Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

 

Регулятор тембра является, как правило, обязательным узлом совре­менного высококачественного устройства звуковоспроизведения. Основное его назначение — обеспечить такое регулирование АЧХ усилительного устройства, чтобы компенсировать частотные искажения, вызванные несовершенством акус­тических систем, или сформировать АЧХ под конкретную фонограмму с учетом акустических свойств помещения и дефектов записи фонограммы и тем самым восстановить естественный тембр звучания. Регулировка тембра звучания осно­вана на изменении АЧХ усилителя в определенной области частот. Коррекция АЧХ усилителя 34 достигается в основном с помощью цепей, содержащих кон­денсаторы и переменные резисторы и влияющих на АЧХ на краях рабочего диапазона чаетот.

В последнее время для регулировки АЧХ усилителя все чаще используют многополосные регуляторы тембра — эквалайзеры с LCR-элементами, которые оозволяют изменить АЧХ на нескольких участках частотного диапазона. Точ­ность коррекции АЧХ усилителя обычно повышается при увеличении числа час­тотных полос, в которых происходит раздельная коррекция. Однако в результа­те этого эквалайзер становится одним из громоздких звеньев звуковоспроизво­дящего тракта, хотя само регулирование производят не более чем в 5 — 12 час­тотных полосах.

Для повышения плавности и глубины регулирования тембра , все чаще ис­пользуют активные элементы — транзисторы и ОУ, а также включают регулиру­ющие элементы в цепь ООС. В отличие от пассивных регуляторов (имеющих только цепи формирования АЧХ и согласующие каскады) активные регуляторы обеспечивают большее отношение сигнал — шум и больший диапазон регулиров­ки тембров примерно при том же количестве элементов. Показатели качества регуляторов тембра определяют такие параметры звуковоспроизводящего тракта, как уровень шума, коэффициент гармоник, диапазон регулирования АЧХ, дина­мический диапазон и т. п.

К основным техническим характеристикам регуляторов тембра относятся следующие:

номинальное входное напряжение [В] — уровень входного синусоидального напряжения, при котором напряжение на выходе равно номинальному (0,8± ±0,05) В. Измерения проводят, когда регуляторы тембра находятся в положе­нии, обеспечивающем горизонтальную АЧХ;

коэффициент передачи на частоте 1 кГц — отношение выходного напряжения регулятора к входному номинальному на частоте 1 кГц при положениях регули­рующих элементов, соответствующих горизонтальной АЧХ;

предел регулирования тембра [дБ] — отношение выходного напряжения ре­гулятора на частотах максимального подъема и спада АЧХ (при крайних по­ложениях регулировочных элементов) к выходному напряжению регулятора на частоте 1 кГц при горизонтальной АЧХ каскада;

перегрузочная способность [дБ] — отношение максимального выходного на­пряжения при коэффициенте гармоник 10% к выходному номинальному напря­жению. Измерения проводят на частотах максимального подъема АЧХ;

коэффициент гармоник [%] — коэффициент нелинейных искажений при си­нусоидальном входном сигнале. Измеряют в диапазоне частот 20... 20 000 Гц при входном напряжении, равном номинальному; регуляторы тембра — -в поло­жении максимального подъема АЧХ;

отношение сигнал — шум [дБ] — отношение выходного напряжения сигнала при номинальном входном к среднеквадратическому значению напряжения шума на выходе при отсутствии сигнала. Измерения проводят без взвешивающего фильтра; регуляторы тембра должны находиться в положении, при которых АЧХ каскада горизонтальна.

Далее описаны схемы регуляторов тембра, согласованных по входу с выхо­дами узлов, о которых речь шла раньше. Эти регуляторы имеют достаточно низкое выходное сопротивление, что позволяет подключить их непосредственно на вход усилителей мощности.

Регулятор тембра на ОУ К153УД2. Он имеет следующие основные техниче» ские характеристики:

 

Номинальное входное напряжение......... 0,15 В

Коэффициент передачи на частоте 1 кГц....... 15 дБ

Пределы регулирования тембра на частоте, Гц:

100................. ±12 дБ

10000................ ±13 дБ

Перегрузочная способность (относительно уровня 12 дБ), не

менее................. 10 дБ

Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20... 20 000 Гц, не

более................. 0,1%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное), не менее . . . . 70 дБ

Входное сопротивление............ 100 кОм

Выходное сопротивление........... 1 кОм

Напряжение питания............ ±15 В

Ток потребления............. 10 мА

 

Такой активный регулятор тембра с RC мостом в цепи ООС (рис. 47), не­смотря на простоту, обеспечивает достаточную глубину изменения АЧХ усили­теля в области низших и высших частот. Пределы регулировки АЧХ на часто­тах 50 Гц и 15 кГц составляют около ±16 дБ. Наличие ОУ DA1 позволяет по­лучить коэффициент передачи напряжения регулятора больше единицы. В поло­жении максимального подъема АЧХ в области низших и высших частот (ре­зисторы R 5 и R 3 в крайнем левом по ехеме положении) АЧХ на частотая 350 Гц и 1,5 кГц имеет подъем на 3 дБ. Для обеспечения приведенных характе­ристик внутреннее сопротивление источника входного сигнала должно быть не более 1 кОм.

