Тонкомпенсований регулятор гучності з активною бас-корекцією. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Аудіотехніка

 Коментарі до статті

У статті описано регулятор гучності з тонкомпенсацією та активною бас-корекцією. Пристрій дозволяє підібрати необхідну глибину корекції АЧХ відповідно до акустичних умов приміщення та чутливості конкретної акустичної системи.

Відомо, що зі зниженням середнього рівня гучності чутливість людського вуха найбільше падає до найнижчих частот (НЧ) звукового спектра. Для компенсації цієї фізіологічної особливості слуху від звуковідтворювальної апаратури потрібно коригуючий підйом НЧ: при мінімальній гучності (залежно від рівня шуму в приміщенні) він повинен досягати 25...40 дБ на частоті 50 Гц по відношенню до 2 кГц. Більше того, згідно з кривими рівної гучності, крутість підйому повинна збільшуватися в міру зниження частоти: 6 дБ на октаву, починаючи з частоти 250 Гц, і 12 дБ на октаву нижче 100 Гц [1].

Більшість відомих схем тонкомпенсованих регуляторів гучності (ТКРГ), за винятком, можливо, найскладніших, які не знайшли широкого застосування, не забезпечує необхідного закону та глибини корекції. У найбільш поширених ТКРГ з відмінним резистором (або без відводів) [2] глибина корекції НЧ не більше 15 дБ, причому її крутість на частотах нижче 100 Гц зменшується.

Наприклад на рис. 1 показані типові АЧХ пасивного ТКРГ на змінному резистори без відводів [2]. Видно, що коригуючий підйом на частоті 50 Гц при коефіцієнті передачі регулятора -40 дБ дорівнює 13дБ, крутість нижче 100 Гц не перевищує 3 дБ на октаву, що недостатньо. Близькі характеристики мають і ТКРГ на резистори з одним відведенням.

При експлуатації подібні регулятори створюють неприємний ефект: при зниженні гучності втрачається глибина звуку і з'являється схильність до "бубнення". Спроби збільшити рівень корекції на найнижчих частотах додаванням RC-ланцюга в розрив загального дроту змінного резистора призводять до звуження діапазону регулювання гучності. Гучність у разі не зменшується до нуля, що дуже незручно практично.

Ще одним недоліком згаданих пристроїв можна назвати неправильну зміну корекції в міру регулювання гучності. Помітна корекція АЧХ нерідко виникає за середнього становища регулятора, коли фактична гучність (чутливість) ще висока. В результаті порушується тональний баланс в області середньої гучності звучання, що найчастіше використовується.

На жаль, усі перелічені недоліки притаманні електронним ТКРГ, виконаним на спеціалізованих мікросхемах. На рис. 2 зображені АЧХ дуже складного регулятора ТС9235 фірми Toshiba, що має малий рівень шумів (менше 2 мкВ) і нелінійних спотворень (менше 0,01%), багатоступінчасте цифрове регулювання гучності, зручне кнопкове керування тощо [3]. У цьому регулятор забезпечує тонкорекцію нітрохи краще розглянутих вже ТКРГ.

У побутових пристроях звуковідтворення область частот нижче 100 Гц вважається "проблемною" і для кінцевих ланок тракту. Так, малогабаритна акустична система рідко має нижню граничну частоту менше 50...60 Гц за рівнем -3 дБ. Зазвичай спад звукового тиску починається з частоти 100 Гц. Іноді його компенсації застосовують високодобротні еквалайзери чи спеціальні бас-корректоры з урахуванням фільтрів високого порядку. Але при цьому доводиться враховувати обмежену здатність перевантажувати УМЗЧ на низьких частотах і зменшувати ступінь корекції одночасно зі збільшенням гучності. Подача на динамічні головки сигналів нижче резонансної частоти призводить лише до зростання спотворень.

Нині існують спеціальні автокоректори басу (X-Bass та інших.), динамічно формують АЧХ з урахуванням перелічених чинників. Але вони найчастіше є закриті " фірмові " розробки, виконані на спеціалізованих мікросхемах без маркування [4].

Пропонований пристрій вирішує зазначені проблеми простим способом. При його розробці використано нові схемотехнічні рішення, отримані комп'ютерним моделюванням у Micro-Cap 7.1.0 з подальшою перевіркою на макеті. В результаті вдалося створити простий пристрій, який вдало поєднує власне ТКРГ з бас-коректором, який "добудовує" АЧХ в області частот менше 100 Гц і регулює її перебіг залежно від положення регулятора гучності.

p align="justify"> Принципова схема пристрою (один канал) представлена ​​на рис. 3. Воно складається з пасивного ТКРГ та активного бас-коректора, зібраного на мікросхемі DA1, Обидві частини об'єднані в єдине ціле так, що недоліки пасивного регулятора усуваються активною частиною пристрою.

