Генератор розового шума
Схема, показанная на рис. 1, является реализацией генератора розового шума (фликкер-шума), описанного в технической записке NBS #604, "Эффективное Численное и аналоговое моделирование процессов фликер-шума", авторы Ж.А. Барнс и Стивен Джарвис. При параметрах компонентов, указанных на схеме, на её выходе будет присутствовать равномерно убывающий шум со спектральной плотностью 1/f на частотах от менее чем одного герца до более четырёх килогерц. В схеме применён операционный усилитель TLC2272, хотя можно использовать и другие ОУ с высоким входным сопротивлением и низким уровнем собственных шумов. Усилитель должен иметь низкий уровень токового шума, так как в схеме применён резистор R3 относительно высокого номинала, который используется для генерации белого шума амплитудой 50 нВ. Выбирайте ОУ с напряжением шума меньше 15 нВ√Гц и шумовым током менее 0,1 пА√Гц, и те, и другие параметры имеются у многих современных операционных усилителей. Значения ёмкостей конденсаторов незначительно отличаются от расчётных значений в вышеуказанном документе для упрощения конструкции и в схеме применено смещение, чтобы можно было использовать электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы следует выбирать тщательно, так как у многих алюминиевых электролитических конденсаторов очень велики допуски.
Рис. 1. Схема генератора розового шума.
В отличие от схем генераторов шума с использованием стабилитронов, обратносмещённых переходов транзисторов и других устройств, генерирующих шум, эта схема даёт предсказуемый и повторяемый уровень выходного сигнала. Если снимать сигнал с выхода усилителя DA1.1 через конденсатор номиналом 100 мкФ аналогичным образом, как это сделано у второго каскада, то можно будет получить удобный и точный источник белого шума величиной 5 мкВ√Гц, частоты которого лежат в диапазоне звуковых частот, такой источник прекрасно подойдёт для калибровки при измерениях аудио шума. Для того, чтобы подать напряжение смещения величиной 2,5 В на этот дополнительный конденсатор, нужно будет добавить резистор сопротивлением около 30 МОм между источником питания +5 В и положительным входом первого ОУ DA1.1. Если нет высокоомного резистора, то можно использовать делитель напряжения 100 кОм+460 Ом, подключённый к источнику +5 в и общему проводу и зашунтированный конденсатором. К этому делителю следует подключить нижний по схеме вывод резистора R3. Если применяется танталовый конденсатор, то напряжение смещения использовать необязательно, так как этот вид конденсаторов может работать при нулевом смещении (кроме того он может выдержать и обратное напряжение, не превышающее 10% рабочего напряжения). В схему может быть добавлен суммирующий усилитель, объединяющий белый шум с выхода первого ОУ и фликкер-шум с выхода схемы, что позволит моделировать различные шумовые устройства и системы. Два входа суммирующего усилителя позволяют сделать независимую регулировку уровней белого и розового шумов на выходе.