Рис. 47. Принципиальная схема регулятора тембра на ОУ 153УД2

 

Регулятор смонтирован на унифицированной монтажной плате методом объ­емного монтажа. Резисторы R 3, R 5 могут быть любого типа с линейной зависимостью (типа А), остальные — МЛТ-0,25, конденсаторы — КМб. Кроме микро­схемы К153УД2 можно использовать К153УД1, К140УД7, К140УД8 и другие Q соответствующими цепями коррекции.

Для питания темброблока можно использовать любой стабилизированный Двухполярный источник напряжения ±15 В, обеспечивающий ток в нагрузке не менее 20 мА. Перед настройкой проверяют правильность монтажа схемы. Затем подбором конденсаторов С5 и С6 устраняют возможное самовозбуждение узла при крайних положениях регуляторов тембра.

Регулятор тембра с использованием переключателя типа П2К. Как уже от­мечалось, усилитель, построенный на дискретных компонентах, использующих схемотехнику ОУ, можно с успехом использовать для построения различных уз-лов звукового усилителя. В качестве примера здесь показано применение усили­тельного модуля в регуляторе тембра.

Регулятор тембра, рис. 48, имеет следующие основные технические характе­ристики:

 

Номинальное входное напряжение......... 0,8 В

Коэффициент передачи на частоте 1 кГц....... 1

Пределы регулирования тембра на частоте, Гц:

100................. ±12 дБ

10000................ ±12 дБ

Перегрузочная способность (относительно уровня 12 дБ), не менее 10 дБ

Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20...20 000 Гц, не более 0,05%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное), не менее .... 70 дБ

Входное сопротивление ............ 47 кОм

Выходное сопротивление........... 1 кОм

Напряжение питания........... . ±15 В

Ток потребления.............. 20 мА

 

Схема модуля А1 (рис. 49,а) аналогична использованной в корректоре (рис. 27). Транзисторы VT 1 и VT 4 образуют дифференциальную пару, в эмиттерную цепь которых включен стабилизатор тока на транзисторе VT 3. Такое построение позволяет получить хорошую изоляцию входного каскада от источника питания и эксплуатировать транзисторы VT 1 и VT 4 в их оптимальной малошумящей области. Применением активной нагрузки (транзистор VT 2) достигается боль­шое усиление входного каскада. Эмиттерный повторитель (транзистор VT 5) со­гласует входной и выходной каскады. Выходной каскад (транзистор VT 6) рабо­тает в режиме А на активную нагрузку, являющуюся стабилизатором тока (транзистор VT 7). Это обеспечивает максимальное усиление и улучшает линейность выходного каскада. Работа регулятора тембра с использованием этого усилительного модуля поясняется упрощенной схемой, приведенной на рис. 49,6.

Рис. 48. Принципи­альная схема регу­лятора тембра о использованием пе­реключателя типа П2К

 

Как видно из рисунка, устройство представляет собой усилитель, охвачен­ный параллельной ООС. Одна цепь обратной связи включена между инверти­рующим входом С и общим проводом, другая — между выходом В и входом С. Отношение сопротивлений этих участков определяет усиление схемы по перемен­ному току. Поскольку компоненты цепи обратной связи построены на реактив­ных элементах, то АЧХ усилителя оказывается частотно-зависимой. Изменяя но­миналы реактивных элементов, можно легко управлять подъемом или спадом усиления на низких и высоких звуковых частотах. Полная схема регулятора тембра показана на рис. 48. Подсоединяя переключателями SB 1 («Низкие») и SB 2 («Высокие») различные RC цепи в цепь обратной связи, можно регулиро­вать усиление модуля и тем самым корректировать АЧХ усилителя.

Элементы RC -цепей выбраны таким образом, чтобы шаг регулирования со­ставлял 4 дБ с максимальным пределом регулирования ±12 дБ. Если кнопки SB 1 и SB 2 отжаты, усиление темброблока определяется номиналами элементов R 7, С7, R 14, С14 ( R 1, С1 и R 2, С2 на рис. 49,6) и равно примерно 10. При этом АЧХ усилителя равномерна в рабочем диапазоне частот. Регулятор R 15 позволяет согласовать выход регулятора тембра (по уровню) с входом усилителя мощ­ности.

Рис. 49. Принципиальная схема усилительного модуля А1 (а) и упрощенная схе­ма регулятора тембра (б)

 

Два канала регулятора тембра собраны на печатных платах, показанных на рис. 50 — 52. На рис. 60 приведены печатная плата усилительного модуля. Для стереофонического усилителя необходимо изготовить два таких модуля. При монтаже узла использованы резисторы МЛТ-0,25, конденсаторы КМ-5, КМ-6 и К50-6. В качестве переключателей SB 1 и SB 2 применены два блока коммутато­ров П2К (каждый из шести переключателей) с зависимой фиксацией, установ­ленных с шагом 15 мм.