Пасивний ТКРГ виконаний на елементах R1-R4, С1, С2 за відомою схемою (рис. 1) у спрощеному варіанті. Фільтр R3R4C1C2 знижує середні частоти залежно від положення двигуна регулятора R2. Параметри фільтра вибрані так, щоб забезпечити максимально можливе підйом НЧ. Корекція по ВЧ ніяких проблем не становить і задається ємністю конденсатора С1.

З виходу пасивного ТКРГ через ланцюг C3R6 сигнал надходить на вхід, що інвертує, ОУ DA1.1, який посилює сигнал (до 14 дБ) і формує АЧХ двома ланцюгами ООС. Перша - через резистор R5, елементи ТКРГ, включаючи регулятор гучності R2, та вхідний ланцюжок C3.R6; друга - через Т-подібну ланку R7 - R10 та мікросхему DA1.2 з супутніми елементами.

На мікросхемі DA1.2 зібрано гіратора, що імітує котушку індуктивності. Спільно з конденсатором С5 він утворює коливальний контур із частотою резонансу 45...50 Гц. На цій частоті сигнал ООС ослаблений максимально і формується горб частотної характеристики ОУ DA1.1. При цьому крутість АЧХ нижче 100 Гц досягає 10 дБ на октаву, а загальний підйом (регульований) на частоті 45 Гц дорівнює +27 дБ щодо частоти 2 кГц при положенні регулятора гучності - 41 дБ (рис. 4). Ці параметри близькі до необхідних значень показників рівної гучності.

Обмеження амплітуди сигналів з частотами нижче резонансної АС утворюється в пристрої за рахунок природного ската резонансної кривої аналога LC-контуру на DA1.2 та двох ФВЧ: C3R6 і C6Rвх, де Rbx - вхідний опір наступного регулятора каскаду. Для цього регулятора еквівалентний опір навантаження прийнято рівним 100 кОм, для іншого вхідного опору ємність С6 слід перерахувати так, щоб постійна C6Rbx часу не змінилася.

Друга ООС - через резистор R5 - також частотно-залежна, оскільки до неї входить фільтр, утворений резисторами R3, R5 та конденсатором С2. Таку компенсуючу ООС було запропоновано автором у статті [5], де докладно описано і принцип її дії. Результат зводиться до додаткового спрямовування низькочастотної гілки АЧХ зі збільшенням гучності. Тим самим досягається необхідна корекція під час переходу від малої до середньої гучності (рис. 4), а чи не від середньої до великої (див. рис. 1,2). Більш того, вибором відповідної глибини ООС можна усунути перевантаження УМЗЧ при рівнях гучності, близьких до максимальних, подібно до динамічних бас-коректорів.

Ефективність ООС через резистор R5 проілюстрована змодельованими АЧХ (рис. 5).

Криві розраховані для варіанта з ООС (R5 = 12 кОм) та без неї (R5 = 1 МОм). Як видно за графіками, ООС діє вибірково та ослаблені лише НЧ. При положенні регулятора гучності -20 дБ ослаблення невелике - близько 7 дБ, а за максимального коефіцієнта передачі воно сягає 26 дБ. У цьому ООС повністю згладжує пік бас-коррекции, вирівнюючи АЧХ. Без цього УМЗЧ перевантажувався б вже за середнього становища ТКРГ і довелося б виконувати ручні маніпуляції регулятором тембру НЧ.

У правому за схемою положенні двигуна резистора R9 і верхньому резистора R13 регулятор при вказаних на схемі номіналах має характеристики, зображені на рис. 4. Однак можлива широка варіація виду АЧХ: підстроювальним резистором R9 можна регулювати глибину бас-корекції в інтервалі 0...+6 дБ (рис. 6).

Діапазон вказаний за середньої гучності звучання; при її зменшенні він збільшується, зі збільшенням - зменшується, тобто. пристрій адаптивно підлаштовує глибину регулювання відповідно до кривих рівної гучності та перевантажувальних можливостей УМЗЧ.

За бажання змінний резистор R9 можна вивести на лицьову панель і використовувати як регулятор тембру НЧ. Його перевага полягає в тому, що, на відміну від бруківок та інших RC-регуляторів, він регулює саме бас, а не всю смугу частот до 1000 Гц. Для плавності зміни тембру потрібен змінний резистор із кривою регулювання типу Б.

Висока якість регулятора в цілому зумовлена ​​глибокою ООС, відсутністю оксидних конденсаторів та застосуванням мікросхеми TL074. Її чотири ОУ характеризуються надзвичайно низьким коефіцієнтом гармонік (Kг - 0,003%) та гарними шумовими характеристиками. Завдяки цьому пристрій може бути використаний як підсилювач з коефіцієнтом посилення до 14 дБ, достатнім, наприклад, для компенсації втрат пасивного регулятора тембру. В іншому випадку коефіцієнт посилення можна зменшити до одиниці і менш підстроювальним резистором R13, що пропорційно знизить рівень шуму.

Як і всім ТКРГ, точність тонкомпенсации залежить від коефіцієнта передачі звукового тракту. Його можна регулювати згаданим підстроювальним резистором R13 або іншим, що є в тракті. Слід лише враховувати розподіл коефіцієнта посилення та шумових властивостей ланок тракту. Змінюючи рівень сигналу, підбором резистора R5 домагаються збереження тонального балансу у всьому діапазоні гучності. Якщо УМЗЧ перевантажується при максимальній гучності, слід зменшити номінал резистора R5 за суб'єктивним відчуттям вмісту басів та їх спотворень. Інші можливості налаштування полягають у зміщенні резонансного піку бас-корекції підбором резисторів R11, R12 під конкретну АС. Глибину басів регулюють резистором R9, як описано вище.

У високоякісних трактах заміна ОУ TL074 можлива на NE5534A. Однак у простіших випадках цілком можна застосувати ОУ К157УД2А з відповідними ланцюгами корекції. У цьому коефіцієнт гармонік зростає приблизно порядок, а рівень власних шумів при одиничному коефіцієнті передачі буде гірше -80 дБ.

В іншому регулятор зібраний на звичайних деталях: резистори МЛТ-0,125 малогабаритні конденсатори КМ. Як регулятор R2 застосований імпортний малогабаритний здвоєний змінний резистор номіналу 50 кОм (характеристика регулювання типу). Наявність у пристрої резисторів R3, R4, підключених паралельно верхньої за схемою секції R2, дозволяє застосувати змінний резистор з лінійною характеристикою регулювання (типу А), однак у цьому випадку неминучий початковий стрибок гучності при подальшому плавному регулюванні.

Експериментальна перевірка та суб'єктивне прослуховування підтвердили високу якість регулятора. Відхилення реальних АЧХ від модельованих не перевищило кількох децибелів. Рівень власних шумів регулятора при одиничному посиленні виявився нижчим за межу чутності. Робота регулятора характеризується правильним тональним балансом за будь-якої гучності, збереженням "глибокого" баса при мінімальній гучності та відсутністю перевантаження УМЗЧ при рівнях гучності, близьких до максимальних. У багатьох випадках можна взагалі відмовитися від використання звичайного регулятора тембру і використовувати тільки коректор басу.

література

1. Тихонов А. Акустика усередині нас. - STEREO&VIDEO, 1999 № 4, с. 18.
2. Шихатов А. Тонкомпенсовані регулятори гучності. – Радіо, 2000, № 10, с.12, 13.
3. chlplnfo.ru/doce/TOS/00145e.pdf
4. Шихатов А. Схемотехніка автомобільних підсилювачів потужності. – Радіо, 2002, № 1, з 14, 15.
5. Пахомов А. Блок регулювань магнітоли, що носиться. – Радіо, 2002, № 9, с. 16, 17.

Автор: А.Пахомов, м.Зерноград Ростовської обл.

Дивіться інші статті розділу Аудіотехніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву Антимікробні добавки не потрібні 07.06.2005 Дослідники з Колумбійського університету (США) вивчали, наскільки ефективними є протимікробні миючі та миючі засоби побутової хімії. Протягом 48 тижнів вони порівнювали частоту дрібних інфекцій у 238 сім'ях, що складаються не менше ніж із трьох осіб, з яких одна – дитина дошкільного віку. Причому частина сімей використовувала для миття підлог, чищення сантехніки, протирання столів та плити на кухні, а також для миття посуду та рук засоби з антимікробними добавками, а частина – звичайні засоби без добавок. Ні організатори досвіду, ні його учасники не знали, які кошти комусь дісталися, оскільки всі препарати були розфасовані в однакові судини без написів, лише з умовними номерами. Після закінчення експерименту з'ясувалося, що жодної різниці в частоті виникнення легких інфекційних хвороб типу нежиті, застуди з підвищенням температури або невеликих розладів шлунка між двома групами сімей не було. Щоправда, експериментатори не кажуть, що миючі засоби з протимікробними добавками абсолютно не приносять користі, але підкреслюють, що ефективність цих, як правило, дорожчих препаратів сильно перебільшена рекламою.

Інші цікаві новини:

▪ Виявлено взаємозв'язок між кліматом та рівнем злочинності

▪ Виявлено унікальний мінерал із мантії Землі

▪ Повітря стало важче, кілограм полегшало

▪ Стедікам для смартфонів Xiaomi Mijia

▪ Ґрунт під сонячними батареями недоотримує сонячного тепла

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Мікрофони, радіомікрофони. Добірка статей

▪ стаття Гіппократ. Біографія вченого

▪ стаття Скільки країн посилає своїх атлетів на чемпіонат світу? Детальна відповідь

▪ стаття Котовник копетдазький. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Програматор для мікроконтролерів AT89C51/52/55 Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Незвичайний конверт. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024