальные инструменты. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств для обеспечения детектирования вибраций, передачи и/или приема и обработки данных.

Изобретение относится к лазерному триггеру для большого барабана и содержит закрепляемый на ободе барабана корпус, несущий в нижней части по крайней мере один считыватель ударов, производимых молотком ножной педали.

Изобретение относится к музыкальным инструментам. .

Группа изобретений относится к средствам обработки медиафайла. Технический результат – повышение эффективности и скорости обработки медиафайла мобильным терминалом.

Заявленное изобретение относится к способу для прокрутки партитуры на экране устройства и содержит следующие этапы: загружают файл с цифровой партитурой в область памяти указанного устройства, причем указанная партитура представлена в цифровом формате для представления нотной записи; отображают множество нот или по меньшей мере один такт из указанной партитуры на экране.

Группа изобретений относится к средствам обработки медиафайла. Технический результат – повышение эффективности и скорости обработки медиафайла мобильным терминалом.

Заявленное изобретение относится к способу передачи информации музыкального исполнения с использованием первого инструмента и второго инструмента, в котором первый инструмент производит звуки в соответствии с музыкальным исполнением пользователя и формирует данные музыкального исполнения в соответствии с производимыми звуками и второй инструмент производит звуки посредством приема данных музыкального исполнения через средство связи.

Изобретение относится к способу генерации выходного аудиофайла. Способ содержит использование одного или более процессоров для выполнения этапов: приема звуковых дорожек, каждая из которых создана согласно звуковым параметрам; разделения каждой звуковой дорожки по меньшей мере на один выбираемый звуковой блок, причем каждый звуковой блок содержит звуковой контент от музыкального инструмента, вовлеченного в создание звуковой дорожки; присваивания уникального идентификатора каждому звуковому блоку; использования уникальных идентификаторов для выбора звуковых блоков и генерации выходных аудиоданных путем объединения звуковых блоков.

Изобретение относится к способу, машиночитаемому запоминающему носителю и системе структурирования информации. Технический результат заключается в уменьшении количества информации файла при сохранении ценности информации в пределах порогового значения.

Изобретение относится к музыкальной акустике. Способ настройки параметров музыкальной композиции предполагает использование данных системы настройки параметров музыкальной композиции для настройки частоты сильных или измерительных долей такта в диапазоне границ основного тона или пятой ступени музыкальной композиции на протяжении всей или части музыкальной композиции.

Изобретение относится к конструкции клавиатуры музыкальных инструментов. Клавиатура музыкального инструмента состоит из клавиш, расположенных в форме двумерной матрицы и ранжированных как арифметическая прогрессия частоты извлекаемого звука по одной оси матрицы и как арифметическая прогрессия периода извлекаемого звука по другой оси матрицы.

Изобретение относится к компьютерной технике. Технический результат - автоматическое инструментальное исполнение синхронно с видео.

Использование: данное изобретение относится к сфере обработки звукового сигнала, главным образом, обработки пространственного звукового сигнала, и преобразования различных форматов пространственных звуковых сигналов.

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано в струнных электромузыкальных инструментах, преобразующих механические колебания струн в электрические сигналы, в частности в электрогитарах. Заявленное изобретение характеризуется использованием катушки звукоснимателя с малым количеством витков и инструментального усилителя с максимальным подавлением синфазного сигнала, причем инструментальный усилитель включают по схеме дифференциального трансимпедансного усилителя, за счет чего обеспечивают максимальное предупреждение и максимальное подавление помех. Таким образом, обеспечивают отсутствие зависимости степени подавления помех от разброса сопротивлений согласованных резисторов и высокую помехозащищенность, что позволяет практически уничтожить помехи в сигнале звукоснимателя. 4 ил.

Наверх