После распайки всех элементов собирают узел регулировки тембра. Платы с усилительными модулями устанавливают взаимно перпендикулярно на плате (рис. 52) со стороны элементов и соединяют соответствующие точки одножильным проводом ММ или МШВ диаметром 0,8... 1 мм. Платы с кнопками (рис. 51 и рис. 52) располагают параллельно на расстоянии примерно 50... 60 мм (в зависимости от конструкции всего усилителя) и соединяют таким же прово­дом одноименные точки 1 — 6.

Как правило, при исправных деталях и правильно выполненном монтаже, темброблок работает без настройки. При необходимости резистором R 15 можно установить желаемый уровень сигнала на выходе. Для питания узла можно использовать любой стабилизированный двухполярный источник напряжением ±15 B, обеспечивающий ток в нагрузке не менее 20 мА.

Рис. 50. Печатная (а) и монтажная (б) платы усилительного модуля

 

Простой пятиполосный эквалайзер на двух ОУ К153УД2 с минимальным числом компонентов. Обычные двухполосные регуляторы тембра не позволяют выделить или лодавить узкую полосу частот. Кроме того, обычно точки регули­ровки высоких и низких частот в таких регуляторах берутея вблизи Г2 кГц и 60 Гц, что не позволяет эффективно влиять иа область частот от 200 Гц до 5 кГц. Значительно большие возможности у многополосных регуляторов тембра или эквалайзеров («выравнивателей» частотной характеристики). Как правило, эквалайзеры строят по принципу разделения всей полосы пропускаемых частот на несколько (от четырех до 30) полос на базе совокупности активных узко-полосных фильтров, сигнал с выхода которых объединяет суммирующий усили-тель. Это обусловливает относительно высокие затраты, так как для качествен­ных фильтров необходимы высокоточные компоненты.

Рис. 51. Печатная (а) и монтажная (б) платы высокочастотного модуля регуля­тора тембра

 

На рис. 53 показана схема простого эквалайзера, имеющего при небольшом количестве элементов довольно высокие качественные показатели. Уменьшение количества элементов достигается тем, что в цепь обратной связи обычного двухполосного регулятора тембра на ОУ DA 2 включены дополнительно три RC цепи с частотно-избирательными свойствами. Области частот, в которых ре­гулируется АЧХ, определяются параметрами RC цепей, включенных в петлю ООС, охватывающей ОУ DA 2.

Он имеет следующие оеновные технические характеристики:

 

Номинальное входное напряжение....... 0,2 В

Количество частот регулирования....... 5

Частоты регулирования.......... 40, 200, 1000,

4500, 16000 Гц

Пределы регулирования АЧХ........ ±15 дБ

Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20 ... 20 000 Гц 0,1%

Перегрузочная способность, не менее ...... 10 дБ

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 70 дБ

Входное сопротивление.......... 30 кОм

Выходное сопротивление.......... 1 кОм

Напряжение питания....... .... ±15 В

Ток потребления............ 30 мА

Рис. 52. Печатная (а) и монтажная (б) платы низкочастотного модуля регулятора тембра

 

При перемещении движков переменных резисторов R 6, R 13, R 18, R 23 а R 27 вверх (по схеме) усиление этого каскада на частотах регулирования умень­шается, при перемещении вниз — возрастает. При этом глубина регулирования АЧХ на частотах 40, 200, 1000, 4500 и 16000 Гц составляет примерно ±15 дБ. Для работы регулятора на ОУ DA 2 необходим источник сигнала с небольшим выходным сопротивлением (не более 1 кОм). Если источник сигнала высоко-омный, включают каскад на ОУ DA 1. Необходимое напряжение на его выход! устанавливают подстроечным резистором R 8.

Рис. 53. Принципиальная схема пятиполосного эквалайзера на двух ОУ К153УД2

На печатной плате (рис. 54,а) собирают два канала эквалайзера. Резис­торы и конденсаторы, используемые в регуляторе, должны быть подобраны с точностью не хуже ±10%. Больший допуск ухудшит характеристики регуля­тора, не влияя на стабильность его работы. Микросхемы DA 1 и DA 2 — лю­бые ОУ общего применения с соответствующими цепями коррекции, например, К153УД1, К153УДЗ, К140УД7, К140УД8. Разводка печатной платы допускает включение микросхем К153УД1, К153УДЗ со своими цепями коррекции.

Рис. 54. Печатная (а) и монтажная (б) платы пятиполосного эквалайзера на двух ОУ КД53УД2

 

Для питания эквалайзера следует использовать любой стабилизированный двухяолярный источник напряжением ±15 В, обеспечивающий ток в нагрузке не менее 30 мА. При исправных деталях достаточно проверить правильность монтажа. Подстройкой резистора R 8 устанавливают необходимое выходное на­пряжение.

Пятиполосный эквалайзер на базе синтезированного последовательного контура с использованием ОУ К153УД2 (рис. 57). Он имеет следующие основ­ные технические характеристики;

 

Номинальное входное напряжение...... 0,8 В

Количество частот регулирования....... 5

Частоты регулирования .......... 50, 200, 800,

3200, 12800 Гц

Пределы регулирования АЧХ........ ±12 дБ

Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20 ... 20 000 Гц,

не более..............0,1%

Перегрузочная способность, не менее . . . . . . 10 дБ

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 70 дБ

Входное сопротивление........., 10 кОм

Выходное сопротивление........ , 1 кОм

Напряжение питания........... ±15 В

Ток потребления............ 100 мА

 

Часто для построения многополосных эквалайзеров находят применение регуляторы с LCR-элементами (рис. 55), с помощью которых АЧХ изменяют на нескольких участках частотного диапазона. Основная трудность при их реали­зации заключается в изготовлении индуктивностей без использования громозд­ких и создающих значительные наводки дросселей. Однако использование ОУ позволяет довольно просто решить эту задачу. На рис. 56,а приведена схема простейшего гиратора — каскада, имеющего индуктивную входную проводимость, Его эквивалентная схема изображена на рис. 56,6,

                                                      

Рис. 55. Структурная схема регулято­ра тембра с LCR элементами

Рис. 56. Схема гиратора (а) и его эквивалентная схема (б)

 

Напряжение сигнала U_c с выхода повторителя на ОУ DA 1 через конденса­тор С1 поступает на второе плечо — резистор R 1. С повышением частоты пе­редаваемое через конденсатор С1 напряжение возрастает, а разность потен­циалов на концах резистора R 1 падает. Поэтому ток, отбираемый от источника U ₀ через резистор R 1, уменьшается с ростом частоты и отстает по фазе от U с (ф->п/2 при w->оо). Это условие обеспечивает индуктивный характер вход­ной проводимости. Эквивалентная индуктивность L₈ определяется выражением-L_э = C 1 R 1 R 2.

Полная входная проводимость каскада g_вх=1/(R1 + R2+ jwRl R 2 C 1).

Включив последовательно с входом гиратора конденсатор С_х, можно получить последовательный резонансный контур, частота настройки которого регулиру­ется изменением емкостей С_х и С1.

Практическая схема пятиполосного эквалайзера, построенного на базе син­тезированного последовательного контура, с использованием ОУ К153УД2 приведена на рис. 57. Входной сигнал поступает на двойной симметричный дифференциальный каскад (на транзисторах VT 1, VT 2 и ОУ DA 6), охваченный гальванической обратной связью, что способствует стабилизации режима каска­дов по постоянному току. Пять активных полосовых фильтров, эквивалентных избирательным последовательным контурам, придают обратной связи частотно-зависимый характер.

Рассмотрим работу одного фильтра. Допустим, что движок переменного ре­зистора R 4 находится в нижнем по схеме положении, при котором в цепи об­ратной связи образуется делитель напряжения, состоящий из R 20 и C 1, ( R 1 + 3- R 2), L _1Э = C 2 RlR 2. На резонансной частоте контура fp = l /(2 n \/ L _1Э C 1) его сопротивление и глубина ООС минимальны, а коэффициент усиления максима­лен. В верхнем положении движка резистора R 4 контур шунтирует входную цепь первого каскада, из-за чего при резонансе АЧХ приобретает провал на частоте f_Р, а в промежуточном положении потенциометра R 4 АЧХ становится плоской. Остальные фильтры действуют аналогично. В данном регуляторе ре­зонансные частоты контуров сдвинуты между собой на четыре октавы и равны 50, 200, 800, 3200 и 12800 Гц, а глубина регулировки достигает ±12 дБ. Для улучшения отношения сигнал — шум входной дифференциальный каскад выпол­нен на малошумящих транзисторах КТЗ102Д. Цепь R 19, С16 устраняет са­мовозбуждение каскада на высоких частотах.

Конструктивно эквалайзер выполнен на унифицированной монтажной пла­те методом объемного монтажа (см. рис. 32). Переменные резисторы R 4, R 7, RIO , R 13, R 16 могут быть любого типа с функциональной зависимостью типа А. Конденсаторы С1, С2, С4, С5, С7, С8, С10, СП, С13 и С14 составлены из нескольких (для удобства настройки) типа КМ-5 или КМ-6. Помимо указан­ных на схеме можно применять ОУ К153УД1, К140УД7, К140УД8 и т. л. Вза­мен транзисторов КТ3102Д подойдут транзисторы типов КТ209, КТЗГ5, КТ342 и т. д. Однако надо стремиться использовать малошумящие транзисторы.

Налаживание собранного из исправных деталей эквалайзера при правильно выполненном монтаже сводится по существу к проверке его работоспособности, Питать эквалайзер можно от любого стабилизированного двухполярного источ» ника напряжением ±15 В, обеспечивающего ток в нагрузке 100 мА.

