سد کلام الکترونیکی – بخش 2

.

.

مدار ترکیبی

رسیدن به یک توان تشخیص بسیار خوب میان کلام و موسیقی با ترکیب‌کردن دو روش ناهمواری و وقفه در یک مجموعه امکان‌پذیر است. چون وقفه‌ها به همان خوبیِ روش‌های دیگر در یک محدودکننده‌ی لگاریتمی قابل شناسایی هستند، این روش در مدار شکل 6 به خدمت گرفته شده است، به این صورت که سیگنال از کلکتور ترانزیستور 3 از طریق مقاومت 15 و خازن 8 برای تقویت به ترانزیستور 4 فرستاده می‌شود و سپس مانند تصویر 2 مورد فرآوری قرار می‌گیرد. بخش ورودیِ مدار مطابق تصویر 2 است و تشخیص از راه ناهمواری توسط ترانزیستورهای 5، 8، و 9 صورت می‌پذیرد.

.

تصویر 6: مدار تشخیص ترکیبی که در آن هر دو روش ناهمواری و وقفه به کارگرفته شده است. ولتاژهای درج شده روی این شماتیک در حالت بدون سیگنال ورودی اندازه گیری شده‌اند

.

طبقه‌ی تقویت‌کننده‌ی نهایی با ترانزیستور 12 و طبقه‌ی مسدودکننده با ترانزیستور 1و همچنین مدار فرمان آن در هر دو روش مشترک هستند. پالس‌های وقفه‌ها و ناهمواری‌ها از مسیر دیودهای 9 و 10 روی خازن مشترک 19 قرار می‌گیرد که شارژ آن با میانگین فراوانی هر دو نوع پالس تناسب دارد. تشخیص کلام با حضور فقط یکی از این دو نوع پالس ممکن است. وجود هر دو نوع پالس به صورت همزمان، تنها سرعت پاسخ مدار را بهبود می‌بخشد. به این ترتیب، مسدودکردن پس از اولین دو سه کلمه‌ی کلام اتفاق می‌افتد، در حالی که با مدارهایی که قبلاً معرفی شدند، طول زمان تشخیص کمی طولانی‌تر است.

در تصویر 6 به‌جای تنظیم پیوسته‌ی باقی‌مانده‌ی بلندی صدای کلام، مداری برای تبدیل شامل کلیدهای 1 و 2 پیش‌بینی شده است. در وضعیتی که کلیدها در مدار نشان داده شده‌اند، کلام تا حد مقدور (50- دسی‌بل) تضعیف می‌گردد. اگر کلیدها در حالت وسط قرار داده شوند، این تضعیف به‌خاطر بیکار شدن خازن 3 به میزان 20 دسی‌بل محدود می‌گردد، و در حالت سوم کلیدها، ورودی مستقیم به خروجی داده می‌شود.

در تصویر 6 مدار فلیپ‌فلاپ شامل ترانزیستورهای 10 و 11 هم نو است که می‌تواند برای حس کردن قطعات موسیقی نامطلوب به مدار اضافه شود. در ابتدای اجرای چنین قطعه‌ای از کلید 3 برای ابقای حالت انسداد در ترانزیستور 1 استفاده شده و این ترانزیستور انتقال سیگنال به خروجی را قطع می‌کند. در این حالت بیکاری، فلیپ‌فلاپ وقتی می‌تواند به حالت پیشین برگردد که در سیگنال اجرا وقفه‌ای پدیدار شود. چون در پی چنین وقفه‌ای ترانزیستور 6 به حالت هدایت می‌رود، ترانزیستور 10 می‌تواند از طریق دیود 8 مسدود شود. پیدا شدن وقفه معمولاً در پایان قطعه‌ی موسیقی حس‌شده و اتفاق می‌افتد. در نتیجه، فلیپ‌فلاپ به وضعیت قبلی بازمی‌گردد، و اجرا حتی تا پایان گفتارِ پس از اتمام اجرای موسیقی نامطلوب مسکوت باقی نگه‌داشته می‌شود.

مدار ساده‌ای برای منبع تغذیه پیشنهاد شده که ولتاژ تغذیه‌ی دیودهای نوری را از روی اولین خازن الکترولیت صافی (خازن 20) برداشت کرده و توان تغذیه‌ی اندکی را که برای ترانزیستورهای مدار لازم هستند، از طریق دیود زینر 16 تامین می‌کند.

.

تصویر 7: کلید تبدیل اضافی برای انسداد انتخابی موسیقی یا کلام

.

در صورت لزوم امکان اضافه کردن یک مدار تبدیل عملکرد مانند تصویر 7 به مدار اصلی نیز وجود دارد که با آن می‌توان از دستگاه همچنین به عنوان مسدودکننده‌ی موسیقی (فقط پخش صدای کلام) نیز استفاده کرد. در این کاربرد، ترانزیستور 1 به عنوان کلیدی بر روی خط سیگنال صوتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، فقط مقاومت 43 مورد نیاز خواهد بود.

.

مونتاژ و راه‌اندازی مدار

مدار کامل با منبع تغذیه و بانضمام مدار افزوده شده را می‌توان در جعبه‌ای به اندازه‌های حدود 6×10×16 سانتی‌متر جای‌داد. طرح پیشنهادی برای فیبر مدار چاپی در تصویر 9 دیده می‌شود و فقط وقتی قابل استفاده است که در مونتاژ آن از مقاومت‌های یک‌هشتم وات یا کوچک‌تر استفاده شود، یعنی مقاومت‌هایی که در فاصله‌ی کمتر از 2/5 میلی‌متر از هم قابل مونتاژ هستند. تصویر 9 ترتیب چینش افزاره‌ها بر روی این فیبر دیده می‌شود. کلیدها، پتانسیومترها، دیودهای نوری و جک‌های ورودی و خروجی روی پانل جعبه نصب می‌شوند. کلید روشن/خاموش و ترانس و فیوز مدار هم در داخل جعبه‌ی پلاستیکی (عایق ولتاژ برق شهری) نصب می‌شوند و ولتاژ 9 ولتی را توسط دو قطعه سیم تلفنی به مدار می‌برند. خوب است که پتانسیومترها به شاخص مدرّج مجهز شوند تا پیدا کردن مجدد تنظیمات آسان باشد. با انتخاب متناسب مقاومت‌های 26 و 27 می‌توان ترتیبی داد که میانگین بهینه برای حس‌کردن ناهمواری تقریباً در وسط شاخص مدرج پتانسیومتر 2 قرار گیرد. برای این که عوض کردن این مقاومت‌ها ساده باشد، آن‌ها نه بر روی فیبر مدار چاپی، بلکه به اتصالات این پتانسیومتر لحیم می‌شوند. در ابتدای تنظیم می‌توان حتی آن‌ها را توسط دو قطعه سیم کوتاه پل کرد و از مدار خارج نمود.

.

تصویر 8: طرح فیبر مدار چاپی پیشنهادی برای مونتاژ مدار

.

تصویر 9: راهنمای چینش افزاره‌ها روی فیبر و اتصالات به اجزایی که روی پانل دستگاه نصب می‌شوند

.

تنظیم تریمر 14 بر اساس اطلاعات ذکر شده روی شماتیک‌های 4 و 5 انجام می‌شود. این تنظیم با شماتیک 4 آسان‌تر است، زیرا حساسیت به وقفه بخصوص از پیش با مقدار داده شده برای مقاومت 15 تعیین شده است. بنابراین فقط کافیست که ابتدا در حضور کلام، پتانسیومتر 1 طوری تنظیم شود که نمایشگر وقفه گاه‌گاه (مثلاً با مکث پایان جمله) روشن شود. سپس فقط می‌ماند تنظیم پتانسیومتر 2 که با سعی و خطا، به صورت متناوب روی بهترین حالت مصالحه بین کلام و موزیک تنظیم می‌گردد. احتمالاً بشود مقاومت‌های 26 و 27 طوری تغییر داده شوند که بازه‌ی تنظیم پتانسیومتر 2 به حدی که واقعاً در عمل لازم هست، محدود و منحصر شود.

یک مرحله‌ی دیگر بهبود‌بخشی را هم می توان با تغییر دادن مقادیر دیگر پشت سر گذاشت. با وجود این که این مدار در طول هفته‌ها تلاش و تجربه با کلام‌ها و موسیقی‌های مختلف به این‌جا رسیده، اما تجربه و اصلاح آن هنوز به نقطه‌ی نهایت نرسیده است و مدار نهایی ممکن است دربردارنده‌ی اصلاحات و بهبودهای بیش‌تری هم بشود.

