|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Głośno kompensowana regulacja głośności z aktywną korekcją basów. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Audio W artykule opisano regulację głośności z funkcją regulacji głośności oraz aktywną korekcją basów. Urządzenie pozwala na dobranie wymaganej głębokości korekcji pasma przenoszenia w zależności od warunków akustycznych pomieszczenia oraz czułości konkretnego zestawu głośnikowego. Wiadomo, że wraz ze spadkiem średniego poziomu głośności czułość ucha ludzkiego w największym stopniu spada do najniższych częstotliwości (LF) widma dźwięku. Aby skompensować tę fizjologiczną cechę słuchu, sprzęt odtwarzający dźwięk wymaga korekcyjnego podbicia basów: przy minimalnej głośności (w zależności od poziomu hałasu w pomieszczeniu) powinien osiągnąć 25 ... 40 dB przy częstotliwości 50 Hz względem częstotliwość 2kHz. Ponadto, zgodnie z krzywymi jednakowej głośności, nachylenie narastania powinno rosnąć wraz ze spadkiem częstotliwości: 6 dB na oktawę począwszy od 250 Hz i 12 dB na oktawę poniżej 100 Hz [1]. Większość dobrze znanych obwodów cienko kompensowanej regulacji głośności (TKRG), z możliwym wyjątkiem najbardziej złożonych, które nie znalazły szerokiego zastosowania, nie zapewnia wymaganego prawa i głębokości korekcji. W najczęściej spotykanym TKRG z odczepem rezystora zmiennego (lub bez odczepów) [2] głębokość korekcji LF wynosi nie więcej niż 15 dB, a jej stromość maleje przy częstotliwościach poniżej 100 Hz. Dla przykładu na ryc. 1 pokazuje typową odpowiedź częstotliwościową pasywnego TKRG na rezystorze zmiennym bez odczepów [2]. Widać, że wzrost korekcyjny przy częstotliwości 50 Hz przy wzmocnieniu regulatora -40 dB wynosi 13 dB, nachylenie poniżej 100 Hz nie przekracza 3 dB na oktawę, co jest wartością całkowicie niewystarczającą. Podobną charakterystykę posiada również TKRG na rezystorze jednym odczepem.
Podczas pracy takie sterowanie daje nieprzyjemny efekt: zmniejszenie głośności powoduje utratę głębi dźwięku i pojawia się tendencja do „mamrotania”. Próby zwiększenia stopnia korekcji przy najniższych częstotliwościach poprzez dodanie obwodu RC do przerwy we wspólnym przewodzie rezystora nastawczego prowadzą do zawężenia zakresu regulacji głośności. Głośność w tym przypadku nie spada do zera, co jest bardzo niewygodne w praktyce. Kolejną wadą wspomnianych urządzeń jest nieprawidłowa zmiana korekcji w miarę regulacji głośności. Zauważalna korekta charakterystyki częstotliwościowej występuje często w środkowym położeniu regulatora, gdy rzeczywista głośność (czułość) jest jeszcze wysoka. W efekcie równowaga tonalna zostaje zaburzona w najczęściej używanym obszarze średniej głośności dźwięku. Niestety, wszystkie wymienione niedociągnięcia są również charakterystyczne dla elektronicznego TKRG, wykonanego na specjalistycznych mikroukładach. na ryc. Rysunek 2 przedstawia charakterystykę częstotliwościową bardzo złożonego regulatora Toshiba TS9235, który charakteryzuje się niskim poziomem szumów (mniej niż 2 μV) i zniekształceniami nieliniowymi (mniej niż 0,01%), wielostopniową cyfrową regulacją głośności, wygodnym sterowaniem przyciskiem itd. [3]. Przy tym wszystkim regulator zapewnia dokładną korektę nie lepszą niż rozważany już TKRG.
W konsumenckich urządzeniach do odtwarzania dźwięku zakres częstotliwości poniżej 100 Hz jest również uważany za „problematyczny” dla końcowych łączy toru. Tak więc małogabarytowy system akustyczny rzadko ma dolną częstotliwość graniczną mniejszą niż 50...60 Hz na poziomie -3 dB. Zazwyczaj spadek ciśnienia akustycznego zaczyna się już przy częstotliwości 100 Hz. Czasami, aby to zrekompensować, stosuje się wysokiej jakości korektory lub specjalne korektory basów oparte na filtrach wysokiego rzędu. Ale jednocześnie należy wziąć pod uwagę ograniczoną przeciążalność UMZCH przy niskich częstotliwościach i zmniejszyć stopień korekcji przy jednoczesnym zwiększeniu głośności. Doprowadzenie do głowic dynamicznych sygnałów poniżej częstotliwości rezonansowej prowadzi jedynie do zwiększenia zniekształceń. Obecnie istnieją specjalne autokorekty basów (X-Bass itp.), które dynamicznie kształtują pasmo przenoszenia, biorąc pod uwagę wszystkie powyższe czynniki. Ale najczęściej są to zamknięte „własne” opracowania wykonane na specjalizowanych mikroukładach bez oznakowania [4]. Proponowane urządzenie rozwiązuje te problemy w prostszy sposób. Podczas jego opracowywania wykorzystano nowe rozwiązania obwodów, uzyskane w drodze symulacji komputerowej w Micro-Cap 7.1.0, a następnie przetestowano na płytce stykowej. W efekcie udało się stworzyć proste urządzenie, które z powodzeniem łączy sam TKRG z korektorem basów, który „dokańcza” pasmo przenoszenia w zakresie częstotliwości poniżej 100 Hz i reguluje jego przebieg w zależności od położenia głośności kontrola. Schemat ideowy urządzenia (jeden kanał) pokazano na ryc. 3. Składa się z pasywnego TKRG oraz aktywnego korektora basów zmontowanych na chipie DA1.Obydwie części zostały połączone w jedną całość tak, aby wady biernego regulatora zostały wyeliminowane przez część aktywną urządzenia.