Рис. 57. Принципиальная схема пятиполосного эквалайзера набазе синтезированного последовательного контура

Октавный одиннадцатиполосный эквалайзер (рис. 58). Он имеет следующие оеновные технические характеристики:

 

Номинальное входное напряжение.......0,8 В

Количество частот регулирования.......11

Частоты регулирования..........30, 56, 104, 194,

360, 671, 1249, 2325, 4328, 8057, 15000 Гц

Пределы регулирования АЧХ........±12 дБ

Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20 ... 20 000 Гц 0,1%

Перегрузочная способность, не менее ...... 10 дБ

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)......70 дБ

Входное сопротивление..........1 кОм

Выходное сопротивление..........1 кОм

Напряжение питания........... ±15В

Ток потребления............ 250 мА

 

Как правило, жилые комнаты имеют ограниченные размеры и, как любой ®амкнутый объем, они имеют резонансы на звуковых частотах. Например, пря­моугольная комната размерами 4,2X3,4X2,5 м имеет резонансы на частотах 40, §0 и 70 Гц, ниши и трубы отопления в ней дают резонансы на более высоких частотах. Обычно используемые регуляторы тембра обеспечивают плавное регу­лирование АЧХ, главным образом, на краях диапазона рабочих частот. Естест­венно, такая регулировка тембра не позволяет компенсировать комнатные резонансы.

Схема, приведенная на рис. 58, специально разработана для коррекции комнатных резонансов и резонансов акустических систем. Эквалайзер содержит одиннадцать активных полосовых фильтров, что позволяет получить достаточно гибкую АЧХ. Каждый фильтр Z содержит два конденсатора C 1, C 2, два резис­тора Rl , R 2 и один операционный усилитель DA 1. Резонансные частоты фильт­ров выбраны такими, что отношение частот соседних фильтров приблизительно равно 1,86 (см. далее табл. 3). При этом полосы пропускания фильтров пере­крываются так, чтобы обеспечить горизонтальную АЧХ всего регулятора, и ну­левой фазовый сдвиг в точках перехода фильтров. Это достигнуто тем, что фа­зовое опережение одного фильтра компенсируется фазовым запаздыванием другого. Добротность Q фильтров, дающая плоскую АЧХ, равна 1,25. При этом полоса пропускания эквалайзера по уровню — 3 дБ составляет 18 Гц...¹21 кГц. Добротность Q=l,25 предопределила усиление фильтра, которое в этом слу­чае должно быть равно 3 ( R 2/2 R 1).

Выходные сигналы полосовых фильтров объединяются на входе суммирую­щего усилителя на ОУ DA 1. В среднем положении движков резисторов R 4 АЧХ эквалайзера горизонтальна, а коэффициент передачи равен единице. Мак­симальная регулировка АЧХ в полосе каждого фильтра составляет ±12 дБ и определяется резисторами R 3 и R 4.

Рис. 58. Принципиальная схема одиннадцатиполосного эквалайзера

 

Для монтажа микросхем DA 1 используются переходные печатные платы (рис. 59), которые затем размещают на плате полосовых фильтров (рис. 60). Это позволяет без изменений на основной плате фильтров применять различ­ные типы микросхем со своими цепями коррекции. На каждой переходной плате устанавливают по два ОУ.

На отдельной печатной плате (рис. 61) смонтированы регулировочные ре­зисторы R 4 (СПЗ-22). Применение этого типа резисторов объясняется тем, что эквалайзер будет находиться внутри корпуса усилителя и, будучи настроен­ным для конкретных помещения и акустической системы постоянно, не пере­страивается. Для изменения тембра звучания предполагается использование обычной регулировки тембра, которая вводится в предварительный усилитель. Низкое выходное сопротивление фильтров позволяет установить обычные движ­ковые или осевые переменные резисторы на некотором расстоянии от платы фильтров без опасения ухудшения работы из-за наводок.

Помимо указанных на схеме микросхем можно использовать любые ОУ об­щего применения с соответствующими цепями коррекции. Номиналы конденса­торов фильтров приведены в табл. 3. Конденсаторы должны иметь точность не хуже 5%, резисторы — не хуже 2%. Для упрощения настройки часть емкостей фильтров составлена из двух конденсаторов.

Налаживание собранного из исправных деталей узла сводится к проверке его работоспособности. Необходимо тщательно проверить отсутствие самовоз­буждения устройства во всех положениях органов регулирования тембра. Эква­лайзер питается от стабилизированного двухполярного источника напряжением ±15 В, обеспечивающего ток в нагрузке не менее 250 мА.

Рис. 59. Печатная (а) и монтажная (б) переходные платы одиннадцатиполосного эквалайзера

Рис. 60. Печатная (а) и мотажная (б) платы полосовых фильтров одиннадцати­полосного эквалайзера

Рис. 61. Печатная (а) и монтажная (б) платы регулировочных резисторов одиннадцатиполосного эквалайзера

 

Параметрический эквалайзер на ОУ К153УД2 (рис. 62). Он имеет следую­щие основные технические характеристики:

 

Номинальное входное напряжение...... 0,8 В

Количество частот регулирования ...... 2

Частоты регулирования......... 40 ... 1200 и

1200... 15000 Гц

Пределы регулирования АЧХ....... ±16 дБ

Пределы регулирования ширины полосы пропускания

фильтров ............. 0,3... 3,6 октавы

Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20...

...20000 Гц, не более......... 0,1%

Перегрузочная способность, не менее..... 10 дБ

Отношение сигнал-шум (невзвешенное), не менее . . 70 дБ

Входное сопротивление......... 20 кОм

Выходное сопротивление......... 1 кОм

Напряжение питания.......... ±15 В

Ток потребления.........-. . 120 ±.10 мА

 

Точность регулирования АЧХ звукового тракта при использовании много-полосного эквалайзера значительно повышается при увеличении числа частот­ных полос, в которых производится раздельная коррекция. Однако в результа­те этого он становится довольно сложным и дорогим узлом звуковоспроизводя­щего тракта.

Таблица 3

Фильтр	Резонансная частота, Гц	С1=С2, пФ	Фильтр	Резонансная частота, Гц	сг=С2, пФ
Z1	30	180000	Z7	1249	3900
Z2	56	100000	Z8	2325	2200
Z3	104	47000	Z9	4328	1200
Z4	194	27000	Z10	8057	560
Z5	360	15000	Z 11	15000	330
Z 6	671	7500

 

На рие. 62 приведена схема параметрического эквалайзера, который содер­жит всего две частотные полосы, но по точности коррекции АЧХ он не уступает обычным эквалайзерам с числом полос 5 — 8. Широкий диапазон регулирования здесь достигается тем, что в каждом из двух полосовых фильтров, кроме ре­гулятора глубины коррекции, введены регуляторы добротности и резонансной частоты. То ееть обеспечена возможность как точной настройки каждого фильт­ра на определенную частоту, так и регулирования усиления и полосы пропус­кания каждого фильтра. Частоту настройки ФНЧ можно изменять от 49 до 1200 Гц, ФВЧ от 1,2 до 15 кГц. Полоса пропускания каждого фильтра пере­страивается в интервале от 0,3 до 3,6 октавы. Этот темброблок можно исполь­зовать и как обычное устройство регулировки тембра, зафиксировав частоты настройки и ширину полосы пропускания каждого фильтра. Схемотехнически оба фильтра построены по одинаковой схеме на базе активных фильтров, поэтому работу схемы можно рассмотреть на примере работы ФНЧ.

Операционный усилитель DA 2 включен как суммирующий инвертор. На его инвертирующий вход поступают входное напряжение через резистор R 9 и на­пряжение с выхода полосового фильтра, выполненного на двух ОУ DA 1 и DA 3. Напряжение на входе полосового фильтра определяется положением движка переменного резистора R 10, которым изменяют амплитуду и фазу сигнала, пода­ваемого на вход фильтра. Если фаза сигнала положительна, то на инверсном входе (на выводе 2) микросхемы DA 2 происходит суммирование сигналов, если фаза еигнала отрицательна — ослабление входного сигнала. Резонансную час­тоту фильтра перестраивают сдвоенным переменным резистором R 6.1, R 6.2. По­лосу пропускания фильтра регулируют сдвоенным переменным резистором R 4 A и R 4.2.

Параметрический эквалайзер смонтирован на унифицированной монтажной. плате методом объемного монтажа. Помимо указанных на схеме микросхем можно также использовать ОУ К153УД1, КД40УД7, К140УД8 и другие общего применения с соответствующими цепями коррекции: переменные резисторы RIO , R 25, R 6, R 21 — СПЗ-23 с линейной зависимостью (типа A), R 4, R 19 — Q функциональной зависимостью (типа В); остальные резисторы — МЛТ-0,25; кон­денсаторы — К.М-5, К.50-6.

При правильно выполненном монтаже и исправных компонентах эквалай­зер работает практически без настройки и налаживание сводится лишь к про­верке его работоспособности. Для питания следует использовать двухполяр-ный стабилизированный источник напряжением ±15 В, обеспечивающий ток а нагрузке не менее 150 мА.

Рис. 62. Принципиальная схема параметрического эквалайзера

КВАДРАПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

 

Для усиления действий стереоэффекта, таких как увеличение локали­зации звуков по глубине, расширение площади действия стереоэффекта, созда­ние точного ощущения «атмосферы зала», создаются четырехканальные квад­рафонические системы звуковоспроизведения. В зависимости от числа записан­ных и воспроизводимых каналов они делятся на три типа:

полная или дискретная квадрафоническая система со структурой «4-4-4» — четыре канала записи, четыре канала передачи и четыре канала воспроизведения;

квазиквадрафоническая система со структурой «4-2-4» — четыре канала за­писи, два канала передачи и четыре канала воспроизведения;

псевдоквадрафоническая система со структурой «2-2-4» — два канала записи, два канала передачи и четыре канала воспроизведения.