البته تجربیات در این مسیر فقط وقتی می‌توانند سودمند باشند که حداقل گاه‌گاه یک سری آزمایش‌های دقیق عملیاتی روی مدار صورت گیرد. برای این آزمایش‌ها وجود یک سیگنال ژنراتور که دارای یک ورودی برای مدولاسیون دامنه باشد، مفید است. وقتی که چنین ژنراتوری روی فرکانسی بین 1 و 2 کیلوهرتز به کار انداخته شود و با فرکانسی در حدود چند هرتز به صورت عمیق مدوله شود، می‌توان نوسان‌هایی مانند آنچه که در تصویر 10 نمایش داده شده را مشاهده نمود. در این‌جا فرکانس مدولاسیون طوری تنظیم شده است که زمان نزول منحنی مشخصه تقریباً 10 میلی‌ثانیه باشد. در تصویر 10 منحنی وسطی  نماینده‌ی ولتاژ کلکتور ترانزیستور 6 است، و می‌توان تشخیص داد که این ترانزیستور پس از درک وقفه به حالت هدایت می‌رود. منحنی زیرین نمایشگر ایجاد پالس ناهمواری روی ولتاژ کلکتور ترانزیستور 8 بر اثر نزول سریع دامنه‌ی سیگنال است.

.

تصویر 10: واکنش آشکارسازهای وقفه (وسط) و ناهمواری (پایین) به روند سریع پایین‌رفتن یک سیگنال ورودی (بالا)،  تصویر 11: هنگامی که یک نویز زمینه‌ای وجود داشته باشد، هیچ وقفه‌ای تشخیص داده نخواهد شد، اما روند سریع پایین‌رفتن یک سیگنال ورودی می‌تواند همچنان توسط یک آشکارساز ناهمواری شناسایی شود (پایین)، تصویر 12: هنگام وجود یک روند کند پایین‌رفتن سیگنال ورودی، تشخیص وقفه همچنان بدون نقص کار خواهد کرد (وسط)

.

در تصویر 11 با سیگنال ورودی استفاده‌شده‌ی قبلی (اسیلوگرام بالایی) یک ولتاژ متناوب ضعیف دارای فرکانس متفاوت (به عنوان نویز زمینه‌ای) مخلوط شده است. آشکارساز وقفه (منحنی وسطی) جواب نمی‌دهد، اما یک پالس ناهمواری (منحنی پایین) هنوز به دست می‌آید، البته با تداوم کوتاه‌تر اما با دامنه‌ی کافی. تصویر 12 نهایتاً با اسیلوگرامی را با سرعت انحراف اشعه‌ی کم اسیلوسکوپ روند آرام پایین‌رفتن (در حدود 30 میلی‌ثانیه) در خاتمه‌ی یک سیگنال صوتی را نشان می‌دهد. آشکارساز وقفه (وسط) عمل می‌کند، در آشکارساز ناهمواری اما فقط یک ایمپالس بوجود آمده، اما دامنه‌ی آن برای مسدود کردن سیگنال هنوز کافی نیست.

رسیدن به تشخیص ایده‌آل و بی‌نقص، اما، حتی با مدار بهبودیافته نیز مقدور نیست. در برنامه‌های موسیقی روزمره و معمولی (آواز با همراهی آرام گیتار، موسیقی الکترونیکی با اصوات مقطع)  موسیقی در کمابیش 5درصد زمان اجرا قطعه‌های موسیقایی حضور دارند که تا 20درصد به عنوان کلام شناسایی می‌شوند و به این علت به دفعات قطع و مسدود می‌شوند. از  سوی دیگر، متنی که روی موسیقی با ولوم بالا خوانده می‌شود، به عنوان کلام تشخیص داده می‌شود. در این‌جا استفاده ار مدار به صورت نیمه‌خودکار به یاری می‌آید، به این ترتیب که ابتدا حساسیت به ناهمواری با پتانسیومتر 2 دوباره به حالت نرمال برگردانده شود. تجربه نشان داده که این امکان تغییر دادن حساسیت البته به ندرت ضرورت پیدا می‌کند، اما امکانی بسیار موثری و مطلوبی است.

