Описание и руководство по применению микросхемы PT2399

Эффекты: дилэй (Delay), surround, реверберация (Reverb) и эхо в одном корпусе ИМС цифровой линии задержки. Справочные характеристики эхопроцессора PT2399

Интегральная микросхема процессора эхо-сигналов PT2399 является, пожалуй, наиболее часто используемой ИМС как в относительно недорогих гитарных педалях эффектов, так и в микрофонных процессорах звуковых эффектов для караоке и прочих хреновин.
На этой странице мы рассмотрим основные характеристики и схемы включения микросхемы PT2399, рекомендованные производителем, а также познакомимся с примером практической реализации ревербератора, выполненного на данной микросхеме.

Итак, как мы поняли, PT2399 – это микросхема, представляющая собой процессор эхо-сигналов и построенная по КМОП технологии. Для реализации эффекта ЭХО используется цифровая обработка сигналов. А это означает, что микросхема имеет встроенные АЦП и ЦАП, и внутреннюю память, объёмом 44Кбит.

Минимальная задержка PT2399 составляет 30 мс, а максимальная – 340 мс и может быть увеличена до 1 секунды за счёт ухудшения качества звука.

В datasheet-е на микросхему отмечается низкий уровень искажений THD <0,5% при входном сигнале меньшем 0,5Vrms (±0,71В peak-to-peak) и низкий уровень шума (No<-90dBV).
Напряжение питания PT2399: +4,5...5V (предельно допустимое: +6,5V);
Потребление тока от источника питания (при Vcc=5.0V, fin=1KHz, Vi=0,5Vrms, fck=4MHz, Ta=25℃): 15...30мА. При максимальных значениях частоты дискретизации и напряжения питания – 100мА.

Микросхема выпускается в 16-ти выводных DIP или SOP корпусах. Внутренняя структура ИМС PT2399 и блок-схема конечного устройства процессора эхо-сигналов представлены на Рис.1 и Рис.2.


Рис.1 Структурная схема микросхемы PT2399



Рис.2 Блок-схема процессора эхо-сигналов на PT2399

Производитель в datasheet-е на микросхему рекомендует две типовые схемы включения PT2399.
Первая из них не подразумевает регулировок времени задержки и длительности реверберации и предназначена для эффектов "surrond/delay" (Рис.3).


Рис.3 Типовая схема включения микросхемы PT2399 в режимах "surrond/delay"

Вторая схема более универсальна и обозначена в datasheet-е, как схема включения микросхемы PT2399 в режиме "ECHO" (Рис.4).


Рис.4 Типовая схема включения микросхемы PT2399 в режиме "ECHO"

Правым переменным резистором (номиналом 50кОм) осуществляется регулировка уровня выходного (задержанного) сигнала, который снова возвращается на вход схемы задержки, а соответственно длительность реверберации.
От номинала левого резистора R зависит частота дискретизации, а соответственно и время задержки сигнала (время ЭХО). Рекомендуемое значение – 10кОм. При увеличении сопротивления резистора также увеличивается время задержки. Переменным резистором, включённым последовательно с резистором R можно плавно регулировать время задержки сигнала.

На самом деле, от частоты дискретизации, помимо времени задержки, также довольно существенно зависят такие параметры, как ток потребления и коэффициент нелинейных искажений устройства.
Ниже приведена таблица зависимости времени задержки (td), коэффициента искажений (THD) и частоты дискретизации (fck) PT2399 от номинала резистора R.



Стоит обратить внимание на загадочную фразу, приведённую в datasheet-е после этой таблицы: "We do not recommend the “R” value below 1KΩ when power on". Буквально она означает следующее: "Мы не рекомендуем в момент подачи питания пытаться величину “R” сделать меньшей, чем 1кОм".
И действительно, если это сопротивление будет менее 1кОм (а некоторых источниках фигурирует цифра 2кОм), то тактовый генератор микросхемы может просто не запуститься. А вот после того, как он запустился, вполне можно каким-либо из способов уменьшать номинал этого резистора хоть до нуля, снижая тем самым время задержки микросхемы ниже значений, приведённых в таблице.
Обычно эту паузу выбирают в пределах 0,5...1сек.

Управление временем задержки реверберации по 6 выводу осуществляется токовым методом. А это означает то, что напряжение на этом выводе практически постоянно и примерно равно Еп/2, т.е. ≈ 2,5 В, а изменением величины резистора R осуществляется изменение тока на 6 выводе.
Зависимость времени задержки td от этого тока 6-го вывода, можно описать приблизительной формулой: td(мсек) ≈ 29,7 + 28,65 / I(мА).
К чему это я клоню? А к тому, что временем задержки PT2399 можно управлять и посредством источника тока, который в простейшем случае выглядит, как показано на Рис.5.


Рис.5 Управление задержкой PT2399 посредством источника тока

Применение источника тока позволяет организовать задержку нарастания тока на 6 выводе. Если резистор R1 выбрать номиналом 51K, то величина конденсатора C = 0,47мкФ обеспечит задержку около 1 секунды. Номинал потенциометра необходимо выбирать из соображений величин напряжений, подаваемых на базу транзистора, лежащих в диапазоне 0...0,7 В. Резистор R2 служит для температурной стабилизации каскада и может быть величиной 100...200 Ом.
R3 позволяет лучше контролировать максимальное время задержки ревербератора. К примеру, использование R3=22K даст нам (в соответствии с таблицей данных) максимальную задержку - около 270мс.
Ещё одно большое преимущество управления временем задержки посредством источника тока На самом деле возможность регулировки одним потенциометром нескольких микросхем PT2399.

В принципе, микросхема PT2399 является самодостаточной и представляет собой законченный процессор эхо-сигналов. Однако в большинстве случаев разработчики применяют буферные и развязывающие каскады, как по входу, так и по выходу ИМС. В некоторых случаях входные каскады также осуществляют усиление поступающего сигнала.
В качестве примера приведу схему простой и довольно популярной модели Deep Blue Delay от известной Финской компании "Mad Professor".



Рис.6 Схема ревербератора Deep Blue Delay