Широкому использованию квадрафонических систем препятствуют сообра­жения экономического характера, так как четырехканальные носители первич­ной звуковой информации вееьма дороги. Что касается усилителей и акустиче­ских систем, то здесь принципиальных затруднений в реализации квадрафонии кет. Для широкого применения полной квадрафонии пока не хватает соответст­вующих источников сигнала, т. е. передач в эфире, записей на грампластинках. Наиболее просто осуществить запись и воспроизведение квадрафонических сигналов при наличии четырехканального магнитофона. Среди полных квадра­фонических систем грамзаписи наиболее известной является система CD-4, предложенная фирмой JVC-Victor (Япония). Грамплаетинки, изготовленные по системе CD-4, можно проигрывать на обычных моно- и стереофонических про­игрывателях, т. е. эта система является совместимой.

Одной из известных систем квазиквадрафонии является матричная, типич­ные представители которой строятся на основе метода SQ, предложенного фир­мой CBS, и метода QS фирмы Sansui [11]. Эта система дает возможность а помощью существующих стереоприемников и усилителей принимать и воспро­изводить квадрафонические передачи. Системы SQ и QS обеспечивают совмес­тимость квадрапластинок с обычными и не требуют, в отличие от системы CD-4, специальных звукоснимателей.

Также известна отечественная система ABC, являющаяся разновидностью квазиквадрафонии [14]. Ее основное отличие от других известных систем со-сюит в расположении громкоговорителей по системе «трапеция» и в значении коэффициентов кодирования и декодирования. Декодер в системе ABC не со­держит широкополосных фазовращателей и элементов логики. По качеству зву­чания она не уступает системам SQ и QS. Система ABC также является сов­местимой с обычной стереофонией.

В системах псевдоквадрафонии, как правило, используются узлы, позволяю­щие выделить из сигналов стереоканалов информацию, имитирующую эффект отражения в зрительном зале. Для этих целей используются устройства выде­ления разностного сигнала левого и правого каналов и широкополосные фазо­вращатели. Несмотря на свою простоту, псевдоквадрафония обеспечивает за-кетное расширение стереозоны и создает эффект присутствия в зрительном за­ле. Далее описываются несложные квадрапреобразователи различных систем, позволяющие получить эффект квадрафонического звучания.

Квадрапреобразователь на ОУ К153УД2, у которого используется фазовра­щатель и суммарно-разностная матрица (рис. 63). Он имеет следующие основ­ные технические характеристики:

 

Входное напряжение:

номинальное............ 0,8 В

максимальное...........8 В

Номинальный диапазон частот . . . . . . . . 20... 30 000 Гц

Коэффициент гармоник.......... 0,2%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 70 дБ

Входное сопротивление.......... 100 кОм

Напряжение питания........... ±15 В

Ток потребления............ 50 мА

 

Часто в качестве псевдоквадрафонического преобразователя применяются дисперсионные фазовращатели — устройства, фазовая характеристика которых описывается выражением ф= — arctgwt, (w = 2пf — круговая частота, t = RC — постоянная времени фазового контура), а АЧХ равномерна во всем диапа­зоне рабочих частот.

Рис. 63. Принципиальная схема квадрапреобразователя на ОУ с фазовращателем в суммарно-разностной матрицей

 

Принципиальная схема такого квадралреобразователя показана на рие. 63. Каждый его канал состоит из входного каскада (микросхемы DAI , DA 2), дис­персионного фазовращателя ( DA 3, DA 4), резистивной матрицы, обеспечивающей разностные преобразования сигналов ( R 5, R 8, Rll , R 12, R 15, R 16) и выходного-дисперсионного фазовращателя ( DA 5, DA 6). Сигналы для тыловых громкого­ворителей формируются из разностных сигналов левого (Л) и право­го (П) каналов для обычной стереофонической системы. Эти сигналы, проходя через дисперсионные фазовращатели, приобретают частотно-зависимый фазо­вый сдвиг, что создает известную задержку сигнала и имитирует реверберацию зала. Обычно такой преобразователь включается между нормирующими усилителями и усилителем мощности.

Квадрапреобразователь смонтирован на унифицированной монтажной пла­те с использованием резисторов МЛТ-0,25, конденсаторов КМ-6, K53-l. Вместо микросхем К153УД2 можно использовать ОУ типов К.140УД7, К153УД1 и дру­гие с соответствующими цепями коррекции.

Налаживание его заключается в следующем. Параллельно резистору R 17 подключают милливольтметр переменного тока. Со звукового генератора пода­ют сигнал с частотой 1 кГц и уровнем 0,8 В сначала на вход П, затем на вход Л. В первом случае напряжение на R 17 должно быть около 25 мВ, во втором — около 130 мВ. После этого милливольтметр подключают к выходу Л — П и проделывают аналогичные измерения. При подаче сигнала на вход П выходное напряжение должно быть около 140 мВ, при подаче на вход Л — около 0,8 В. Аналогично проверяют работу другого канала. Разбаланс выходных сиг­налов более 2 дБ устраняют подбором резистора R 15 или R 16.

Простой квадрапреобразователь на транзисторах (рис. 64). Он имеет сле­дующие основные технические характеристики:

 

Входное напряжение:

номинальное............ 0,8 В

максимальное............ 2В

Выходное напряжение:

номинальное............ 0,8 В

максимальное............ 2В

Входное сопротивление . ...... . 20 кОм

Номинальный диапазон частот........ 40... 18000 Гц

Коэффициент гармоник.......... 0,5%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 80 дБ

Напряжение питания........... 24 В

Ток потребления............ 20 мА

 

Квазиквадрафонические матричные системы SQ, QS, ABC позволяют легко расширить возможности имеющихся сервоусилителей. Для этого между пре-дусилителем и оконечным каскадом необходимо подключить несложный квад­рапреобразователь — декодер и ввеети в устройство два дополнительных уси­лителя мощности.

На рис. 64,а показана несложная схема квадрапреобразозателя для систем SQ и QS, состоящего из входных каскадов фазовращателей (на транзисторах VT 1 — VT 4), согласующих ( VT 5 — VT 8) и выходных ( VT 9 — VT 12) каскадов. Входные фазовращатели здесь создают необходимые изменения фазы сигнала, поступающего затем на матрицу сопротивлений, устанавливаемую между точками I, II, III, IV , V и А — D . Для системы SQ матрица имеет вид, показанный на рис. 64,6, а для системы QS — на рис. 64,в. Матрица позволяет получить соответствующее смещение сигналов после фазо-вращения. Выходные каскады обеспечивают согласование с нагрузкой.

Монтаж квадрапреобразователя выполняют на унифицированной монтажной плате. Чтобы получить точное смещение и поворот фазы, необходимо исполь­зовать элементы с допуском не более 5%. Резисторы для матриц должны иметь точность не хуже 2%. В декодере применены резисторы МЛТ-0,25, конденсато­ры КМ-5, К53-1. Вместо указанных на схеме можно использовать транзистора типов КТ342, КТ315. Для работы схемы необходим стабилизированный источник питания напряжением 24 В и током не менее 20 мА.

Настройка квадрапреобразователя заключается в установке режима работы активных элементов по постоянному току (напряжение на коллекторах тран­зисторов VT 1 — VT 4, VT 9 — VT 12 должно быть около 12 В. Этого добиваются подбором соответственно резисторов Rl , R 3, R 37 — R 40.

Квадрапреобразователь системы ABC. Система пространственного звучания ABC построена с учетом особенностей слухового пространственного восприятия ори многоканальном воспроизведении. Полная совместимость системы ABC с обычной стереофонической системой позволяет -использовать декодер ABC для прослушивания обычных стереопластино^;к с получением иллюзии пространствен­ного эффекта.

Схема квадрапреобразователя системы ABC показана «а рис. 65. Он имеет следующие технические характеристики.

Входное напряжение:

номинальное ............ 0,8 В

максимальное............ 3,1 В

Входное сопротивление.......... 47 кОм

Номинальный диапазон частот........ 5 ... 30 000 Гц

Коэффициент гармоник.......... 0,2%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 70 дБ

Напряжение питания........... ±15В

Ток потребления......... . . 35 мА

 

Рис. 64. Принципиальная схема квадрапреобразователя на транзисторах

 

В нее входят делители, составленные из резисторов Rl — R 3, которые слу­жат для выравнивания уровня входных сигналов в режиме «Моно», и прецизи­онный делитель из резисторов R 4 — R 11, R 16, R 18, R 20, R 21, R 23 и усилители DA 1 — DA 4, обеспечивающие точное суммирование и вычитание сигналов.

Режимы работы декодера выбирают переключателями SB 1 («Стерео») я 5В2 (ABC). При одновременном нажатии кнопок SB 1 и SB 2 декодер работает в режиме «Объемное стерео». Резисторы R 17, R 19, R 22, R 24 защищают ОУ от токовых перегрузок.

Для монтажа декодера используется унифицированная плата. В нем при­менены кнопочные переключатели П2К с зависимой фиксацией, переменные ре­зисторы СПЗ-12 или СПЗ-4 ( R 2), постоянные МЛТ-0,25. Вместо указанных на схеме можно использовать любые ОУ Общего применения с соответствующими цепями коррекции.

Рис. 65. Принципиальная схема квадрапреобразователя системы ABC

 

Налаживание декодера заключается в точном подборе (не хуже 1%) ре­зисторов R 4 — Rll , R 16, R 18, R 20, R 21, R 23 и в проверке правильности монта­жа. Узел необходимо питать от стабилизированного двухполярного источника напряжением ±15 В и током не менее 40 мА.