مشاهدات نشان داده که زبان آلمانی مانند دیگر زبان‌های اروپای شمالی و زبان‌های اسلاوی برای این کاربرد دارای یک «فاکتور ناهمواری» واقعاً خوب می‌باشند. زبان فرانسوی، اما، به علت به هم چسبیدن کلمات در هنگام بیان کمتر مناسب است. در زبان‌های جنوب اروپا که انتهای واژه‌ها اغلب با حروف صدادار پایان می‌یابند فاکتور ناهمواری خوبی دارند، که حتی در ادای خیلی سریع کلام هم همچنان نتایج قابل‌استفاده و خوبی به دست می‌دهند.

.

امکانات در سمت فرستنده

طبعاً تفکیک کلام از موسیقی خیلی آسان‌تر می‌شد اگر در سمت فرستنده برای آن کاری صورت می‌گرفت. یک بار ده‌ها سال پیش چنین چیزی وجود داشت-البته به صورت مطلقاً اتفاقی.

.

تصویر 13 -  از طریق این برآمدگی‌ها و تورفتگی‌ها در منحنی مشخصه‌ها، یک فرستنده‌ی سخن‌پراکنی رادیویی قدیمی با مدولاسیون دامنه، ناخواسته قادر به تشخیص کلام از نوا می‌شد

.

در یک ایستگاه فرستنده هنگام تبدیل (Fade over) از تقویت‌کننده‌ی میکروفن (کلام) به تقویت‌کننده‌ی پیکاپ (ورودی موسیقی)، تغییرات ولتاژهای مستقیمی ظهور کردند که مشخصاً به دلیل متفاوت‌بودن ولتاژ تغذیه‌ی دو تقویت‌کننده نسبت به هم پیدا شده بودند. این تغییرات چنان آرام و با تأنی اتفاق می‌افتادند که اصلاً قابل شنیدن نبودند؛ با این حال انتقال آن‌ها از طریق خازن کوپلاژ به تقویت‌کننده‌ی مدولاسیون فرستنده، مانند تصویر 13، سبب بروز یک فرورفتگی و برآمدگی روی موج حامل فرستنده می‌شد. چون ثابت‌زمانی آن‌ها بزرگ‌تر از ثابت‌زمانی مدار «کنترل خودکار بهره AGC» بود، حضور آن‌ها سبب انحراف ولتاژ کنترلی می‌گردید که با استفاده از آن می‌شد مستقیماً یک فلیپ‌فلاپ را تحریک کرد، که آن نیز به نوبه‌ی خود به یک سد کلام فرمان بدهد. شوربختانه این سعادت عمر زیادی نداشت، چرا که آن ایستگاه فرستنده خیلی زود به تجهیزات روزآمد استودیویی مجهز شد که در همه حال از ولتاژ ثابت و یکنواختی برخوردار بودند.

به کارگیری دوباره‌ی این موضوع نه تنها متصّور، بلکه حتی بسیار عملی و آسان نیز هست. در این صورت، در گیرنده استفاده از فقط یک مسدودکننده و یک فلیپ‌فلاپ کافی خواهد بود.

.

بخش پیشین

.

.

مطالب مرتبط:

به نجوای مرموز آب گوش فرا دهیم!.

.

.

www.etesalkootah.ir ||   2021-04-24 © 

2015 www.etesalkootah.ir  © All rights reserved.

تمامی حقوق برای www.etesalkootah.ir محفوظ است. بیان شفاهی بخش یا تمامی یک مطلب از www.etesalkootah.ir در رادیو،  تلویزیون و رسانه های مشابه آن با ذکر واضح "اتصال کوتاه دات آی آر" بعنوان منبع مجاز است. هر گونه  استفاده  کتبی از بخش یا تمامی هر یک از مطالب www.etesalkootah.ir در سایت های اینترنتی در صورت قرار دادن لینک مستقیم و قابل "کلیک" به آن مطلب در www.etesalkootah.ir مجاز بوده و در رسانه های چاپی نیز در صورت چاپ واضح "www.etesalkootah.ir" بعنوان منبع مجاز است.

.