Pasywny TKRG jest wykonywany na elementach R1-R4, C1, C2 zgodnie ze znanym schematem (patrz ryc. 1) w wersji uproszczonej. Filtr R3R4C1C2 obniża średnie tony w zależności od położenia suwaka R2. Parametry filtra są dobrane tak, aby zapewnić maksymalne możliwe podbicie basów. Korekcja RF nie stwarza żadnych problemów i jest ustalana przez pojemność kondensatora C1. Z wyjścia pasywnego TKRG, przez obwód C3R6, sygnał jest podawany na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego DA1.1, który wzmacnia sygnał (do 14 dB) i tworzy odpowiedź częstotliwościową przez dwa obwody OOS. Pierwszy - przez rezystor R5, elementy TKRG, w tym regulator głośności R2 i obwód wejściowy C3.R6; drugi - przez łącznik w kształcie litery T R7 - R10 i układ DA1.2 z powiązanymi elementami. Żyrator jest montowany na chipie DA1.2, imitując cewkę indukcyjną. Wraz z kondensatorem C5 tworzy obwód oscylacyjny o częstotliwości rezonansowej 45 ... 50 Hz. Przy tej częstotliwości sygnał OOS jest maksymalnie tłumiony i powstaje garb odpowiedzi częstotliwościowej OA DA1.1. W tym przypadku nachylenie charakterystyki częstotliwościowej poniżej 100 Hz osiąga 10 dB na oktawę, a całkowity wzrost (regulowany) przy częstotliwości 45 Hz wynosi +27 dB względem częstotliwości 2 kHz przy regulacji głośności ustawionej na 41 dB (ryc. 4). Parametry te są zbliżone do wymaganych wartości o jednakowej charakterystyce głośności.
Ograniczenie amplitudy sygnałów o częstotliwościach poniżej rezonansowej AC powstaje w urządzeniu z powodu naturalnego nachylenia krzywej rezonansowej analogu obwodu LC na DA1.2 i dwóch HPF: C3R6 i C6Rin, gdzie Rbx jest impedancja wejściowa kaskady za regulatorem. Dla tego regulatora przyjmuje się, że równoważna rezystancja obciążenia wynosi 100 kOhm, dla innej rezystancji wejściowej należy przeliczyć pojemność C6, aby stała czasowa C6Rbx nie uległa zmianie. Drugi OOS - przez rezystor R5 - jest również zależny od częstotliwości, ponieważ zawiera filtr utworzony przez rezystory R3, R5 i kondensator C2. Taki kompensacyjny FOS został zaproponowany przez autora w artykule [5], gdzie szczegółowo opisano zasadę jego działania. Rezultat jest zredukowany do dodatkowego prostowania gałęzi niskich częstotliwości odpowiedzi częstotliwościowej wraz ze wzrostem głośności. W ten sposób wymaganą korekcję uzyskuje się przy przejściu z niskiej do średniej głośności (ryc. 4), a nie ze średniej do wysokiej (patrz ryc. 1,2). Ponadto, dobierając odpowiednią głębokość sprzężenia zwrotnego, można wyeliminować przeciążenie UMZCH przy poziomach głośności bliskich maksimum, podobnie jak w przypadku dynamicznych korektorów basów. Skuteczność sprzężenia zwrotnego przez rezystor R5 ilustruje symulowana odpowiedź częstotliwościowa (rys. 5).
Krzywe obliczono dla wersji z ujemnym sprzężeniem zwrotnym (R5 = 12 kΩ) i bez niego (R5 = 1 MΩ). Jak widać z wykresów, OOS działa selektywnie i osłabiane są tylko niskie częstotliwości. Przy regulacji głośności ustawionej na -20 dB tłumienie jest niewielkie - około 7 dB, a przy maksymalnym wzmocnieniu dochodzi do 26 dB. Jednocześnie OOS całkowicie wygładza pik korekcji basów, wyrównując pasmo przenoszenia. Bez tego UMZCH byłby przeciążony już w środkowej pozycji TKRG i konieczne byłyby ręczne manipulacje przy regulacji tonów niskich. W prawidłowej pozycji zgodnie ze schematem suwaka rezystora R9 i górnego rezystora R13 regulator o wartościach znamionowych wskazanych na schemacie ma charakterystykę pokazaną na ryc. 4. Możliwe jest jednak szerokie zróżnicowanie rodzaju odpowiedzi częstotliwościowej: za pomocą rezystora strojenia R9 można regulować głębokość korekcji basów w zakresie 0 ... + 6 dB (ryc. 6).
Zasięg jest wskazany przy średniej głośności dźwięku; gdy maleje, to rośnie, gdy rośnie, maleje, tj. urządzenie adaptacyjnie dostosowuje głębokość regulacji zgodnie z krzywymi równej głośności i możliwościami przeciążeniowymi UMZCH. W razie potrzeby rezystor zmienny R9 można umieścić na przednim panelu i używać jako regulatora tonów niskich. Jego zaletą jest to, że w przeciwieństwie do mostków i innych sterowań RC reguluje bas, a nie całe pasmo częstotliwości do 1000 Hz. Aby uzyskać płynne zmiany tonów, potrzebujesz zmiennego rezystora z krzywą sterowania typu B. Wysoka jakość regulatora jako całości wynika z głębokiego OOS, braku kondensatorów tlenkowych i zastosowania mikroukładu TL074. Jego cztery wzmacniacze operacyjne charakteryzują się wyjątkowo niskimi harmonicznymi (Kg - 0,003%) i dobrymi parametrami szumowymi. Dzięki temu urządzenie może służyć jako przedwzmacniacz o wzmocnieniu do 14 dB, wystarczającym np. do kompensacji strat w pasywnej regulacji barwy. W przeciwnym razie wzmocnienie można zmniejszyć do jednego lub mniej za pomocą rezystora strojenia R13, który proporcjonalnie zmniejszy poziom szumów. Podobnie jak w przypadku wszystkich TKRG, dokładność głośności zależy od wzmocnienia ścieżki audio. Można go regulować wspomnianym rezystorem strojenia R13 lub innymi dostępnymi w torze. Konieczne jest jedynie uwzględnienie rozkładu wzmocnienia i właściwości szumowych łączy ścieżek. Zmieniając poziom sygnału, wybierając rezystor R5, zachowana jest równowaga tonalna w całym zakresie regulacji głośności. Jeżeli UMZCH jest przeciążony przy maksymalnej głośności, wartość rezystora R5 należy zmniejszyć zgodnie z subiektywnym odczuciem zawartości basów i ich zniekształceń. Inne opcje strojenia obejmują przesunięcie szczytu rezonansowej korekcji basów poprzez dobranie rezystorów R11, R12 dla konkretnego głośnika. Głębia basów jest kontrolowana przez rezystor R9, jak opisano powyżej. W torach najwyższej jakości możliwa jest wymiana wzmacniacza operacyjnego TL074 na NE5534A. Jednak w prostszych przypadkach całkiem możliwe jest użycie OU K157UD2A z odpowiednimi obwodami korekcyjnymi. W takim przypadku współczynnik harmonicznych wzrasta o około rząd wielkości, a poziom szumu wewnętrznego przy jednostkowym współczynniku transmisji nie będzie gorszy niż -80 dB. W przeciwnym razie regulator jest montowany na zwykłych częściach: rezystorach MLT-0,125, małych kondensatorach KM. Jako regulator R2 stosuje się importowany mały rezystor z podwójną zmienną wartością nominalną 50 kOhm (charakterystyka regulacji typu B). Obecność w urządzeniu rezystorów R3, R4, połączonych równolegle z górną częścią R2 zgodnie ze schematem, pozwala na zastosowanie rezystora zmiennego o liniowej charakterystyce sterowania (typ A), jednak w tym przypadku początkowy skok w objętości jest nieuniknione przy dalszej płynnej regulacji. Eksperymentalna weryfikacja i subiektywny odsłuch potwierdziły wysoką jakość regulatora. Odchylenie rzeczywistych AFC od symulowanych nie przekraczało kilku decybeli. Poziom hałasu własnego regulatora przy wzmocnieniu jednostkowym okazał się poniżej granicy słyszalności. Działanie regulatora charakteryzuje się prawidłowym balansem tonalnym przy dowolnej głośności, zachowaniem „głębokiego” basu przy minimalnej głośności oraz brakiem przeciążeń UMZCH przy poziomach głośności bliskich maksimum. W wielu przypadkach można całkowicie zrezygnować z konwencjonalnej regulacji tonów i używać tylko korektora basów. literatura
Autor: A.Pakhomov, Zernograd, obwód rostowski
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Myszy SteelSeries Prime Mini i Prime Mini Wireless ▪ Koncepcja interfejsu czujnika termicznego ▪ Telefony komórkowe SAMSUNG i LG zaszkodzą operatorom komórkowym ▪ Oregon naukowy MEEP! dla dzieci od szóstego roku życia
▪ część serwisu Transfer danych. Wybór artykułu ▪ artykuł Zdrowy styl życia jako system indywidualnych zachowań człowieka. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł Kierownik (senior rezydent) ośrodka resuscytacyjno-doradczego. Opis pracy ▪ Artykuł Szkło hartowane. Proste przepisy i porady
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony