close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1sukhov n e radiokhobbi luchshie konstruktsii audiotekhniki i

код для вставкиСкачать
ш т т ш
Сухов Н. Е.
конструкции аудиотехники
и акустических систем
^
своими руками
+ тестовый CD
ТЕСТОВЫЙ CD
iNwe «Лучшие яошруяции «удиотехмми
N «иустичесим с ш е м сммим румии»
X
\
'
Рассмотренные наиболее удачные,
проверенные на практике и доступные для
повторения схемные решения. Лучшая
книга для радиолюбителей-практиков
и любителей качественного звука
ВПЕРВЫЕ в СНГ!
ЛЩотёльство]
К книге прилагается тестовый аудиоСО,
содержащий 77 тестовых сигналов для
испытания разнообразных аудиоустройств
Сухов Н. Е.
РАДИОХОББИ
ЛУЧШИЕ КОНСТРУКЦИИ
АУДИОТЕХНИКИ
И АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
СВОИМИ РУКАМИ
+ тестовый аудио CD
sJ^SAQTeAbCTBO^
Наука и Техника, Санкт-Петербург
2012
Сухов Н. Е.
РАДИОХОББИ. Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
своими руками. Книга +тестовый аудио CD. — СПб.: Наука и Техника, 2012. — 288 с.
ISBN 9 7 8 -5 -94 3 8 7 -8 4 0 -4
В настоящее время радиолюбители-практики, любители качественного звука имеют неогра­
ниченные ВОЗМОЖНОСТИ для создания своими руками полезных аудиоустройств, а также
сабвуферов, акустических систем. Для аудиофилов создана эта самая схемотехническая книга.
Особое внимание уделено регуляторам громкости и тембра, предусилителям, устройствам
динамической обработки звукового сигнала, цифровым аудиопроцессорам, устройствам
записи-воспроизведения звука и другим узлам аудиотехники, как профессиональной, так
И High-End.
Книга поможет радиолюбителю создать свои первые акустические системы, правильно
расположить акустику для достижения наилучшего качества звучания.
Приводятся практические описания десятков схем и конструкций аудиотехнических
устройств разной степени сложности. Полезен раздел тестирования собранного аудиоком­
плекса И другой аудиотехники. Николай Сухов, автор-составитель книги, очень авторитетен
среди радиолюбителей. Его журнал «Радиохобби» по рейтингу не уступает лучшим жур­
налам для радиолюбителей, а в ряде случаев их превосходит. В книге систематизированы
наиболее интересные конструкции, опубликованные в журналах «Радиохобби». Книга
предназначена для широкого круга радиолюбителей и для тех, кто умеет держать в руках
паяльник, И любит музыку.
Эта практическая книга впервые в СНГ сопровождается тестовым аудиодиском «Аудиотестовые фонограммы», предназначенным для испытания различной аудиоаппаратуры (CDплееров, компьютерных CD-ROM, MD проигрывателей, усилителей, акустических систем).
9785943878404
Автор и издательство не несут ответственности
за возможный ущерб, причиненны й в ходе
использования материалов данной книги.
Контактные телефоны издательства
(812)412-70-25,412-70-26
(044)516-38-66
Официальный сайт: www.nit.com.ru
9 785943
878404
© Сухов Н. Е.
© Наука и Техника (оригинал-макет),2012
ISBN 9 7 8 -5 -94 3 8 7 -8 4 0 -4
ООО «Наука и Техника».
Лицензия № 000350 от 23 декабря 1999 года.
198097, г. Санкт-Петербург, ул. Маршала Говорова, д. 29.
Подписано в печать
. Формат 70x100 1/16.
Бумага газетная. Печать офсетная. Объем 18 п. л.
Тираж 1500 экз. Заказ №
Лр
Отпечатано с готовых д иапозитивов
в ГП ПО «П сковская областная типограф ия»
180004, г. Псков, ул. Ротная, 34
СОДЕРЖАНИЕ
О тестовом аудио CD, прилагаемом к кн и ге............................................................................
6
Глава 1. Регуляторы громкости и т е м б р а ................................................................................
16
Авторегулятор уровня с большим динамическим диапазоном
и малыми нелинейными искажениями........................................................................
Электронный регулятор уровня с большим динамическим диапазоном.................
Восьмиполосный графический эквалайзер...................................................................
Пассивный регулятор тембра, не нарушающий глубины
и целостности звуковой картины High-End ком плекса.............................................
High-End решения регуляторов тембра ВЧ и НЧ Т. Гизбертса......................................
Десятиполосный графический эквалайзер П. Стаугарда.............................................
Стереорегулятор громкости на цифровых потенциометрах DS1802С......................
Электронный регулятор громкости на ИМС КА2250.....................................................
Семиполосный графический эквалайзер
на основе специализированной ИМС LA3607..............................................................
УМЗЧ с кнопочным регулятором громкости...................................................................
Электронный регулятор громкости и тембра LM1036..................................................
Современный предварительный усилитель с микропроцессорным управлением.
Девятиполосный графический эквалайзер.....................................................................
Регулятор громкости на современной ИМС PGA2311РА..............................................
16
17
19
20
21
24
24
24
24
28
29
31
49
52
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала.................................
55
Декодер Dolby для «Домашнего театра»..........................................................................
Микрофонный «свистоподавитель».................................................................................
Внутренняя схемотехника популярной электрогитары Fender Stratocaster
и ламповый пульт для н е е ..............................................................................................
Джиттероподавитель Нила Дауни....................................................................................
Устройство подавления джиттера Ричарда Брайса.......................................................
Высококачественный подавитель импульсных помех..................................................
Dolby В, Dolby С, Dolby S,... d b x ? .......................................................................................
Рэй Милтон Долби, фирма и компандер «В»...................................................................
Схемотехника DOLBY В .......................................................................................................
Схемотехника Dolby С.........................................................................................................
Чем же Dolby С отличается от Dolby В?...........................................................................
Схемотехника Dolby S .........................................................................................................
Децилинейный компандер dbx.........................................................................................
Схемотехника dbx I I ............................................................................................................
Применение процессора пространственного звучания
Dolby Surround Pro Logic pPCI 892 .................................................................................
55
55
124
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители.............................................
131
Цепочка коррекции АЧХ пьезозвукоснимателя для подключения
к обычному винил-корректору......................................................................................
Малошумящий предусилитель-корректор с взвешенным входом.............................
Профессиональные RIAA-винилкорректоры.................................................................
Высококачественный винил-корректор Джеффа Маколэя.........................................
Сверхмалошумящий согласующий предусилитель
для МС головки звукоснимателя....................................................................................
Ламповый винил-корректор с непосредственной связью между каскадами
58
60
61
63
70
70
73
85
86
98
116
120
131
131
136
140
141
142
Простой транзисторный усилитель-корректор Creek Audio Limited ОВН-8
для магнитной головки звукоснимателя......................................................................
Микрофонный предусилитель с балансным входом ...................................................
Ламповый винил-корректор с пассивной RIAA-ко р р е кц и е й ......................................
Серия прецизионных винил-корректоров.....................................................................
Аудиосигнальная часть профессионального сценического радиомикрофона
Бестрансформаторный предусилитель с балансными входом
и выходом для студийного конденсаторного микрофона.........................................
Современные ламповые винил-корректоры.................................................................
Шумовые параметры операционных усилителей.........................................................
Краткий анализ шумовых параметров различных типов ОУ
с биполярным входом.....................................................................................................
Краткий анализ шумовых параметров различных типов ОУ
с полевым входом............................................................................................................
Шумовые характеристики малошумящих ОУ зарубежного производства...............
Винил-корректор с отключаемым рокот-фильтром.....................................................
Ламповый микрофонный предусилитель Г. Х аза..........................................................
Винил-корректор Дэрси Стэггса с корректирующими LR-цепочками........................
Сверхмалошумящие винил-корректоры Марселя ван де Жевеля с активным
понижением тепловых ш ум ов.......................................................................................
Микрофонный предусилитель с балансным входом ...................................................
Микрофонный усилитель с компрессором.....................................................................
144
145
147
148
151
156
157
163
169
172
174
175
175
177
178
181
183
Глава 4. Предусилители и усилители для Hi-Fi науш ников.................................................
184
Аудиомикшер Роберта Пенфолда....................................................................................
Преобразователи несимметричный вход/симметричный выход
и симметричный вход/несимметричный выход..........................................................
Комбинированный фильтр для подавления низкочастотных помех
от вибраций ЭПУ грамзаписи.........................................................................................
Усилитель для головных телефонов.................................................................................
Гибридный линейный усилитель Эрно Борбли..............................................................
Ламповый усилитель для головных телефонов..............................................................
184
184
187
188
188
189
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения з в у к а ...........................................................
192
Динамический шумоподавитель NR-2 фирмы Nakamichi.............................................
Пассивный послеЦАПовый ФНЧ для High-End CD-проигрывателя...........................
High-End 24-битовый аудиоЦАП для компьютерного CD-ROM..................................
Внешний аудиоЦАП «DAC 2000» Т. Гизбертса.................................................................
Недорогой высококачественный аудиоЦАП с S/PDIF входом......................................
Hi-Fi 24-разрядный аудиоЦАП...........................................................................................
Портативный МРЗ-плеер Wakamatsu Tsusho WAKA-MP3..............................................
МРЗ-плеерУАМРР-3............................................................................................................
МРЗ-плеер на Multi Media Card.........................................................................................
192
193
195
199
205
205
213
215
217
Глава 6. Выбор громкоговорителей для создания акустических систем......................
222
Определение и обозначения.............................................................................................
Технические характеристики динамической го л о вки..................................................
Параметры Тиля-Смолла...................................................................................................
Параметры отечественных динамических громкоговорителей.................................
222
223
223
225
Глава 7. Характеристики акустических систем ......................................................................
228
Определение и обозначения.............................................................................................
Частотные и фазовые характеристики акустических систем ......................................
Мощностные характеристики акустических систем.....................................................
Импульсные и переходные характеристики...................................................................
Характеристика направленности....................................................................................
Искажения в акустических системах...............................................................................
228
229
232
233
234
235
Глава 8. Расстановка акустических си стем ..............................................................................
236
Оборудуем комнату для прослушивания........................................................................
Добиваемся качественного звука правильной расстановкой АС...............................
Выбор высоты стоек для акустических систем ..............................................................
236
237
239
Глава 9. Типы акустического оформления сабвуферов.......................................................
241
Акустический экран............................................................................................................
Закрытый ящик.....................................................................................................................
Фазоинвертор......................................................................................................................
Громкоговоритель с пассивным излучателем...............................................................
Полосовой громкоговоритель одинарный (4-го порядка)...........................................
Полосовые и квазиполосовые громкоговорители.......................................................
Аутсайдеры акустического оформления низкочастотной а кустики..........................
Сравнение схем построения сабвуферов......................................................................
241
241
242
243
244
245
246
247
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему.................................................
249
Широкополосные и высокочастотные динамики.........................................................
Характеристики динамика 100ГДШЗЗ-8..........................................................................
Характеристики динамика 10ОГДШЗЗ-16 ........................................................................
Особенности конструкции акустических систем TQWP................................................
Изготовление ко р п уса .......................................................................................................
249
250
253
256
256
Глава 11. Измерения в звукотехнике..........................................................................................
264
Измеритель действительной мощности,
отдаваемой усилителем звуковой частоты в акустическую систему......................
Светодиодный индикатор мощности, подаваемой на акустическую систем у
Комбинированный измеритель уровня: простой, дешевый и прецизионный
Простой генератор на фиксированную частоту 1 кГц...................................................
Генератор на фазовращателях.........................................................................................
Генератор с мостом Вина-Робинсона...............................................................................
Простой режекторный фильтр.........................................................................................
Режектор на мосте Вина.....................................................................................................
Ступенчатый аттенюатор, ослабляющий выходное напряжение
ступенями по 10 д Б ..........................................................................................................
Тестер для определения «условной полярности» любого динам ика........................
Измерительный звуковой генератор Флавио Деллепаина.........................................
Ламповый анализатор спектра для High-End аудиосистем.........................................
Литература..........................................................................................................................................
264
266
266
269
271
274
278
280
280
281
282
284
285
о ТЕСТОВОМ АУДИО CD,
ПРИЛАГАЕМОМ К КНИГЕ
К книге прилагается тестовый аудио CD «Аудиотестовые фоно­
граммы», разработанный в лаборатори и под руководством автора книги
Н. Сухова.
Аудиотестовые фонограммы предназначены для испытания различ­
ной аудиоаппаратуры — аудиоСВ-плееров, компьютерных CD-ROM,
магнитофонов, MD, усилителей, акустических систем и др.
Состав и назначение тест-сигналов и фонограмм приведены в табл. 1.
в
П р им ечан ие.
Тест-сигналы на т р е ка х №№1— 68 синт езированы непосредст венно
«в цифре» на ком пью т ере в 32-разрядном коде с последую щ им о п т и ­
м и зир ованны м преобразованием в 1б-разрядный, п о э т о м у свободны
от погреш ност ей аналого-циф рового преобразования.
Ряд тест-сигналов требует для анализа результатов испытаний приме­
нения специальных средств измерения — вольтметров, осциллографов,
спектроанализаторов.
в
П р им ечан ие.
Д ля исклю чения м ет одологической погреш ност и изм ерений следует
п ом нит ь, чт о уровень ш ум ов необходим о изм ерят ь вольт м ет ром
ист инны х среднеквадрат ических значений, а при спект ральном а н а ­
лизе посредст вом звуковы х карт на персональном ком пью т ере и
соот вет ст вую щ его програм м ного обеспечения (Spectra Lab, Pinguin
A udio M eter и др.) необходим о учи т ы ва т ь собст венную нер а вн о м е р ­
ност ь АЧХ (рис. 4, рис. 5), собст венны е ш умы и нелинейност ь звуковой
карт ы .
При хранении и применении CD-R следует избегать попадания на него
прямого солнечного света, а также загрязнения его поверхности пылью,
отпечатками пальцев и т. п.
о тестовом аудио CD, прилагаемом к книге
Совет.
Вопросы, связанны е с пр о б ле м а м и аудиоизмерений, рекомендуем
обсуждат ь в он-лайн-конф еренции ж ур н а л а «Радиохобби» (оф ициаль­
ны й сайт ж ур на л а h ttp ://ra d io h o b b y .QRZ.ru).
Состав и назначение тест-сигналов и фонограмм
Track
№
Длитель­
ность,
мин:с
Содержание
Таблица 1
Примечание
0:00-1:00
Синусоида 1 кГц 0 дБ, левый и правый
каналы
Предельный уровень . Для измерения ко­
эффициента гармоник и динамического
диапазона. (Номинальный уровень записи
CD обычно на 12— 15 дБ ниже)
1:00-1:30
Синусоида 1 кГцО дБ, только левый канал
Идентификация ЛК, измерение переход­
ного затухания в ПК
1:30-2:06
Синусоида 1 кГц 0 дБ, только правый канал
Идентификация ПК, измерение переход­
ного затухания вЛК
1:04
Цифровой нуль (пауза)
Для измерения уровня шума
5:04
Непрерывные серии тональных посылок:
синхроимпульс длительностью 250 мкс с
уровнем 0 дБ и частотой 4 кГц; остальные
импульсы с уровнем -20 дБ: 1 кГц (длитель­
ность 5 м с ), 2 кГц (5 м с ), 4 кГц (2 мс), 8 кГц
(2 мс) , 10 кГц (1 мс) , 12 кГц (1 мс), 14 кГц
(1 мс), 16 кГц (1 мс), 18 кГц (1 мс), 20 кГц
(1 мс) , промежутки между этими импуль­
сами по 0,5 мс; последний в каждой се­
рии — НЧ импульс длительностью 50 мс,
частота которого изменяется по «кольцу»
20-31-40-63-80-125 Гц каждые 4 с. В конце
каждой серии 25-миллисекундная пауза
перед синхроимпульсом следующей серии
тональных посылок. Общая длительность
одной серии 100 мс. Для облегчения пони­
мания состава этого сложного тест-сигнала
на рис. 1 приведено его упрощенное изо­
бражение
Для оперативного визуального наблюде­
ния АЧХ на экране осциллографа. Очень
удобен для измерения АЧХ магнитофонов
и других устройств звукозаписи. Синхро­
импульс в начале каждой серии имеет
повышенную на 20 дБ амплитуду и пред­
назначен для синхронизации ждущей
развертки осциллографа. Кроме того, он
блокирует на требуемом уровне систему
АРУЗ, обеспечивая измерение АЧХ при
стандартном уровне записи -2 0 дБ.
4
5:12
Стационарные синусоиды с уровнем -20 дБ
длительностью 10 с с паузами по 4 с, из
ряда: 2 Гц, 5 Гц, 10 Гц, 20 Гц, 31,5 Гц, 40 Гц,
Для измерения АЧХ «по точкам»
63 Гц, 80 Гц, 125 Гц, 200 Гц, 315 Гц, 400 Гц,
1 кГц, 2 кГц, 4 кГц, 8 кГц, 10 кГц, 12 кГц, 14 кГц,
16 кГц, 18 кГц, 20 кГц
5
1:03
Синусоида с непрерывно изменяющейся Для автоматического измерения АЧХ са­
по линейному закону от 20 Гц до 20 кГц ча­ мописцем и контроля паразитных резо­
стотой (свип-тон). Уровень около -20 дБ
нансов
6
0:20
Синусоида частотой 1 кГц с уровнем -6 дБ
20 Гц, -6 дБ
1
2
3
7
0:20
8
0:21
25 Гц, -6 дБ
9
0:20
31,5 Гц, -6 дБ
10
0:20
40 Гц, -6 дБ
11
0:20
50 Гц, -6 дБ
12
0:20
63 Гц, -6 дБ
13
0:20
80 Гц, -6 дБ
14
0:20
ЮОГц, -6 дБ
Сигналы с 6 по 51 в режиме «кольцевого»
воспроизведения заменяют генератор НЧ
Измерение АЧХ в стандартных точках
звукового диапазона
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Таблица 1 (продолжение)
Track
№
Длитель­
ность,
мин:с
15
0:20
16
0:20
160 Гц, -6 дБ
17
0:20
200 Гц, -6 дБ
18
0:20
250 Гц, -6 дБ
Содержание
Примечание
125 Гц, -6 дБ
Измерение АЧХ в стандартных точках
звукового диапазона
19
0:20
315 Гц, -6 дБ
20
0:20
400 Гц, -6 дБ
21
0:20
500 Гц, -6 дБ
22
0:20
630 Гц, -6 дБ
23
0:20
800 Гц, -6 дБ
24
0:20
ЮООГц, -6 дБ
25
0:20
1250 Гц, -6 дБ
26
0:20
1600 Гц, -6 дБ
27
0:20
2000 Гц, -6 дБ
28
0:20
2500 Гц, -6 дБ
29
0:20
3150 Гц, -6 дБ
30
0:20
4000 Гц, -6 дБ
31
0:20
5000 Гц, -6 дБ
32
0:20
6300 Гц, -6 дБ
33
0:20
8000 Гц, -6 дБ
34
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
35
0:20
12500 Гц, -6 дБ
36
0:20
16000 Гц, -6 дБ
37
0:20
20000 Гц, -6 дБ
38
0:20
ЮООГц, -6 дБ
39
0:20
ЮООГц, -6 дБ
40
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
41
0:20
11000 Гц, -6 дБ
42
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
43
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
44
0:20
14000 Гц, -6 дБ
45
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
46
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
47
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
48
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
49
0:20
ЮОООГц, -6 дБ
50
0:20
20000 Гц, -6 дБ
51
0:26
ЮООГц, -6 дБ
52
1:04
Белый шум с уровнем около -20 дБ, синфаз­
Для измерения АЧХ спектроанализатором
ный (моно) , межканальный коэффициент
с постоянной полосой анализа
корреляции равен 1 (рис. 2)
53
1:04
Белый шум с уровнем около -20 дБ, покаДля измерения АЧХ спектроанализатором
нально независимый, межканальный коэф­
с постоянной полосой анализа
фициент корреляции равен 0 (рис. 3)
54
1:04
Розовый шум с уровнем около -2 0 дБ, син­
Для измерения АЧХ третьоктавным спек­
фазный (м о н о ), межканальный коэффици­
троанализатором (рис. 4, рис. 5)
ент корреляции равен 1
Измерение АЧХ в стандартных точках
звукового диапазона
Для подробного измерения АЧХ «по точ­
кам» в области высших звуковых частот
о тестовом аудио CD, прилагаемом к книге
Таблица 1 (продолжение)
Track
№
Длитель­
ность,
мин:с
55
1:04
Розовый шум с уровнем около -20 дБ, поДля измерения АЧХ третьоктавным спек­
канально независимый, межканальный ко­
троанализатором
эффициент корреляции равен 0
56
1:18
Для оценки линейности компандеров,
Синусоида 1 кГц с точными уровнями 0,-20,
АЦП-ЦАП (уровень измерять узкополос­
-40, -6 0 и -80 дБ длительностью по 15 с
ным фильтром или спектроанализатором)
57
0:27
Для оценки линейности High- End ЦАП
(уровень измерять узкополосным филь­
тром или спектроанализатором). При
Синусоида 1 кГц с точными уровнями
слуховом контроле в высококачествен­
-50, -60, -70, -80 и -90 дБ длительностью
ных системах среди шумов должен быть
по 5 с
слышен сигнал уровнем -80 дБ; системы
студийного уровня должны обеспечивать
различимость сигнала -90 дБ
58
1:03
Сумма двух синусоид частотами 11
и 12 кГц и уровнем -10 дБ каждая
Для измерения интермодуляционных ис­
кажений на ВЧ (магнитофоны)
59
1 :0 4
Сумма двух синусоид частотой 60 Гц
и 7 кГц с соотношением уровней 4:1
Для измерения интермодуляционных ис­
кажений (УМЗЧ)
60
1:04
Для оценки динамических интермодуля­
Сумма меандра с частотой повторения
ционных искажений. Апмлитуда синусои­
1 кГц и уровнем -6 дБ и синусоиды 15 кГц
дальной «насадки» сразу за фронтами ме­
с уровнем -20 дБ (спектр рис. 6)
андра не должна «просаживаться» (рис. 7)
61
0:12
Сумма 40 синусоид частотой 60, 80, 100,
200,300,400,500,600,700,800,900 Гц, 1,1.5,
2, 2.5, 3, 3.5, 4,4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9,
9.5 ,10,11,1 2,13 ,14,1 5,16 ,17,18,1 9, 20 кГц
и одинаковой амплитудой. Такой сигнал
имеет очень большой коэффициент формы
(отношение пикового значения к средне­
квадратическому) .
62
1:04
Для калибровки детонометров (канала
Синусоида частотой 3150 Гц (20 с), 3150 Гц
измерения отклонения скорости от номи­
+ 1%(20 с),3 150 Гц-1% (20 с)
нальной)
63
1:04
Частотномодулированная (модуляция си­
нусоидой 4 Гц) несущая 3150 Гц с эквива­
Для калибровки детонометров
лентным коэффициентом детонации 1%
(20 с), 0,2% (20 с) и 0,01 % (20 с)
64
1:04
Синусоида частотой 1 кГц и уровнем 50%
от предельного (10 с), такая же синусоида
с кратковременным (в течение 10 мс через
каждые 100 мс) выбросом амплитуды до Для оценки динамической перегрузочной
60% от предельного (10 с), 70% от предель­ способности УМЗЧ
ного (10 с), 80% от передельного (10 с), 90%
от предельного (10 с) и 100% от предельного
(Ю с). Форма сигнала изображена на рис. 8
65
1:02
Меандр 1 кГц, -6 дБ
66
1:03
Напряжение треугольной формы с часто­
той повторения 1 кГц и амплитудой -6 дБ Для оценки линейности по осциллографу
(рис. 10, спектр рис. 11)
67
1:03
Напряжение пилообразной формы с пери­
Для контроля фазировки
одом повторения 0,5 мс и амплитудой-6 дБ
по осциллографу
(рис. 12, спектр рис. 13)
68
1:03
Импульсы длительностью 100 мкс с перио­
дом повторения 1 мс и амплитудой -6 дБ
(рис. 14)
Содержание
Примечание
Для испытания индикаторов, детекторов
уровня, систем с АРУ. Среднеквадратиче­
ское значение сигнала -16,1 дБ, а пиковое
ОдБ
Для оценки переходной характеристики
(рис. 9)
Для измерения импульсной характери­
стики и оценки типа ЦАП
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
10
Таблица 7 (продолжение)
Track
№
Длитель­
ность,
мин:с
Содержание
69
0:41
Текстово-музыкальная идентификация
каналов. Сначала левый канал (left channel),
затем правый канал (right channel)
Контроль размещения АС
70
1:35
Текстово-музыкальная проверка правиль­
ности фазировки каналов. Один и тот же
музыкальный монофонический фрагмент
записан три раза — первый и третий синфазно, а второй — противофазно
При правильной фазировке левого и пра­
вого каналов первый и третий фрагменты
должны ощущаться исходящими точно из
середины между акустическими система­
ми, а второй — с размытой и неопреде­
ленной пространственной локализацией
музыкальных инструментов
71
0:17
Белый шум равной мощности (-30 дБ)
длительностью по 2 с, чередующийся ЛК
-> (ЛК+ПК, т.е. в фазе) -> ПК -> (ЛК-ПК, т. е. в
противофазе).
Для регулировки баланса каналов «ле­
вый — фронтальный — правый — тыло­
вой» в Dolby Pro Logic и других системах
3 D -audio
72
0:53
73
12:11
72 и 73 треки записаны «живьем» в кон­
цертном зале киевской филармонии. При­
менены микрофоны AKG и фазолинейный
тракт вплоть до АЦП без какой-либо до­
полнительной обработки. Эти фонограм­
мы на апаратуре высокой верности вос­
произведения должны создавать реальное
ощущение «атмосферы концерного зала»
Субъективная оценка точности передачи
«атмосферы зала»
74
3:29
Студийная запись игры на пианино
Для тестирования акустических систем
(СЧ звена) и компандерных шумоподавителей ( модуляционные шумы)
75
2:53
Студийная запись игры на органе
Для тестирования акустических систем
(СЧ и НЧ звена)
76
2:11
Студийная запись игры на контрабасе
Для тестирования акустических систем
(НЧ звена) и компандерных шумоподави- телей ( модуляция «шипения» НЧ
сигналом)
77
1:58
Студийная запись игры на ударных инстру­
ментах
Для тестирования акустических систем
( НЧ звена) и компандерных шумоподавителей (быстродействие)
Общая длительность диска 73:06
Примечание
о тестовом аудио CD, прилагаемом к книге
11
. _ Си^роимпульс
НЧ циклическое чередование по 4 секунды
_____
кГц
16 кГц
20 Гц — 31 Гц — 40 Гц — 63 Гц — 80 Гц — 125Гц
1 кГц
\
12 кГц
20 кГц
Синхроимпульс ^
следующей серии'
J!
. 2 кГц
4 кГц
10 кГц \
18 кГц
14 кГц
100 мс
Рис. 7. ТрекЗ
S tereo -M eter
S tereo -M eter
Рис. 2. Трек 52. Синфазный
белый шум
но стереогониометре
Рис. 3. Трек 53. Поконольно
независимый белый шум
но стереогониометре
-4 0 ,0
-5 0 ,0
I -6 0 ,0
§ -7 0 ,0
-8 0 ,0
-9 0 ,0
200
300 400
600 800 1к
2к
Зк
4к
6к
Частота, Гц
Рис. 4. АЧХ звуковой корты но белом шуме
8к 10к
20к
12
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Частота, Гц
Частота, Гц
Рис. 5. АЧХ звуковой карты но розовом шуме в 1/6 окт авных полосах (слева) и т от же
сигнал при анализе с постоянной шириной полосы (справа — наклон 3 дБ/октаво), трек 54
Рис. 6. Трек 60. Спектр сигнала для исследования динамической интермодуляции
о тестовом аудио CD, прилагаемом к книге
13
Vw w W l
I/Vw v a m J
hms
0,0002
0,0004
1/
0,0006
0,0008
0,0010
Рис. 7. Трек 60. Сигнал для исследования
динамической интермодуляции
............. I .................... I .................. Г "
40,00
' 40,10
' 40,20
'
40,05
40,15
40,25
^^■^§9,95
Рис. 8. Трек 64. Сигнал для исследования
динамического запаса мощ ност и
Рис. 9. Трек 65. Меандр (о) и его спектр (6)
14
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Рис. 10. Трек 66
дБ
О
-6
-1 2
-1 8
-2 4
-3 0
-3 6
-4 2
-4 8
-5 4
-6 0
-66
-7 2
-7 8
-8 4
£
2к
4к
6к
8к
10к
12к
14к
16к
Рис. 17. Трек 66
hms
0,0002
0,0004
0,0006
Рис. 12. Трек 67
0,0008
0,0010
18к
20к
Гц
о тестовом аудио CD, прилагаемом к книге
15
Рис. 13. Трек 67
0,0098
пБ
6
0
-6
-12
-18
-24
-30
-36
-42
-48
-54
-60
-оо
-72
-78
-84
Л
А
jfi
// \ \
—
40,00
80,00
0,0099 0,0100
0,0101
0,0102
1
II j 1 j 11 111 1iiiimiiiii llllllllllinilllll
I I I I I I III lllllllllllllllinillinil IIIIII ^
■JH I
I I I I I I nil llllirillllllllllllllllllllll I'lIM
мтшш1П11111111111'иг11iiri II1mill iiiii iiiiii'mII ir
ill’iTir'iH"
.................I
1
1
160,0
320,0
640,0
1280
2560
5120
1
10240
Рис. 14. Трек 68. Сигнал для исследования импульсной характеристики (о)
и его спектр (6)
d
Гц
ГЛАВА 1
РЕГУЛЯТОРЫ ГРОМКОСТИ и ТЕМБРА
Авторегулятор уровня с большим динамическим диапазоном
и малыми нелинейными искажениями
Японский журнал «Дэмпа Кагаку» опубликовал схему звукового авто­
матического регулятора уровня, отличающегося большим (более 40 дБ)
диапазоном и малыми нелинейными искажениями (рис. 1.1). Основу
устройства образует операционный усилитель с токовым выходом и
изменяемой крутизной СА3080.
Вход и выход микросхемы обрамляют эмиттерные повторители, а на
вход управления (вывод 5 ИМС 3080) через регулятор чувствительно­
сти (переменный резистор 500 кОм) поступает напряжение с двухполупериодного детектора уровня, выполненного на трех оставшихся тран­
зисторах. Триммером 2,2 кОм, включенным между инвертирующим и
неинвертирующим входами микросхемы, минимизируют коэффициент
гармоник при максимальном входном сигнале [7].
§
0,01М1^
10к
Рис. 7.7. Схема звукового автоматического регулятора уровня
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
17
Электронный регулятор уровня
с большим динамическим диапазоном
Микросхема TDA1524 — регулятор громкости, баланса и тембра, как
по ВЧ, так и по НЧ, с электронным управлением каждой из этих характе­
ристик. Несмотря на привлекательность, ее применение в Hi-Fi аппара­
туре сдерживается несколькими факторами:
♦ слишком большая чувствительность (порядка 70 мВ);
♦ большой коэффициент усиления, порядка 15 дБ (при максималь­
ном управляющем напряжении);
♦ повышенный уровень шума (порядка 80 дБ).
При эксплуатации TDA1524 был замечен еще один недостаток: баланс
(если ручка баланса не находится в среднем положении) изменяется при
регулировке уровня. Причем чем больше разбаланс между каналами, тем
сильнее он изменяется при регулировке уровня. Таким образом, этот
фактор также сдерживает применение TDA1524 в Hi-Fi аппаратуре.
В
Примечание.
При установке такого узла в звуковой т ракт с входным уровнем
порядка 250— 500 мВ приходится ослаблять сигнал до 60— 70 мВ с
тем, чтобы микросхема работ ала в нормальном режиме, а это не
приводит к улучшению параметров т ракт а, и, в первую очередь,
шумовых.
Вместе с тем, TDA1524 (при положении баланса в среднем положении)
позволяет практически синхронно регулировать уровень в обоих кана­
лах. Применение TDA1524 в звуковом тракте позволяет довольно легко
согласовать ее с системой дистанционного управления.
Был разработан вариант применения этой ИС в канале записи
Hi-Fi магнитофона, предназначенный только для регулировки уровня.
Совместно с цифровой системой управления стал возможен режим
«Fader» (редактирование, причем с регулируемой скоростью снижения и
увеличения уровня). Несложно также ввести режим «Autofader».
Принципиальна схема регулятора уровня приведена на рис. 1.2. Это
устройство имеет коэффициент передачи, близкий к 1 (при Uy„p=2,8 В).
На входе устройства стоит делитель R1R2, ослабляющий сигнал на 10 дБ.
Он применен для того, чтобы на вход устройства можно было безбояз­
ненно подать сигнал со стандартным уровнем 0,775 В.
Далее сигнал усиливается примерно на 10 дБ микросхемой DA1. Таким
образом, общий коэффициент передачи равен 1. Микросхема включена в
несколько необычном режиме. Для создания линейной АЧХ цепи регули­
ровки тембра исключены.
18
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Y
R1 Юк
Вх.1 о-
С1
СЗ +15 В
ЮОмк
С5
I2,2мк
2,2М
К
R15 Юк
С7
Юмк
+
о Вых. 1
160 4
Общ.
R3 5.1к
R4 Юк
ВХ.2 0 -
DA1 TDA1524
15
С2
R6 160
R7 1к
1
17
R9 39к
Uynp. оVD1
КД521 ^
R11 680
Н =з-^
R8
8.2 к
R10
^18к
16 13
R13
5,1к
11
-i||-o B b ix .2
ц i14
р 10
-х 12
С8
Юмк
R16 Юк
С4 '
^ 1мк
R14
5,1к
Кус, дБ
R 15(R16), кОм
+10
+4
+1
10
5.1
2
R12 5,1к
HZZ1
>+15В
Рис. 1.2. Принципиальна схема регулятора уровня
Для удобства разводки печатной платы выводы 9, 10 соединены с
общим проводом. Емкости С5, С6 значительно увеличены — так, что
на частоте 30 Гц завал АЧХ не превышает 0,3 дБ. На вывод регулировки
баланса (16) подано половинное напряжение с внутреннего стабилиза­
тора DA1 (17).
Особо следует остановиться на резисторах R15, R16. Они создают
местную обратную связь в DA1, и от их сопротивления зависит коэф­
фициент усиления микросхемы. Эта зависимость приведена в таблице
на рис. 1.2. Кроме того, при применении этих резисторов максимальное
выходное напряжение DA1 повысилось на 2 дБ.
Если на вход устройства будет подаваться сигнал не более 250 мБ, то
входной делитель R1R2 можно не ставить. Б этом случае R15, R16 уста­
навливаются по 2 кОм. При этом динамический диапазон расширяется
до110дБ(!).
Коэффициент гармоник на выходе DA1 составил в этом случае 0,072%
(при К^генератора 0,05%). Переходное затухание между каналами — 70 дБ
(на частоте 10 кГц). Было испытано несколько экземпляров TDA1524 —
разброс по параметрам оказался незначительным.
Зависимость между Uy„p и К^, нелинейна. Б цепи формирования сиг­
нала управления стоит простейший аппроксиматор R7VD1R11R12, затем
делитель R8R10 для согласования по уровню сигнала управления, выда­
ваемого ЦАПом и номинального сигнала, требуемого для TDA1524. Цепь
R9C4 сглаживает «ступеньки» в сигнале управления, т. о. регулирование
уровня происходит без характерных «цифровых» щелчков.
Внимание.
В случае применения однополярного пит ания электролитические
конденсаторы принципиально необходимы.
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
19
Наличие электролитических конденсаторов, как известно, приводит
к появлению «ионных» искажений, однако в этом случае они намного
меньше искажений самой ИС. Перевод TDA1524 на двухполярное пита­
ние усложнило бы стыковку с другими узлами и, в первую очередь, по
цепи управляющего напряжения. Кроме того, постоянное напряжение на
выходе DA1 несколько отличается от половинного напряжения питания,
хотя и достаточно близко к нему.
Регулятор уровня совместно с устройством цифрового управления
можно выполнить в виде отдельной конструкции, снабдив блоком пита­
ния 15 В/100 мА.
Предлагаемый регулятор уровня можно с успехом применять при
перезаписи с компакт-дисков (CD) на кассетный магнитофон, оснащен­
ный современными устройствами шумоподавления: Dolby C/S или dbx.
В случае применения системы dbx запись на компакт-кассете будет прак­
тически эквивалентна качеству звучания CD как по частотному, так и
динамическому диапазону [68].
Восьмиполосный графический эквалайзер
Восьмиполосный графический эквалайзер Йозефа Гилзки (рис. 1.3)
обеспечивает регулировку АЧХ на 20 дБ в 8 независимых частотных
полосах с центральными частотами 50, 100, 250, 500, 1000, 2200, 5000 и
12000 Гц (табл. 1.1). На схеме показана только одна корректирующая
ячейка (1С2а), остальные семь отличаются только номиналами элемен­
тов, которые указаны в табл. 1.1 [15].
0.1 мк
IC 1 - I C 5 ,
IC i:N E 5 5 3 2
+15В
1 0 x 0 ,1мк
•15В - _L_L_L_L_I
-1 5 В
IC 1 - I C 5
-0 -1 5 В
1. Эквалайзер
2-8. Эквалайзер
Рис 13. Принципиальная схема 8-полосного графического эквалайзера
20
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Таблица 7.7
Номиналы конденсаторов С1 и С2 для различных частот
РоЕГц]
50
C1[F]
4,7
C2[F]
68 п
U
100
2,2
U
33 п
250
500
1000
2200
5000
12000
680 п
330 п
150п
68 п
33 п
10п
18п
10п
5,1 п
2,2 п
1п
510р
Пассивный регулятор тембра, не нарушающий глубины
и целостности звуковой картины High-End комплекса
Как и любой энтузиаст High-End-овского направления в аудиотехнике,
Джон Крэбб выступает против любого лишнего звена на пути звукового
сигнала. Тем не менее, он считает, что значительная часть фонограмм и
аудиокомплексов все же требует некоторой корректировки тембрального баланса. Для этой цели им разработан пассивный регулятор тем­
бра (рис. 1.4), не нарушающий глубины и целостности звуковой картины
любого High-End комплекса. Тщательный отбор компонентов (отклоне­
ние от номиналов не более 0,5%) исключает рассогласование стереокана­
лов по АЧХ и ФЧХ в дискретных точках регулировки тембра ВЧ (левая
часть схемы) и НЧ (правая). А небольшая (но достаточная для HighEnd) глубина регулировки тембра (6 дБ с дикретностью 2 дБ) позволила
обойти основной недостаток пассивных регуляторов — значительное (в
некоторых регуляторах до 30 дБ) ослабление сигнала.
В данном случае ослабление сигнала составляет всего 7 дБ, что не при­
водит к сколь-нибудь ощутимому ухудшению динамического диапазона
12к
~J6800~J0,015м1;р,022мк
Рис. 1.4. Схема пассивного регулятора тембра
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
21
всей аудиосистемы. Еще один дополнительный переключатель Speech
Cut позволяет ослабить сигнал на 5 дБ и дополнительно подавить НЧ
составляющие ниже 100 Гц на 3—5 дБ.
Примечание.
Этот режим рекомендуется для повышения разборчивости при прослушивании речевых программ.
Для нормального согласования выходное сопротивление источника
(предусилителя) должно быть не более 1 кОм, а входное сопротивление
нагрузки (усилителя мощности) — не менее 100 кОм [42].
High-End решения регуляторов тембра ВЧ и НЧ Т. Гизбертса
High-End решения регуляторов тембра БЧ и Н Ч предложены
Т. Гизбертсом. Б высококачественной аппаратуре глубину коррекции
обычно ограничивают ± 7—10 дБ, но особое внимание уделяют миними­
зации разбаланса АЧХ и ФЧХ правого и левого каналов.
С этой целью в рассматриваемых схемах применена дискретная регу­
лировка с шагом 1,25 дБ, которая реализована путем коммутации высо­
коточных (допуск 1%) постоянных резисторов R2—R9 электронными
ключами IC1, IC2.
Переключатель S3 выполняет изменение АЧХ, S1 — подъем (положе­
ние А) или завал (положение Б), а S2 — отключение коррекции (обход). На
рис. 1.5 показаны формируемые устройствами АЧХ. Коэффициент гармо­
ник обеих схем при любых положениях регуляторов и входном напряже­
нии 1 Б не превышает 0,001% во всем звуковом диапазоне, потребляемый
ток 10 мА [31]. Схемное решение представлено на рис. 1.6 и рис. 1.7.
+12
+10
+8
+6
Ш
+4
+2
дБ О
-2
IIII
1111
IIII
-4
-6
-8
-10
-1 2
20
50
100
200
500
1к
Гц
Рис. 1.5. АЧХ, формируемые регуляторами тембра
S3
Уровень,
дБ
1
1,25
2
2,5
3
3,25
4
5
5
6,25
6
7,5
S1 Тройной
7
8,25
А
8
10
Увеличение
В Уменьшение
IC 1,IC2 = SSM2404P
Рис. 1.6. Схема High-End решения регуляторов тембра ВЧ
S1 Тройной
А
Увеличение
В Уменьшение
-1 2 В 0
IC1,IC2 = SSM2404P
Рис. 1.7. Схема High-End решения регуляторов тембра НЧ
S3
Уровень,
дБ
1
1,25
2
2,5
3
3,25
4
5
5
6,25
6
7,5
7
8,25
8
10
24
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Десятиполосный графический эквалайзер П. Стаугарда
Десятиполосный графический эквалайзер (рис. 1.8) разработан П.
Стаугардом. Он обеспечивает регулировку тембра на ±11 дБ в октавных
полосах с центральными частотами 31 Гц (Р1), 62 Гц (Р2), 125 Гц (РЗ),
250 Гц (Р4), 500 Гц (Р5), 1 кГц (Р6), 2 кГц (Р7), 4 кГц (Р8), 8 кГц (Р9) и 16 кГц
(РЮ).
Переключатель S1 коммутирует входное сопротивление 100 кОм/
600 Ом (бытовой/студийный стандарт), S3 — изменяет на 6 дБ коэффи­
циент передачи, Б качестве IC1 можно использовать NE5534, а IC2 —
NE5532 [23].
Стереорегулятор громкости
на цифровых потенциометрах DS1802С
Джэвин Чизмэн для согласованного с высокой точностью регулирова­
ния громкости звука в стереосистемах предлагает применять специальные
цифровые потенциометры DS1802C фирмы Dallas Semiconductors. Схема
включения получается предельно простой, но позволяет простым нажа­
тием на кнопки S1 изменять громкость правого канала (вход Р5, выход Р9),
S2 — левого (вход Р4, выход Р8), S3 — одновременно уменьшать громкость
обоих каналов, S4 — одновременно увеличивать, S5 — последовательно
включать/выключать приглушение (muting) обоих каналов.
На схеме (рис. 1.9) С1 = С2 = 10 мкФ, СЗ = С4 = 100 нФ, IC2, IC3 типа
TL071. Б первоисточнике также приведены схемы применения DS1802 в
качестве регуляторов тембра НЧ и БЧ [58].
Электронный регулятор громкости на ИМС КА2250
Для замены довольно посредственного по шумам и искажениям элек­
тронного регулятора громкости К174УН12 (A273D) С. Сыч предлагает
применять более удачную ИМС КА2250. Типовая схема ее включения
(рис. 1.10) обеспечивает синхронную регулировку громкости двух кана­
лов двумя кнопками 8Б1 («Тише») и 8Б2 («Громче»).
К достоинствам КА2250, кроме доступной цены, относится и невысо­
кое напряжение питания (5 Б), позволяющее применять ее в переносной
аппаратуре [67].
Семиполосный графический эквалайзер на основе
специализированной ИМС LA3607
Поль Фарнез на основе специализированной ИМС LA3607 фирмы
Sanyo разработал семиполосный графический эквалайзер (рис. 1.11).
L5
680мГн
L9
ЮОмГн
(L17
ЮмГн
L10
68мГН
L18
О Ом
С12
СП
036
10мкх25В
С38
С37Г
С15
С35
0,1мк
0 Р 27 |-||-п
1 Р2
'VI
V I
’ 25гЛ
I р,,
'S
л ->
\
I л ->
500гЛ
^
Р5
Je2ru
Т Р6
\
* -г
4,7к
Jy
Р7
вкГ^
* -t
4,7к
JV
^
Р9
R7
С13Г
>14
Jy
R19
2,74к
R9
619
562
"IC14
С17m
<^33
icy^H ZZl
2
л -!
4,7к
R17
1,21к
f’ le
1,21к
‘*'7kJ | [бкГц
039
22мк
R1
ЮОк
C 3 1 -L .
С18
* - не используется
L4
ЗЗОмГн
<18
<ООм
<L12
КООм
L3
1мГн
KL7
< ЗЗОмГн
ju i
-< 82мГн
-^L16
С1
0,1мк
?0О“
Ю2а;
R22
Юк
Т рю
\
ImkL
R20
619
0.047МК
0.82МК
Т рд
\
[]«
-|2.гмфдм,-те.4тмд^
|С 2 ~
\
у 2 5 0 Г ц I J ikFu
J o i . j r a o J c 2, J C !2
0231
2кгЛ
д Ч о — (i)K 2
С2
ju 5
< 22мГн
C34
Юмк X 25 В
-© 1 5 B
15В© -
_LC 26 ±LC 25
” 0,1 mk ” |“ 10m k x 25B
102
Ю 0
JL
c 27
±L
c 30
C3
C4.C7
C6
C8
C9-C11
C13
2 ,2 m k
0.47MK
0.22MK
0 ,1 2 m k
0,15 mk
0,047 mk
0 14,015
0,033 mk
J
“ F 0 ,1m k'T "10 m k::x25B
015
1 5 B © 4 -------- - ---------i --015B
1
Rue 1.8. Схема 10-полосного графического эквалайзера
C16
017
C37
0,68 mk
0,018 mk
0,0lMK
26
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
р° - L
+2,5 в
Р4
о—
Р5
С2:
= СЗ
20
3
4
5
10
13
12
9
1
16
17
О,
Ы
Р6 Р7
Q Q
2
18
8
11
14
6
7
15
19
6,
О,
IC1
S l| S2|
Р2
о-
Ы
Зз| S4| ssj
С4:
ОВ
t
РЗ
-2 ,5 В
Рис. 1.9. Стереорегулятор громкости на цифровых потенциометрах DS1802C
С1
кУЗЧ
R5 2.2к
-^ + 5 В
Ж }
С6
R4 220к
4 S 3 —I
13
DA1
КА2250
14
В хо д В < --|[± -
С5
10
СЖ ]
^ ^
С4
хода
Выход В
11
ВходА<—
SB1
"Тише'
Вы
^R 6
1 Ik
СЗ
С2
->
7 cioii
С 1-С 7, С 9.С 10
4,7мк
16В
/ R2
ЮОк 7 ЗЗк
SB2
"Громче”
\7VD3
12
15 16 17
чм,R 3
С7
£22 0
^7VD2
^ К Д 5 2 2 Б Т КД522Б
к
С 8^
47мк =
16В
7^VD1
КС147А
Рис. 1.10. Схема электронного регулятора громкости на ИМС КА2250
Устройство представляет собой 7 идентичных активных фильтров с
небольшой добротностью (Q= (C1R2/R1C2)'^^ = 1,5...2) на основе транзи­
сторных гираторов, отличающихся только частотами настройки
fo = 1/(2л (ClC2RlR2)‘/0 = 60 Гц
(или 150 Гц; 400 Гц; 1 кГц; 2,5 кГц; 6 кГц; 15 кГц),
где С1, С2 — емкость внешних частотозадающих конденсаторов; R1,
R2 — сопротивление внутренних резисторов, соответственно, 1,2 кОм и
68 кОм.
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
С5 VCC
47мк
хНЬС4
27
ВЫХ.
Юк
■CZb
З.Змк
22мк
С6
;4 70
8,2к
X
20 19 18
17
16 15
12 11
14 13
DA1
LA3607
С1
0,07мк:
С2
1,25мк={=
8
i.
S'
=ф=0,5мк
о
=0,19мк:
о
0.075М К:
т
||з1змк
I
ю
10
690
280
О.ОЗмк =
0,0125мк =
5
0,005мк
1—
5
VR 7 х Ю 0 к
Рис. 1.11. Принципиальная схема 7-полосного графического эквалайзера
на основе специализированной ИМС LA3607
Частота- f , кГц
Рис. 1.12. Семейство АЧХ, формируемых эквалайзером
28
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Введение того или иного гиратора регуляторами VR (все переменные
резисторы VR — с линейной зависимостью) в цепь неинвертирующего
входа внутреннего ОУ (т. е. движок VR ближе к выводу 15 ИМС) приводит:
♦ к появлению частотнозависимого делителя напряжения (входной
резистор 8,2 кОм/входное сопротивление гиратора);
♦ к появлению «ямы» на АЧХ.
А введение гиратора в цепь инвертирующего (ближе к выводу 16
ИМС) — приводит к такому же частотнозависимому ослаблению ООС и
«горбу» на АЧХ. Семейство формируемых АЧХ показано на рис. 1.12.
Типовый коэффициент гармоник 0,02%, напряжение собственных
шумов на выходе 7 мкВ, напряжение питания Vcc 8—12 В, потребляемый
ток 7 мА [54].
УМЗЧ с кнопочным регулятором громкости
Для переносных аудиоплееров и радиоприемников с напряжением
питания 5 В Г. Кляйн предложил схему УНЧ с кнопочным регулятором
громкости (рис. 1.13). Благодаря мостовой схеме включения нагрузки
достигается сравнительно большая (1 Вт на нагрузке 8 Ом) выходная
мощность и отпадает необходимость в разделительном электролитиче­
ском конденсаторе большой емкости.
Выходной уровень может изменяться от -6 0 до -н20 дБ 64 шагами
п о 1,25 д Б путем нажатия на кнопки увеличения (UP) или уменьшения
(DOWN) громкости. Потенциалом на выводе 2 (MODE) можно перево­
дить усилитель из нормального режима работы (U2 < 1 В) в режим при­
глушения (1 В < U2< 3,6 В) и в ждущий режим со сниженным потребле­
нием 10 мкА вместо 6 мА (U2 > 3,6 В). Усилитель работоспособен и при
(^бмА
> 3 ,6 В standby
1 В...3,6 В M u t e O ^
< 1 В Operating
2 2 0 МК
MODE
STANDBY
MUTE
2 ,2 к
0 ,3 3 мк
чь
н :I?
4 IN
250 mA
2 ,2 к
JP
Ho
] 8 0M
VOLUME
CONTROL
W N | 0.'lM K =j=
UP/DOWN
SVR
GND
100 M K ± i
6B
Rue 1.13. Принципиальная схема УНЧ с кнопочным регулятором громкости
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
29
снижении напряжения питания до 2,7 В, но при этом выходная мощность, конечно, также уменьшается [61].
Электронный регулятор громкости и тембра LM1036
На фоне изобилия ИМС УМЗЧ явно ущербным является скудный
выбор ИМС регуляторов громкости и тембра. Наиболее известные ИМС
TDA1524/1526 имеют довольно высокий уровень:
♦ шумов (100 мкВ, что по отношению к номинальному уровню 300 мВ
составляет всего -70 дБ);
♦ искажений (коэффициент гармоник 0,3%).
□
Примечание.
Еще хуже эти параметры у К174УН10/УН 12 (ТСА740/730) - 5 7 дБ и 0,5%,
а у КР174ХА53/ХА54 какой-либо намек на шумовые характ ерист ики в
ТУ вообще отсутствует.
В этом смысле удачным исключением из правила является LM1036
(National Semiconductor), обеспечивающая типовой коэффициент гармо­
ник 0,06% и напряжение собственных шумов 10—30 мкВ (или -90...-80 дБ
по отношению к номинальному уровню 300 мВ).
Рекомендуемая схема включения этой ИМС показана на рис. 1.14.
Регулировка тембра НЧ, ВЧ, стереобаланса и громкости выполняется в
обоих стереоканалах одиночными переменными резисторами с линей­
ной зависимостью сопротивления от угла поворота. Причем качество
этих резисторов никак не отражается на качестве звука.
Даже при значительном «шуршании контактов» сглаживающие
фильтры из постоянных резисторов 47 кОм и конденсаторов 0,22 мкФ,
подключенные к движку потенциометра, обеспечивают плавное измене­
ние постоянных управляющих напряжений, задающих АЧХ и усиление
ИМС. Кроме того, исключается и рассогласование уровней между кана­
лами при регулировке.
Семейство АЧХ в функции управляющих напряжений на выводах 4
(тембр ВЧ) и 14 (тембр НЧ) показаны на рис. 1.15, зависимость коэффи­
циента передачи от напряжения на выводе 12 (громкость) — на рис. 1.16,
а изменение коэффициентов передачи обоих каналов в зависимости от
напряжения на выводе 9 (стереобаланс) — на рис. 1.17.
Дополнительным переключателем регулировка громкости может
быть сделана тонкомпенсированной — для этого необходимо соединить
выводы 7 и 12. АЧХ тонкомпенсации изображены на рис. 1.18. Питание
всех потенциометров постоянным напряжением 5,4 В выполняется от
встроенного стабилизатора с вывода 17 (он способен развивать выход­
ной ток до 5 мА).
30
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
47к
BASS
CONTROL
0.22МК
Ct,
O.OlMK
47к
Вых. 2
Юмк
Сп
0,39мк
Вх.2<
0 ,4 7 м к = Ь
VOLUME
CONTROL
47к 47к
■О
19 18 17 16
14 13
15
12|l1 I'Vcc
O .O lM K
LM1036N
47мк
,0
ON
LOUDNESS
COMPENSATION
0^
0,47 м к =4=
B x.lu
C t_ _
OFF®X
o,22mk^
’ 0.39MK
O .O lM K *
Вых.1
TREBLE
CONTROL
47 k
47 k
0.22мк=4=
BALANCE
CONTROL
^47k
^
Puc. 1.14. Принципиальная схема электронного регулятора громкости и тембра LM1036
STANDARD APPLICATION CIRCUIT
BASS AND TREBLE BOOST
>
V
20
5.4 Q
4.7 Z<
4.0 V
CO
3.4 z
Q.
2.7 Ш
15
10
m
TD
5
i
0
2.0
S -5
-10
-1 5
-20
20
у
у
BASS AND TREBLE CLЯ '
Cb=0,39 h F
Ct=0,01 h F
100
500
FREQUENCY (Hz)
5k
1.4 §
0,7 >
^
-J
Volume Control
Characteristics
-20
m
//
-6 0
-8 0
Puc. 1.15. Семейство АЧХ в функции
управляющих напряжений
на выводах 4 (тембр ВЧ) и 14 (тембр НЧ)
f
<
О
0.0
20k
/
1 -4 0
Vln == 30C) mV
f = 1 kHz
>
0
1
2
3
4
5
6
V I 2 - CONTROL VOLTAGE (V)
Puc. 1.16. Зависимость
коэффициента передачи
от напряжения на выводе 12
(громкость)
Основные характеристики: напряжение питания — 9... 16 В, подавле­
ние пульсаций питающего напряжения — 50 дБ, потребляемый ток —
35...45 мА, максимальное входное напряжение — 1,6 В, входное сопро­
тивление — 30 кОм, выходное сопротивление — 20 Ом, разделение между
каналами — 75 дБ [66].
31
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
Balance Control
Characteristics
Loudness Compensated
Volume Characteristic
ш -8
CONDITIONS,
PIN 7
CONNECTED
TO PIN 12
-20
-2 4
-2 8
0
1
2
3
4
5
6
V9 - CONTROL VOLTAGE (V)
Puc 1.17. Изменение коэффициентов
передачи обоих каналов
в зависимости от напряжения
на выводе 9 (стереобаланс)
100
500
5k
FREQUENCY (Hz)
20k
Puc. 1.18. АЧХ тонкомпенсации
Современный предварительный усилитель
с микропроцессорным управлением
Дмитрий Харций, г. Запорожье, отмечает, что микросхемы фирмы
Analog Devices широко известны в мире и используются в аппаратуре
различных фирм. Сегодня они доступны и в странах СНГ. Популярность
микросхем от Analog Devices достаточно высока, о чем косвенно может
свидетельствовать тот факт, что некоторые из них подделывают!
Рассмотрим пару микросхем от одного из известных изготовителей
чипов для аудио, использованных в данной конструкции. Две микро­
схемы от AD — SSM2163 и SSM2160, позволяют построить предвари­
тельный усилитель с электронным управлением очень разнообразными
функциями.
Первая из них — SSM2163, представляет собой аналоговый мульти­
плексор 8 входов на 2 выхода. Каждый из восьми входов имеет собствен­
ный аттенюатор с диапазоном регулировки от Одо -63 дБ с шагом в 1 дБ.
Каждый из восьми входов может быть скоммутирован на любой из двух
выходов. Управление микросхемой цифровое, по шине SPI. Таким обра­
зом, мы получаем возможность одной микросхемой закрыть полностью
все самые немыслимые потребности селектора входов стереоусилителя:
♦ переключение входов (1—4);
♦ выбор режима (стерео, моно, только левый, только правый);
♦ входной аттенюатор, позволяющий установить равным уровень
сигнала на выходе коммутатора при прослушивании источников с
разным уровнем сигнала на их выходах.
Параметры микросхемы вполне удовлетворяют требованиям High
Fidelity: соотношение сигнал/шум — 82 дБ (относительно уровня 0,775 Б),
32
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
-6
1
i-12
X
о
|-1 4
X
« -17
-20
10
100
1к
Частота(Гц)
Юк
50к
Рис. 1.19. АЧХ, смоделированная программой для случая идеальных компонентов
перегрузочная способность составляет +10 дБ, а «искажения + шум» —
0,007% (при Кц=1 и уровне 0,775 Б).
Непонятно только значение входного сопротивления каналов, равное
10 кОм согласно выложенной на сайте изготовителя справочной инфор­
мации. Это обусловило использование в усилителе входных буферов на
микросхемах IC1—IC8 (рис. 1.20).
Хотя, изготовитель в справочной документации особо подчеркивает,
что «для входов и выходов нет необходимости во внешних усилителях».
Собственно, сторонники минималистского подхода могли бы огра­
ничиться одной лишь этой микросхемой — входной коммутатор есть,
регулировка уровня громкости с диапазоном в 63 дБ также более чем
достаточна.
Цифровая часть микросхемы имеет восемь регистров, определяю­
щих для каждого входа, к какому из выходов он подключен, и еще восемь
регистров, определяющих уровень ослабления для каждого из входов.
Чем не идеальная микросхема для микшера, тем более, что она имеет воз­
можность каскадирования.
Бторая микросхема — SSM2160, представляет собой шестиканаль­
ный регулятор уровня сигнала. Босемь регистров микросхемы хранят
значения об установленном уровне. Первый из них — общий (MASTER).
Разрядность его — семь бит, что дает нам одновременную регулировку
ослабления всех входов в диапазоне от Одо -127 дБ. Шесть последующих
регистров (СН1—СН6) с разрядностью в 5 бит каждый хранят значения,
отдельные для каждого из каналов.
D
Примечание.
Изменение одного из эт их регистров приводит к изменению усиления
соответствующего канала в диапазоне от О д о + 31 дБ.
Регулировку уровня осуществляют управляемые напряжением усилители
(VGA — Voltage Controlled Amplifier), что исключает проникновение помех
(щелчков) из канала управления в тракт звука. Управление микросхемой —
цифровое, по шине SPI. Основное назначение микросхемы — регулировка
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
33
То pins + of IC1-IC8, ICll, IC 1 2 ^
RIGHT CHANEL
R1 +7K
R+ +7K
Puc. 1.20. Аналоговая часть усилителя
34
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
громкости в многоканальных системах домашнего театра. Заявленные изго­
товителем параметры довольно высоки: уровень шумов составляет -90 дБ,
разделение каналов составляет -80 дБ «искажение + шум» — 0,01%, динами­
ческие искажения — 0,001%, динамический диапазон — 100 дБ, разбаланс
каналов — 1 дБ, входное сопротивление каждого канала — 10 кОм.
Казалось бы, что делать шестиканальному регулятору громкости в сте­
реоусилителе. Б литеретуре {Шумов Д. Трехполосный регулятор тембра. //
«Радио» — 1982. — №11 — с. 44) был описан трехполосный регулятор
тембра, идея которого и позаимствована в данном усилителе.
Сигнал каждого канала пассивными фильтрами делится на три
полосы, каждая из которых подается на отдельный вход микросхемы. На
выходе инвертирующие сумматоры на микросхемах IC11 и IC12 «соби­
рают» сигналы каналов обратно. Кстати, любителям многополосных уси­
лителей так поступать вовсе не обязательно — достаточно сигнал с шести
выходов IC10 подать на входы шести усилителей мощности, к которым
подключить соответствующие (НЧ, СЧ и БЧ) головки.
Быходные сигналы распределены следующим образом:
♦ сигнал НЧ на выходах СН1 OUT для левого и СН2 OUT для право­
го каналов;
♦ средние частоты — соответственно, на выходах СНЗ OUT и СН4
OUT;
♦ высокие частоты — на выходах СН5 OUT и СН6 OUT, соответ­
ственно.
□
Примечание.
Таким образом, мы получаем схему, регулирующую громкость и тембр
при помощи всего одной микросхемы, до характ ерист ик которой
набившим оскомину шумяще-искажающим TDA1524 никогда не дотя­
нуться.
Схема фильтров взята из статьи Шумова Д., указанной выше, но
пересчитана с учетом того, что входное сопротивление микросхемы
IC10 составляет 10 кОм для каждого канала. Результат расчета был про­
верен программой Electronic Workbench, на рис. 1.19 представлена АЧХ,
смоделированная программой для случая идеальных компонентов.
Таким образом, две микросхемы в «спарринге» дают нам возможность:
♦ выбрать один из четырех источников стерео сигнала;
♦ выбрать режим прослушивания данного источника — стерео, мо­
но, левый или правый канал;
♦ установить требуемое ослабление выбранного входа;
♦ регулировать громкость прослушивания;
♦ регулировать тембр в трех полосах частот — НЧ, СЧ и БЧ.
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
35
С аналоговой частью проекта (рис. 1.20) вроде все ясно. Но управ­
ление обеими микросхемами — цифровое по шине SPI (Serial Peripheral
Interface — последовательный интерфейс управления периферией).
Передача команд осуществляется по трем (возможно, по четырем)
проводам. Сигнал DATA является собственно данными — командами и
адресами регистров. Синхронизация данных осуществляется сигналом
CLOCK.
В
Примечание.
Обратите внимание, что в регистр микросхемы SSM2160 данные
записываются по спаду импульса CLOCK, а в регистр SSM2163 данные
записываются по фронту импульса CLOCK.
Запись команд в регистр микросхем происходит при наличии сиг­
нала низкого уровня на входе WRITE, соответствующей микросхемы.
При четырехпроводном управлении после того, как передача команды
по выводам DATA, CLOCK и WRITE завершена, на вход LOAD микро­
схемы подается короткий отрицательный импульс. Собственно после
этого микросхема выполняет полученную команду. При трехпроводном
управлении, как это сделано в данном усилителе, выводы WRITE и LOAD
микросхемы соединяются вместе. При этом команду LOAD внутренняя
логика микросхемы генерирует сама.
Главную сложность проекта составляет как раз цифровая половина
(рис. 1.21) усилителя. Правильный выбор — Р1С-контроллер PIC16F877.
К его преимуществам относятся следующие:
♦ аппаратный порт SPI;
♦ режим низковольтного (5 В) программирования;
♦ 8К Flash памяти для программ.
Вообще, большим подспорьем стали «безграничные просторы Интернет»,
посвященные Р1С-контроллерам. Особо хотелось бы отметить сайт Девида
Тэйта (David Tait), посвященный вопросам Р1С-контроллеров и его распро­
страняемую бесплатно программу Flash PIC Programmer [http://people.man.
ac.uk/~mbhstdj/piclinks.html]. Именно с ее помощью автор выполнял програмирование микропроцессора, используя совсем простую схему програматора от Byron Jeff [http://www.finitesite.com/d3jsys/index.html].
Следует отметить одну особенность микроконтроллера PIC16F877,
использованного в данном усилителе. Бит 3 порта В не может использо­
ваться в качестве входа/выхода, если в слове конфигурации процессора
не запретить низковольтное программирование. Вместо этого он выпол­
няет функцию включения режима низковольтного программирования,
если напряжение на выводе MCLR превышает 4 В. Поэтому в данном
усилителе вывод ВЗ соединен с корпусом.
36
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
С5
СЧ
0 ,1 itW
4+57
гл.
СЗ 10 rrRF
Ri
IK
MCLR4
IC l
PIC16F877
ii
РЕ1АКЧ4^Мб
FEEVRDM=№
RD7/PSP7
PC6/PSP6
PC6/PSP5
RCH/PSP4RD>P5P3
FD2/PSP2
FDl/PSPl
RC7/RX4)T 2g“
RCS^X/CK
RC5/S00 5T~
R(?t/51IL/SDA 53RC>SCK/SCL 33“
ЙС2ЛХР1
РС1уТ10$1ЛХР2 ТГ
IS"
Pca/TiosoaiCKi S"
R&7 45
RK 35
PB5 Ж
Рвц- 37
RB3
RB2 3S
РЫ
RB0i/3Nr ЗГ
□SCVOKIN
01
OSC/CLMXrr
4MHZ
IWS/^^lt/SSX
fWr/OBCKI
RA3/¥N3AV^
Rft2/fiN2
'*т1П1г"
Cl
J l 15
"Г
10 trRF
C2
II
15
Rrta4PN0
Ш.
IS
LCDl BC1601ACPLCHb Л
Puc. 1.21. Цифровая часть усилителя
f!L
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
37
38
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
ЖК-дисплей. В усилителе использован дисплей BC1601AGPLCHb
фирмы Bolymin, 1 линия 16 символов, с кириллицей и светодиодной под­
светкой. В принципе, это может быть дисплей, произведенный и другой
фирмой, но основанный на микроконтроллере HD44780 фирмы Hitachi
или его аналогах (например, KS0066U от Samsung). Особенность одно­
строчного дисплея заключается в том, что инициализировать его нужно
как двухстрочный, а адреса символов с 9-го по 16-й относятся к адрес­
ному пространству второй строки.
Рассмотрим принцип действия. Собственно, панель усилителя являет
собой образец минимализма: на ней расположены дисплей, светодиод и
4 кнопки управления (на схемах не показаны, читай о них ниже) — POWER
(ПИТАНИЕ), SELECT (ВЫБОР), PLUS (ПЛЮС) и MINUS (МИНУС).
Совет.
Если есть где взять, то кнопки SELECT, PLUS и MINUS можно заменить
одним валкодером.
Кнопка POWER служит для включения и выключения усилителя.
Кнопкой SELECT производится выбор параметра регулирования, а кноп­
ками PLUS и MINUS — изменение его значения.
Регулировка громкости производится при работающем усилителе
нажатием кнопок PLUS и MINUS. Кнопка SELECT по кольцу произво­
дит смену регулируемых параметров: ГРОМКОСТЬ, ВХОД, ТЕМБР НЧ,
ТЕМБР СЧ, ТЕМБР ВЧ, ОСЛАБЛЕНИЕ и РЕЖИМ ВХОДА.
Все параметры при выключении питания записываются в ЭНЗУ
микропроцессора, а параметры ОСЛАБЛЕНИЕ и РЕЖИМ ВХОДА сохра­
няются свои собственные для каждого из 4 входов. При последующем
включении все параметры восстанавливают свои значения. При включе­
нии/выключении усилителя и регулировке его параметров на 16 секунд
включается подсветка дисплея. В течение этого промежутка обслужи­
вание кнопки POWER прекращается. То есть включить или выключить
усилитель можно только тогда, когда подсветка дисплея выключена. И,
чуть не забыл, — пока усилитель находится в дежурном режиме, на дис­
плее горит надпись «ПРИВЕТ».
Об элементах, не изображенных на схемах. К контактам 1 и 2 блока
питания (рис. 1.22) подключен двухцветный светодиод, имеющий два
вывода. Цвет его свечения — зеленый или красный — определяется
направлением протекания тока. Таким образом, одним цветом свечения
светодиод индицирует дежурный режим работы, а вторым — включен­
ное состояние.
Кнопки управления подключаются между соответствующими выво­
дами разъема to KEYBOARD блока процессора и его же контактом
GND — «землей». Тому, кто решит кнопки SELECT, PLUS и MINUS заме-
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
39
НИТЬ валкодером, следует иметь в виду, что удержание кнопки нажатой
приводит к дальнейшему изменению регулируемого параметра.
Входные разъемы усилителя использованы типа RCA, на корпусе они
установлены через изолирующие прокладки. Сигнальные выводы разъе­
мов подключают к контактам платы с нечетными номерами.
Земляные выводы подключаются к контактам с четными номерами.
Таким образом, входные буферы работают в режиме дифференциальных
усилителей. При этом может потребоваться соединить отдельным про­
водом корпус усилителя с корпусом источника.
В принципе, дифференциальный вход легко преобразовать в тра­
диционный неинвертирующий буфер. В простейшем случае для этого
нужно к земляным выводам RCA разъемов припаять провод от «земли»
блока питания усилителя. Другой способ заключается в следующем (рас­
смотрим на примере IC1 и R1—R4): резистор R1 не впаиваем; резистор R4
заменяем перемычкой, а вместо резистора R2 впаиваем разделительный
конденсатор, например МКТ номиналом 1 мкФ х 63 В (только, пожалуй­
ста, не «электролит»).
Неплохим подспорьем может стать пиковый индикатор на микро­
схеме К157ХП1 в типовой схеме включения, подключенный к выходу REC
OUT, и настроенный на порог в ОдБ (0,775 мВ). Как раз его показания
могут стать основанием для регулировки уровня ослабления для входов.
Альтернативой может стать использование блока АЦП Р1С-контроллера.
Для этого необходимо освободить один из разрядов порта А и написать
соответствующую подпрограмму.
Детали АНАЛОГОВОГО БЛОКА. Каждый радиолюбитель имеет свое
собственное представление о том, какие операционные усилители —
«самые лучшие для звука». Плата «стерпит» любые, имеющие стандарт­
ное расположение выводов — от КР140УД8 и КР544УД2 до «суперкрутых» AD797.
D
Примечание.
Единственное, на что стоит обратить вним ание — устойчивая
работ а выбранных ОУ при единичном коэффициенте усиления.
Например, AD797 рекомендуется использовать в схемах, где усиление
более 10. Их, кстати, можно рискнуть установить на место 1CИ и 1C12,
хотя там усиление всего лишь 3 раза. Микросхемы SSM2163 и SSM2160,
увы, аналогов не имеют, однако, выпускаются они как в корпусах типа
DIL, так и типа SO для поверхностного монтажа. Блокировочные кон­
денсаторы в цепях питания могут быть как пленочными (у каждого свой
уровень бескомпромиссности), так и керамическими. А вот на конденса­
торах в тракте лучше не экономить.
40
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
С1
0,4-7 mKF
Рис. 1.22. Схема блока питания
41
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
КТ973
КТ973
-^стШГ
IC3
IN
и.
L.
е
о
.§
•ГК
4-
4-
ti
н
о
OND
R9
2 К
У
7805СТ
OUT
GND
i
U.
'О
О
и
о
о
42
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Детали БЛОКА ПРОЦЕССОРА. Индикатор может быть от любого
изготовителя, лишь бы его внутренний контроллер был совместим
с HD44780 фирмы Hitachi (а аналогов этой микросхемы не менее, чем
изготовителей ЖК-дисплеев на их основе). Конденсаторы — кера­
мика, электролит — алюминиевый. Прошивка контроллера приведена
в листинге 1 (рис. 1.26, приводится на сайте www.nit.com.ru), а, кроме
того, вместе с исходным asm-кодом выложена бесплатно на сайте жур­
нала «Радиохобби».
Детали БЛОКА ПИТАНИЯ. Операционный усилитель — любой, лишь
бы работал при имеющихся напряжениях питания. Реле типа JB1F-12V
фирмы MATSUSHITA, но сейчас на радиорынках есть выпускающиеся
в данном типе корпуса реле других фирм. Рабочее напряжение обмотки
реле — 12 В.
На плате блока питания после реле имеются контактные площадки, к
которым в усилителе подключена розетка, в которую включается сетевая
вилка усилителя мощности. В этом случае необходимо обратить внима­
ние на ток, который способно коммутировать устанавливаемое реле.
Выпрямительные мосты выбираются по номинальному току. Ток,
потребляемый аналоговой частью усилителя, не превышает 100 мА. Ток,
потребляемый микропроцессором и дисплеем, не превышает 10 мА, но
при включении подсветки дисплея возрастает во много раз (цепь под­
светки потребляет более 200 мА). Трансформатор TR2 — от блока пита­
ния магнитофона Весна-310. Трансформатор TR1 приобретен на радио­
рынке, маркировок не имеет, каждая из его обмоток дает переменные 9 В
при токе нагрузки до 250 мА. Кроме того, на плате вокруг диодного моста
BR1 имеются отверстия для установки блокировочных конденсаторов
емкостью 33—47 нФ, снижающих уровень импульсных помех, приходя­
щих из сети.
Конструкция. Усилитель выполнен на трех платах. На рис. 1.23 при­
веден рисунок печатной платы блока процессора, а на рис. 1.24 — платы
аналогового блока 155x70 мм.
Плата аналогового блока выполнена из двухсторонне фольгированного текстолита. Медь со стороны деталей оставлена в качестве экрана.
Места подпайки выводов к этой стороне («земле») на схеме расположе­
ния деталей отмечены крестиком. Вокруг остальных отверстий медь раззенкована. Перемычки, отверстия под которые не отмечены крестиком,
необходимо установить приподнятыми, чтобы они не касались экрана.
Микросхема SSM2163 устанавливается на плату со стороны проводни­
ков. На плате аналогового блока имеются места для установки дополни­
тельных конденсаторов С’. Это так называемые «антизвоновые» конден­
саторы номиналом 0,1 мкФ, расположенные у выводов питания операци­
онных усилителей. Для конденсаторов С1 и С8 стоило бы предусмотреть
43
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
С8
Ф
Т1
о
о
со
с £
X
LCD1
V
X
е
oHf-o
о о о о о о о о о о о о о о о о
* С4
о о о о о о о о о о о о о о о о о о о о
€
R2
СЗ
Ф
o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o
C5
Q1
02
o -j R1 f-o
OH R 6 h o
o-j R3h-o
о
о
o -j R 4 H O
o 4 R S l-o
- г -Г
о
о
о
со 1^
to KEYBOARD
О
о
о
© (Е Э С Э
DATA
WRITE
LOAD
CLOCK
о -Г Щ -о
о - R7 - о
о -Ж -о
0 -R 1 2 -0
о - R8 - о
ICl
POWER
MINUS
PLUS
SELECT
GND
CVJ
2
й
В
o4rT61- o
CTRL
+5V
GND
to SSM2163
to POWER SUPLY 0
Puc. 1.23. Рисунок печатной платы блока процессора
DATA
WRITE
LOAD
CLOCK
44
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Рис. 1.24. Рисунок печатной платы аналогового блока
45
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
0
о
о
О
о- R4 ■0
я
о
о LDO
о- R1 -о о
о WRO ю
я R3 -о о у о DATо ОС
о- R2 ■о о
OCLKO V
о
о
о
юО
О
о H ho
oHh о
(оО
о- R8 ■0
О)
о
о
о
о
о- R5 ■о о
я R7 ■о о о о
о- R6 ■о о
о
о 4 1 -о
о
О
о H ho
о- R12 ■о
соО
о
о
т
е
СЧ
о- R9 ■о о
о
о
Я R11 ■о о о о
о
я R10 -о о
и
и
о G- R22
о о- R23
о о- R21
о
R24 ■о
о
п
>Ь
о
и
й О
Ой
Ow
ЬмН[-о
о о о о о о о о
pL г-1- -I__ ,1„гЦ
о 1 1 О) СЧ
о о
S
со £ S
hr
'-г H r
'о о• о ^
о
0 -|R 4 8
сю о^
о - R46
о - R38
о - R44
-о
-о
-о
-о
-о
1 г11
F т—
оою
S3
V
V
°Hh°
LTL
isrjo
IC12
о о о о о о о о
со
о Ф
ОС
о
о
о
о
о
о - R 4 7 |-0
о
оН - о с з
о
о - R45 - о
ю
о
о
о - R33 - о
СЧ
о
о - R43 - о
о
о -|[-о
о
о - -я Ь
-oHI-o
°Hh°
0 оС-Ч
R26
R27
R25
л
0
о о о о
IC11
о о о о
о
о
0
О О О
Iо те<
0
46
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Рис. 1.25. Рисунок печатной платы блока питания
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
47
ф
Q
0 - 11- 0
о -]|-о
|0
° о Ч
h
см ^
о о
о
Ло"^
-'
^
)0
Ц _L_
?о
+0
ООО
Q
g
ш от
° °1
О
У
Л
ю
с
Юо - T D - o L
=}=
^
0
о о о о
о
О
Si— " °
1- 0
О О О
ОюО { о-]|Л) ) шОшоЧ ho
' V
У
|q Q о1
со
J 0>0
^
( _.=г= )
^
>
0
0 -1
о -\\-о
0 1о о1
^
О
ф
шот(
1° °
>
о '^
'
е
48
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
больше места, реально в усилителе установлены по 2 конденсатора типа
К73-16 номиналом 2,2 мкФ х 63В.
Плата блока питания (рис. 1.25) особенностей не имеет.
Налаживание. Начнем с того, что проще. В блоке питания (рис. 1.22)
необходимо еще до установки в плату с помощью тестера отобрать два
резистора с наиболее близкими значениями сопротивления — R4 и R5.
Точность их подбора влияет на равенство питающих напряжений +6 и
-6 В. Реально, это способствует снижению влияния помех и пульсаций
блока питания, так как напряжение -6 В зеркально повторяет напряже­
ние +6 В.
Если будет использовано реле с очень низким током отпускания,
может оказаться, что ток, протекающий через светодиод, подключенный
к контактам 1 и 2, и резистор R8, будет мешать его выключению. В этом
случае можно попробовать одновременно увеличить номиналы резисто­
ров R8 и R9 или, что лучше, подключить параллельно обмотке реле рези­
стор, номинал которого подобрать экспериментально.
Аналоговый блок (рис. 1.20). Сложно что-либо сказать про налажи­
вание блока, не имеющего ни одного подстроечного элемента. На самом
деле, еще до установки резисторов в плату их необходимо отобрать с точ­
ностью 1%, причем важен не номинал, а равенство значений определен­
ных групп. Реально, приобретя 40 резисторов номиналом 47 кОм, при
помощи тестера сначала отбираете 6 штук с наиболее близкими значени­
ями и устанавливаете их на места R43—R48. Остальные отбираете груп­
пами по 4 штуки. Первая из них впаивается на место R1—R4, вторая —
R5—R8 и т. д. Это необходимо для правильной работы дифференциаль­
ных усилителей. Резисторы фильтров темброблока также необходимо
отобрать попарно. Конденсаторы фильтров используются типа МКТ с
допуском 5%, а лучше 2%.
Блок процессора (рис. 1.21). Подстроечный резистор регулятора кон­
трастности дисплея перед включением нужно установить в положение,
близкое к нулю. Реально контрастность регулируется, когда напряжение
на движке резистора меняется от Одо 1,7 Б. При дальнейшем увеличении
напряжения дисплей гаснет.
При каждом включении усилителя значения всех параметров процес­
сор считывает из ЭНЗУ (EEPROM). При первом включении только что
запрограммированного Р1С-а из ЭНЗУ считываются значения h'FF, не
попадающие в диапазоны допустимых значений ни одного из параметров
усилителя. Бпоследствии при работе (регулировании) параметры прове­
ряются на нижнее и верхнее допустимые значения и сохраняются в ЭНЗУ
(при каждом выключении) уже их нормальные величины. Имеет смысл
первый раз блок процессора включить без аналогового блока. После
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
49
включения кнопкой SELECT «пройтись» по всему списку параметров и
кнопками «плюс» и «минус» ввести их в границы допустимых значений.
Для громкости, номера выбранного входа, ослабления входа и режима
входа первый раз нужно нажать «плюс», для любого из тембров —
«минус». После этого, например, громкость, если попала в диапазон допу­
стимых значений, не регулируется более ОдБ и менее -127 дБ.
Бход переключается в пределах от «1» до «4», режим входа — «СТЕРЕО»/
«МОНО»/«ЛЕБЫЙ»/«ПРАБЫЙ» по кольцу, тембр от -1 5 до +16 дБ.
После этого усилитель нужно обязательно выключить кнопкой POWER.
При этом процессор запишет в ЭНЗУ установленные параметры, чтобы
загрузить их при последующем включении.
Следует также учесть, что значений режима входа и ослабления входа
в памяти хранится по 4 штуки — собственные для каждого из входов. И
устанавливать при первом включении их нужно также для каждого из
входов.
D
Примечание.
В описанном выше устройстве, кроме регулировки т ембра ВЧ и НЧ,
реализована и регулировка тембра СЧ, т. е. кнопка SELECT производит
смену регулируемых параметров по кольцу ГРОМКОСТЬ, ВХОД, ТЕМБР
НЧ, ТЕМБР СЧ, ТЕМБР ВЧ, ОСЛАБЛЕНИЕ и РЕЖИМ ВХОДА.
Листинг приведен на рис. 1.26 [57].
Девятиполосный графический эквалайзер
Девятиполосный графический эквалайзер (рис. 1.27) Иржи Мицека
предназначен для профессионального и полупрофессионального приме­
нения. Бо входной каскад на Ю1 введена схема «мягкого» ограничения
сигнала при превышении некоторого порогового уровня, выполненная
на детекторах D1C1, усилителях тока Т1Т2, оптронах 102 и делителе R1/
R1R10 (сохранена нумерация элементов первоисточника).
Собственно корректирующие фильтры (на рис. 1.27 показаны только
четыре, но на самом деле их 9) выполнены по идентичным схемам;
отличаются только емкости соответствующих конденсаторов С5—С20,
которые указаны на рис. 1.27. Ориентировочные частоты настройки
фильтров: 10, 30, 90, 250, 700 Гц и 2, 5, 12 и 22 кГц. Глубина регулировки
тембра каждым фильтром в своей полосе 9 дБ, входное напряжение
0,1 — 1 Б [21].
50
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
020000040000FA
060000002В208620282ВВ6
080008000000СВ248В01АС08С1
10О010000319272В0В287020АС0107151Е30А100F7
10002000В001F023DC24A1ОВ1128DF233A23FB23AA
100030000С241D242E24F0230130А6008В22030162
10004000Е324851Е4328051Е4628851D4A280C18D2
100050007С208501202883018В018А01850186018Е
100060008701880189011F10CE2406309F00383097
10007000850009308600870188018901F7308100F9
10008000CB24C62308007020A60D4E287020013016
10009000А8004Е2870200130А9004Е280311260820
1ОООАОООО1ЗАОЗ19Е0282608023А0319F92826081С
1000В000043А031912292608083А03194429260884
10ООСОО010ЗАО3192В292608203А03195D2926081Е
1000D000403A0319ВС292608803А03191С28080055
1000Е000СВ2407178В018Е018F013F3090000C103D
1000F000CE240C14CB240800CB2490010C10CE2469
10010ООООС10СВ2490308В0007131С2885013С3049
100110000515000005113С30Е3243С308510051026
100120000515000005113C30D6200C30D620AE203D
100130000430D6200630D6200800CE24FF308800B8
10014000СВ24051085140515080805118039031DF9
100150009D288510СЕ248801CB240800AD019D2068
1001600001308800851005100515000005110800F4
10017000A0002D08083A0319CD202D0810ЗАО319С4
10018000AE209D20000085100514051500002008F4
10019000880000000511AD0A08009D20A8308800E5
1001А000851005100515000005110800A0009D2010
1001В00085100510051520088800000005110800AD
1001СОООО13028060319В00А013029060319В003СВ
1001D000FF3030060319В001803030060319F620D5
1001E000F0230F22A801А901DC2420287F30B000D1
1001F0000800013028060319В40А01302906031942
10020000В403043034060319В401FF303406031973
100210000F211F222E24A801А901DC24202803304D
10022000В4000800013028060319В1030130290683
100230000319В10AFF3031060319В1О1203031062С
1002400003192821FB232522A801А901DC24202849
100250001F30B1000800013028060319В303013034
1002600029060319B30AFF3033060319В3012030FE
100270003306031941211D243622A801А901DC24DB
1002800020281F30B3000800013028060319В203ЕС
10029000013029060319B20AFF3032060319В201F0
1002А0002030320603195А210С244722А801А90143
1002B000DC2420281F30B200080098210 1302806D5
1002С0000319ВЕ0А013029060319BE03FF303E069A
1002D0000319ВЕ0140303Е06031995217322А8017F
1002Е000А9013408003А03198129340801ЗАОЗ1995
1002F00086293408023A03198В293408033А031972
1003000090293E08B9004A24DC2420283E08BA007F
100310004A24DC2420283E08BB004A24DC24202870
100320003E08BC004A24DC2420283F30BE000800E0
100330003408003А0319А8293408013АО319AD29F1
100340003408023А0319В2293408033А0319В729С9
100350003908BE003508BD0008003A08BE0036085E
10036000BD0008003B08BE003708BD0008003C087F
10037000BE003808BD00080098210 1302806031986
10038000BD0A013029060319BD0304303D060319D7
10039000В D01FF303D060319F4215822А801А9012F
1003А0003408003А0319Е029340801ЗАОЗ19Е52911
1003В0003408023А0319ЕА293408033А0319EF29E9
1003C0003D08B5004A24DC2420283D08B6004A2414
1003D000DC2420283D08B7004A24DC2420283D08DE
1003E000B8004A24DC2420280330BD000800AE20D9
1003F0002030B8202030B8202030B8202030B8205D
100400002030B820A830B8205030B820A530B8200F
100410004230В8204530В8205430В8200800АЕ2013
10042000F6226F30B8206330B820BF30B820C43017
10043000B8202030B820DE22F0229B220800AE2017
10044000E7222030B820D9220800AE20A022203098
10045000В8204830В820АВ30В8202030В820310860
10046000012311232030В8209В220800АЕ20А022В7
100470002030B8204230B820AB30B8202030B8202F
100480003308012311232030В8209В220800АЕ201Е
10049000А0222030В8204330В820АВ30В820203024
1004A000B8203208012311232030B8209B220800F5
1004B000AE20E7222030B820D9222030B820DE221A
1004C0002030B8203D08003A0319AB223D08013А1С
1004D0000319B8223D08023A0319С1223D08033A24
1004E0000319CC220800AE204F30B8206330B8206A
1004F000BB30B8206130B820B230B820BB30B82053
10050000E4222030B820DE223E08A1001123203052
10051000В8209В220800АЕ204230В8207830В820А6
10052000E422D9222030B8202030B820F622E4225C
10053000DE22F0220800E330B820A030B820080006
100540005430В8206530В820ВС30В820В230В82064
100550007030B82008004330B8205430B8204530FF
10056000B8205030B8204530B8204F30B8200800AF
100570004D30B8204F30B8204830B8204F30B82028
100580000800A730B8204530B8204230B820AE303F
10059000В820А630В8200800А830В8205030В820С5
1005А0004130В8204230В820АЕ30В820А630В82054
1005В00008003408013E303EB82008002D30B82035
1005С00008002В30В82008002Е30В8200800423038
1005D000B8207830B8206F30B820E330B820080059
1005E0003008FF3A7F39A10011230800А130В8205С
1005F0007030B8206F30B820BC30B820BA30B82086
10076000D4248C18В12BCB242E08D1248D00CB247B
100770002F08D1248C00D4248C13ОС1555308D00F7
10078000AA308D008C140С11СВ240800СЕ248030АС
100790009400СВ2422309400СЕ248С15СВ24080066
1007А0008С11Е2232А0893008С1DD42B8C11DF239B
1007В0000000Е2232В0893008С1DDC2B8C11871783
1007С00007160800А7080319ЕВ2ВСЕ241417СВ2417
1007D000871300000800СЕ241413СВ240712ЕА2В41
1007E0000030A7008030AA0030087F39AB0000300D
1007F000A700D02308000030A7008130AA003108EC
100800007F394038AB00D0238230AA0031087F39CD
100810004038AB00D02308000030A7008330AA0086
1008200032087F394038AB00D0238430AA00320828
100830007F394038AB00D02308000030A700853056
10084000AA0033087F394038AB00D0238630AA0095
1008500033087F394038ABOOD0230800CB24013067
10086000А700АВ018030AA00D0238130AA00D0239A
100870008230AA00D0238330AA00D0238430AA007B
10088000D0238530AA00D0238630AA00D023873019
10089000AA00D02398210 130A7003E083F39AB00C1
1008A0003D08003A031993243D0801 ЗАО3199624А0
1008B0003D08023A031999243D08033A03199С2480
1008С0003408003А0319АВ24340801ЗАОЗ19AF2461
1008D0003408023A0319В3243408033А0319B7243D
1008E000D0233D08003A03199F243D08013АОЗ 191В
1008F000A2243D08023A0319A5243D08033A03192Е
10090000А8243408003А0319ВВ243408013АО31917
10091000BF243408023A0319С3243408033А0319Е4
10092000C724D02308009030AA0008009830AA00FD
1009300008009830АА0008008030АА00080088301В
10094000АА0008009830АА0008008030АА00080019
100950009830АА0008002А08003ЕАА0008002А08С9
10096000023EAA0008002A08043EAA0008002A083D
10097000063ЕАА0008002А0801ЗЕАА0008002А082С
10098000033ЕАА0008002А08053ЕАА0008002А081В
10099000073ЕАА00080083120313080083160313FE
1009А0000800831203170800831603170800A530F8
1009B000A400A40BD92C0800FF30A400A500D72464
1009C000A50BDF2C0800A500D724A50BE42C0800FC
1009D000A201210Е21070F398318163Е8318063Е07
1009E000063E831CFA3E211A1B3E831CFA3EA11АС6
1009F000303E211В603ЕА11B203E603EA20D221C0A
0А0А0000А03ЕА300А11BA20A0800FB
02400E00F13F80
00000001FF
Рис 1,26. Листинг
51
Глава 1. Регуляторы громкости и тембра
С8 -3 3 0 0
С9 -0 ,0 1 м к
СЮ -О.ОЗЗмк
С П -0 ,1 м к
С 1 6 -3 3 0 0
С 17-0.01М К
С 1 8 -0 ,0 3 3 м к
С 19-0.1М К
Рис, 1.27. Схема 9-полосного графического эквалайзера
52
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Регулятор громкости на современной ИМС PGA2311РА
Обычные спаренные резисторы для стереорегуляторов громкости/
тембра имеют межканальное рассогласование до 3 дБ, высококачествен­
ные (ценой до $20) — порядка 0,5 дБ.
Бенджамин Хинрикс в качестве альтернативы предложил реше­
ние регулятора громкости на современной ИМС PGA2311PA (Texas
Instruments, http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/pga231 l.html), обе­
спечивающей при умеренной цене рассогласование не более 0,1 дБ.
Структура цифровой части регулятора приведена на рис. 1.28. Б
дополнение к очень высоким объективным параметрам — динамиче­
скому диапазону 133 дБА, коэффициенту гармоник 0,0005% и межканальному разделению -88 дБ устройство имеет ИК ДУ (RC5).
Собственно IC2 (рис. 1.29) — управляемый цифровым кодом аналого­
вый стререорегулятор уровня обеспечивает регулировку коэффициента
передачи от -95,5 дБ до +31,5 дБ с шагом 0,5 дБ. Типовое рассогласование
уровней между каналами на любом шаге регулирования не превышает
±0,05 дБ. ИМС управляется через последовательный интерфейс SPI: так­
товый SCLK синхронизирует 16-разрядное управляющее слово, переда­
ваемое по SDI.
Первые 8 бит устанавливают уровень для правого канала, а вторые 8
бит — для левого. Минимальному коду (0) соответствует приглушение, а
максимальному (255) — усиление +31,5 дБ. Для полностью бесшумного пере­
ключения предусмотрен вывод ZCEN, при активизации которого встроен­
ный в ИМС детектор синхронизирует моменты переключения усиления с
переходом мгновенных значений звукового напряжения через нуль.
Рис. 1.28. Структура цифровой части регулятора
7805
+5 в ®
©+5В
C3-t
с 4 Лез
Л 1 ^JL^|C11|
18[4iTС
сюТ^
Т Т f^ ^ lc io ^ у Т
^ 1 X
J c 9 |,С 5 C glcij.
+5 В
:С19
I
35
R3
|l
8x 10k
R5
1,5к
© ©
RA4A0CK1
RE1/WR/AN6
RA5/AN4
MCLRAHV
RAO/AND
RA1/AN1
PGD/RB7
RA2/AN2
ICl RGC/RB6
RA3/AN3
RB5
RB4
RE0/RD/AN5
RE2/CS/AN7
PIC18LF452
RCOAIOSO
R C IA IO S I
PGM/RB3
RC2/CCP1
RB2
RC3/SCK
RBI
RDO/PSPO
RD1/PSP1
INT/RBO
RD2/PSP2
PSP7/RD7
RD3/PSP3
RD4/RC4
PSP6/RD6
SD0/RC5
PSP5/RD5
PSP4/RD4
TX/RC6
RX/RC7
JL 0SC1 0SC2 JL
13
15
34
C12^ -HDb- ^ 1 3
IT
= XI =
27 ЮМГц 27
R4 1 4 x 10k
Ч TT.TTT 1 Ч
X
D1($
R6
Юк
7905
.1с 1б |с14| ‘^ ± * |
X
НЗ 0 0
44
43
42
41
IC6
т
+5 в ©
О
О
С
X?JP1 i=C2
4=С6
_
X
ZCEN
39
38
37
36
AINL 16
Ф0-
ф0-
W2
0 0-
о
g
(0
УД+ 12
14 AOUTL
«if
AOUTL
IC2
AINR
AOUTR
CS
SDATAI
SCLK
MUTE
SDATAO
30
i
С4-С11.
С14,С15,С19
0,1мк
11 AOUTR
—«if
PGA2311PA
33
32
31
T I 0
щ
2200МК
25 В
VD+
AINL
AINR
R7
Юк
Г т
С16-С18
+5 в
О
+5 В
“t
0
±1С20
! с 15
JP2
К4
D2-D4
SV6
7805
5
O
2 S8
сс
10
X
> Ф
С1-СЗ, С20
Юмк X 25 В
VA-
13
DGND AGNDL AGNDR
R8
Юк
Puc. 1.29. Принципиальная схема основной платы регулятора
R9
47к
Тю
Tio
|НЗ AGNDL
AGNDR
'^A G N D L2
L-0AGNDR2
54
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Цифровая часть устройства выполнена на микроконтроллере рС
PIC18LF452 (рис. 1.28), который принимает команды с клавиатуры
keyboard и приемника ДУ RC5, выводит информацию о текущем состоя­
нии регулировок на ЖКИ 16 знаков 2 строки LCD, управляет собственно
ИМС PGA2311 (возможно параллельное управление несколькими) и
релейным коммутатором до 8 входов relay board.
На принципиальной схеме основной платы (рис. 1.29) IC3 — ИМС
ИК приемника/декодера ДУ RC5, КЗ — разъем ЖКИ, К4 — разъем
управления релейным коммутатором входов (CD/Phono/DVD/SACD/
DVD-audio/DAC/Tape/Line), К5 — разъем кнопочной станции: 1-2, 3-4...
15-16 — выбор входов 1-8; 17-18 — увеличение громкости; 19-20 — умень­
шение громкости; 21-22 — выбор левого канала; 23-24 — выбор правого
канала.
Прошивка контроллера доступна с http://w ww .segm ent.nl/
download/020046-ll.zip (95 КБ). Номинальные входное и выходное напря­
жения 200 мБ, максимальные — 2,4 Б (К^=0,01%), входное сопротивление
10 кОм, выходное 0,6 Ом, АЧХ 0 — 150 кГц [49].
ГЛАВА 2
УСТРОЙСТВА ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
ЗВУКОВОГО СИГНАЛА
Декодер Dolby для «Домашнего театра»
Схему универсального многоканального декодера для «Домашнего
театра» (рис. 2.1) предложил Сипош Дьюла. Декодер способен декодиро­
вать два основных (входных) сигнала
и Rj„ (левый и правый фронталь­
ные), подаваемых на выводы 9 и 10 микросхемы, в три дополнительных
(левый тыловой, вывод 24),
(правый тыловой, 26), C^„, (централь­
ный, 25) и
(сабвуфер, 30) как в системе DOLBY PRO-LOGIC, так и в
системе DOLBY 3.
Режимы декодирования задают логические уровни на входах DM1—
DM4 и СМ1, СМ2, приведенные в табл. 2.1 и табл. 2.2 [22].
Режимы декодирования, задаваемые логическими уровнями на входах СМ 1 и СМ2
СМ1
СМ2
0
0
Выкл.
0
1
Расширенная база
1
0
Фантомный
1
1
Нормальная база
Режим
Режимы декодирования, задаваемые логическими уровнями на входах DM 1— DM4
DM1
DM2
Таблица 2.1
DM3
DM4
Таблица 2.2
Режим
1
1
1
1
1
1
0
1
Dolby Pro-Logic / автобаланс выкл.
1
0
1
1
Dolby 3 / автобаланс вкл.
1
0
0
1
Dolby 3 / автобаланс выкл.
Dolby Pro-Logic / автобаланс вкл.
Микрофонный «свистоподавитель»
Акустическая положительная обратная связь (ПОС) возникает на кон­
цертных площадках при неудачно близком расположении микрофона и
акустических систем. ПОС способна характерным «писком» испортить
настроение не только слушателям, но и звездам эстрады, поющим не
56
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
-0 + 1 2 В
С31
ЮОмк
Г
С27
ЮОмк
С32
0,1мк
С28
0,1мк
C1
0.1M
K
C2
T
0.1мкД^
R I 15 k R2
M 47 k
C4
IIC 3
0.1 MK 680
С 19|
4,7мк'1+ С20||
0.22МК I
R11
-с и
ЮМ
С21
0.22МК
С22
Юмк
1
48
2
47
3
46
4
45
С
D
АЛ
Н
Ч
6
43
R4
47к
R12
22к
I
C10
С11П
О.ЗЗмк I
R3
15 k
R4
47 k
Q.33MK
C 12|
О.ЗЗмк I
C6
680
40
10
39
11
38
12
37
13
36
14
35
15
34
D M 10-
16
33
D M 20-
17
32
D M 30-
18
31
D M 40-
19
30
C M Io -
20
29
СМ 20-
21
28
22
27
23
26
- o Jobbki(ROUT)
24
25
-o Kozepso csat-ki (GOUT)
22к
Bal ki (LOUT) o -
C5
O .I mk
K=}4
9
Ва1 b e (L IN )o Jobb b e (R IN )o -
С24
0.01МК
0.22MK
C 8i
0.22MK I
8
т
С26
0.01МК
C9 I
C13
42
О.ЗЗмк
41
7
С25
O.OlMK
C 74,7 mk
R5
7.5 k
|C 1 4
I 0.022MK
R6
7.5 k
C15
0.022MK
C16
0.022MK
|C 17
I 0.022MK
-oTerhang^j(SOUT)
С 18Ч O.iMK
SSM 2125/
SSM -2126
Puc. 2.1. Принципиальная схема универсального многоканального декодера
для «Домашнего театра»
R4
39 k
RI
6,8к
R9
4,7 k
PHASE
SHIFT
I Вкл. Выют]
R13
22к
В1 - г
I BYPASS I
R3
C3
I
I
k
IC1
TLF2037CP
C5
0.022MK
к
C2
Юмк
ЮЗ
LF351N
ш
R2
R5
39 k
2 ,2 k
ILH M IC
IC4
LF351N
г а
СП
470МК
Л
+11
R17
R6
10k
R7
390
SKI
(9В) JL
Вых
mk
>
Cl
IOOOmk
IC2
LF351N
C 4j
4 7 mk"
R8
5,6 k
R11
4,7 k
C6
Юмк
R12
5,6к
R15
5,6к
VR1
ЮОк
RIO Ш Ц]
4,7к
.С 9
С8
4,7мк
С 7±
47мк
R14
22к
R19
Юк
3,9к
5,6к
VR3
4,7к
LEVEL
-4,7мк^18
SK5
I LH IN I
+
SK3 СЮ 1мк
Рис. 2.2. Принципиальная схема микрофонного «свистоподавителя» Роберта Пенфолда
I PHONES I
58
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
«под фанеру». Для борьбы с этим неприятным явлением можно приме­
нить «свистоподавитель» (рис. 2.2) Роберта Пенфолда.
«Свистоподавитель» состоит из микрофонного предусилителя (IC1),
регулируемого фазовращателя (IC2), фазоинвертора (IC3) и выходного
усилителя (IC4) с регулятором уровня VR3 и возможностью микширо­
вания с дополнительного входа SK3. Принцип действия «свистоподави­
теля» — электрически нарушить акустический баланс фаз на критиче­
ской звуковой частоте, т. е. превратить ПОС в ООС.
Для этого предусмотрена возможность как плавного (резистором
VR1 в пределах 0—180 электрических градусов), так и скачкообразного
(переключателем S2, включающем инвертор фазы на 180 градусов — IC3)
изменения фазы сигнала без нарушения линейности АЧХ.
Соответствующие регулировки подбираются опытным путем на репе­
тиции по критерию отсутствия свиста при максимальной громкости и
ближайшем расположении вокалиста к акустическим системам [36].
Внутренняя схемотехника популярной электрогитары Fender
Stratocaster и ламповый пульт для нее
Для тембральной обработки звучания электрогитары обычно приме­
няются пассивные регуляторы. Пример внутренней схемотехники попу­
лярной электрогитары Fender Stratocaster изображен на рис. 2.3.
Резисторы регулировки громкости (Volume control) и тембра ВЧ
(Топе 1, Топе 2) имеют весьма большое сопротивление, что неблагопри­
ятно отражается на уровне шумов и помех. Дьерь Плахтович для сту­
дийного микширования и тембральной обработки сигналов микрофона
и электрогитары разработал ламповый пульт (рис. 2.4).
Микрофонный канал имеет чувствительность 1 мВ, входное сопро­
тивление 470 кОм, относительный уровень шумов -62 дБ, а гитарный,
соответственно, 50 мВ, 500 кОм, -65 дБ.
Т 0,02мк
Глубина регулировки тембра НЧ
250к log Т 250к log
(Р1, Р4) на частоте 20 Гц от -2 0 дБ
Neck
pickup
Tone 2
до +15 дБ, а тембра ВЧ (Р2, Р5) на
частоте 20 кГц от -2 0 дБ до +16 дБ.
При необходимости микрофонный
вход можно преобразовать во вто­
рой гитарный — для этого доста­
Jack
^ socket
точно разорвать перемычку А1-А1.
Микширование выполняют регу­
ляторами РЗ и Р6, а общий уровень
Puc. 2.3. Пример внутренней
регулируют резистором Р7 [14].
схемотехники популярной
электрогитары Fender Stratocaster
оэ
о +250 В
•D
О
1I
О
)
гS
л
п
о>
S
s«
а
•D
О
)N
O
О
1
_
R28 1 С16
12 к _ 0.022МК
R25 ■
2.7М .
С19
1мк
250 В
I
R34|
27 k L
С21
О.ЗЗмк
250 В
А2 А2
-S
I
О
о
С14
0S
1)
О
ь
V6
1/2ЕСС85
0, 1 мк
Рис 2.4. Принципиальная схема лампового пульта
60
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Джиттероподавитель Нила Дауни
Сегодня уже не секрет, что цифровая техника свободна от помех
только теоретически. Реальные цифровые сигналы на самом деле анало­
говые и имеют конечную крутизну фронтов импульсов, поэтому любая
помеха приводит к временнОму «дрожанию» фронтов или т. н. джит­
теру.
Его появление может, например, «искорежить» строчную развертку,
сделав волнистыми вертикальные линии, а в цифровых звуковых систе­
мах — привнести неприятные призвуки.
Особенно чувствительными к джиттеру оказались современные
устройства цифровой звукозаписи с многократной (х4 и выше) переди­
скретизацией (оверсэмплингом). Это вызвало появление весьма дорого­
стоящих устройств подавления джиттера («анти-джиттеров»), основан­
ных чаще всего на следящей системе с ФАПЧ.
Нил Дауни разработал более простое решение проблемы. Его джитте­
роподавитель не содержит фазовых детекторов и управляемых напряже­
нием генераторов, а построен (рис. 2.5) на элементарных звеньях — вход­
ном и выходном ждущих мультивибраторах (Input/Ouput monostable),
цепочки устранения постоянной составляющей (DC removal), интегра­
тора (Integrator) и компаратора (Comparator).
Работа схемы основана на том, что при неизменном пороге срабаты­
вания компаратора устранение постоянной составляющей импульсной
последовательности, подаваемой на интегратор, приводит к усреднению
временного расстояния между импульсами, т. е. к подавлению джиттера
(рис. 2.5).
Input signal
Output
Jitter
Время
Рис. 2.5. Джиттероподавитель Нила Дауни:
а — структурная схема джиттероподавителя; б — входное напряжение;
в — напряжение на выходе интегратора
61
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
?5В
1к
33
1 9М
l± ! l!
1М
74НСТ00
BSN10
2N6755
• Й н
а
560
BAW62
1N3492
56=^=
4700:
1000
д
0.022МК
470
С
^
1к
я
BS557B
2N2904
220:
74НСТ00
SN7400
а
330
ь
47
0,1мк
0,1мк
:5 6
0.047МК
Рис. 2.6. Практическая схема джиттероподавителя
Практическая схема джиттероподавителя, работающая вплоть до
частот 10 МГц, показана на рис. 2.6. Первые четыре логических элемента
формируют входной мультивибратор, конденсатор 82 пФ отрезает посто­
янную составляющую, полевой транзистор и конденсатор 220 пФ обра­
зуют интегратор, следующий логический элемент — компаратор, ну и
далее — выходной мультивибратор с выходным буфером [24].
Устройство подавления джиттера Ричарда Брайса
Рассмотрим влияние джиттера («дрожания» фронтов импульсной
последовательности цифровых данных, поступающих на ЦАП) на каче­
ство звука систем цифровой звукозаписи. Ричард Брайс отмечает, что
его теоретически максимальный предел АТ для п-разрядной системы не
должен превышать порогового значения ДТ = Ту(тг2п-1), где Т^, — период
дискретизации (величина, обратная частоте дискретизации).
Иначе, теоретический динамический диапазон будет обрезан из-за воз­
никающих ошибок преобразования, а звук, соответственно, ухудшен.
Легко убедиться, что для 16-разрядной системы с частотой дискрети­
зации 44 кГц джиттер не должен превышать 210 не, а это всего 0,001% от
периода дискретизации, что гораздо жестче, чем пороговый коэффици­
ент детонации 0,05% в системах аналоговой звукозаписи, и не выполня­
ется в большинстве аудиоСВ-плееров.
Для выхода из положения Ричард предлагает устройство подавления
джиттера (рис, 2,7), состоящее из соединенных последовательно асин­
хронного конвертера частоты дискретизации с полифазной фильтра­
цией (радикально подавляющей не только высоко-, но и низкочастотные
составляющие джиттера) и AES/SPDIF интерфейсом AD1892 (Analog
Devices, A l) и кодера CS8402A (Crystal Semiconductors, А2) с AES/EEU/
lEC 958/SPDlF (выбирается перемычкой LKl) интерфейсом.
Regl
Jack1
9 +5 В
C12 +
Юмк
_C13
^0,22мк
Рис. 2.7. Принципиальная схема устройства подавления джиттера Ричарда Брайса
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
63
Оба чипа тактируются общим кварцем на 24,57 МГц (XI). Устройство
«врезается» между цифровым выходом CD-плеера и входом внешнего
ЦАПа и, кроме подавления джиттера, позволяет отменить бит защиты
от цифровой перезаписи (copy-code protection). Для этого достаточно из
схемы удалить R3 и R6.
При этом вместо передачи из А1 декодированного copy-code сигнала
(COPYRIGHT+, он индицируется светодиодом LED2) для кодирования
в А2, на copy-code вход последнего (вывод 4) будет подан логический О,
соответствующий отсутствию запрета цифровой перезаписи.
Устройство также может быть использовано для преобразования
частоты дискретизации и типа цифровых интерфейсов [63].
Высококачественный подавитель импульсных помех
В домашних коллекциях любителей музыки находится большое коли­
чество ценных раритетных виниловых дисков, а также магнитных фоно­
грамм, записанных с таких дисков. Их современные переиздания на CD
зачастую звучат хуже, но наличие импульсных шумов и помех из-за
механических повреждений поверхности диска вызывает определенный
дискомфорт при прослушивании, часто даже больший, чем присутствие
равномерного шума (например, магнитной ленты).
Подавитель импульсных помех (ПИП) представляет собой устрой­
ство средней сложности, включает в себя более десяти различных узлов
и реализован на 32-х ОУ и четырех полевых транзисторах. Основные тех­
нические характеристики ПИП: количество каналов — 2, номинальный
уровень входного сигнала — 0,775 В, частотный диапазон — 20...20000 Гц,
КНИ — не более 0,1%, коэффициент передачи — 1, уровень собственных
шумов, составляет -72 дБ.
Структурная схема устройства показана на рис. 2.8. ПИП содержит
два канала обработки сигнала (КОС) и один общий канал управления
(КУ).
Рассмотрим работу КУ (рис. 2.9). Сигналы с выходов входных буфер­
ных усилителей КОС поступают на входы вычитателя (D1). Разностный
сигнал имеет повышенное соотношение импульсная помеха/полезный
сигнал, что способствует уменьшению количества ложных срабатываний
устройства.
Далее разностный сигнал поступает на регулятор уровня сигнала КУ
(R6) и затем на усилитель — ФВЧ (D2, D3). После усиления и фильтра­
ции осуществляется двухполупериодное выпрямление сигналов в узле,
выполненном на D4, D5. Часть выпрямленного сигнала подается непо­
средственно на один из входов компаратора D8. На его второй вход пода-
64
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Вход 1
Рис 2,8. Структурная схема высококачественного подавителя импульсных помех
ется задержанный сигнал, прошедший через ФНЧ с f^pоколо 500 Гц на D6,
цепь R25C14, регулируемый усилитель на D7 и зарядно-разрядную цепь
VD3R29C16R27R28.
Время задержки сигнала на втором входе компаратора равно 0,5—
0,7 мс. Таким образом, компаратор срабатывает при увеличении скоро­
сти нарастания разностного сигнала (что характерно для импульсных
помех) относительно скорости нарастания звукового сигнала. Цепь
VD3R29C16R27R28 служит для автоматического повышения порога
срабатывания при увеличении частоты следования импульсных помех.
Параметры цепи подобраны таким образом, что при увеличении частоты
следования щелчков выше 50 Гц длительность блокирующих импуль­
сов уменьшается и становится равной нулю при частоте 70—80 Гц.
Регулятором R27 устанавливается порог срабатывания КУ
На элементах VD4R33C17D9 выполнен узел расширения блоки­
рующего импульса для КОС, на D10VD6R35C18D11 — расширитель
импульса включения. VD7 служит для визуальной индикации сраба­
тывания КУ. Узел на D12VD8 осуществляет двухступенчатую световую
индикацию уровня сигнала в КУ.
В КОС (рис. 2.10) звуковой сигнал с выхода буфера D1 поступает на
узел предыскажений R2C2R3D2 с постоянными времени т,=150 мкс и
Т2=5,3 мкс, где осуществляется подъем ВЧ и завал НЧ-составляющих
сигнала.
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
65
1
I
I
§
ос
1
I3“
а:
о\
<N
I
R2 68к
< к входу 1 ку[-
h Н Выход 1>
С24
1000
D1 - D8 К153UD6, К157UD2. К157UD4
D9 - D 10 KR544UD1, KR140UD18, KR140UD22
С25
0,1мк
+15В0-
-о -1 5 В
Рис. 2.10. Принципиальная схема канала обработки сигнала
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
67
Многозвенный фильтр D3D4D5 с частотой среза 20 кГц служит для
задержки звукового сигнала на 60—80 мкс, необходимой для надежного
срабатывания КУ. После ФНЧ сигнал поступает:
♦ на формирователь альтернативного сигнала замещения — ФНЧ с
L =500 Гц D9, D10 через ключ К1 (VT1);
♦ на вход фазовращателя D6, служащего для выравнивания фаз
основного и альтернативного сигналов.
Ключ К2 (VT2) осуществляет переключение входа усилителя D7 с
основного на альтернативный сигнал замещения в момент прихода
блокирующего импульса с КУ. Цепи C18R19R20R21R23 служат для ком­
пенсации коммутационных помех, проникающих в КОС через емкость
затвор-сток VT2. С выхода D7 сигнал поступает на узел послеискажений
R26C21R27D8, восстанавливающий горизонтальную АЧХ КОС и затем
на выход устройства.
Анализ структурной схемы и схемотехники отдельных узлов показы­
вает, что разработчики TNE-7000 оптимизировали устройство ПИП по
многим параметрам:
♦ ограничена длительность блокирующих импульсов до 0,5—0,7 мс,
что достаточно для большинства импульсных помех;
♦ в момент блокирования основной сигнал замещается альтернатив­
ным;
♦ применены цепи предискажений и послеискажений, что значитель­
но ограничивает спектр коммутационных помех;
♦ при увеличении частоты следования импульсных помех автома­
тически повышается порог срабатывания и уменьшается длитель­
ность блокирующего импульса.
Перечисленные меры делают искажения звукового сигнала практиче­
ски незаметными на слух даже при значительном числе ложных сраба­
тываний ПИП при неоптимальной установке порога срабатываний или
перепадах уровня полезного сигнала в каналах, а эффективность пода­
вления остается достаточно высокой.
Конструкция и детали. В устройстве применены резисторы
типов МЛТ-0,125/0,25 и конденсаторы К10-17, К73-17 с 5% допуском.
Подстроенные резисторы типа СП4-1. В качестве ключей можно приме­
нить транзисторы КПЗОЗГ, Д, Е.
Питание ПИП осуществляется от двухполярного стабилизирован­
ного источника питания напряжением ± 15 В и током нагрузки не менее
200 мА. Амплитуда пульсаций питающих напряжений не должна пре­
вышать 5 мВ, а выходное сопротивление источника питания не более
0,2 Ом. Между шинами питания и общим проводом необходимо устано­
вить блокирующие емкости 0.1 мкФ типа К10-17 или КМ из расчета один
конденсатор на два ОУ
68
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Печатная плата (платы) может быть изготовлена любым известным
способом, ширина проводников питания должна быть не менее 2,5—3 мм,
общего провода — не менее 5 мм.
Настройка. Прежде всего, необходимо отрегулировать КОС
(рис. 2.10): регулятором R31 установить величину постоянного смеще­
ния на выходе D10 в отсутствие входного сигнала, равной смещению на
выходе D6 с погрешностью не более 1 мВ. Переключить левый по схеме
вывод R5 на выход входного буфера D1, подав на вход устройства сиг­
нал от генератора, отрегулировать максимально плоскую АЧХ фильтра
D3D4D5 в диапазоне 10—19 кГц с помощью R12 (иногда может потребо­
ваться подбор С6, СЮ).
Установить R5 на прежнее место и снять АЧХ всего КОС на выходе.
Особое внимание следует обратить на область частот от 1 до 12 кГц, при
необходимости подпаивая параллельно С2 или С21 конденсаторы емко­
стью 100—330 пФ до достижения неравномерности АЧХ 0,1—0,2 дБ.
Далее необходимо с помощью R24 установить = 1 на частоте 4 кГц.
Столь тщательная настройка необходима для исключения возможных
сомнений в достоверности передачи звукового сигнала. Дело в том, что
при непосредственном сравнении на слух входного и выходного сигналов с
помощью переключателя «вход/выход» (на схеме не показан) такой незна­
чительный завал АЧХ, как 0,3—0,5 дБ в области средних частот, приводит
к заметному различию звучания входного и выходного сигналов КОС.
Некоторые «знатоки» эту разницу моментально «списывают» на нали­
чие 8 ОУ в цепи прохождения сигнала КОС. При уменьшении неравно­
мерности АЧХ до 0,15—0,2 дБ различие в звучании входного и выходного
сигналов обнаружить практически невозможно, и уличить операционники в нелояльности к звуку не удастся.
Далее приступают к настройке КУ. В отсутствие входного сигнала
регулятором R24 установить нулевое смещение на выходе D6 (рис. 2.9)
с погрешностью не более 1 мВ. Яркость СИД VD8 должна быть макси­
мальной. Подать на любой из входов вычитателя сигнал от генератора
частотой 10 кГц и величиной 100 мВ.
Изменяя уровень сигнала КУ регулятором R6 проверить функциони­
рование всех узлов до компаратора D8, при повышении уровня сигнала
на выходе фильтра D6 до 15—20 мВ яркость СИД VD8 должна умень­
шаться в несколько раз.
Установить номинальный уровень КУ по уменьшению яркости СИД
VD8, регулятор порога срабатывания R27 установить в верхнее по схеме
положение. Скачкообразно увеличивая уровень входного сигнала атте­
нюатором генератора на 10 дБ, проверить срабатывание компаратора D8,
расширителей D9, D10 и D11. СИД VD7 должен индицировать срабаты­
вание КУ.
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
69
Подключить выход КУ к управляющим входам КОС, а входы вычитателей КУ — к выходам буферных каскадов КОС. Подать сигнал музы­
кальной фонограммы, не содержащей импульсных помех, на 1 канал
ПИП, к выходу 2-го канала подключить осциллограф и усилитель звуко­
вой частоты с головными телефонами или АС.
Установить уровень КУ соответствующим регулятором, а регуля­
тором порога — периодическое срабатывание от громких фрагментов
фонограммы. Регуляторами R31 и R20 установить минимальный уровень
паразитных напряжений на выходе 2-го канала, контролируя сигнал на
слух и с помощью осциллографа.
Иногда может потребоваться подбор С18 и R16. В конце регулировки
амплитуда паразитных напряжений на выходе не должна превышать
1—2 мВ.
Отключить сигнал от входа 1-го канала и подсоединить к входу 2-го
канала, а осциллограф и усилитель переключить к выходу 1-го канала.
Произвести те же регулировки в 1-м КОС. В конце настройки необхо­
димо уточнить положение регуляторов R24 коэффициента передачи в
обоих каналах, подав сигнал на входы КОС от генератора. При исправных
деталях такая регулировка даже без использования генератора импуль­
сов дает точный результат.
Работа с устройством. При обработке стереофонических фонограмм
сначала устанавливают баланс уровней входных сигналов, что необхо­
димо для уменьшения количества ложных срабатываний. Затем уста­
навливают уровень КУ по уменьшению яркости СИД VD8. Сравнивая
исходный и обработанный сигнал с помощью переключателя «вход/
выход», устанавливают оптимальный порог срабатывания по соответ­
ствию моментов зажигания СИД VD7 наличию импульсных помех на
входе ПИП.
При обработке монофонических фонограмм для нормальной работы
КУ необходимо внести искусственный разбаланс на 1—1,5 дБ между
уровнями моносигналов на входе. При большей величине разбаланса,
например, при подаче сигнала только на один вход, будет трудно устано­
вить уровень сигнала КУ
Данное устройство не может полностью подавить щелчки большой
(1—5 мс) длительности из-за малой продолжительности управляющего
импульса, однако, замещая их крутой фронт альтернативным сигналом,
значительно сужает спектр таких помех.
Кроме обработки звукового сигнала с виниловых дисков и магнитных
фонограмм, ПИП может использоваться для понижения уровня импульс­
ных помех в каналах передачи речевой информации, причем высокая
эффективность достигается не только при наличии помех случайного
характера, но и периодических.
70
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Примером могут служить полигармонические помехи в виде продиф­
ференцированного сигнала наводок от питающих сетей частотой 50/60 Гц.
Обычно для понижения уровня подобных помех используют полигармо­
нические фильтры, построенные на основе рекурсивных фильтров с бес­
конечной импульсной характеристикой (БИХ). Этим устройствам при­
сущи такие недостатки, как погрешность отслеживания частоты помехи
и появление реверберационных искажений. В рассмотренном устройстве
такие погрешности полностью отсутствуют [17].
Dolby В, Dolby С, Dolby S,... dbx?
Сегодня даже далекие от радиотехники домохозяйки на вопрос «Слышали
ли вы о Dolby?» с уверенностью ответят: «Конечно, в моем кассетнике есть
такая кнопка». Аудиофилы со стажем уточнят, что есть профессиональные
варианты компандерных шумоподавителей А и SR, а также упрощенные
(для домашней или «бытовой» аппаратуры) системы В, С и S.
Приверженцы кино и систем домашнего кинотеатра добавят Dolby
Stereo, Dolby Surround, a компьютерщики — цифровую Dolby AC-3.
Между тем экстремисты High-End будут ругать системы Dolby за то, что
уменьшая шум они сужают и глубину локализации стереопанорамы, а
простые меломаны посетуют на то, что долбизированные записи на раз­
ных кассетниках звучат совсем по-разному.
Тонкие знатоки будут убеждать, что кассетники с Dolby S звучат лучше
не только цифровых минидисков MD с новейшей системой цифрового
сжатия ATRAC 4.5, но даже цифровых CD. Профессионалы звукотехники, в свою очередь, порекомендуют вместо Dolby SR /Dolby S приме­
нять компандер dbx.
В этой главе мы последовательно рассмотрим историю, схемотех­
нику, преимущества и недостатки систем Dolby, а также их основного
конкурента — компандера dbx, разработанного американцем Дэвидом
Блэкмером (фирма DBX Inc.). В заключении будет приведено описание
разработанного автором dbx-совместимого компандера УНИКОМП,
выполненного на распространенных отечественных элементах и позво­
ляющего на любом катушечном или кассетном магнитофоне обеспечить
отношение сигнал/шум, не уступающее CD [1].
Рэй Милтон Долби, фирма и компандер «В»
Продолжая ответ на вопрос гипотетической домохозяйке, нельзя не
упомянуть, что Долби — это изначально не система шумопонижения и
даже не одноименная фирма, а фамилия основателя Dolby Laboratories
Inc. и изобретателя компандеров — Рэя Милтона Долби.
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
71
Справедливости ради нельзя не отметить, что основной недостаток
компакт-кассет — высокий уровень шипа — пытались преодолеть и до
Долби. Это были как технологические усовершенствования магнитных
лент (Low Noise и LH — Low noise High output), так и электронные спо­
собы — сначала пороговые шумоподавители, затем динамические филь­
тры (DNL) и даже компандеры (ANRS).
Но первые давали эффект всего в несколько децибел, вторые — даже
теоретически «жевали» звуковой сигнал при малых уровнях, а компан­
деры в такт с изменением уровня звукового сигнала изменяли и уровень
шипа. Последний эффект получил название «дыхания шума» и техниче­
ски был обусловлен тем, что каналы управления тогдашних компандеров
реагировали на НЧ сигналы с резко изменяющейся огибающей (барабан,
фортепиано) и расширяли полосу управляемого усилителя, прекращая
шумопонижение в момент удара.
Тут, наверное, самое время упомянуть для новичков, что компан­
дер — это шумоподавитель, основанный на сжатии динамического диа­
пазона путем усиления слабых сигналов в режиме записи и адекватного
(«зеркального») их ослабления в режиме воспроизведения (рис. 2.11).
На этом же принципе основаны и все системы шумопонижения Долби,
а также dbx. Отличие в том, как именно и насколько происходит сжатиерасширение широкополосных звуковых сигналов.
Рэю Долби, обладавшему большим опытом и обостренной интуицией,
удалось спроектировать компандер, канал управления которого был слабо
чувствителен к мощным НЧ сигналам. В отличие от ранее существовав­
ших компандеров, каналы управления (ФВЧ + детекторы) и управляемые
каскады прохождения звукового сигнала (ФНЧ) которых были раздель­
ными и с фиксированными частотами среза. В Dolby В было применено
очень удачное решение — Sliding
Громкие
Band (или «скользящая полоса»),
/ звуки \
^
кодер
при котором функции управляе­
(компрессор)
\/w
мого шумопонижающего ФНЧ и w \ /
—у 1Ж1
сопряженного с ним ФВЧ канала
к
управления выполняла одна и та же
т и х и е //
перестраиваемая RC-цепочка.
Принцип Sliding Band не так
прост и очевиден, его легче объ­
воспроизв.
звук
яснить по блок схеме Dolby В
(рис. 2.12) в режиме записи, помня,
что характеристики в режиме записи
и воспроизведения взаимообратны.
Итак, сигнал записи разделяется
на два канала— основной канал Рис. 2.11. Структурная схема компандера
72
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
и канал обработки. В
последний
входят пере­
О
страиваемый ФВЧ с
Ки=-1
Ки=2,3
Запись
коэффициентом передачи Кьр(= j o ) T / ( l+ ja ) T ) и
Вход
Выход
усилитель с линейной
АЧХ (Кц=2,3), с выхода
Рис 2.12. Блок-схема Dolby В
которого сигнал посту­
пает как на детектор, управляющий частотой среза ФВЧ (посредством
изменения постоянной времени т), так и на сумматор с сигналом основ­
ного канала. Здесь co=2a)f, а t=RC (роль резистора R в реальной схеме
выполняет полевой транзистор).
Начальное максимальное значение т соответствует частоте среза
800 Гц. На выходе сумматора сигнал записи описывается выражением
Воспр.
5
= Ц „ ( 1 + K ,p fK „)= Ц „ ( 1 + 2 ,3 ja ) T /( l + jo ) T ) ) .
То есть при постоянстве т (этому соответствует очень малый уровень
входного сигнала) АЧХ всего устройства задирается от 1 на НЧ до 3,3
(+11 дБ) на ВЧ. При наличии широкополосного сигнала записи на выходе
детектора появляется управляющее напряжение, открывающее полевой
транзистор и уменьшающее его сопротивление сток-исток, а значит и т,
что приводит к:
♦ повышению частоты среза ФВЧ, что уменьшает «задир» высоких
частот (это, так сказать, основная функция компрессора — умень­
шить сжатие при повышении уровня);
♦ сужению полосы частот, поступающих на детектор (на него могут
влиять только составляющие с частотами выше частоты среза).
То есть возможное изменение уровня НЧ сигналов перестает влиять
на детектор и тем самым исключает появление эффекта «дыхания шума».
Так, казалось бы, второстепенное явление на самом деле играет перво­
степенную роль.
Рис. 2.13 иллюстрирует действие Sliding Band. На нем изображены АЧХ,
формируемые Dolby В в режиме записи при наличии мощных (ОдБ) сину­
соидальных сигналов записи с частотами 100,200,500,1000,2000 и 5000 Гц.
D
Примечание.
Обратите внимание, что част от а среза (начала подъема АЧХ) ка к
бы следит за частотой мощного сигнала — чем она выше, тем выше
и частота среза.
Здесь «изюминка» в том, что 100-герцовый сигнал не приводит к сме­
щению частоты среза вверх, что исключает блокирование шумопониже­
ния и появление в такт с мощными басами не маскируемого ими шипа.
Еще раз напомним, что АЧХ компандера в режиме воспроизведения, в
73
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
100
200
500
1к
2к
5к
Юк
20к
Гц
Рис. 2.13. к объяснению принципа Sliding Band
котором собственно и происходит шумопонижение, зеркальны по отно­
шению к АЧХ в режиме записи [1].
Схемотехника DOLBY В
Итак, компандер DOLBY В, не в последнюю очередь благодаря уди­
вительной «пробивной» активности Рэя Долби, хорошей защищенности
от модуляционных шумов (следствие технологии Sliding Band и теоре­
тически 100%-ному восстановлению исходного сигнала (чем не могли
похвастаться динамические фильтры, работающие только при воспро­
изведении и вместе с шумом обрезавшие часть полезного сигнала) очень
быстро вытеснил шумоподавители других типов.
Самая первая схемная реализация Dolby В, спаянная собственно­
ручно мистером Долби, изображена на рис. 2.14, а (режим записикодирования).
После развязывающего эмиттерного повторителя (12) сигнал посту­
пает на выход (16) непосредственно:
♦ и через резистор 14;
♦ и через канал дополнительной обработки, содержащий (см. соот­
ветствие блок-схеме рис. 2.12) ФВЧ (вход — точка А, выход — точ­
ка В), двухтранзисторный усилитель.
С его выхода сигнал одновременно через резистор 18 поступает:
♦ на суммирование с основным в общей точке резисторов 14 и 18;
♦ на детектор с усилителем 30, выпрямителем 31 и нелинейной сгла­
живающей цепью (для медленных и малых изменений уровня по­
стоянная времени большая, а при резких скачках диод 58 шунтиру­
ет резистор 54 и резко уменьшается).
Напряжение с выхода детектора подается на полевой транзистор 24,
который и управляет уровнем сжатия и полосой обработки. В дальней-
74
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
1
—
47к
Юк
18В
------о
j r t
ОА200
15к
2,2М
1М
2.7к
0А91
ВС 108
Вх.
о----
O .I mk
1+
10/15
Ф .ВС 108
10/15
220 к
-Ф
О.ОЗЗмк 4700
10^
Юк
O .I mk
MPF104
2,7к
O .I mk
О.ЗЗ м к
Юк
22 к
М
о-
270к
t
Юк
т
= 1 = 1 0 /1 5
15к
680
JL
X
270к
X
= ^ 0 .1 5 м к
ВС 108
1М
ЗЗк г 39к
ь
X
220
ЗЗк
Юк
10/15
2,7к
= 4 = 1 0 /1 5
ОА200
Вых.
о-------
х
0А91 $
ЮОк
П
£500
4.7к
0, 1 мк
б
39к
О.ОЗЗмк
аН
Ьг
ЗЗк
ОВ
4700
С
Рис. 2.14. Dolby В:
а — принципиальная схема Dolby В;
6 — модифицированная схема управляемого ФВЧ
шем управляемый ФВЧ был видоизменен (рис. 2.14, б) — такая схема
содержит на один резистор меньше, а характеристики неизменны.
Формируемые на синусоиде при разных входных уровнях стандарт­
ные АЧХ кодера Dolby В показаны на рис. 2.15. В режиме воспроизведе­
ния связи между каскадами схемы изменяются (см. рис. 2.12). Точка А
разрывается, и вход ФВЧ соединяется с общей точкой резисторов 14 и 18
через инвертор с единичным коэффициентом передачи (каскад с ОЭ по
типу 30, но с равными резисторами в цепях эмиттера и коллектора).
Поэтому вместо суммирования сигнал дополнительного канала вычи­
тается из входного. Результирующая АЧХ декодера Dolby В приобре­
тает вид, обратный рис. 2.15. Для достаточно высокой фиксированной
частоты асимптоты амплитудно-амплитудных (далее — просто ампли­
тудных) характеристик кодера и декодера изображены на рис. 2.16.
75
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
в
Примечание.
Легко
убедиться,
что
и АЧХ, и амплитудные
характерист ики
после­
довательно соединенных
кодера и декодера — есть
прямые линии. Т. е. сигнал
полностью
восстанав­
ливается, а шумы канала
зап и си -в осп р о изв ед ени я,
добавляющиеся к сжатому
сигналу, проходят только
декодер и поэтому пода­
вляются.
1
12
V cc= 1 2 B
-5 0 дБ
10
-4 0 д Б -
/г
ЮОдБ
/
Г
/
/у
у
У
У
у
--------N
^
-2 0 дБ
1^
-Ю д Б
ОдБ
5к Юк
20к
1к
2к
200
500
Глубину шумопонижения на
Частота(Гц)
конкретной частоте в отсутствие
Рис. 2.15. Стандартные АЧХ
сигнала (паузе) можно оценить
кодера Dolby В
по самой верхней кривой на
рис. 2.15:
♦ 3 дБ — на частоте 500 Гц;
♦ 6 дБ — на частоте 1 кГц;
♦ ОдБ — на частотах выше
4 кГц.
После внедрения в серийное
производство быстро обнаружи­
лось, что для обеспечения взаимо­
заменяемости фонограмм схема
требует:
♦ отбора полевого транзисто­
ра по напряжению отсечки
Рис 2.16. Амплитудно-амплитудные
и сопротивлению открытого
характеристики кодера и декодера Dolby В
канала;
♦ довольно тщательной регулировки коэффициента усиления допол­
нительного канала триммером 500 Ом в цепи эмиттера (им уста­
навливается точка +10 дБ АЧХ на частоте 4 кГц при уровне -50 дБ);
♦ тщательной регулировки порога срабатывания триммером 10 кОм
в цепи истока полевого транзистора (им устанавливается точка
+8 дБ на частоте 4 кГц при уровне -30 дБ).
Чтобы решить эту проблему, по заказу Dolby была разработана ИМС
NE545, в которой соответствующие коэффициенты и пороги обеспечи­
вались без подстроек — схемотехнически.
Типовая схема Dolby Б на этой ИМС показана на рис. 2.17. Здесь добав­
лены внутренний стабилизатор с источником опорного напряжения, а
ь
X
Е
S
ф
о
Z
SZ
S
ш
9.н
S
X
й
S
X
п
Рис 2.17. Схема Dolby В на ИМС NE545B
I
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
77
также два линейных усилителя, которые облегчают построение усили­
теля воспроизведения, а также служат для развязки т. н. МРХ-фильтра
(L201L202C203 — С205), предотвращающего проникание на вход кодера
помех с частотой пилот-тона FM-стереовещания (19,2 кГц), а также подмагничивания. NE545 была воспроизведена министерством электронной
промышленности СССР под маркой К174ХАЗ.
Наиболее удачной схемной реализацией Dolby В на неспециализиро­
ванных ИМС является схема братьев Лексиных (рис. 2.18). Здесь точ­
ность коэффициента усиления дополнительного канала обеспечена рези­
сторами R18R14 в цепи ООС ОУ А2.
Независимость характеристик от напряжения отсечки V4 обеспечена
оригинальным решением каскада на ОУ АЗ, резистор R27 которого изме­
няет:
♦ и коэффициент передачи детектора;
♦ и начальное напряжение на затворе.
Активный МРХ-фильтр (V2) настроен на поднесущую отечественного
ЧМ-стерео стандарта (31,25 кГц).
D
Примечание.
Н а взрыв популярности Dolby В живо отреагировала западная элек­
тронная промышленность — появились буквально десятки микро­
схем разных типов (наиболее популярны NE646, NE648, L M l l l l ,
H A I2038, H A 1I226, ТЕА0655, ТЕА0657...), а зат ем СХА1100, CXAI897,
СХА2560, НА 12134, НА 12136, НА 12182.
Чтобы не запутаться и корректно применять эти ИМС для своих раз­
работок или при регулировке зарубежных магнитофонов необходимо:
♦ знать типовую схему включения;
♦ надо принимать во внимание два условия, без которых невозмож­
но реальное обеспечение Dolby-В-совместимости.
Первое — это единичность коэффициента передачи канала записивоспроизведения между кодером и декодером, а второе — знание т. н.
опорного уровня Долби (Dolby reference level) для конкретного типа
ИМС. Поясним подробнее, в чем тут дело.
Любой компандерный шумоподавитель содержит две части — кодер и
зеркальный ему по характеристикам декодер. Кодер подключается после
предварительного усилителя записи (УЗ) с регулятором уровня записи,
но перед корректирующим/выходным каскадом УЗ с триммером тока
записи. Декодер подключается после усилителя воспроизведения с трим­
мером чувствительности канала воспроизведения. Соответствующая
блок-схема приведена на рис. 2.19.
Кроме того, каждая микросхема или схемная реализация Dolby В имеет
контрольную точку. Обычно это вход ФВЧ или жестко привязанная по
+12В
Вход
-0 ,2 5 В
Рис. 2.18. Схема Dolby В на отечественных комплектующих
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
79
уровню (на рис. 2.14
точка М, NE545 — вывод
3, схема Лексиных —
«выход 1», в двухканаль­
ной ТЕА0655 — выводы
1 и 20). Это т. н. Dolbyуровень, которому соот­
ветствует вполне опре­
Рис. 2.19. Структурная схема каналов записивоспроизведения с компандерным шумоподавителем
деленное переменное
напряжение.
На первых схемах Dolby это было 580 мВ, у Лексиных — 250 мВ, у
ТЕА0655 — 387,5 мВ, т. е. «у каждого — свое».
Этот уровень в общем случае никак не связан с уровнем на линей­
ном выходе! Наконец, масла в огонь всей этой каши подливают и изгото­
вители магнитофонов, на индикаторах уровня которых значок отметки
уровня Долби довольно произвольно «пляшет» в обе стороны относи­
тельно отметки ОдБ. Чтобы правильно отрегулировать магнитофон и
обеспечить реальную Долби-совместимость, необходимо строго придер­
живаться описанной ниже процедуры.
Напомним, что такое Долби-уровень. Применительно к компакткассете — это уровень потока короткого замыкания (намагниченности
или «уровня записи») ленты 200 нВб/м для синусоиды 400 Гц. Это так
называемая стандартная «уровневая» лента Долби (далее DL). А проце­
дура регулировки следующая.
Шаг 1. При воспроизведении ленты DL установите регулятором чув­
ствительности канала воспроизведения в контрольной точке схемы
Долби-декодера специфицированное для этой схемной реализации
напряжение.
Шаг 2. Регулятором чувствительности индикатора уровня установите
стрелку или столбик на отметку Долби-уровня.
Шаг 3. Установите в магнитофон типовую ленту для записи, подайте
на вход синусоиду 400 Гц и регулятором уровня утановите стрелку или
столбик на отметку Долби-уровня.
В контрольной точке Долби-кодера напряжение должно при этом
быть равно специфицированному. В корректно спроектированном маг­
нитофоне это выполняется схемотехнически и не требует подстройки.
В
Примечание.
Если же это не так, то необходимо скорректировать чувствитель­
ность индикатора уровня в режиме записи т аким образом, чтобы
условие выполнялось.
80
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Естественно, дополнительная регулировка индикатора уровня не
должна «сбить» уже выполненную в шагах 1 и 2 калибровку воспроизве­
дения. Выполните пробную запись, перемотайте ленту на начало проб­
ной записи и воспроизведите. Проверьте показания индикатора уровня
воспроизведения, если оно меньше или больше отметки Долби, то трим­
мером тока записи надо, соответственно, увеличить или уменьшить ток
записи и снова повторить этот Шаг.
Внимание.
Не регулят ором уровня записи, а именно триммером, установлен­
ным в канале записи после Долби-кодера!
Его чаще всего можно найти на печатной плате под обозначением
REC.CAL.
Надеюсь, понятно, что до этих регулировок канал записивоспроизведения магнитофона должен быть отрегулирован (при выклю­
ченной Долби) по критериям линейной АЧХ канала воспроизведения (по
измерительной ленте «АЧХ») и канала записи-воспроизведения (на той
же типовой ленте для записи, на которой будет выполняться п.З).
Любой шаг в сторону от описанной методики однозначно приведет
к очень неприятным на слух последствиям — в лучшем случае сделан­
ная вами Долбизированная запись будет сносно звучать только на вашем
магнитофоне, да и то не обязательно, и не во всех случаях.
Такова плата за расширение динамического диапазона. В случае несо­
гласованности уровней декодер начинает обрабатывать сигнал воспро­
изведения не совсем зеркально кодеру. Например, при коэффициенте
передачи канала записи-воспроизведения, меньшем 1, характерные
точки амплитудных характеристик кодера и декодера будут сдвинуты
(рис. 2.20), а результирующая — приобретет «яму», которая подрежет
реверберационные хвосты реальных зву­
Входной уровень, дБ
^
ков и напрочь убъет «прозрачность» зву­
-5 0
-4 0
-3 0
-2 0 ^ -1 0
чания.
На этом рисунке, как и на рис. 2.16,
буквами 3 и В обозначены режимы
записи (кодер) и воспроизведения (деко­
дер), а суммарная амплитудная характе­
ристика выполнена утолщенной сплош:
ной линией.
Рис. 2.20. К объяснению неточного
согласования опорных уровней
Dolby level кодера и декодера
в
Примечание.
Кстати, малейшее просачивание
на вход кодера Долби паразитных
наводок подмагничивания или под-
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
81
несущих F M /4M вещания, а т акж е недоподавленных ультразвуковых
помех CD-плейеров по воздействию на кодер ничем не отличаются
от рассмотренного сдвига уровня.
Кодер воспринимает помехи за ВЧ составляющие звука, открывается,
снижая предкоррекцию, а канал магнитной записи такие высокие частоты
обрезает. То есть на входе декодера Долби этих составляющих уже нет и
обработка при воспроизведении в корне отличается от требуемой.
Поэтому во многих магнитофонах упомянутый МРХ-фильтр делают
неотключаемым: он, конечно, немного обрезает АЧХ (его действие начи­
нается примерно с 16 кГц), но зато позволяет избежать гораздо более
неприятной на слух несогласованности кодера и декодера.
В заключение рассмотрим несколько популярных современных схем­
ных реализаций Dolby В.
82
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
ТЕА0655 (Philips). Кроме двух каналов Dolby В декодера содержит
усилители воспроизведения, т. е. это практически полный канал вос­
произведения — подключил к головкам (tape head — рис. 2.21) и снимай
линейный выход (выводы 1 и 20). Питание однополярное от 8 до 16 В,
поэтому ИМС отлично вписывается в высококачественный автомобиль­
ный аудиокомплекс.
Типовый потребляемый ток 20 мА, коэффициент гармоник 0,08%,
перегрузочная способность 15 дБ, минимальное сопротивление нагрузки
10 кОм. Собственно УВ обеспечивает входное сопротивление (выводы
9 и 12) 100 кОм, приведенное к входу напряжение собственных шумов
(невзвешенное, полоса 20 Гц — 20 кГц, К.З. входа) 0,7 мкВ, выходное
сопротивление 50 Ом, коэффициент усиления без ООС на частоте
400 Гц — 110 дБ, 10 кГц — 86 дБ. Секция Долби-декодера имеет собствен­
ный уровень шумов -8 4 дБ, Dolby reference level = 387,5 мВ в контроль­
ных точках ТР (рис. 2.21) или на выводах 1 и 20.
Встроенный стабилизатор подавляет помехи по шине питания на
52—57 дБ, межканальное переходное затухание составляет 57—63 дБ. На
типовой схеме 1-килоомные потенциометры регулируют чувствительность
канала воспроизведения, переключатель EQ — режим АЧХ УВ 120 мкс (Ре) /
70 мкс (Сг + Metal), переключатель NR включает/выключает Dolby.
ТЕА0657 (Philips). Двухканальный Dolby В кодер/декодер с встроен­
ными электронными переключателями режимов записи/вопроизведения
(playback/record) и включено/выключено (NR on/off).
ИМС имеет раздельные входы записи (record input) и воспроизведе­
ния (playback input), подключаемые соответственно к выходу предусили­
теля записи и выходу УВ, а также отдельные выходы на оконечный кор­
ректирующий УЗ (record output) и линейный выход (line output). Такое
построение позволяет обойтись вообще без механических коммутаций
на пути сигнала и характерно для современной схемотехники.
Напряжение питания — однополярное (Vcc) от 9 до 15 В (потребляе­
мый ток 19 мА), номинальная чувствительность входов (выводы 9, 10,
15,16) — 30 мВ, входное сопротивление — 50 кОм. Коэффициент гармо­
ник — 0,08%, подавление пульсаций питающих напряжений — 40 дБ, раз­
деление каналов — 50 дБ, перегрузочная способность — не менее 12 дБ,
минимальное сопротивление нагрузки — 10 кОм, собственный уровень
шумов в режиме декодера (воспроизведение) -90 дБ, кодера (запись)
составляет -72 дБ. Dolby reference level = 580 мВ в контрольных точках
test point или на выводах 7 и 18 (рис. 2.22).
Рассмотрим четыре варианта исполнения одного и того же Dolby
В кодера/декодера в разных корпусах и с разным уровнем на линей­
ном выходе на ИМС СХА1100, СХА1101, СХА1102, СХА1163 (SONY).
Микросхема отличается очень малым количеством внешних элементов.
83
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
1
24
2
23
O .I mk =4=
playback
10k
Vref
ц —
■]220мк
±L.10^X^
I
ЮОк
3
“
22
180K
270 k
270к
0, 1 мк
ВКЛ.
5,1 k
T
Г
record
(1 6B )
= i = O .I mk
4
Vref
21
Vref
О.ЗЗмк
0,33 mk
0,047м1^
5
20
X
Юмк
(16B )
record input ^
channel а "*
6
100
line Intput
channel A
(2)
Vref
playback input
channel A “
+1
19
100
Юмк
(16В )
(1)
Юмк
(16B )
TEA0657
11+
test point
channel A i
0.047MK
7
MULTIPLEX
FILTER
n
8
18
^
MULTIPLEX
FILTER
17
1'
Imk
Imk
(10 B)
(10 B)
47
Im k
(10B )
16
X
record input _
channel A “
10
47
(1)
15
X
X
X
11
О.ОЗЗмк
(2%)
X
X
X
47
(1)
line output
channel В
test point
channel В
(2)
Vref
playback
output
channel В
Im k
(10B )
47
record
output
channel В
(1)
14
4700
(2%)
4700
(2 %)
12
Юмк
(18В )
record
output
channel В
О.ОЗЗмк
(2%)
13
Vref
Vref
3.3 k
47 k
( 1% )
( 1% )
47 k
(5%)
3.3 k
(1%)
Puc. 2.22. Схема Dolby В на ИМС TEA0657
84
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
T r e c / pb
_REC^^
PB
PBIN
(-3 0 dBm) ^
I C3
Юмк
IR2
mk
-о LINE OUT
^■012
1m k
RECIN^
(-3 0 dBm)
C14
4 ,7
10k
C13
= } = 0,68м к+|
R1
-o REC OUT
43k
C11
C15
Im k
16
15
14
1
2
3
13
12
11
10
9
6
7
8
4 ,7
mk
V cco-
C25
4 .7 M K
RECIN
(-3 0 dBm) o -
I Imk
C2-^
ЮОмк
PBINo_
0 .6 8 M K
Cl
ЮОмк
NR
!, ON/OFF
^C22
(-3 0 dBm)
о REC OUT
(-lO d B m )
'C 2 3
C21
Im k
-o LINE OUT
C24
J^ON
OFF
4 ,7 m k
Puc. 2.23. Схема Dolby В на ИМС СХА1163 с однополярным питанием
P B iR E C /P B
R2
Юк
REC 9
PBIN
(-3 0 dBm) °
1
R E C IN q
(-3 0 dBm)
IIII+ P 111
I mk
Vcc °
_C 13
Г0.68 М К
1R1
43K
■
Cl
+ ЮОмк 1 16
H
C14
4 ,7 mk
03
+ Юмк
I + C12
jJl
1
15
14
13
12
11 10
!
2
:3
4
15
(5
13
•7
+ ЮОмк
Vpp о
021
PBIN о
(-3 0 dBm)
-о LINE OUT
-о REC OUT
C15
4,7 mk
Э
1
REC IN
(-3 0 dBm)
II
II Imk
NR
ON/OFF
ON
9
REC OUT
’ (-1 0 dBm)
_C 23
0.68MK
11+
II
II+ C 22
I mk
C25
4,7 mk
Л
,
^ O F F
■"IIII
C24
4.7MK
-o( LINE OUT
‘
Puc. 2.24. Схема Dolby В на ИМС СХА 1163с двухполярным питанием
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
85
может работать как с однополярным (рис. 2.23), так и двухполярным
(рис. 2.24) напряжением питания.
Потребляемый ток — 5,5 мА, максимальные напряжения пита­
ния — 16 В (±8 В при двухполярном), а минимальные: 11,5 (±5,75) —
для СХА1100, 8,5 (±4,25) — для СХА1101, 6,5 (±3,25) - для СХА1102, 5
(±2,5) — дляСХАПбЗ.
Номинальные входные уровни -30 dBm (24,5 мВ, входное сопротив­
ление 40 кОм), Dolby reference level = 245 мВ в контрольных точках REC
OUT (выходы на оконечный УЗ, выводы 8 и 9). Напряжения на линейном
выходе (выводы 6 и 11) О dBm (775 мВ) у СХА1100, -3 dBm (548 мВ) у
СХА1101, -6 dBm (388 мВ) у СХА1102 и -10 dBm (245 мВ) у СХА1163.
Перегрузочная способность 15 дБ, коэффициент гармоник 0,03%, мини­
мальное сопротивление нагрузки 1 кОм, межканальное переходное затуха­
ние 70 дБ, подавление пульсаций питающих напряжений 50 дБ, собствен­
ный уровень шумов в режиме кодера (запись) составляет -69 дБ.
Недавно выпущенные фирмой SONY ИМС СХА 1897 и СХА2560
также содержат двухканальные Dolby В. Однако первая из этих микро­
схем содержит также каналы записи-воспроизведения для двухкассетной
стереодеки с функциями ускоренной перезаписи, АРУЗ, детектора авто­
поиска пауз и ряда других, а вторая — двухканального канала воспроиз­
ведения с переключателем автореверса и автопоиском пауз [1].
Схемотехника Dolby С
Как известно, ко всему хорошему быстро привыкаешь, по прошествии
некоторого времени хорошее становится как бы стандартным. И во имя
прогресса хочется чего-то лучшего. Не обминул этот путь и компан­
дер Dolby В. После почти 10-летнего безраздельного господства Dolby В
попытки его обойти стали предпринимать все больше известных и не очень
фирм (к началу 80-х было предпринято более десятка таких попыток).
Dolby Labs удалось сохранить позиции лидера. К тому времени в фирме
насчитывалось уже несколько десятков сотрудников, причем отдельное
подразделение — Dolby Labs Licensing Corp. (основано в мае 1977 г.) зани­
малось только патентованием и лицензированием.
Очень точный ход — предложение нового компандера Dolby С всем
производителям кассетных магнитофонов, ранее лицензировавшим
Dolby В, решило финансово-правовую сторону и 50% успеха, поскольку
было выгодно и не требовало новых лицензий, а пользователи Dolby С
сохраняли возможность прослушивания своих ранее созданных фонотек
в режиме Dolby В.
Правда, тут есть патентный нюанс. Широкомасштабное внедрение
Dolby С началось весной 1981 года, а патенты, защищающие алгоритмиче­
86
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
ские и схемные нововведения Dolby С, выданы американским патентным
ведомством лишь зимой 1985 года (пат. США №4.490.691 — 25.12.1984,
пат. США №4.498.055 и №4.498.060—05.02.1985 г.). Так что 5 лет весь мир
платил фирме Dolby Labs, лицензионные отчисления за фактически не
защищенное патентами техническое решение [1].
Чем же Dolby С отличается от Dolby В?
В первую очередь, эффективностью шумопонижения — до 20 дБ вме­
сто 10 дБ. Структура Dolby С очень похожа на два соединенных последо­
вательно Dolby В. То есть, в справедливости 10 дБ + 10 дБ = 20 дБ сомне­
ний нет, но Dolby С — это не сумма Dolby В + Dolby В. Причин тому две.
Первая причина — максимум спектра шумов канала записивоспроизведения кассетного магнитофона лежит в верхней половине
звукового диапазона и это «шипение» (спектр выше 1 кГц) эффективно
подавляется Dolby В на 10 дБ (см. рис. 2.15). Но если подавить этот же
частотный диапазон еще.на ЮдБ, то общий уровень шума понизится
всего на пару-тройку дБ — начнут сказываться неподавляемые шумы в
области средних частот («рокот, шуршание, грохот»).
Вторая (она же главная) причина — простое последовательное соеди­
нение двух компандеров с коэффициентом сжатия 2:1 создаст суммар­
ный коффициент сжатия 4:1, что крайне отрицательно скажется на точ­
ности восстановления исходного сигнала (паразитная AM или изменение
коэффициента передачи канала записи-воспроизведения всего на 1 дБ
приведет к погрешности восстановления уровня на 4 дБ).
Первая из отмеченных причин-недостатков устранена путем сниже­
ния на две октавы начальной частоты среза управляемых ФВЧ — с 800 до
200 Гц. Вторая причина устранена разносом зон динамического сжатия
(см. рис. 2.16) по уровню сигнала.
Каскад высокого уровня (первый из квазиПоШу В, HIGH LEVEL
STAGE на блок схеме Dolby С рис. 2.25) работает при уровнях от -10 до
-30 дБ, а каскад низкого уровня (LOW LEVEL STAGE на рис. 2.25) — от
-30 до -50 дБ. Причем в окрестности -30 дБ они согласованы так, что
общее их действие эквивалентно компандеру с небольшим коэффициен­
том сжатия 2:1 (как и в Dolby В).
Более глубокая обработка для точного восстановления требует при­
нятия дополнительных мер. По реализации — это резонансный каскад
(рис. 2.26) с небольшой нормированной добротностью, ослабляющий
высокочастотную часть спектра на частотах:
♦ 20 кГц — на 12 дБ;
♦ 12 кГц — на 2,5 дБ;
♦ 18 кГц — на 9,9 дБ;
♦ 10 кГц — на 1,5 дБ;
♦ 15 кГц — на 5,2 дБ;
♦ 7 кГц — на 0,6 дБ.
Рис 2.25. Структурная схема Dolby С
88
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
На блок-схеме (рис. 2.25) цепь спектраль­
ного скоса 70 включена на самом входе кодера.
Она выполняет две функции:
1800 =}=
♦ снижает предельный уровень записи на
, ,^
(LESS NOMINAL
В Ы С Ш И Х частотах;
1^ RESISTANCEOFCOIL)
* умсньшает влияние ВЧ составляющих
сигнала записи на детектор, управляюРис. 2.26. Цепь
щий сжатием.
спектрального скоса Dolby С
'
При этом удается значительно повысить
точность записи и декодирования в критиче­
ской для кассетного магнитофона области высших частот, правда ценой
некоторого проигрыша в отношении С/Ш (в декодере цепь 72 имеет АЧХ,
обратную цепи 70 в кодере, т. е. «задирает» 20 кГц на 12 дБ и слегка под­
черкивает ВЧ «шипение»).
Остальные нововведения носят преимущественно «косметический»
характер и обусловлены не столько стремлением реально улучшить обра­
ботку, сколько запатентовать все, что только можно (в формуле изобре­
тения 208 пунктов!!!).
Буквой Т на блок-схеме (рис. 2.25) обозначен канал записивоспроизведения, соответственно, в верхней и нижней части — кодер и
декодер, а переключатели (В)/(С) показывают изменения при переходе из
режима Dolby В в Dolby С.
На рис. 2.27 (схема большого размера, ее можно скачать с сайта изда­
тельства www.nit.com.ru) приведена одна из первых схемных реализаций
Dolby С на микросхемах Dolby В LM1111A фирмы Sanyo (трехголовоч­
ная дека AKAI GX-F91). Коммутацию режима В/С выполняют внешние
ключи на биполярных транзисторах, а спектральный скос — внешние
(по отношению к микросхемам) каскады. Dolby reference level = 580 мВ
в контрольных точках ТР4 (кодер, канал записи) и ТР6 (декодер, канал
воспроизведения).
D
Примечание.
Следует заметить, что в Dolby В детекторы были выполнены однополупериодными. Поэтому снижение в Dolby С частоты среза основ­
ных фильтров и постоянной времени сглаживания детектора при­
вело к довольно значительным пульсациям управляющего напряжения
на НЧ, вызывающего обратимые (теоретически полностью компен­
сируемые при воспроизведении декодером, а практически далеко не
всегда) нелинейные искажения.
В дальнейшем в специально разработанных микросхемах Dolby С для
уменьшения этого нежелательного явления выпрямитель был выполнен
двухполупериодным, что уменьшило упомянутые нелинейные искаже­
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
89
ния, НО сделало частично несовместимой первую и последующие реали­
зации Dolby С.
На рис. 2.28 показаны стандартные АЧХ кодера Dolby С на синусо­
иде при разных входных уровнях. Как и на аналогичной характеристике
Dolby В (рис. 2.15), самая верхняя кривая характеризует глубину шумо­
понижения на конкретной частоте в отсутствие сигнала (паузе), это при­
мерно 3 дБ на частоте 100 Гц и около 20 дБ в диапазоне от 1 до 10 кГц.
Спад выше 10 кГц является следствием действия цепи спектрального
скоса (при уровнях ОдБ и +10 дБ АЧХ определяется только цепями спек­
трального скоса и антинасыщения).
На рис. 2.29 приведены типовые реальные АЧХ при разных уровнях
записи и спектрограммы шумов паузы деки Nakamichi 670ZX с лентой ZX
(Metal). Спектрограммы шумов в трех режимах (выкл. / Dolby В / Dolby С)
справа дополнены уровнеграммами шумов, взвешенных по кривым МЭК
D/A/B/C/Lin.
D
Примечание.
Обратите внимание не только на снижение шумов, но и улучшение
АЧХ на высших част от ах при больших уровнях записи О и +10дВ в
режиме Dolby С.
В июле 1981 г. фирмы Pioneer, Hitachi и Dolby Labs объявили о совмест­
ной разработке первой «настоящей» ИМС Dolby С, содержащей более 750
элементов (компьютерщики, не улыбайтесь, в это время Пентиумов даже
в зародыше не было, а Билл Гейтс убеждал, что ОЗУ больше, чем 640К
никогда никому не понадобится).
А уже осенью 1981 г. начались поставки ИМС Hitachi НА10238, в кото­
рой все коммутации и буферный усилитель каскада спектрального скоса
были спрятаны внутри и для разработчиков кассетных магнитофонов
установить Dolby С стало не сложнее, чем Dolby В.
Самой распространенной ИМС Dolby С является Philips ТЕА0665
(вариант в мини-корпусе S028 обозначается ТЕА0665Т). Это одноканаль­
ный кодер/декодер с электронной коммутацией режимов запись/воспро­
изведение и выкл./ Dolby В/ Dolby С (все микросхемы Dolby С имеют и
режим Dolby В). Дополнительно имеются линейные предусилители записи
и воспроизведения. Типовая схема включения показана на рис. 2.30.
Напряжение питания Vcc = 8—16 В (ток потребления не более 25 мА),
входное напряжение записи (record input, вывод 26) 50 мВ, воспроиз­
ведения (playback input, вывод 28) 30 мВ при входном сопротивлении
50 кОм.
Два линейных выхода отличаются только номинальным напря­
жением: Line output 1 (вывод 5) — 387,5 мВ, Line output 2 (вывод 6) —
775 мВ, выходное сопротивление 220 Ом. Выход записи (вывод 21) имеет
90
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
500
1к
2к
Частота(Гц)
Ю к 20к
Рис. 2.28. Стандартные АЧХ кодера Dolby С
выходное сопротивление 60 Ом
и номинальное выходное напря­
жение 387,5 мВ. Перегрузочная
способность 20 дБ, коэффици­
ент гармоник при перегрузке
10 дБ 0,05%/ 0,06%/ 0,13% соот­
ветственно в режимах off/ В/ с.
Отношение сигнал/шум в
режиме записи (Dolby С) 66 дБ.
Основополагающий опорный
уровень Dolby reference level =
387,5 мВ на выводе 7 (test point).
Для наиболее «продвину­
тых» дек корпорации Matsushita
(Technics RS-BX747 и др.) раз­
работан двухканальный Dolby
С кодер/декодер AN7354SC
(рис. 2.31).
+10
Частота, Гц
Рис, 2.29. АЧХ и шумы кассетной деки без (Off) Dolby и включенными Dolby В, Dolby С
Vcc
OFF
Юк
I
С
В
mode
switch
10k
record
input ■
REC<!>
/
4 ,7 m k
playback
input ■
10k
GND
PB
REC/
PB
switch
4 ,7 m k
10k
I
5 ,lK
record
output
10k
68k
82k
Vcc
=4=0,01m k
0 .0 4 7 M K
Юмк i
i
4700
2,2 k
0 ,2 2 m k
0 ,l M K
0 ,6 8 m k
i
i
1m k
28
27
26
25
24
23
21
22
20
19
18
17
16
15
9
10
11
12
13
14
TEA0665
8
4 ,7 k
0 ,0 4 7 m k
3 ,3 k
=^1000
220
Ik
test
point
1 8 0 0 = }=
2 ,7 k
36
5 ,6 k
Ц = Ю
м к ^ Ю
0,22m k
33k
=4=4700
0,68mkh _ ref
~220mk
X
м к
REC=record mode
PB=playback mode
мГн
10k
10k
I
82k
Tolerances: -4
line line
output 1 output 2
Puc. 2.30. Схемная реализация Dolby С на микросхемах ТЕА0665
=b
resistors - 1
capacitors -
,
X
О
о)
Рис 2.31. Схемная реализация Dolby С на микросхемах AN7354
X
2
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
93
Рис. 2.32. Схемная реализация Dolby С на микросхемах AN7374 с однополярным питанием
Рис. 2.33. Схемная реализация Dolby С на микросхемах AN7374 с двухполярным питанием
Два варианта схемы включения AN7374 — с однополярным и двухпо­
лярным напряжениями питания — показаны на рис. 2.32 и рис. 2.33.
Наибольшую активность в разработке ИМС Dolby С проявила фирма
SONY, не только предложившая в середине 80-х одну из самых распро­
страненных двухканальных ИМС Dolby С СХ20027 (с зеркальным по
расположению выводов вариантом СХ20028)/ СХ20187/ CXA1097Q —
рис. 2.34, Dolby reference level = 245 мВ на выводах 21, 22; напряжение
питания в однополярном варианте Vcc = 8—16 В), но и создавшая бук­
вально в последние несколько лет целую серию новых микросхем.
CXA1560S, CXA1561S, CXA1562S (SONY) — три варианта одного кри­
сталла, отличающиеся только напряжениями на линейном выходе (еще
два варианта — СХА1561М и СХА1562М выполнены в корпусе для мон-
LINE OUT
(-2.2dBm )
PBIN
(-32dBm )
LINE IN о
(-24,3dBm )
REC OUT
(-lO dB m )
REC/PBo— [
GNDo
I
19мГн 3 3 0 0 ]
Spectral-Skewing
Filter Block
REC OUT
(-lO dB m )
B /C o
NR O N/OFFo
LINE IN
(-24.3d B m )^
LINE OUT
о (-2,2dBm )
PBIN
(-32dBm )
Puc. 2.34. Схемная реализация Dolby С на микросхемах СХ20027
95
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
LINE0UT1
X r12
-(ЕИ)
6 ,8мк
(5%)
LINEIN1
REC0UT1
МРХ Н
FIL
(еЦь
^2g>PBIN1
МРХ
R11
З.Змк
(5%)
С12
1 мк
СП
1 мк
-(ЕВ)
С14
0, 1 мк
( 10 %)
С13
1 мк
С15
РВ
0,068мк
( 10%)
OFF
С16<!>? 1мк МРХ
V cc
ON
24
22 |21 rio
23
от»
III
^
19
эо
ш
17
18
I
16
э
О
О
ш
ос
15
14 13
ш
и
Q ^
О
>
5
t01
Юмк
СХА1561М/1562М
CVJ
Q
2
О
CNJ
2
^
Z
Ш
(2%) 021 022
1мк 1мк
(Р22>PBIN2
LINEIN2
(Ell>
О
><
m 2 ^
О_1
5
T ~JT
R1
20мк
CNJ
Z
Р
КJ
R21
З.Змк
(5%)
МРХ
FIL
R22
02
О
6
023
1 мк
47мк
р
I
[Т
[8
L
_L
ос
2
[9
[То"
11 12
ИИ
±Lo^f/c
"TZ
а о о0 2 4 ~ГХл,025
02 6
В
0, 1 мк 0.068МК
( 10%)
(10%)
>
1мк
GND
-<ЕЗ)
REC0UT2
6 ,8мк
(5%)
LINE0UT2
-(ЕЦ)
Рис. 2.35. Схемная реализация Dolby С на микросхемах СХА 1560 с однополярным питанием
тажа на поверхность, а облегченный вариант только для воспроизведения
СХА2502 — в корпусе с меньшим количеством выводов). Двухканальные
кодер/декодер с активными внутренними (без индуктивностей) цепями
спектрального скоса и минимумом внешних элементов.
Может работать как с однополярным (до 16 В) — рис. 2.35, так и двух­
полярным напряжениями питания (до ±8 В) — рис. 2.36, потребляе­
мый ток 13 мА. Номинальные входные уровни на входе записи (line in)
24,5 мВ, входе воспроизведения (рЬ in) 50 мВ, номинальное выходное
напряжение на линейном выходе (line out) — 775 мВ (СХА 1560), 548 мВ
(СХА1561), 388 мВ (СХА1562), Dolby reference level = 388 мВ на выводах
9, 14 (rec-out). Перегрузочная способность 16 дБ, коэффициент гармо­
ник 0,02%/ 0,03%/ 0,05% (выкл./ В/ С), отношение сигнал/шум в режиме
записи (Dolby С) 64 дБ, в режиме воспроизведения 83 дБ.
CXA2561Q (SONY) — двухканальный канал воспроизведения с Dolby
В/С, переключателем автореверса, детектором системы автопоиска пауз и
приглушением (аналогичная микросхема СХА2511AQ вместо приглуше­
ния имеет вход для внешнего радиоприемника). Предназначен для при-
96
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
LINE0UT1
XR12
-©3)
6 ,8мк
LINEIN1
(5%)
(рЦ)-----@D----------PBIN1
СП
1 мк
МРХ
МРХ ^
_РиП
С12
С14
С13
R11
1мк
1мк
З.Змк
(5%)
+ ~
Т22 21_ 20*119 Пв
17
0,1мк
0 .0 6 8 М К
( 10%)
( 10 % )
16
REC0UT1
OFF
С15
С16
1 мк
15
14
PBiMPX
V cc
ON
1 3 _
12
.0 1
' Юмк
о
2
сс
CXA1560S/1561S/1562S
)
см
см
CL
2Z
см
Z
ш
CL
Z
□
ГП4
R1
20мк
(2%)
(P2g>PBIN2
021
1 мк
022
1мк
R21 Д,
З.Змк
(5%)
МРХ
FIL
R22
6 ,8мк
(Ш>LINEIN2
2
[5-
i^{5%)
о
о
ш
см
X
X
ОС______ Z
9
[То"
□
+
023
1мк
1 OFF АС
.02
'Ю м к
11
024
025
~ С026
26
0 , 1 мк 0 .0 6 8 М К
(10%)
1мк
( 10 % )
V ee
dD
<рЦ )
RECOUT2
LINEOUT2
-(ЕЦ)
Рис. 2.36. Схемная реализация Dolby С на микросхемах СХА 1560 с двухполярным питанием
менения в автомобильной и воспроизводящей переносной аппаратуре
высокого класса, типовая схема включения показана на рис. 2.37.
Диапазон напряжений питания от 7,8 до 11 В, потребляемый ток
25 мА. Усилитель воспроизведения имеет переключаемую коррекцию
(120/70 мкс), коэффициент усиления на частоте 315 Гц 45 дБ (номиналь­
ное выходное напряжение на выводах PBout 50 мВ), относительный уро­
вень собственных шумов -63,5 дБ.
Декодер Dolby с встроенными активными цепями спектрального скоса
имеет уровень собственных шумов -77 дБ (Dolby В) и -82 дБ (Dolby С),
перегрузочную способность 14,4 дБ, коэффициент гармоник 0,01%/ 0,04%/
0,05% (выкл./ В/ С). Dolby reference level = 388 мВ на выводах 7,24 (LINEout)
устанавливают подстроенными резисторами R7, R8 при воспроизведении
уровневой измерительной ленты Dolby (400 Гц 200 нВб/м).
На рис. 2.38 приведена блок-схема включения ИМС Dolby С СХ20187
в типовой двухкассетной деке с одним каналом записи и двумя каналами
воспроизведения (РВ EQ — усилители воспроизведения, REQ EQ — око­
нечный усилитель записи) [1].
From micro­
computer
— 5
470
т
’ 1
, т
С1
470
To micro­
computer
PBFIN1 37
R2
ЮОк
,
* 1
R1
ЮОк
3 - ^ DVss
PBGND 38 ,
1
PBRIN1 39
DC г
18о[
Г*
PBFB1 40
Puc. 2.37. Схемная реализация канала воспроизведения с Dolby С на микросхемах СХА2561
98
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Рис. 2.38. Схема включения ИМС Dolby С СХ20187 в двухкассетной деке
с одним каналом записи и двумя каналами воспроизведения
Схемотехника Dolby S
Dolby S как новый компандер для аналогового кассетного магни­
тофона был продемонстрирован в начале 1990 года, когда стало ясно,
что повальная цифровизация бытовой аудиотехники во второй поло­
вине 80-х не привела к прогнозируемому вытеснению компакт-кассеты
компакт-диском или цифровыми магнитофонами R-DAT и DCC.
Здесь уместно отметить, что Dolby S был первой разработкой Dolby
Labs, выполненной посредством компьютерного моделирования, а не
«проб и ошибок с паяльником»: блок-схема устройства (рис. 2.39) слож­
нее цветного телевизора, а его реализация на дискретных компонентах
практически неосуществима.
Dolby S отличается от Dolby С тремя основными нововведениями.
Первое. Наряду с обработкой ВЧ части спектра введена также обра­
ботка НЧ сигналов. Кроме фактически отдельного НЧ компандера вве­
ден также спектральный скос на НЧ (в дополнение к спектральному
скосу на ВЧ, который хорошо зарекомендовал себя в Dolby С и сохранен
в Dolby S). Блок-схема каскада обработки НЧ показана на рис. 2,40.
Второе. В два соединенных последовательно каскада обработки ВЧ
сигналов высокого и низкого уровня со скользящей полосой Sliding Band
(как и в Dolby С) дополнительно введены фильтры с фиксированной
частотой среза (Fixed Band). Совместное действие такого соединения,
названное Action Substitution (замещение) несколько уменьшило неко­
торые негативные эффекты «чистого» Sliding Band, выявленные за годы
реальной эксплуатации Dolby С. В частности. Action Substitution снижает
модуляционные шумы на средних частотах и повышает точность декоди­
рования при погрешностях АЧХ магнитофона на ВЧ. Блок-схема каска-
99
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
-Low Level Stage-
- High Level Stage ■
High Freg.
Sliding
Band
High Freg.
Sliding
Band
J
High Freg.
Spectral
Skewing
M C 1-3
High Freg.
Fixed
Band
High Freg.
Rxed
Band
Low Freg.
Spectral
Skewing
Low Freg.
Fixed
Band
MC4
High Freg.
Spectral
Skewing
High Level
Antlsaturation
Modulation
Control
Low Level
Antisatu ration
1 Encode
J Output
2 nd Stage Adder
1 St Stage Adder
6 кГц
150 кГц 6 кГц
20 кГц
- Signal Path
- Control Path
16 кГц
12 кГц
Enc.
o-Dec.
SI
I------ 1 Decoder
I___ Output
Input
O -
S-type Pocessor Block Diagram
Puc. 2.39. Общая структурная схема Dolby S
Low Freg. Stage Block Diagam
Puc. 2.40. Структурная схема НЧ канала Dolby S
I
100
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
?1п
400Гц
12,8 кГц
■ Signal Path
■ Control Path
0/S=Overshoot Suppession
•2 pole LLS
АЛ
Sliding
Band
Out с
-------------MC2
I
Control
Limit
1--1.5
RVc
V|n
h*—
,: r V
I Primary 0 /S
-n -
T
-H 80 ms
I
Secondary 0 /S
I
HLS=8 ms
LLS=4 ms
fI
HLS=8 ms
LLS=6 ms
I
MCI
I
3.2 кГц SZ
д
1
1
11
1
1
1
1
1
1
Г
1
400 Гц
Fixed
Band
MC3
I
—9
I_____
‘
44 -
i o/ s
4=ZH
160 ms
RVp
Von
I
I
'
8 ms
Main Rectifier
Maximum
Selector
•
Parking
1
L_
800 Гц
-14Passband Rectifier
High Freg. Stage Block Diagam
Puc. 2.41. Структурная схема ВЧ канала Dolby S
дов обработки ВЧ (она одинакова для каскадов высокого HLS и низкого
LLS уровней) показана на рис. 2.41.
Третье. Для повышения быстродействия (устойчивости к импульс­
ным помехам и перерегулированию при сигналах высокого уровня) без
увеличения нелинейных искажений применены на редкость круто «наво­
роченные» раздельные для каналов. Это НЧ, ВЧ Sliding Band и ВЧ Fixed
Band детекторы уровня с двумя соединенными последовательно асимме­
тричными интеграторами в каждом канале и раздельными ФНЧ/ФВЧ.
Постоянные времени для НЧ 15 и 300 мс, частота среза ФНЧ на входе
детектора 400 Гц; для ВЧ Sliding Band — 8 и 80 мс, ФВЧ 8 кГц; для ВЧ Fixed
Band — 8 и 160 мс, ФВЧ 800 Гц. И это еще не все! Имеется еще три допол­
нительных детектора (рис. 2.42), сигналы с выходов которых MCI—МС4
вычитаются из сигналов основных детекторов.
Всю эту «красоту» (есть подозрение, что не столько для действитель­
ного улучшения шумоподавления, сколько из патентных соображений)
фирма назвала Modulation Control.
101
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
500
1к
Юк
2к
20к
Частота, Гц
Рис. 2.43. Стандартные АЧХ кодера Dolby S
+25
+20
+ 15
ф +10
X
^
с
о +5
Z
20
50
100
200
500
1к
2к
5к
Юк
20к
Частота, Гц
Рис. 2.44. Частотная зависисмость максимального шумопонижения Dolby S
Посмотрим, что же на деле обеспечивает Dolby S. На рис. 2.43 изо­
бражено семейство стандартных АЧХ кодера Dolby S на синусоиде при
разных уровнях входного сигнала.
Завал АЧХ на НЧ и ВЧ при нулевом уровне записи характеризует сум­
марное действие цепей спектрального скоса и антинасыщения: -7 дБ на
частоте 20 Гц и -9 дБ на частоте 20 кГц. Частотная зависимость макси­
мального эффекта шумопонижения (в паузе) показана на рис. 2.44.
102
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Таким образом, в области максимальной чувствительности слуха
(2—5 кГц) Dolby S обеспечивает шумопонижение до 24 дБ, а на низких
(100 Гц) — около 10 дБ.
Кроме шумопонижения компандер расширяет перегрузочную способ­
ность. На рис. 2.45 показана частотная зависимость предельного уровня
записи на металлопорошковой ленте (МЭК4) с и без Dolby S: отметьте
7...8-децибельное улучшение на краях звукового диапазона.
Наиболее наглядной является частотная характеристика динамиче­
ского диапазона в 1/3 октавных полосах с включенным и выключенным
компандером (рис. 2.46). На частоте 1 кГц расстояние между нижней и
высшей границами достигает 100 дБ против 78 дБ без Dolby S.
Это больше, чем у любого цифрового источника (CD, R-DAT, DCC,
MD), причем настоящий аналоговый динамический диапазон гораздо
Частота, Гц
Рис. 2.45. Иллюстрация повышения перегрузочной способности
канала записи-воспроизведения с Dolby 5
Г
+10
Headroom
о
Without S-type
_ -10
■Si -20
д<
5 Е -3 0
II
-5 0
IH IIIIIIII
“ О -7 0
-8 0
-9 0
-1 00L
20
ISS
i.
■ II
I I
SSS II
50
100
200
500
Ik
Частота, Гц
2k
5к
Юк
20к
Рис. 2.46. АЧХ динамического диапазона канала записи-воспроизведения
с выключенной и включенной Dolby 5
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
103
ценнее цифрового. Ведь у первого со снижением уровня записи нели­
нейные искажения монотонно убывают (такая же картина наблюдается
и у голоса, и всех реальных музыкальных инструментов), а у второго —
увеличиваются.
СХА1917 представляет собой одноканальный Dolby S кодер, типовая
схема включения которого для режима записи показана с раскрытыми
элементами внутренней структуры на рис. 2.48.
Опорный уровень Dolby reference level = -6 дБм (388 мВ) на входе
INPUT. Ему соответствует выходной уровень REC OUT, также равный
388 мВ. Особо подчеркнем, что уровень измеряется не на выводе ИМС,
а на контакте микроплаты-«самолетика» (далее — микросборки Encoder
Unit), на которой обычно монтируется микросхема.
Для повышения чувствительности кодера до -20 дБм (77,5 мВ) реко­
мендуется схема (рис. 2.49) с дополнительным ОУ Декодер Dolby S фор­
мируется из кодера, включенного в цепь ООС ОУ А1 (рис. 2.50), в каче­
стве которого рекомендуется применять 4560,4570 или другие малошу­
мящие элементы с биполярным входом, скоростью нарастания не менее
3 В/мкс и частотой единичного усиления 10 МГц.
Чувствительность схемы, представленной на рис. 2.50, составляет
-2 6 дБм (39 мВ). На рис. 2.51 приведена схема включения микро­
сборки с переключением кодер (запись) — декодер (воспроизведение).
Показанным на схеме положениям S1 и S2 соответствует режим записи,
а противоположным — воспроизведение.
ИМС содержит встроенный стабилизатор напряжения с искусствен­
ной средней точкой (VCT), поэтому может работать как с двуполярным
(VCC +, VEE -), так и однополярным питанием. В первом случае VCT
необходимо соединить с землей GND, а во втором — VEE соединить с
GND, а VCT оставить свободным. Эта схема совместима по уровням с
Dolby В/С процессором СХА 1562 и может «подставляться» вместо него
дополнительной парой коммутаторов при переходе в режим Dolby S.
Избавиться от лишних коммутаций и внешнего ОУ можно, выполнив
двухканальный Dolby В/С процессор на ИМС CXA1563M/S. Эта ИМС
«заточена» специально для дек с Dolby S и имеет:
♦ встроенный коммутатор Dolby S ++ Dolby В/С;
♦ ОУ, необходимый для формирования Dolby S-декодера.
На рис. 2.52 показана схема соединения микросборки с CXA1563M/S,
а на рис. 2.53 — полная схема кодера-декодера Dolby B/C/S на основе
одной ИМС СХА 1563 и двух СХА1917.
Напряжения питания СХА1917: +4,5...+6,5 В (VCC), -4,5...-6,5 (VEE)
или от 9 до 13 В в однополярном включении. Потребляемый ток — 15 мА,
перегрузочная способность — 16 дБ, коэффициент гармоник — 0,01%,
относительный уровень собственных шумов в режиме записи при вклю-
104
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
■d
е
h
9
•к
-ш
•п
•Р
Рис. 2.48. Схема кодера Dolby S на ИМС СХА1917
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
R27
105
106
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
RECIN ^
( - 6dBm) ^
1+
С61
С62
4,7мк
LINEOUT
( - 6d B m )'
С63
RECIN
(-20dBm )
2,2мк
R61
56к
I
5
Al
RECOUT
GND'll^ GND
INPUT
R62
12 к
R63
Зк
X
Vcc
GND
Vee
VCT
-0Vcc
-®
GND
~(3)V,,
-( 4 ) VCT
Encoder Unit
•VCT
Puc 2.49. Схема кодера Dolby S с дополнительным ОУ
L IN E O U T ^
(-6dBm)^
C62
4 ,7 mk
C64
2,2mk
R64
18 k
RECOUT
Al
GND
R61
R65
22k
2k
GND
INPUT
•VCT
Vcc
GND
Vee
VCT
-©Vo
''cc
“(D gnd
-®v,,
-© V C T
Encoder Unit
Puc 2.50. Схема декодера Dolby S с дополнительным ОУ
ченном кодировании — 65 дБ. Типовые АЧХ СХА1917 в режиме кодера
(синусоидальный сигнал) приведены на рис. 2.54.
На рис. 2.55 показана типовая схема включения еще одной ИМС
CXA1878Q (схема большого размера, ее можно скачать с сайта издатель­
ства www.nit.com.ru). ИМС содержит, кроме процессоров Dolby В/С,
точки подключения микросборки на СХА1917 (они обозначены как Dolby
S NR), а также корректирующие каскады УВ, полный УЗ, электронные
регуляторы уровня записи (R35) и баланса уровня записи (R33), детек­
торы уровня и схему автопоиска пауз (AMS), переключатели коррекции
Ре-Сг-Ме и нормальная/ускоренная перезапись, а также переключатели
подмагничивания Fe-Cr-Me.
В общем, одна ИМС СХА1878 и две СХА1917, дополненные генератором
токов подмагничивания и стирания Bias OSC, четырьмя предусилителями
воспроизведения РВ Amp (с линейной АЧХ, усиливающими напряжение
воспроизведения частотой 315 Гц с магнитных головок до уровня -31 дБВ
или 30 мВ, т. е. примерно в 100 раз) и двумя усилителями для головных
телефонов HP Amp, формируют каналы записи-воспроизведения высоко-
107
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
RECOUT
( - 6dBm)
L IN E O U T /^
(-6dBm)^
Vcc
GND
RECOUT
GND
RECIN
(-20dBm )
Vee
VCT
INPUT
-©Vo
''CC
-< 2 )G N D
-<DVee
-© V C T
Encoder Unit
VCT
Puc. 2.51. Схема кодера/декодера Dolby S с дополнительным ОУ
LINE0UT1 @
C 13.
0RECO UT1
_C16
Encoder Unit 1
1мк'
■+ 1 m k
1
Vcc
RECOUT
P B IN 1 0 -
GND
LIN EIN l(ljb
GND
V ee
INPUT
2 GND
3^
Vcc
MPX
OFF
VCT
-©
ООО—
*Г
РВ « MPX
ON
ш
0
1
3
О
о
CXA1563
CM
Z
z
Ш
z
£
CO
<|)— © — © —(|>
CM
C21±J_
-C 2 2
Imk
' Imk
GND 6
P B IN 2 @ ~
,C 23
’1m k
LINE0UT2 (
ао:
со
(О
со
о:
оZ
о
Vee
_5
LINEIN2 0 -
к
8
CM
GND
RECOUT
GND
I
IM
rD
MI
n UI T1
43)
Vcc
2 GND
GND
3
Vee
\V /UO T1
Encoder Unit 2
VCT
.С 2 6
~ Imk
^REC0UT2
Puc. 2.52. Структурная схема универсального компандера Dolby B/C/S
LINEOUT1
-(EiD
R12
LINEIN1
(pij)PBIN1
-I
МРХ
1mk“
L
3,3 k
(5%)
1mk
:C 1 2 ,
* Imk
27
26
28
Ш
Q.
24
25
z
Ш
z
1 2
231
4
C14
0,lMK
Stype
Encoder Unit
22
О
D
z
( 10%)
21
Z
D
О
20
19
MPX
OFF
о------PB MPX
ON
C15
0,068 mk C16
( 10%)
I mk
18
jz L
о
I
z
□
16
ш
-(EDvc
15
.C l
* Юмк
о
о
2
Z
о
2ОС
CO
Ш
i
□
3
■^4)
CXA1417
Filter l A R I I
C 1U
PBOUT1
C22 +
6,8 k
(5%)
CXA1563M/S
CM
CM
z
Ш
Q.
li.
cc
Ш
I
20
R1
к
(2%)
С21 ч
мк"
1
z
Ш
z
CM
z
(рЦLINEIN2
8ш
8
■ 1мк"
^
R21
3,3к
(5%)
Filter ^
R22
,8к
6
^(5%)
СХА1417
Stype
Encoder Unit
1 2
3
10
J_
C24
0,1 mk
( 10%)
11
Z
C26
I
C25
0,068 mk
iii
ОС
сс
.022 и
МРХ Y
PBIN2
2
о
z
1
2
□
mk
12
13
\
>
:C 2
’ Юмк
14
OFF
С
У
в / с ?®0
( 10%)
O V e,
4
С 23,
мк
1
PBOUT2
LINEOUT2
Puc. 2.S3. Принципиальная схема универсального компандера Dolby B/C/S
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
100
300
1к
Зк
Частота, Гц
10к
109
ЗОк
Рис. 2.54. Типовые АЧХ кодера Dolby S на ИМС СХА1917
качественной стереофонической двухкассетной деки (первый «карман»
только на воспроизведение) с Dolby B/C/S и ускоренной перезаписью.
Для калибровки «единичности» канала записи (REC CAL) в пределах
± 6 дБ и его АЧХ на ВЧ (GP CAL) в пределах ± 4 дБ предусмотрены R34 и
R36 (рис. 2.56). Кроме того, предусмотрены и обычные раздельные регу­
ляторы уровня записи на R19, R20. Переключение режимов работы осу­
ществляется двух- (0/5 В) или трехуровневыми (0/2,5/5 В) постоянными
напряжениями на соответствующих управляющих входах.
Напряжение питания СХА1878 от +6,5 до +8 В при потребляемом токе
38 мА, собственный коэффициент гармоник не превышает 0,03%, а отно­
сительный уровень шумов УВ -75,6 дБА.
40,0
—
1 1111
Vcc. Vee
CQ
ТЭ 30,0
j-20,0
И 0.0
=±7 в
(Таре) (Speed)
О dB = NORM - NORM, 312 Гц,
- 23 dBv (Output reference)
REC CAL and GP CAL = Open
G P=5B
----------------2.5 В -----------------
OB ----------
REC CAL = 5 .0 В
REC CAL = 2.5 в
щ т ш т ж \\
U ^ W /
' M
t
I I II
100
Ik
10k
ЮОк
Частота, Гц
Рис. 2.56. Регулировки уровня и АЧХ канала записи-воспроизведения на ИМС СХА 1878
no
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Рис. 2.55. Канал записи-воспроизведения с Dolby B/C/S на ИМС СХА 1878
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
111
112
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
4BEQ (N/C/M )
VGS VGS
(C) (B)
чSPEED(NS/HS)
for R-ch
чОЕСкА/В (А/В)
ч REC MUTE
ч REC VOL
4REC BAL
' ' pa ss SW
yNR/MUTE/PASS)
CONTROL
4METER SW/(ON/MUTE)
4M0DESW(REC/PB)
sNRSW/(OFF/B/C)
4SSW(S/BC/CAL)
''
4(0FF/AMS/BS)
am ssw
to Control lC-«
vVcc
V ee< -
GND^
4VEE
4GND(VG)
4lREF(REC/PB)
1
D
ЛС
DiAb
sDVcc
sDGND
for R-ch
sNRIREF
VGS
'
[DECk-A]
Puc. 2.57. Структурная схема ИМС CXA1878
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
ПЗ
П4
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Рис, 2.58. Структурная схема ИМС СХА 1797
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
H I^ G N D
П5
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
116
а 30
Vcc Vee =±5.5 В
NORM Таре - NORM Speed ‘
со
•о
FQ CAL and GH CAL: open .
Ф 20
0d B = 3 1 5 ^ , -2 4 d B V
10
REC CAL = 5,0 В
REC CAL = 2.5 В
-10
10
100
I
a ;
k
Юк
ЮОк
Юк
ЮОк
Частота, Гц
б 30
Vcc Vee = ± 5 .5 В
со
NORM Таре - NORM Speed ‘
•о
FOCAL and GH CAL: open
ф 20
OdB = 315 Гц, -2 4 d B V
mv.
i.Ub
GH = 5,0B
-1 0
30
ш
•о
10
100
I
k
Частота, Гц
г- |- 'Г 1 Т 1 1 11----- 1 "I г I тп п—
Vcc Vee = ±5.5 В
NORM Таре - NORM S peed'
FOCAL and GH CAL: open OdB = 315 Гц, -2 4 d B V
На рис. 2.57 приведена
внутренняя структура этой
ИМС (один из каналов).
Примерно такими же функ­
циями, за исключением авто­
поиска пауз и корректирую­
щего УВ, но с более гибкой
электронной регулировкой
АЧХ предкоррекции УЗ обла­
дает ИМС CXA1797Q.
Внутренняя структура
одного канала изображена
на рис. 2,58, а на рис. 2.59,
а — в показано влияние
постоянных напряжений на
входах REC CAL (R56), GH
CAL (R61) и FQ CAL (R63)
на АЧХ предкоррекции тока
записи. Управление режи­
мами осуществляется через
И-битовый последователь­
ный интерфейс. Применение
CXA1797Q имеет смысл в
деках с автокалибровкой [1].
ЮОк
Puc. 2.59. Влияние постоянных напряжений на
входах ИМС СХА 1797 на параметры:
а — уровень записи;
б — коррекцию на средних частотах;
в — коррекцию на высших звуковых частотах
Децилинейный компандер dbx
Разберемся в алгоритме и схемотехнике dbx. Компандер dbx в режиме
записи (dbx-кодер) повышает уровень тихих сигналов, «отрывая» их от
собственных шумов канала записи-воспроизведения (ленты). А в режиме
воспроизведения (dbx-декодер) «опускает» их на место, заодно подавляя
шумы (рис. 2.60).
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
117
ОПО
I
!
! Искажения
Выход
магнитофона, дБ
Источник, дБ
Кодирование
Декодирование
^
Рис. 2.60. Принцип работы децилинейного компандера dbx
□
Примечание.
Отличие dbx от других компандеров, в т ом числе и Dolby, состоит в
том, что при такой весьма глубокой динамической обработке он не
вносит фазовых искажений и не наруш ает мгновенный спектр звуко­
вого сигнала.
Важность этих характеристик для обеспечения высокой верно­
сти доказана потом и кровью современных хай-эндщиков даже при
«корявом» в смысле АЧХ и рассогласования уровней, канале записивоспроизведения.
На рис. 2.61 приведены осциллограммы двух сигналов с одинаковым
амплитудным спектром (первая гармоника 100%, вторая гармоника 50%),
но с разной фазой второй гармоники: в фазе (А) и в противофазе (В)
с первой. Очевидно, что во втором (В) случае пиковое значение суще­
ственно больше, хотя мощность сигнала и его среднеквадратическое
напряжение одинаковы.
А теперь глянем на блок-схему dbx (рис. 2.62).
Первое, на что стоит обратить внимание — применение детектора
истинных среднеквадратических значений RMS, абсолютно нечувстви­
тельного к фазовым искажениям канала магнитной записи. То есть ком-
Рис. 2.61. к пояснению влияния фазовых соотношений на квазипиковый уровень
Кодер dbx
Декодер dbx
Кпф
Кпи
27Гц 20кГц
/
12дБ
Кпф
х д
VGA
-*
X
0) ~
12дБ
X
VGA
y
I
1
27Гц ЮкГц
2 0 д ^
-
\
Z
(0
►
-
Y'
Кпи
27Гц ЮкГц
/
X
\
Z=XY Кпи
Кд
Кд
-*
-
/
rms
Кдет
2 0 д ^
-
/
Кпф*
-
\
/
Квз
rms
Кдет
L.
Рис. 2.62. Структурная схема компандера dbx
плементарность кодера и декодера обеспечена при любой ФЧХ канала
записи-воспроизведения.
Вторая ключевая особенность dbx — мгновенные АЧХ и ФЧХ кодера
и декодера суть постоянны, т. е. не зависят ни от уровня, ни от спектраль­
ного состава звукового сигнала. Вся обработка заключается в линейном
делении (кодер) и умножении (декодер) звукового сигнала на медленно
меняющийся коэффициент. Напряжение с выходов RMS детекторов,
а АЧХ\ФЧХ фильтров как в основном канале, так и в детекторном от
уровня сигнала не зависят.
Ну и третий «кит», на котором построена философия dbx — линей­
ность (коэффициент сжатия 2:1 в логарифмическом или децибельном
масштабе) характеристик сжатия/расширения во всем рабочем диапа­
зоне (рис. 2.63 — «децилинейная», сравните с «билинейной» рис. 2.20,
рис. 2.16 у Долби). Все вместе они и обеспечивают уникальные особен­
ности, упомянутые двумя абзацами выше.
Сердце компандера dbx — безусловно, аналоговый перемножитель УСА,
который в кодере работает в режиме деления входного звукового напряже-
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
119
ния на напряжение с выхода
детектора, а в декодере — умножения. Поскольку через него
проходит звуковой сигнал, он
должен быть предельно линей­
ным и малошумящим.
Понятно, что для обеспече­
ния децилинейной амплитуд­
ной характеристки рис. 2.63
требуется и высоколинейный
стабильный RMS детектор.
Вспоминая муки с установкой
нуля вольтметров истинных
среднеквадратических значе­
ний, выполненных на термопа­
рах (ВЗ-40, например), специ­
Рис. 2.63. Амплитудно-амплитудные
алисты со стажем могут пред­
характеристики компандера dbx
ставить неординарность и этой
задачи.
Особо остановимся на функциях фильтров, изображенных на блоксхеме (рис. 2.62). Входной полосовой фильтр кодера (это единственный
блок, чаще всего имеющийся только в кодере) отрезает все инфра- и уль­
тразвуковые/радиочастотные сигналы, которые могут просочиться на вход
кодера и вызвать интермодуляционные искажения.
Полосовой фильтр канала детектора пропускает на вход детектора
только составляющие в частотном диапазоне 27 Гц — 10 кГц (для кату­
шечного варианта «dbx I» 20 Гц ■—20 кГц), которые «надежно» передаются
каналом записи-воспроизведения. Его назначение то же, что и у цепей
«спектрального скоса» Dolby C/S: исключить влияние помех и нели­
нейности АЧХ канала записивоспроизведения на частотах
выше 10 кГц на точность декоди­
рования сжатого сигнала.
Фильтр предыскажений (ПИ)
кодера имеет фиксированную
АЧХ, изображенную на рис. 2.64
(RECORD WEIGHTING) и «призадирает» ВЧ составляющие сиг­
нала записи на 12 дБ. Фильтр
5к 10к20к
де-предыскажений (ДПИ) в
декодере имеет АЧХ, обратную
Рис. 2.64. АЧХ фильтра предыскажений dbx
рис. 2.64.
120
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Уровень
Контрабас
Шум
Рис. 2.65. К пояснению «дыхания шипения» в такт с громким НЧ сигналом
Понятно, что без ПИ + ДПИ громкий НЧ сигнал, например, контра­
бас, блокируя сжатие/расширение/шумопонижение, приводил бы к появ­
лению заметного на слух шипения магнитной ленты в такт с фортиссимо
и его исчезновению в пианиссимо (рис. 2.65).
Противникам широкополосных компандеров, утверждающим, что dbx
подвержены «дыханию шипа», следует напомнить, что подавление шипа
в считающейся образцовой в смысле защищенности от модуляционных
шумов Dolby В равно всего 10 дБ [1].
Схемотехника dbx II
Самая ранняя из известных мне схемных реализаций dbx И, приме­
ненная в деке Technics RS-M270X, на редкость громоздка. Она имеет 42
транзистора, 10 операционников и по паре «полузаказных» микросхем
VCA и RMS, тип которых ни в схеме, ни на корпусе не обозначен.
Раскрыта лишь «упрощенная внутренняя структура» (рис. 2.66), кото­
рая практически повторяет схемотехнику патентов Дэвида Блэкмера.
Конструктивно компандер выполнен на отдельной печатной плате, размеры
которой превышают размеры основной платы деки, на которой смонтиро­
ваны УВ, УЗ, ГСП, ИУ и контроллер ЛПМ. В связи с ограниченной практи­
ческой ценностью и большим объемом полную схему этого варианта dbx II,
как и малораспространенную версию на ИМС ВА651, опустим.
-® — (Э—(|)—® —©
Рис. 2.66. Упрощенная схема управляемого напряжением усилителя VCA
и детектора среднеквадратических значений RMS
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
121
Гораздо более удачный и широко распространенный вариант
(рис. 2.67, дека Теас Z-7000) выполнен на микросхемах рРС1252Н2 (VCA)
и рРС1253Н2 (RMS) фирмы NEC.
Поскольку дека трехголовочная (со сквозным каналом записивоспроизведения), то применены раздельные кодер (ENCODER) в кана­
лах записи и декодер (DECODER) в каналах воспроизведения. На тран­
зисторах Q700 и Q702 выполнены только НЧ части входных полосовых
фильтров. Режекцию ВЧ помех осуществляет фильтр, размещенный в
предварительном УЗ. Поскольку в деке применены еще и Dolby, этот ВЧ
фильтр является МРХ-фильтром для Dolby-кодера и поэтому вынесен из
печатной платы dbx.
Полосовые фильтры канала детектора выполнены на Q701, Q703. Это
совмещенный активный ФНЧ (^=10 кГц) 3-го порядка и ФВЧ (^р=27 Гц)
2-го порядка. ИМС VCA U700 (U703) совместно с ОУ U702 (U705) обра­
зуют, соответственно, аналоговый делитель (умножитель). RMS детек­
торы выполнены на U701 и U704. Фильтры ПИ и ДПИ образованы пас­
сивными RC-цепочками C702C703R705R706 и C722C723R745R746, а
взвешивающие фильтры детектора — C713R725R726, C733R765R766.
Как в любом компандере, dbx-кодер включается в разрыв между пред­
варительным УЗ с линейной АЧХ + регулятором уровня записи и оконеч­
ным корректирующим УЗ, а dbx-декодер — между выходом УВ и линей­
ным выходом деки (рис. 2.19 и рис. 2.38).
Назначение триммеров:
♦ R737, R777 — симметрирование RMS-детекторов. Процедура ре­
гулировки — на вход платы подать 100 Гц 300 мВ и в контрольных
точках ТР1, ТРЗ добиться полной симметрии напряжения частотой
200 Гц — рис. 2.68, справа — симметрировано, слева — несимметрировано;
♦ R711, R751 — балансировка VCA. Процедура регулировки — на
вход платы подавать поочередно напряжение 400 Гц 300 мВ и нуле­
вое, а триммерами добиться одинакового постоянного напряжения
в обоих случаях на выходах U702, U705;
♦ R727, R767 — подстройка уровня (процедура регулировки — на
входы подать 400 Гц 300 мВ и триммерами добиться выходного на­
пряжения 300 мВ на выходах — резисторах R715, R755).
УВ и УЗ необходимо регулировать, исходя из номинального входного/
выходного напряжений компандера 300 мВ. Реально измеренные на типо­
вой ленте МЭК I значения взвешенного по МЭК-А отношения сигнал/шум
в режимах «ш. п. выкл/Dolby B/Dolby C/dbx» составляют 60/69/77/88 дБА,
соответствующие спектрограммы приведены на рис. 2.69.
Переключение режимов кодер/декодер (E/D) выполняется внешними
переключателями SW1, а единственным подстроенным элементом —
122
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
• Unless otherwise specified, DBX РСВ voltage
value refers to DBX IN.
Puc. 2.67. Принципиальная схема компандера dbx на микросхемах iaPC1252, 1253
123
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
ENCODER
С704
ЮОр
С707
С708
0.1
4h
R7I7
4.7к
R7I9
ЗЗк
R720
6 8к
Q70I
U70I
(RMS)
U702
(1/2)
ОOIV
C7I5
I0/35V
С706
io;i6v
(В Р)
С705
ЮОр
DECODER
R760 Q703
U704
(RMS)
U705
(1/2)
R753 ЗЗк
VA..
С725
ЮОр
С729
0.003
C73I
ЗЗОр
U700 Ш 8 0 0 )
U706
U 7 07
а
р Р С 1 25 2Н 2
)uP C I253H 2
ISS133T-77
U 70( (U 8 0 t )
DSI35D
U702 ( )
U703 I U 8 0 3 )
U704 (U 8 0 4 )
NJM 45580
>iP C l252H 2
U 7 05 I
NJM 4558D
NJM 78LI2A
>jA79LI2AC2
—
)
>jPCi253H2
DBX P C B
0700
0701
0702
0703
0704
(0800)
(0801)
(0802)
(0803)
(0804)
2S C 18 I5G R
2 S C I8 I5 G R
2SC 18I5G R
2 S C I8 I5 G R
2SK M 7
124
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
К
ш ш
Рис 2,68. Симметрирование напряжения в контрольных точках при налаживании
Ш _
20
50
100
200
500
1к
2к
5к
10к
20к
Гц
Рис. 2.69. Сравнение эффективности Dolby в, Dolby С dbx
триммером на выводе 1 ИМС — достаточно установить втекающий в
вывод 13 ИМС ток 15±5% мкА при подаче на оба входа (Input А, Input В)
1 кГц, 20 мВ. На двух внешних транзисторах выполнены полосовые
фильтры каналов детектора, RC-цепи взвешивания подключены к вхо­
дам RMS-детекторов (выводы 3 и 20), фильтр ПИ образуют RC-цепи на
выводах 5 и 18 ИМС, а фильтры ДПИ — в цепях встроенных ОУ (выводы
7-9 и 14-16).
Номинальные (О дБ) входное и выходное напряжения AN6291 всего
20 мВ, что обусловлено требованием обеспечения 20 дБ перегрузочной
способности при минимальном напряжении питания 1,8 В. Типовый
коэффициент гармоник 0,3% [1].
Применение процессора пространственного звучания
Dolby Surround Pro Logic pPC1892
Алгоритм работы аналогового процессора объемно-пространст­
венного звука рРС1892 фирмы NEC основан на суммарно-разностном
и фазовом преобразовании входных сигналов. Несмотря на относитель­
ную функциональную простоту процессор:
♦ хорошо декодирует звуковое сопровождение кинофильмов, записан­
ное в системах Dolby Surround (DS) и Dolby Surround Pro Logic (DSPL);
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
125
♦ позволяет получить объемно-пространственный эффект при обра­
ботке обычных (незакодированных) моно- и стереофонограмм;
♦ обеспечивает возможность регулировать громкость, баланс и тембр
фронтальных каналов.
Небольшое питающее напряжение (12 В) делает возможным приме­
нение ИС не только в домашних стационарных, но и в автомобильных
аудиокомплексах.
На рис. 2.70 приведена предлагаемая схема включения рРС1892 с
изображением основных функциональных узлов, входящих в ее состав.
Входные сигналы левого и правого каналов Л и П поступают на форми­
рователь объемного эффекта через сумматор, фильтр нижних частот
(ФНЧ1) и монауральный фильтр (МФ) — в режиме «4» — «объемное
моно», или вычитатель — в режимах «2» и «3» — «объемное стерео» и
«кинофильм» через коммутатор К1.
Далее следует четырехзвенная фазовая линия задержки с дополни­
тельным выходом после первого звена. В режиме «2» используется только
первое звено фазовращателя, в остальных, «3» и «4», — все четыре.
Переключение звеньев осуществляется коммутатором К2. Затем сиг­
нал объемного эффекта поступает через управляемый усилитель, фильтр
(ФНЧ2), компенсатор (КС) смещения постоянной составляющей и ком­
мутатор КЗ на суммарно-разностную матрицу, где производится сумми­
рование в противофазе сигнала эффекта с исходными сигналами Л и П.
Одновременно с коммутатора КЗ сигнал поступает на вывод 9 DA1,
являющийся выходом тылового «канала эффекта» в типовой схеме вклю­
чения ИС.
После матрицы сигналы Л и П, «обогащенные» объем но­
пространственными компонентами, проходят через узел электронного
регулирования громкости, баланса и тембра на выходы левого и правого
фронтальных каналов — выводы 14 и 12 DA1.
Кроме этого, имеется выход суммарного сигнала Л+П, поступающего
на вывод 13 DA1 через отдельный управляемый усилитель. Этот сигнал
может быть использован для формирования центрального канала или
отдельного НЧ-канала для сабвуфера.
D
Примечание.
При контрольных прослушиваниях работы процессора, включен­
ного по типовой схеме, было установлено, что наилучший объемно­
пространственный эффект получается при использовании двух АС в
тыловых углах помещения, подключенных противофазно к одно- или
двухканальному УМтыла, по сравнению с применением одиночной АС,
расположенной позади слушателей.
126
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Ni7
ю о
S1, S 2 > " р е ж и м р о б о т ы "
R 1 - ро г . - " о б и | 8 я г р о м ю с т ъ "
S 1
S 2
5 3 - tKn4)0r " з ф ф о к г ф р о * г Г
R 6 - рог. ( / Н П ) - " ц о и т р "
0
0
С Т Е Р Е О
♦ 5 В
0
М О Н О
♦ 5 В
НА
1
В Ы К Л Ю Ч Е Н О
2
О Б Ъ Ё М Н О Е
3
К И Н О Ф И Л Ь М
4
О Б Ъ Ё М Н О Е
0
♦ 5 8
5 4 - выкл. "Тыл"
R I O - p o f . ф < Х М Т ) - “э ф ф о « т R 2 3 - p o f . - “б а л а н с "
R 2 7 - per. - " г р о м к о с т ь ф р о н т "
R2e-pof.-'YtM6pH4"
12В1
R 3 0 - p e r . -"тембр 84R 2 2 -рог. - " э ф ф е к т ф р о н Г
Рис. 2.70. Предлагаемая схема включения рРС1892 с изображением основных
функциональных узлов, входящих в ее состав
127
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
’ТЫЛ"
Вых.
ф(Л-П)
+5В
ф(П-Л)
R
222.0 _
вых. ^
R77
“СИН
Ю
кЮ
к
С2в
029
Н н
Н И
1.0
С24 С25 1.0
R24 R28
6н6
0.15
п 510 510
34
R17
И иь22К
R14
С22;
ЧИР
R16
24
R15
22к
R19
24
122.0
Ж
S3
С23
'
1.0
+12 В
•VDPOHT
032
HI
умРС1892
Вых.
. 0 Л+<р(Л-П)
0,1
УЗЕЛ
f li- T
г>л
Л
22,0
РЕГУЛИ­
КЗ
КС
РОВКИ
ГРОМКОСТИ
ВАЛАНСА
И ТЕМБРА
” © I** Вьос
034||33
П-ф(Л-П)
030
R34
i^
22,0 - т - Ч л
RM .(J,
22k
DA2 - DA4 ^
+12В- С15..33
R
1к6
сзе
Ю
-411—I
22.0
С14
1и
037
JL
R25 R29
0,15
510 D510
D
C27 CM
031
HH
’ НИ
1.0
R3« Вых.
t.o
(Л+П) R28
41h
22.0
n OH
ЦЕНТР" l-c10k
fiR» "
"m
•0"
i
020
6н5
i
+5B
К157УД2
128
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Поскольку все электронные регулировки уровней каналов (кроме
громкости фронтальных Л и П) — независимые, потребовалось приме­
нение общего регулятора громкости системы, включенного на входе ИС
(К1,рис. 2.70).
Также была замечена слишком большая насыщенность фронтальных
каналов объемными компонентами разностного сигнала при оптималь­
ной установке соотношения громкостей фронт/тыл, которая приводила к
заметному изменению тембральной окраски исходной фонограммы.
Причиной этого является «жесткая» привязка входного сигнала канала
эффекта (выв. 9 DA1) к входному — суммарно-разностной матрицы.
Так как изменить внутреннюю структуру ИС невозможно, разделение
этих сигналов было произведено следующим образом. Последовательно
с С23, включенным между выв. 6 DA1 и общим проводом, служащим для
нейтрализации действия ООС в компенсаторе постоянной составляю­
щей сигнала, был включен регулировочный резистор R22.
Это позволило осуществить регулируемое ослабление сигналов
эффекта на выв. 9 DA1 и входного для матрицы в пределах О...-20 дБ
относительно уровня, установленного регулятором эффекта R10.
Сигнал объемного эффекта первоначального уровня при этом был
взят с С17 — ФНЧ2 (выв. 30 DA1) через буферный усилитель DA2.1;
вывод 9 DA1 при этом не используется. На DA2.2 выполнен инвертор
для получения парафазного выхода при использовании двухканального
УМ тыла.
О
Примечание.
Таким образом, R10 регулирует «общий» объемный эффект, а R22 —
эффект во фронтальных каналах в зависимости от положения R10.
При необходимости можно полностью разделить регулировки
эффекта во фронтальных и тыловых каналах. Для этого нужно приме­
нить спаренный регулятор уровня тыла (4,7—10 кОм) вместо R20, R21,
выходных сигналов DA2.1 и DA2.2, а R10 установить в положение макси­
мального коэффициента передачи.
Для максимального уменьшения коэффициента гармоник, вызванных
протеканием выходного тока через выводы 14 и 12 ИС, фронтальные УМ
подключаются через буферные усилители DA3.1 и DA3.2.
Выход на УМ «центра» осуществляется через отдельный буфер DA4.1 и
пассивный фильтр с полосой пропускания 80 Гц — 15 кГц для качествен­
ной передачи диалогов при обработке процессором звукового сопрово­
ждения кинофильмов.
На рис. 2.71 приведена схема низкочастотного канала для сабвуфера,
а на рис. 2.72 — схема блока питания. На сумматор DA4.2 сигналы посту­
пают с выходов DA3.1 и DA3.2. Элементы R39, С40 образуют ФНЧ первого
Глава 2. Устройства динамической обработки звукового сигнала
129
--
-L _L _L"o"
Рис. 2.71. Схема низкочастотного канала для сабвуфера
КР142ЕН8Б
(7812)
-1 2 ...15В
+ 16...22 В
^Ю00мк-^С50
+ 12В
78L05
ПАС
DAb
ПАТ
UA/
С51 Т
0.47МК
+ _С 5 2
Т Т "22мк
С53 X
0,47мк~|~~
+5 В
X
С54
22мк
Рис. 2.72. Схема блока питания
порядка с фиксированной частотой среза около 150 Гц. На DA5.1 выпол­
нен фазовращатель, R42 осуществляет регулировку фазы НЧ-сигнала в
пределах О—180°. На DA5.2 реализован активный ФНЧ второго порядка
с изменяемой (R45) частотой среза (50—150 Гц). Регулировка выходного
уровня НЧ производится R48.
Детали. В конструкции применены переменные резисторы типа
СП-3-30 с кривой В — R1, с кривой А — R45, остальные СП4-1.
Конденсаторы типов К10-17, К73-9, К73-17 с 5% отклонением от номи­
нала, электролитические— К53-1, К53-4, К50-35, К50-24. Вместо
К157УД2 можно использовать одиночные ИС К157УД4, К544УД1 и т. п.,
сдвоенные TL072 и другие качественные ОУ, скорректированные до еди­
ничного усиления.
Стабилизатор DA6 необходимо установить на радиатор площадью не
менее 50 см^.
При работе устройства центральный канал используется только в
режимах:
♦ «3» — при обработке сигналов, записанных в системах DS и DSPL;
♦ «4» — для монофонического сигнала звукового сопровождения с
обычного телевизора.
На музыкальных стереофонограммах применение центрального
канала приводило к сужению фронтальной стереобазы и некоторому
ухудшению объемного эффекта.
130
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Наилучший объемно-пространственный эффект получался при воепроизведении т. н. «живых» фонограмм классической и эстрадной музыки,
записанных в концертных залах с помощью микрофонов. В разностном
канале таких записей содержатся компоненты реальных реверберационных отраженных сигналов звукового поля «первичного» помещения.
При оптимальной установке соотношения громкостей фронт/тыл зву­
ковая картина максимально приближается к «атмосфере живого зала».
Оперативное сравнение получаемого пространственного эффекта со
звучанием исходной фонограммы производят совместной коммутацией
переключателей S1 и S2 — «режима работы» и S4 — «отключение тыла».
Об электрических параметрах рРС1892. Коэффициент гармо­
ник выходных сигналов ИС в звуковом диапазоне частот составляет
0,03...0,05% при Ug^=0,5 Взфф и R„=100 кОм (без буферных усилителей).
Уровень собственных шумов относительно ид^=0,5 В (О дБ):
♦ фронтальных каналов -78...-80 дБА;
♦ суммарного Л+П -86...-88 дБА;
♦ тылового -77...-79 дБА.
При этом регуляторы тембров и баланса — в среднем положении,
регуляторы «центр», «эффект», «громкость-фронт» — в положении мак­
симального усиления. Это гарантирует отсутствие слышимых шумов
в паузах сигнала даже при уровне максимальной громкости аудиоком­
плекса 110 дБ в помещениях с уровнем естественных акустических шумов
30—35 дБА.
Для проверки возможности применения ИС процессора в многока­
нальном регуляторе уровня сигнала были проведены измерения разли­
чия регулировочных характеристик управляемых усилителей фронталь­
ных каналов Л и П трех экземпляров микросхем, взятых из одной партии.
ИС включались парами в четырехканальном режиме.
На соединенные вместе выводы 19 подавалось общее управляю­
щее напряжение (О...+5 В). Коэффициенты передачи всех каналов при
Uynp=+5 В были уравнены с погрешностью менее ±0,1 дБ с помощью спе­
циальных буферных усилителей с пределами регулировки Ку=±1,5 дБ.
Разбаланс коэффициентов передачи всех усилителей при синхронном
регулировании ослабления К^ не превышал:
♦ ±0,5 дБ — в диапазоне Ку=0...-40 дБ;
♦ 0,8 дБ — в диапазоне -40...-60 дБ [1].
ГЛАВА 3
МАЛОШУМЯЩИЕ И КОРРЕКТИРУЮЩИЕ
ПРЕДУСИЛИТЕЛИ
Цепочка коррекции АЧХ пьезозвукоснимателя
для подключения к обычному винил-корректору
В связи с тем, что канавка грампластинок с частотой вращения 78
об/мин намного шире, чем обычных (33 1/3 и 45 об/мин), для их вос­
произведения современные звукосниматели с узкой иглой непригодны.
Пассивная RC-цепочка (рис. 3.1), предложенная
0 ---- ^
----------- 0 английским аудиофилом Б. Дж. Веббом, включается
-J- 3300 ^ параллельно керамической головке звукоснимателя с
PICKUP
ЗЗк усил. широкой иглой (магнитные звукосниматели с широкой
иглой не выпускались).
Рис 3 1 Схема
корректирует уровень и АЧХ таким образом,
пассивной
что становится возможным ее подключение к входу
RC-цепочки
«винил-корректоров» для современных магнитных
головок звукоснимателя.
Помимо значительного расширения частотной полосы достигается
снижение уровня шумов и помех, что существенно улучшает качество
воспроизведения раритетных грампластинок с частотой вращения
78 об/мин [64].
Малошумящий предусилитель-корректор с взвешенным входом
Предлагаемый предусилитель-корректор для магнитного звукосни­
мателя ЭПУ обладает следующими техническими характеристиками.
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц — 40 дБ. Входное сопротивле­
ние — 47 кОм. Входная емкость — 82 пФ. Выходное сопротивление —
470 Ом. Номинальный уровень вых. сигнала — 500 мВ. Перегрузочная
способность — 26 дБ.
Приведенный к входу уровень шумов совместно с головкой MF-104
(взвеш. по МЭК-А) составляет -80 дБ. Расчетное значение коэффициента
гармоник — не более 001%. Минимальное сопротивление нагрузки —
15 кОм. Максимальная емкость нагрузки — 3000 пФ. Потребляемый ток,
не более — 12 мА.
132
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Автор (Ю. Каранда) использовал предусилитель-корректор для модер­
низации электропроигрывателя «Арктур-006», но с изменением печатной
платы его вполне можно встроить и в другие конструкции.
В «Арктуре-006» применено довольно качественное ЭПУ G-2021 про­
изводства польской фирмы «Unitra» на базе сверхтихоходного линейного
двигателя. В его состав входит магнитная головка звукоснимателя (МГЗС)
MF-104, позволяющая получить показатели по нулевому классу качества.
Однако встроенный предусилитель-корректор на ИМС К157УД2 уже не
соответствует современным требованиям к этим узлам.
Недоверие вызывают резисторы с 5% допуском, которые явно неспо­
собны обеспечить требуемое по ГОСТ отклонение АЧХ 0,3 дБ. А 100%-ая
ООС по постоянному току обеспечивается электролитическим конденса­
тором завышенной емкости (очевидно, для перекрытия огромного поля
допусков).
Это привело к повышенному уровню инфранизкочастотных помех.
Временная нестабильность делает непредсказуемой АЧХ на частотах
ниже 20 Гц, а отсутствие смещения приводит к возникновению нелиней­
ных искажений.
При индуктивности МГЗС более 200 мГн предусилитель-корректор со
входом на полевых транзисторах с р-п переходом имеем преимущество
по шумам в сравнении с его биполярным аналогом. Кроме того у полевых
транзисторов более широкий диапазон входных сигналов и практически
нулевой входной ток.
Совет.
Если использовать каскад с автосмещением, то можно исключить
еще один неприятный атрибут подобных схем — электролитиче­
ский конденсатор в цепи ООС.
Бороться со смещением на выходе каскада можно, применив актив­
ный интегратор в цепи ООС, но можно поступить и еще проще. Если
полное усиление предусилителя-корректора разделить на две примерно
равные части, а за входным каскадом поставить ОУ с большим коэффи­
циентом усиления, то можно добиться ухода «нуля» не более 1 В в диа­
пазоне температур 0...+50 ®С.
Учитывая, что на выходе первого каскада сигнал еще невелик, ограни­
чивать сигнал предусилителя-корректора будет, как обычно, выходной
(второй) каскад. Кроме того, грамотное разделение усиления и частотной
коррекции между двумя каскадами позволяет уменьшить искажения и
улучшить точность АЧХ ПК.
Принципиальная схема одного канала предлагаемого предусилителякорректора изображена на рис. 3.2. Во входном каскаде применена малошумящая транзисторная сборка КПС104Г. Резистор R6 служит нагрузкой
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
СЮ.
Ю ОмкхЮ В
133
.С 12
.С П
"0.047МК
’ O .Imk
DA1.DA2 К157УД2
C 2 i
^+15В
750-1“
R5
220
R7
4,7к
С7*
R8
Юк
DA1
6(2)
+U
VT1.1
КПСЮ4Г
1
FC
1
R1
150
ш
-и:
СЗ
0,1мк
R3
47к
.С Г “
’ 82
-[Ж>
R2
150
FC
R8
Юк
Ч :
R9
2,34к
R11
18,2к
11
7(1)
II
27
С 8 II4700
R12 75к
—{ЖЬDA2
□С5^
8(147[б.8
чж
100
С4
0.0309МК
ж>
R13
681к
11
9(13)
С6
1мк
R10
14,7к
5(3)^
6(2)
7(1)
ПС9^
XS2
8 (J 4 jj5 ,6
X I
С 15.
Ю ОмкхЮ В"
xsr
к вых.
прав,
канала
9(13)
чн
ЧЖ >-
R4
R14
470
С16.
0,1мк"
С13
0.047МК
С14
0.047МК
1 Г
J -1 5 B
■0 Корпус
Рис. 3.2. Принципиальная схема малошумящего предусилителя-корректора
с взвешенным входом
входного каскада, цепь R5C2 корректирует его усиление. Резистивный
делитель R7R8 задает постоянное напряжение на стоке полевых транзи­
сторов и входах ОУ DA1.
Поскольку полевые транзисторы работают в режиме со сравнительно
большим током стока (не менее 1 мА), без ущерба отношению сигнал/
шум в качестве DA1 применен биполярный ОУ К157УД2, отличающийся
низким уровнем шумов, высокой линейностью и повышенной нагрузоч­
ной способностью. Это позволило снизить номиналы резисторов цепи
ООС.
Отношение (R9/R4)+l определяет коэффициент усиления каскада на
НЧ, а цепь R9C4 задает постоянную времени т=72,2 мкс, выбранную с
учетом уменьшения глубины ООС каскада. Конденсатор С5 корректи­
рует АЧХ ОУ.
Резистор R3 определяет стандартное входное сопротивление
предусилителя-корректора, равное 47 кОм, цепь R1R2C1 — входной
фильтр радиочастотных наводок.
Резистор R14, определяющий выходной импеданс предусилителякорректора, для уменьшения «интерфейсных» искажений увеличен до
470 Ом. Конденсаторы СЮ—С16 шунтируют шины питания, уменьшая
интермодуляционные искажения и снижая склонность ОУ к самовоз­
буждению.
Детали и конструкция. Для получения высоких качественных пока­
зателей предусилителя-корректора следует применять высококачествен­
134
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
ные компоненты. Резисторы лучше брать малошумящие типа С2-26, но
вполне пригодны и обычные МЛТ.
□
Совет.
При выборе резисторов для входных цепей следует учитывать тот
факт, что при прочих равных условиях более мощные резисторы
шумят меньше маломощных.
Но поскольку шумы предусилителя-корректора вплотную приблизи­
лись к собственных тепловым шумам МГЗС, эти детали реально не очень
влияют на общий уровень шума системы МГЗС-ПК.
Конденсаторы времязадающих цепей (равно как и резисторы)
должны обладать возможно меньшими температурной и временной
нестабильностями, их точность должна быть не хуже 1%. На практике
следует отобрать конденсаторы с близкими к требуемым номиналами,
а затем резисторы, сохраняя неизменным произведение RC. Автор
использовал конденсаторы следующих типов: С1, С8 — К31-11; С2, СЗ,
С П —С13, С14, С16 — КМ-6; С4, С6 — К73-17; С5, С7, С9 — КТ-1; СЮ,
С15 — К50-35.
Вместо сборки VT1 без изменений в печатной плате и заметного ухуд­
шения шумовых характеристик можно применить сборку КПС104Д или
два транзистора КПЗОЗВ; ОУ К157УД2 можно заменить на К157УДЗ или
КР1434УД1А.
Конструкция предусилителя-корректора и чертеж печатной платы
(рис. 3.3) обусловлены размерами экрана, в который он вставляется.
Габариты и посадочные места печатной платы соответствуют заменяемой
плате предусилителя-корректора. Конденсаторы С13, С14 устанавлива­
ются соответственно над ИМС DA1, DA2. Поскольку гнездо XS1 в дан­
ном предусилителе-корректоре не может быть использовано по своему
прежнему назначению (переключение МГЗС на внешний предусилителькорректор), то оно запараллелено с выходным гнездом XS2.
Некоторой переделки требует схема ЭПУ. С платы Pt-2 следует выпа­
ять транзисторы Т201, Т202. Они предназначались для шунтирования
МГЗС при поднятом тонарме. Но, как показала практика, ни к каким
ощутимым последствиям их ликвидация не привела. Провода, идущие
от платы к МГЗС, следует отпаять, затем, сняв МГЗС и узел ее крепления,
вытащить из трубки тонарма и свить попарно. Затем все возвращают на
свои места, и проводники распаивают на свободные (ни с чем не соеди­
ненные) лепестки платы Pt-2.
Затем прокладывают две витых пары, помещенные в экран, от платы
Pt-2 к предусилителю-корректору. Экранную оплетку следует поме­
стить в изолирующую оболочку и соединить с «корпусом» обеих плат.
Соединяющие проводники должны быть минимальной длины.
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
135
Рис, 3.3, Конструкция предусилителя-корректора и чертеж печатной платы
Налаживание предусилителя-корректора, как обычно, следует начи­
нать с тщательной проверки монтажа. Корректирующую емкость С5 вре­
менно увеличивают до 15—22 пФ. Затем предусилитель-корректор под­
ключают к блоку питания на 15 В с током не менее 20 мА и измеряют
постоянное напряжение на выходе DA1. Подбором R6 добиваются его
уменьшения до уровня 0,5 В. Затем подключают к выходу DA1 осцил­
лограф (желательно, через выносной делитель для уменьшения вноси­
мой емкости) и находят минимальное значение емкости С5, при которой
каскад еще не возбуждается.
136
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Далее на вход 1 (при отключенных МГЗС и С1) через антикорректор
следует подать прямоугольный сигнал с частотой 1—10 кГц и подбором
С7 добиться приемлемой формы импульсов на выходе предусилителякорректора.
□
Примечание.
Желательно иметь гладкую, без выбросов переходную характери­
стику с максимально крутыми фронтами.
Затем подбирают емкость конденсатора С1, добиваясь минимальной
неравномерности АЧХ предусилителя-корректора на частотах выше
10 кГц при воспроизведении измерительной грампластинки. Из-за отсут­
ствия последней автор (Ю. Каранда) оставил номинал С1 таким же, как и
в заводском варианте ПК «Арктура-006».
Питание предусилителя-корректора нужно осуществлять от стаби­
лизированного источника с напряжением ±15 В с током не менее 20 мА и
двойной амплитудой пульсаций не более 1 мВ. Рекомендуется умощнить
штатный блок питания, уменьшив сопротивления резисторов R1, R4 на
плате стабилизатора до 470 Ом (1 Вт).
Субъективная оценка качества звучания подтвердила преимущества
предложенного предусилителя-корректора по отношению к заводскому
варианту. Звучание фонограмм стало легким и прозрачным, резко умень­
шились уровни шума и фона ЭПУ.
Шумы работающего предусилителя-корректора столь малы, что на
слух сравнимы с собственными шумами используемого усилителя мощ­
ности «Вега-122С». В бытовых условиях шумы практически не слышны.
Увеличение перегрузочной способности входного каскада проявилось в
исчезновении неприятных жестких призвуков, сопровождавших гром­
кие высокочастотные звуки, особенно на импортных грампластинках,
записанных по технологии Direct Metal Mastering [35].
Профессиональные RIAA-винилкорректоры
Профессиональные RIAA-винилкорректоры (предусилителикорректоры для звукоснимателей электропроигрывающих устройств
аналоговых грампластинок) предложил Дьюла Сипош. Первый вариант
(рис. 3.4) предназначен для головки с подвижным магнитом (MM-type).
Входной каскад с линейной АЧХ и Кц=22,5 дБ выполнен на сверхмалошумящем звуковом предусилителе А1 SSM2015. Микросхема имеет
следующие параметры: спектральная плотность шумов, приведенная к
входу, — не более 1,3 мкВ/Гц; полоса 700 кГц при Ки=100; коэффициент
гармоник — не более 0,007% при выходном напряжении 7 В.
137
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
+22.5ДБ - 0 , 1 7 д Б + 1 6 ,6 дБ -1 7 ,6 7 дБ +16,6дБ
(1 кГц) г
.L ie л
R2 31,8 k _
(-48dBu) Be
"S i
С1
0.15МК
Rt
Т
7,95 mc Y
RI
53 k
0 ,0 1 m k T
I
-3 ,3 5 д Б
R4 34 k
ОдБ
-lO dB u
(4...14ДБ)
Ki
V9
(aszimm.)
Hi
C 4.
R2
-0
0 ,0 0 2 2 m k '
3,54 k
Ki
(szimm.)
75 mkc
0
-1
69 k 0
0
0
22,5 дБ
16,6 дБ
Рис. 3.4. Первый вариант схемы профессионального RIAA-винилкорректора
Lo
138
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Остальные каскады построены на ОУ SSM2134. Каскады на А2 и АЗ
обеспечивают линейное усиление на 16,6 дБ каждый, а также коррекцию
АЧХ пассивными RC-цепочками в соответствии с требованиями стан­
дарта R1AA (75 М К С = R4C4 на блок схеме, 318 мкс = R2C2, 3180 мкс =
= C2R2R3/(R2+R3).
Дополнительную коррекцию на инфранизких частотах (полезна при
проигрывании коробленых грампластинок) в соответствии с допол­
нением R1AA/1EC (R1AA-78) обеспечивает цепочка на выходе первого
каскада А1 (7950 мкс = C1R1 на блок-схеме).
Предусилитель имеет два выхода — несимметричный Ki (А6) с номи­
нальным уровнем -1 0 dBu (245 мВ) и принятый в профессиональной
и High-End аппаратуре симметричный H1/LO (А5), выходной уровень
которого можно регулировать потенциометром 20 кОм (в цепи ООС
каскада А4) в пределах от Одо +10 dBu (от 0,775 до 2,45 В).
Переключателями во входной цепи можно изменять как входное
сопротивление (69/47 кОм), так и входную емкость (от О до 350 пФ с
шагом 50 пФ), что необходимо для оптимального согласования с кон­
кретной головкой и соединительным кабелем.
Второй вариант (рис. 3.5) может работать как с головками с подвиж­
ным магнитом (входной каскад в нижнем левом углу схемы, К„=28 дБ),
так и с подвижной катушкой (MC-type, входной каскад в верхнем левом
углу, К„=44 дБ).
Коррекцию АЧХ выполняет второй каскад (А2). Корректирующие
цепочки на этот раз не пассивные, а включены в ООС ОУ А2. Точность
такой «активной» коррекции не отличается от «пассивной», поскольку
применено инвертирующее включение ОУ.
Постоянные времени коррекции 3180 мкс = R3C3, 318 мкс = R2C3,
75 мкс = C2R2R2/(R2 + R1). Переключателем можно как включить, так и
отключить дополнительную коррекцию R1AA/1EC++R1AA.
В табл. 3.1 приведены стандартные значения АЧХ для обоих стандар­
тов, которые в звуковом диапазоне практически совпадают, а основные
отличия проявляют на содержащих инфразвуковые помехи частотах.
Выходные каскады второго варианта такие же, как и первого.
Параметры винилкорректоров: чувствительность 0,5 мВ (MC-type) /
3 мВ (MM-type), входное сопротивление 100 Ом (МС) / 47 кОм (ММ),
выходное сопротивление 1 кОм (несимметричный выход), перегру­
зочная способность +24 дБ, отклонение АЧХ от стандартной не более
0,25 дБ (R1AA, 20—20000 Гц) и не более 1 дБ (R1AA/1EC, 2 — 20000 Гц),
сигнал/шум при КЗ входа > 90 дБ, коэффициент гармоник (20—20000 Гц,
= 2 В) < 0,01%, интермодуляционные искажения (SMPTE 60 Гц/4 кГц
4:1) <0,02% [48].
139
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
44 дБ
А2...А5
Ki
(szimm.)
Ki
(aszimm.)
Рис. 3.5. Второй вариант схемы профессионального RIAA-винилкорректора
Таблица 3.1
Стандартные значения АЧХ
RIAA/IEC [dB]
RIAA [dB]
6.3
+9,4
+20
8.0
+11,2
+20
+20
10,0
+12,8
+20
+5.7
+20
12.5
+14,1
+20
+7.6
+20
16.0
+15,4
+20
RIAA [dB]
F[Hz]
-0 .2
+20
+1.8
+20
3.15
+3.7
4.0
5.0
F[Hzl
RIAA/IEC [dB]
2.0
2.5
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
140
Таблица 3.1 (продолжение)
F[Hz]
RIAA/IEC [dB]
RIAA [dB]
+19.3
630
+0,8
+0.8
+19.0
1000
0,0
0.0
+17.0
+18.5
1250
-0 .8
-0 .8
40.0
+16.8
+17.8
1600
-1 ,6
-1 .6
50.0
+16.3
+16.9
2000
-2 .6
-2 .6
63.0
+15.4
+15.8
2500
-3 .7
-3 ,7
80.0
+14.2
+14,5
3150
-5 ,0
-5 ,0
100
+12.9
+13,1
4000
-6 ,6
-6 .6
125
+11.5
+11,6
5000
-8 .2
-8 ,2
F[Hzl
RIAA/IEC [dB]
RIAA [dB]
20,0
+16.3
25,0
+16.8
31.5
160
+9.7
+9.8
6300
-Ю .О
-10,0
200
+8.2
+8.2
8000
-1 1,9
-11,9
250
+6.7
+6,7
10000
-13,7
-13,7
315
+5.2
+5,2
12500
-15,6
-15,6
400
+3.8
+3,8
16000
-17,7
-17,7
500
+ 2.6
+ 2,6
20000
-19,6
-19,6
Высококачественный винил-корректор Джеффа Маколэя
Как правило, недорогие («бюджетные») винил-корректоры
(предусилители-корректоры) для головок звукоснимателя с подвижным
магнитом выполняют на одном ОУ в неинвертирующем включении с
одной петлей частотнозависимой корректирующей ООС.
Такое решение на частоте, скажем, 20 Гц требует довольно большого
(порядка 60 дБ) усиления, что не позволяет использовать в полной мере
преимущества ООС и приводит к возрастанию нелинейных искажений.
Кроме того, возникают неточности и в формируемой АЧХ.
В высококачественном винил-корректоре Джеффа Маколэя (рис. 3.6)
усиление распределено на три каскада, причем АЧХ формируется каскадами
с инвертирующим включением, АЧХ которых точно задается соотношением
полных сопротивлений цепочек, образующих ООС (в отличие от неинвер­
тирующего включения, в котором к этому соотношению добавляется 1).
При использовании ОУ типа TL074 или ОР275 такое схемотехниче­
ское решение привело к снижению искажений на 23 дБ [16].
6800
IU
6,8 к
6800
47к
^70к
^70к
1,8к
.
11к
Г
Рис. З.б. Принципиальная схема винил-корректора Джеффа Маколэя
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
141
Сверхмалошумящий согласующий предусилитель
для МС головки звукоснимателя
Головки звукоснимателя с подвижным магнитом (ММ — moving
magnet) обладают:
♦ высокой чувствительностью (3,5—5 мВ);
♦ повышенной индуктивностью (что требует от предусилителя высо­
кого входного сопротивления, обычно 47 кОм);
♦ большой массой подвижной системы (совместно с упругостью ма­
териала грампластинки возникают нежелательные резонансы).
В High-End аппаратуре чаще применяют головки с подвижной катуш­
кой (МС — moving coil), имеющей малую массу и индуктивность, но и на
порядок меньшую чувствительность. Такие головки иногда подключают к
обычному ММ винил-корректору через повышающие трансформаторы.
Создают значительные преграды для реализации качественного зву­
чания:
♦ относительная узкополосность головок;
♦ необходимость тщательного экранирования от внешних магнит­
ных полей;
♦ нелинейность петли гистерезиса на начальном малосигнальном
участке.
Рис. 3.7. Принципиальная схема сверхмалошумящего согласующего предусилителя
для МС головки звукоснимателя
142
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
г. Бук предложил схему дополнительного линейного сверхмалошу­
мящего согласующего предусилителя, позволяющего обойти эти огра­
ничения (рис. 3.7).
Входной дифкаскад выполнен на трех парах малошумящих кремние­
вых р-п-р транзисторов SSM2220 (эквивалент МАТОЗ) Т1—ТЗ. Питание
этих транзисторов от генератора стабильного тока на красном свето­
диоде D in транзисторе Т4 оптимизировано для работы с низкоомным
источником сигнала — рабочий ток коллекторов каждого транзистора
составляет 2 мА.
Дифкаскад нагружен на дифусилитель на интегральном ОУ IC1.
Причем для компенсации коррелированных шумов генератора тока Т4
введен триммер Р1. Для минимизации дополнительных шумов цепи ООС
R9—R11 ее приведенное к базе ТЗа сопротивление должно быть значи­
тельно меньше, чем эквивалентное шумовое сопротивление источника
(100 Ом для МС-головки).
С другой стороны, уменьшение сопротивления R9—R11 может приве­
сти к перегрузке выхода ОУ IC1. Указанные на схеме (рис. 3.7) номиналы
в сумме дают около 600 Ом. Учитывая небольшое выходное напряжение
(единицы милливольт) это не приводит к перегрузке ОУ.
А эквивалентное сопротивление в цепи базы ТЗа меньше 6 Ом обеспе­
чивает беспрецедентно низкую спектральную плотность приведенных к
входу шумов предусилителя. Коэффициент усиления устройства состав­
ляет 24 дБ, уровень собственных шумов в полосе 22 кГц:
♦ -74 дБ невзвешенный;
♦ -76,2 дБА взвешенный по МЭК-А, относительно входного напря­
жения 0,5 мВ/ 25 Ом.
Входное сопротивление 100 Ом (R1) — стандартное для МС-головок.
Разделительный конденсатор С2 — неэлектролитический, хотя автор
рекомендует металлопленочный МКТ Siemens [52].
Ламповый винил-корректор
с непосредственной связью между каскадами
Еще одну ламповую схему с непосредственной связью между каска­
дами, на этот раз винил-корректора (УК для магнитного звукоснимателя
ЭПУ грамзаписи), разработал А. Бокарев (рис. 3.8).
Автор считает 6С4П-ДР гораздо более пригодной для входного
каскада, чем «малошумящей» 6Ж32П/ЕР86 из-за сильнейшего микрофон­
ного эффекта последней. Неплохо себя проявляет во входном каскаде (и
не требует изменений схемы) и совершенно свободная от микрофонного
эффекта 6Н1П-ЕВ-0С, а также 6Н23П-ЕВ.
143
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
+200 В
18к
.2 0 0 М К
*3 00
Р
20к
В
+200
Х \6 С 4 П
_ 1/2 6Н6П
З.Зк
Ч
47кГ
12к
0 .0 2 7 М К
220
47к
V
+Ю 2В
З.Зк
+1 В
В
В
ЮОк
МООВ
+300
Юмк
400 В
200мк
6800
Н
6.2к =
Г
ТбОВ
L
Рис. 3.8. Схема лампового винил-корректора
с непосредственной связью между каскадами
RIAA-коррекция АЧХ чисто пассивная, осуществляется цепочкой
100 кОм — 12 кОм — 27 нФ — 6800 пФ между первым и вторым каска­
дами.
Коэффициент усиления на частоте 1 кГц равен 280, для его повышения
в 3 раза можно применить во втором каскаде более дефицитную 6С15П.
В блоке питания (рис. 3.9) применен без переделок трансформа­
тор ТС-180-2 от старого черно-белого ТВ (это, вообще говоря, хоро­
ший источник деталей для конструирования ламповых УНЧ), дроссель
ДР-5-0,08 отУЛПЦТ.
Хитрое включение в выпрямителе анодного напряжения кенотрона
вместе с полупроводниковыми диодами объясняется необходимостью
обязательной задержки появления анодного напряжения на время про­
грева катодов [31].
5.6
-2 0 0
В
2 Гн
Ш Г>Г^Г\
ж.
+300
Ан. I канал
+L200мк +^2 0 0 М К
300
В
300
В
I—
220
+300
В
В
+300
I
fI—^
1*:
ЗООк
.9
Кю
^9*
К ю ’
В
JLЗООк
Накал I канала
6,3 В
Накал II канала
6.3 В
1мк +
160В “
75к
75 к:
ЮОк
т
Рис. 3.9. Принципиальная схема блока питания
. 1мк
’ 160 В
144
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Простой транзисторный усилитель-корректор
Creek Audio Limited ОВН-8 для магнитной головки звукоснимателя
Традиционный в последнее время подход к конструированию различ­
ных блоков звуковой аппаратуры на основании операционных усилите­
лей (ОУ) имеет свои достоинства и недостатки.
Достоинства — относительная простота построения схем и предска­
зуемость поведения. Недостатки — обязательное использование общей
отрицательной обратной связи и возникающая при этом необходимость
частотной коррекции, уменьшающей усиление с повышением частоты.
Кроме этого, ОУ с хорошими звуковыми параметрами — низкими
шумами и искажениями — стоят недешево, порой до $10—15. В то же
время ОУ оптимизирован для применения «вообще», и в некоторых част­
ных случаях простая транзисторная схема может заменить несколько
операционных усилителей и при этом не только не ухудшить, но даже
улучшить качество звучания.
Показанная на рис. 3.10 весьма простая схема усилителя-корректора
ОВН-8 (версия 1996 года) нашей компании Creek Audio Limited неплохо
это иллюстрирует. Используя всего пять транзисторов на канал, эта схема
дает хорошие результаты как при измерениях, так и по качеству звука.
Принцип работы схемы (рис. 3.10). Нетрудно заметить, что она
содержит всего один транзистор, усиливающий напряжение — Q1.
Транзисторы Q2—Q3 образуют составной повторитель, работающий как
динамическая нагрузка для Q1.
R СН
R СН
Рис. 3.10. Принципиальная схема простого транзисторного усилителя-корректора
Creek Audio Limited ОВН-8
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
145
Q4 — В Ы Х О Д Н О Й повторитель с нагрузкой в виде источника тока на Q5. И
вся схема! Пассивные цепи коррекции С4, С5+С5А, R5 и R6 включены парал­
лельно динамической нагрузке. Q1 работает как весьма линейный генератор
тока благодаря местной обратной связи, создаваемой резистором R3.
Нелинейные искажения этого транзистора частично компенсируются
искажениями динамической нагрузки. В результате коэффициент гар­
моник на 1 кГц не превышает 0,1% даже при максимальном выходном
напряжении (примерно 5 В RMS). А при более реалистичном уровне
порядка 300—500 мВ коэффициент гармоник, измеренный анализатором
спектра, равен примерно 0,005—0,007%, что меньше уровня шумов.
Кстати, при повторении этой схемы можно увеличить напряжение
питания с 20 до 40—45 В, соответственно изменив схему стабилизатора
и применив R13 с повышенной до 1 Вт мощностью рассеивания. Это
позволит увеличить максимальное выходное напряжение вдвое, повы­
сив перегрузочную способность усилителя.
Большое значение для качества звучания этой схемы имеет точность
элементов цепей коррекции и качество источника питания. При исполь­
зовании резисторов и конденсаторов с 1%точностью отклонение АЧХ от
идеальной RIAA кривой составляет менее 0,3 дБ в диапазоне частот от
100 Гц до 20 кГц.
D
Примечание.
Стехнической точки зрения эта схема имеет немало недостатков,
но при ее поразительной простоте это, пожалуй, простительно, да
и эти недостатки мало сказываются на качестве звучания.
Для желающих улучшить эту схему: рекомендуется попробовать
использовать на входе буфер-повторитель на N -канальном полевом
транзисторе. Это усложнит схему, но позволит уменьшить искажения,
связанные с некоторой (небольшой) зависимостью входного сопротивле­
ния этой схемы от частоты.
Несколько слов о примененных транзисторах. Самые подходя­
щие транзисторы — это указанные на схеме ВС550В или ВС550С. Q4 и
Q5 могут быть проще, например, ВС546. Специального подбора тран­
зисторов указанных марок не требуется. При применении других тран­
зисторов нужно выбирать малошумящие п-р-п с большим выходным
сопротивлением коллектора и усилением по току выше 150—200 [47].
Микрофонный предусилитель с балансным входом
Микрофонный предусилитель (рис. 3.11) Дьюлы Сипоша имеет обя­
зательный для профессиональной аппаратуры симметричный (баланс­
ный) вход, снижающий фон и помехи в сотни раз.
146
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
0+21 В
2x1 N752
Рис. 3.11. Принципиальная схема микрофонного предусилителя
Входной каскад на специализированной ИМС SSM2017 обеспечивает
возможность установки любого коэффициента усиления от 2 до 2000 и
имеет низкий собственный уровень шумов. Обведенные на схеме штри­
ховой линией элементы (R8—R10, С8, Cinl, Cin2, Rpl, Rp2) обеспечивают
фантомное питание электретных микрофонов.
Примечание.
Для динамических микрофонов эти элементы из схемы надо исклю­
чить.
ktot
+ zaj(
0.1
Аи = 2>0(зс
у
0,01
А
Аи = 4
!■^и=200
0,001
20
------ 1------Л1
100
I
f.r u -
k
20
„.11 ,1М1-----10к 20к
Рис. 3.12. Зависимость коэффициента
гармоник от частоты при разных
коэффициентах усиления
Входное сопротивление
20 кОм (Rbi+Rb2)> ^ выходное
50 Ом (R3) обеспечивает ОУ
А2а, нуль, на выходе которого
поддерживает интегратор на
ОУ А2Ь.
Зависимость коэффициента
гармоник от частоты при раз­
ных коэффициентах усиления
изображена на рис. 3.12 [37].
Трансформаторный вари­
ант предусилителя этого же
автора (рис. 3.13) выполнен
на ОУ и имеет на входе повы-
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
147
- о +48 В
[О-н
_ . + 470МК
= 0,1мк = - 2 5 В
рО ,1мк=^
470МК
“ 25 В
0-18B
Рис. 3.13. Принципиальная схема трансформаторного варианта
микрофонного предусилителя
k,ot + zai(% )
Рис. 3.14. АЧХ коэффициента гармоник на начальном участке кривой намагничивания
шающий (1:8,150 Ом: 10 кОм) трансформатор. Коэффициент усиления в
пределах 28—50 дБ регулируется резистором R2a.
В связи с нелинейностью петли гистерезиса на начальном участке кри­
вой намагничивания коэффициент гармоник в этом случае несколько
выше (рис. 3.14), причем возрастает при уменьшении уровня [37].
Ламповый винил-корректор с пассивной RIAA-коррекцией
Еще одну низковольтную ламповую High-End схему с питанием от
двух аккумуляторов по 12 В предложил Стефано Перуджини. Это винилкорректор с пассивной RIAA-коррекцией (рис. 3.15), разбросанной по
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
148
47мк
"50 В
7,15к
120
Вх.
V IA .
100
,
20к
200
= }= 47 ,5к
Зх 47нФ + 2200пФ _1_
= 143,2нФ “ Г
X
Рис. 3.15. Принципиальная схема лампового винил-корректора
с пассивной RIAA-коррекцией
разным каскадам: постоянные времени 3180 и 318 мкс сформированы
в нагрузке первого каскада (169 кОм / 20 кОм / 47 нФ х 3 + 2,2 нФ), а
75 мкс — второго (390 кОм / 260 пФ).
При проектировании схемы для оптимизации режимов была приме­
нена программа анализа электронных схем PSpice, благодаря чему при
очень низком анодном напряжении удалось получить высокую перегру­
зочную способность 22 дБ при коэффициенте гармоник 1% на нагрузке
40 кОм. Ближайший отечественный аналог двойных триодов VI и V2
типа E188CC-SQ/7308 - 6Н23П-ЕВ [32].
Серия прецизионных винил-корректоров
Серию прецизионных винил-корректоров (ВК) для головок звукос­
нимателя с подвижным магнитом (ММ) ЭПУ предложил Сипош Дьюла.
На рис. 3.16 и рис. 3.17 приведены схемы ВК с «активной» коррекцией
АЧХ по стандарту RIAA цепями общей частотнозависимой ООС R1 —
AD845
Ю 00+ Ю О м к
-U t
R3
200 (34 дБ)
100 (40 дБ)
1%
-1 7 В
Рис. 3.16. Вариант №1 схемы винил-корректора с «активной» коррекцией АЧХ
по стандарту RIAA цепями общей частотнозависимой ООС
149
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
С5
R6
ЮОк
Ube
1%
I
I
СЗ
Ct Юмк
150
1% 25 В
=ф=0,03мк
1% _^
Rt = R 6|lR 7
+ U to -
^
0,1мк.
-0 + 1 8 В
ЮОмк
_ 0,1мк+ ЮОмк
-U to -
-0 -1 8 В
1,2 о''
25В
С2
8,2к =4=0,01мк
1%
200 (34 дБ)
100 (40 дБ)
1%
R5
499
1%
С6
3000:
1%
Uki
R4
ЮОк
1%
.ЮООмк
С4 =
’ 16В
Рис. 3.17. Вариант №2 схем винил-корректора с «активной» коррекцией АЧХ
по стандарту RIAA цепями общей частотнозависимой ООС
R3C1C2. Усилительные функции в первой схеме выполняет «полевой»
ОУ, во втором — «биполярный».
Примечание.
Ввиду малости входных токов ОУ с полевыми транзисторами на
входе, в первой схеме удается избежать применения «лишних» разде­
лительных электролитических конденсаторов.
Обе схемы обеспечивают отклонение АЧХ коррекции от стандартной
не более чем на ±0,2 дБ, коэффициент гармоник не более 0,01% и коэф­
фициент усиления на частоте 1 кГц 34 дБ.
Из-за того, что при неограниченном увеличении глубины общей ООС,
охватывающей ОУ в схеме неинвертирующего усилителя, коэффициент
усиления стремится не к О, а к 1, в ВК с активной коррекцией возникает
методологическая погрешность АЧХ коррекции.
Теоретически абсолютно точную коррекцию могут обеспечить ВК с
«пассивной» коррекцией, в которой АЧХ задается пассивными частотно­
зависимыми делителями, не входящими в цепи ООС.
Пример такого ВК изображен на рис. 3.18. Здесь каскад на ОУ А1 —
усилитель с линейной АЧХ (К^ = 1 + R4/R3), обеспечивающий низкий
уровень шумов и согласование по сопротивлениям, а RIAA-коррекцию
формирует цепь R1R2C1C2.
Согласование с нагрузкой и компенсацию общего ослабления сигнала
в пассивном делителе выполняет второй масштабный усилитель на ОУ
А2, выходной разделительный конденсатор в котором может быть заме­
нен активной схемой поддержания на выходе «нуля» по постоянному
току (интегратор на ОУ АЗ, обведен штриховой линией).
При таком же 1%-ном отклонении номиналов отклонение АЧХ от
стандартной здесь не превышает ±0,02%, а коэффициент усиления на
частоте 1 кГц равен 40 дБ.
150
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
l/^ S S M -2 1 3 9 СЗ
Юмк
R3
499
Рис 3.18. Схема винил-корректора с «пассивной» коррекцией, в которой АЧХ задается
пассивными частотнозависимыми делителями, не входящими в цепи ООС
В наиболее совершенной схеме (рис. 3.19) первый каскад выполнен на
т. н. «инструментальном усилителе» А1, имеющем линейную АЧХ и сим­
метричный (балансный) вход. Последний факт позволяет эффективно (в
десятки раз) подавлять сетевой фон и помехи, поводимые на провода,
идущие от головки звукоснимателя, даже без их экранирования (экрани­
рованные провода имеют бОльшую собственную емкость и могут значи­
тельно искажать АЧХ на ВЧ).
1. когг
2. когг
1
JL
Rta
'
23,7к
1%
ВпЛ 5
Юк
1% М 2
Cta
кЗО О
1%
Rg л
1 % M l5
Rtb
Ctbi
23,7к
270 Ц
1% ЬГ 1%
V Ctb2
7
p40
1%
А
Юк
1 % V l2
16
+Ut о-
■0+17В
ЮОмк
To.iMK+ 1(
R6
1М
у 1%
СЗ
i i O .l M K
0,1мк- ЮОмк
-Шо-
-0 -1 7 В
Рис. 3.19. Наиболее совершенная схема, в которой первый каскад выполнен
на «инструментальном усилителе»
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
151
АЧХ коррекции в этом устройстве формируется «гибридно»:
♦ ВЧ (75 мкс) постоянная времени — пассивной цепочкой R1C1, а СЧ
(318 мкс);
♦ НЧ (3180 мкс) постоянные времени — активной ООС R2 — R4C2.
Благодаря этому высокая точность пассивной коррекции (отклонение
от стандартной АЧХ ±0,02 дБ) здесь сочетается с хорошей перегрузочной
способностью (коэффициент гармоник устройства порядка 0,001%) во
всем звуковом диапазоне, характерной для активной коррекции.
Активная схема поддержания «нуля» на выходе (интегратор на ОУ АЗ)
позволяет полностью избавиться от «электролитов» на пути звукового
сигнала, способных значительно ухудшить звучание.
Для ЭПУ, оборудованных головками звукоснимателя с подвижной
катушкой (они имеют лучшие частотные характеристки, но развивают
на порядок меньшее напряжение), автор предлагает дополнительный
линейный предусилитель (рис. 3.20) на сверхмалошумящем ОУ, выход
которого соединяется с входом обычного ВК [55].
+Uto
-0 + 1 5 В
0 , 1 м к + | i OO m k
RIAA
0,1мкй^00мк
-Uto
^ t-o -1 5 B
Рис. 3.20. Схема дополнительного линейного предусилителя
на сверхмалошумящем ОУ
Аудиосигнальная часть профессионального сценического
радиомикрофона
В настоящее время непременным и очень удобным атрибутом про­
фессиональной сценической аппаратуры являются радиомикрофоны.
Подобные радиосистемы достаточно дороги, и попытки их самостоятель­
ного изготовления единичные, да и те не особо удачны.
Причина этого в том, что хорошая профессиональная радиоси­
стема обладает настолько высокими параметрами, что реализовать их
«на коленке» весьма сложно. За основу разработки взята схема радио­
микрофона SH-1 и приемника SR-1 японской фирмы SAMSON. При
переработке схемы были устранены ошибки, допущенные фирмойизготовителем при разработке этой модели.
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
152
D
Примечание.
В данном разделе будет описан только аудиосигнальный тракт,
высокочастотная часть может быть произвольной.
Важным требованием к сценической радиосистеме является:
♦ большой динамический диапазон;
♦ очень большой запас по перегрузке.
Обычный радиотракт может обеспечить динамический диапазон
около 35—50 дВ, что весьма мало в случае сценической радиосистемы.
Поэтому все подобные устройства включают в свой состав компандерные шумоподавители, например, dbx или подобные.
Не является исключением и данная схема. При мощности передат­
чика 10—20 мВт, чувствительности приемника 1 мкВ и расстоянии 20 м
подобный аудиотракт позволяет получить отношение сигнал/шум около
82—89 дВ при динамическом диапазоне более 100 дВ.
Обратимся к схеме. На рис. 3.21 изображена схема аудиочасти радио­
передатчика. Схема рассчитана на работу с динамической или электретной микрофонной головкой. На малошумящих операционных усилите­
лях ICla и IClb собран микрофонный усилитель.
__________________________
100мк=^
16В _L
R13
51к
1^ 0 1 1N4148
С17 C 1 8 j ^
R14
9,1к
22
100
R16
150
С16
0 .0 2 2 М К
Н1“ '
116115
R15 ЮОк
Т
i
Dr.2
22мкГн
114
IC2
NE571N
С9^
Юмк=^
Ю В _L
Рис. 3.21. Принципиальная схема аудиочасти радиопередатчика
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
153
Усиление первого каскада регулируется более чем в 70 раз, чтобы под­
строить чувствительность микрофона под условия использования: тихий
голос, громкий вокал, медные духовые и т. д. Для этого подстроенный
резистор RP1 выведен под шлиц отвертки.
Резисторы R5, R6 и конденсатор С5 формируют среднюю точку
для работы операционных усилителей от однополярного источника.
Конденсатор С6 выполняет функции разделительного. Для дополнитель­
ного улучшения динамического диапазона использован эмфазис.
В данной схеме использованы две цепи преэмфазиса:
♦ R7R8C7 до компрессора;
♦ R13R14C15 после компрессора.
Цепь R9R10C8 вносит небольшую фазовую коррекцию на верхнем
участке диапазона, а конденсатор С9 развязывает сигнальную цепь по
постоянному току.
На микросхеме IC2 собран компрессор. Цепь R12C12 формирует
частотную характеристику взвешивания компрессора, обеспечивая раз­
ную компрессию для сигналов разных частот, а конденсатор С14 опреде­
ляет скорость срабатывания и отпускания компрессора.
Использованная в данном устройстве микросхема компрессора,
строго говоря, разрабатывалась для систем связи, но ее характеристики
оказались настолько высокими, что позволили фирме SAMSON приме­
нить ее в подобном устройстве, и весьма успешно.
Конденсаторы С17 и С18 предохраняют модулятор от попадания
частот ультразвукового диапазона. Через развязывающий дроссель
Dr.2 сигнал поступает на частотный модулятор передатчика (точка С).
Питание и общий провод аудиочасти также развязаны от радиоча­
стотной схемы дросселями Dr.l и Dr.3, соответственно. Питание пода­
ется в точку D, а общий провод — точка В. Четвертым соединением
частей схемы является точка А. Сюда вместо антенны подается сигнал
с выхода передатчика. Таким образом, общий провод аудиочасти играет
роль излучающей антенны. Конденсаторы С16 и С20 являются блокирую­
щими по питанию.
Теперь обратимся к схеме приемника, она изображена на рис. 3.22.
Сигнал с частотного детектора (точка F) радиоприемной части через раз­
делительный конденсатор С1 поступает на усилитель ICla, в обратную
связь которого включена первая цепь деэмфазиса R3R4C4. После этого
сигнал поступает на ФНЧ R7C5, срезающий высокочастотные составля­
ющие, которые могут повлиять на работу экспандера.
Далее сигнал проходит цепь мьютирования C6R8RL-1 и через истоковый повторитель на транзисторе Q1 подается на каскад экспандирования
на микросхеме IC2. Цепь R10C9 определяет, как и в передатчике, частот­
ную зависимость характеристики экспандирования, СЮ определяет
154
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Dr.l 22мкГн
IC1 NJM2043
IC2 NE571N
ЮЗ LM78L09
чЬг.З
<1 ЮмкГн
-кдзюл^^
I S|
ЧрОмкГн
Рис. 3.22. Принципиальная схема приемника
время реакции и релаксации, а элементы C11R11R12RP1 представляют
собой цепь регулировки компенсации искажений.
После восстановления исходного динамического диапазона в экспан­
дере, сигнал проходит вторую цепь деэмфазиса R13R14C14 и через кон­
денсатор С15, срезающий постоянную составляющую, и ФНЧ R16C16, а
также развязывающие дроссели Dr.2 и Dr.3 поступает на выходное гнездо
приемника.
Цепь R5R6C2 формирует искусственную среднюю точку для работы
операционных усилителей от однополярного питания. Конденсаторы СЗ
и С12 — блокирующие по питанию. Стабилизатор питания на микро­
схеме IC3 вырабатывает напряжение питания +9,5 В для всего устрой­
ства. Через дроссель Dr.l и точку G питание подается на радиоприемную
часть.
К точке Н подключается выход порогового шумоподавителя при­
емника (SQUELCH). Когда радиосигнал передатчика отстутствует или
очень мал, пороговый шумоподавитель посредством реле RL-1 устраняет
прохождение шумов ЧМ-детектора на выход устройства.
Теперь остановимся на возможных заменах элементов. Найти малошу­
мящие операционные усилители с низким напряжением питания M5218L
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
155
И NJM2043 может оказаться затруднительным. В передатчике можно
применить импортные микросхемы LA3160, ВА328, M5152L, M51521L,
M51522L. Кроме того, можно применить отечественные К157УД2, К157УДЗ,
КР1434УД1 с соответствующими цепями коррекции.
В приемнике возможно применение микросхем LM358, LM324,
К157УД2, К157УДЗ, КР1434УД1. Микросхемы NE571N могут быть
заменены на NE571D, SE571N, SE571D, SA571. Полевой транзистор
2SK118 можно заменить на 2SK117. Если вы не сможете приобрести этот
транзистор, можно выпаять его из импортного электретного микрофона,
например CZN-15E, купить которые сейчас не составляет проблем.
Вывод, соединенный с мембраной микрофона — затвор, с корпусом —
исток, отдельный выход — сток. Диод 1N4148 в передатчике заменяется
на КД521,КД522,КД510.
Аудиотракт передатчика в настройке не нуждается. Настройка при­
емного аудиотракта заключается в компенсации искажений экспандера
подстроенным резистором RP1. Лучше всего это делать по измерителю
нелинейных искажений, подав на вход аудиотракта сигнал 1 кГц с гене­
ратора НЧ такой амплитуды, чтобы получить на выходе аудиотракта
амплитуду около 75 мВ. Если у вас нет измерителя нелинейных искаже­
ний, можно просто ограничиться установкой на выводе 9 микросхемы
IC2 напряжения +1,8 В. Схемы подключения динамических и конденса­
торных микрофонных головок показаны на рис. 3.23.
Характеристики аудиотракта. При
работе в составе радиосистемы SH-1/SR-1
общий I
данный аудиотракт обеспечивает следующие параметры. Полоса пропускания по
аудио не уже 30—18000 Гц. Радиус действия:
Рис. 3.23. Схемы подключения
при отношении С/Ш не менее 88 dBA — динамических и конденсаторных
/^ /т 1 т
микрофонных головок
до 30 м, а при отношении С/Ш не менее
58 dBA — до 90 м. Общий динамический диапазон до 102 дВА. Выходной
уровень приемника — 77,5 мВ. Напряжение питания передатчика 9 В
(Duracell 1604).
Коротко о радиочасти. Передатчик может быть собран на дискрет­
ных элементах или на микросхеме ВА1404. Особое внимание следует
уделить стабильности частоты передатчика. Тракт РЧ приемника можно
выполнить на микросхемах AN7205, AN7213, ВА4402, ТА7358АР. Тракт
ПЧ можно собрать на микросхеме LA1235 (как в оригинале) или AN7224.
Необходимое условие — выход сигнала S-метра или порогового устрой­
ства SQUELCH для работы системы мьютирования (приглушения).
Можно также весь радиоприемный тракт собрать на одной микросхеме
К174ХА34 [9].
156
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Бестрансформаторный предусилитель с балансными входом и
выходом для студийного конденсаторного микрофона
Мик Тибор разработал схему бестрансформаторного предусилителя с
балансными входом и выходом для студийного конденсаторного микро­
фона (рис. 3,24). Основное усиление выполняет специализированная
ИМС IC1 (малошумящий дифференциальный усилитель со скоростью
нарастания 17 В/мкс и спектральной плотностью напряжения шумов,
приведенного к входу, 0,95 нВ/“^Гц), коэффициент усиления этого каскада
Ки=(10000[Ом]/Р1+100[Ом])+1 можно регулировать подстроечником Р1.
Вход защищен как от статического электричества или бросков напряже­
ния (D1—D4), так и от радиочастотных наводок (С4).
Тг1 - 2 3 0 В /2 х 1 5 В /1 2 В т
Тг2 - 2 3 0 В /2 х 1 2 В /6 В т
ТгЗ -2 3 0 В /2 х 1 2 В /6 В т
4
— -t- .
А
11 С6 22мк
ll+_L
-230 В
О-
J
GR101 В80С1000
7815
125МА-5 С
-С101 _ L
i
c 102
1C101
-0 -И 5 В
JLcio3±L С104
Тг1 _L
В2
125мА
^
Хс105 Х сю б
Тг2 В80СЮ00 1 + 22 0 0 м к]7 0 .1 м к
1C
J_
?-15В
J _ C 1 0 7 _ L С108
I gnd
LM317T
Рис. 3.24. Схема бестрансформаторного предусилителя
с балансными входом и выходом
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
157
Второй Итретий каскады на ОУ IC2/1 и IC2/2, соответственно, обеспе­
чивают дополнительное усиление (в R8/R7 раз), развязку для стандарт­
ной 600-омной нагрузки и организацию противофазного (балансного)
выхода без применения трансформатора.
Влок питания, кроме обеспечения стабилизированных двухполяр­
ных напряжений для IC1, IC2, формирует высокостабильное фантомное
питание (+48 В) микрофона [10].
Современные ламповые винил-корректоры
Предусилители-корректоры для магнитного звукоснимателя по спо­
собу формирования АЧХ можно разделить на три типа:
♦ с частотнозависимой ООС;
♦ с пассивной коррекцией;
♦ смешанные варианты, когда используются и частотнозависимая
ООС, и пассивная коррекция.
□
Примечание.
В транзисторных схемах с низковольтным питанием пассивная кор­
рекция применяется редко из-за невозможности обеспечить доста­
точную перегрузочную способность на высоких частотах каскадов,
стоящих до цепи коррекции.
В ламповых схемах при высоких анодных напряжениях (от 100 В и
выше) требования к перегрузочной способности выполняются с боль­
шим запасом. Эксперименты автора (К. Воброва, Екатеринбург) пока­
зали, что ламповые схемы с пассивной коррекцией звучат предпочти­
тельнее, чем с частотнозависимой ООС. Кроме того, схемы с глубокой (в
случае предусилителя-корректора — до 40 дВ) частотнозависимой ООС
часто недостаточно устойчивы.
Звучание ламповых каскадов усиления напряжения существенно
определяют конденсаторы, шунтирующие сопротивление смещения в
катоде для устранения обратной связи. Поэтому наиболее радикальным
вариантом устранения их паразитных свойств является полное устране­
ние этих конденсаторов.
Чтобы не сильно проиграть при этом в усилении, сопротивление сме­
щения в цепи катода нужно выбирать по возможности меньше, выводя
лампу на участок характеристики с большими токами.
Однако при неизменном сопротивлении анодной нагрузки в этом
случае есть опасность снизить напряжение на аноде лампы и попасть
на нелинейный участок характеристики. Поэтому напряжение питания
следует выбирать достаточно большим — более 300 В.
158
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Совет.
Для работы на цепь пассивной коррекции R8R9C5C7 (рис. 3.25) и на
выходной кабель предпочтительнее использовать катодные повто­
рители, что позволяет сделать цепь пассивной коррекции более низ­
коомной (а значит, менее чувствительной к наводкам).
Применение катодного повторителя на выходе позволяет также нагру­
жать аппарат на низкоомные входы других устройств. Катодные повто­
рители желательно строить по такой схеме, когда сопротивление утечки
сетки (1 МОм) включено в точку соединения сопротивления смещения
и сопротивления нагрузки катодного повторителя. При этом сопротив­
ление нагрузки выбирается по величине не менее 1/5 от внутреннего
сопротивления лампы. В данной схеме сопротивления нагрузки в катод­
ных повторителях — 27 кОм.
Как показала практика, основной проблемой для предусилителякорректора являются наводки и фон. Их устранение достигается:
♦ применением питания накала ламп постоянным током;
♦ применением двойных пермаллоевых экранов раздельно для блока
питания и для самой схемы, соединенных только в одной точке.
Рассматриваемая схема (рис. 3.25) содержит четное число усилитель­
ных каскадов с общим катодом — два и поэтому является неинверти­
рующей.
Уровень шумов для подобных схем в литературе оценивается на уровне
примерно в -70 дВ, уровень шумов грампластинки — на уровне -65 дВ.
По мнению К. Воброва применение входного каскада по каскодной схеме
не оправдывает заявленных преимуществ. При использовании обычного
каскада с общим катодом звучание аппарата предпочтительнее.
Впрочем, если звучание каскода нравится больше, его логично приме­
нить и в каскаде, следующем за цепью пассивной коррекции.
R10 10к
Т.
Рис. 3.25. Схема лампового винил-корректора
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
159
Сравнение звучания различных типов ламп (естественно, при под­
стройке режимов) выявило преимущество (для данного применения)
ламп ЕСС83 (российский аналог — 6Н2П). На втором месте — ЕСС88
(6Н23П), на третьем — ЕСС82 (6Н1П).
Коэффициент усиления данного аппарата на частоте 1 кГц — около
130. Потребляемый ток — около 8 мА на оба канала (не считая цепей
накала).
Схема блока питания использована классическая — конденсатор,
дроссель, конденсатор. Для питания нитей накала ламп выгоднее исполь­
зовать напряжение 12,6 В вместо 6,3 В (если лампы с накалом 6,3 В — сое­
динить их нити накала последовательно).
В этом случае можно не применять стабилизатор для их питания,
поскольку падение напряжения на выпрямительных диодах будет неве­
лико.
Представляет интерес сравнение звучания аппарата с выпрямителями
на кенотронах, германиевых диодах и кремниевых диодах. На основании
результатов прослушивания можно выбрать наиболее предпочтительный
вариант. Те же рекомендации справедливы и для всех остальных компо­
нентов аппарата.
Аппаратура, использовавшаяся при настройке и прослушиваниях:
♦ проигрыватели Dual CS721, Dual CS741;
♦ магнитные головки Shure V15 Туре III, Shure М95, Ortofon LM 20;
♦ предусилитель Audio Research LS7;
♦ усилитель мощности Audio Research VT60;
♦ акустика Acoustic Research 10, BIG Venturi Formula 6, JBL L50.
В
Примечание.
Новая волна интереса аудиофилов к старым добрым виниловым
грампластникам активизировала и интерес к предусилителямкорректорам для звукоснимателей (за которыми сегодня закрепилось
более удобоваримое название винил-корректоров).
А какой же High-End без ламп! Приводим материалы, на основе кото­
рых К. Бобров разработал свою схему (рис. 3.26, винил-корректор и блок
питания накальных цепей), а также два ламповых винил-корректора,
разработанных признанным Гуру High-End г-ном Хирояши Кондо
(Audio Note). Это модели М7 (рис. 3.27) и М10 (рис. 3.28), схемы которых
любезно предоставлены редакции Майком Остом [56].
к другому
каналу
11 мА оба канала
+350 В
18к
ЮОк
47мк
1М
Т 0 ,0 1 м к
ЕСС83
(12АХ7)
-L
+\\
V la^
r f
110
1,2к
R1
Ш
1мк
ЮОмк
Ш
Збк
2700 330
560I 8
8200
! г4
I
0,1мк
ЕСС83
(12АХ7)
I Re
! 250к
1к
1М
400 В
1к
1,8к
27к
47к
ЕСС83
(12АХ7)
250к
'nhlog
+
ЕСС82
(12AU7)
,
ЮОк
22к
!Н
ОВ
М Л 5015
Рис 3.26. Схема винил-корректора, разработанная К. Бобровым
2к
I QIH
2к
f-dJH fH
100+L 100+L 100+^
350
350 B ~ T 350 В
O.OlMK
PHONO
©
T U N E R Co -
ta p e
C«>
Puc 3.27. Схема лампового винил-корректора М7, разработанная Хирояши Кондо
Рис. 3.28. Схема лампового винил-корректора М10, разработанная Хирояши Кондо
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
163
Шумовые параметры операционных усилителей
Более 45 лет прошло с момента выпуска фирмой Fairchild в 1964 г.
первого серийного операционного усилителя (ОУ) рА702. За это время
область первоначального применения операционных усилителей в ана­
логовых вычислительных машинах (АВМ) расширилась до практически
всех направлений в радиотехнике. Причем использование ОУ обеспечи­
вает почти идеальную повторяемость характеристик как серийных про­
мышленных, так и радиолюбительских конструкций.
При разработке звукотехники, устройств автоматики, а также пре­
цизионных измерительных и высокочувствительных регистрирующих
устройств, кроме основных характеристик, часто необходимо знать
шумовые параметры ОУ.
Для корректного расчета шумовых характеристик усилительных узлов
нужно учитывать не только значение ЭДС шума, приведенной к входу в
рабочем диапазоне частот, но и шумового тока.
Для определения шумовых параметров ОУ был изготовлен изме­
рительный стенд по структурной схеме, приведенной на рис. 3.29.
Испытываемый ОУ включается по схеме неинвертирующего усилителя
(МУ1) с Ку=22 (рис. 3.30). При этом малосигнальная полоса пропускания
более 20 кГц обеспечивается с запасом для любого типа ОУ, независимо
от его частотных характеристик.
Эквивалентное сопротивление, приведенное к инвертирующему входу,
составляет менее 20 Ом. Это позволяет пренебречь шумами резисторов
ООС, а также протекающим по ним шумовым током ОУ При необходи­
мости подключаются цепи частотной коррекции, соответствующие кон­
кретному типу ИС.
К входу усилителя с помощью перемычек могут поочередно подклю­
чаться резисторы (С2-14, ±0,1%) 50 кОм, 10 кОм, образующие R„, или
общий провод (R„=0). Для исключения контактных шумов ОУ подклю­
чаются только пайкой.
Вх.
калибр.
[и>]‘
ФНЧ
]
МУЗ
СКВ-ПР
д а
19 кГц
Ку=22
Ку=45
Ку
100
Ри=0: 10; 50 кОм
КИ 2=1000
316
1000
ПФ
д а
М Э К-А
IBM PC
+
Spectra Lab
□
ж
Рис. 3.29. Структурная схема измерительного стенда
В З-38
164
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
С2.
470м к'
R6
33
25 В
R4
К
20
СЗ
R5
0 .2 2 М К
422
R8
470
R1 R2
10к ЮОк
DA1 ^
ни
С4
1 I Ir3 1 LС5
470М К
25 В
•
DA1
(исп. ОУ)
DA2
К157УД4
DA3
544УД1А
0 .2 2 М К
R7
33
6,3 В
1 *1
1се!1
2,2мк
63 В
C9=i
3300
R
-J
Рис. 3.30. Вариант включения испытываемого ОУ
по схеме неинвертирующего усилителя
После первого включен второй масштабный усилитель (МУ2) на ИС
К157УД4 с Ку=45,5. Его вклад в суммарное напряжение шумов обоих уси­
лителей, приведенный к входу первого, составляет менее 0,08 мкВ (сред­
неквадратичное значение в полосе 20 кГц), а т. к. шумы суммируются в
квадратуре, то в этом случае можно измерять шумовые напряжения, при­
веденные к входу, величиной от 0,25 мкВ и с погрешностью менее 5%.
На выходе измерительного усилителя (ИУ) включен ФНЧ 3-го порядка
с fcp=19 кГц и эквивалентной полосой пропускания равной Д f=l,05f^p =
20 кГц для шумового сигнала по сравнению с «идеальным прямоуголь­
ным» ФНЧ.
Шумовой вклад ФНЧ ничтожен, и его можно не учитывать. Общий
коэффициент усиления измерительного усилителя Ку=1000 калибруется
на частоте 1 кГц при подаче на вход сигнала величиной 1 мВ от прецизион­
ного делителя напряжения с
< 1 Ом, подключенному к выходу ГЗЧ.
Для удобства измерений сигнал на среднеквадратичный измеритель
(СКВ) и измеритель среднего уровня по кривой «А» МЭК подается через
дополнительный масштабный усилитель (МУЗ) с переключаемыми фик­
сированными Ку=100, 316,1000.
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
165
В качестве измерителя среднего уровня использовался милливольт­
метр ВЗ-38 на пределе 1 В. Нижняя граничная частота СКВ-измерителя
по уровню -3 дБ равна 5 Гц, ИУ — 0,1 Гц.
Для уменьшения помех и наводок измерительный усилитель заключен
в электрический экран из фольгированного стеклотекстолита со съем­
ной крышкой, питание ИУ осуществлялось от аккумуляторной батареи
напряжением 2x12,6 В ±5%.
Для определения спектра шумов использовался ПК.
Измерения напряжения шумов проводились при R„=0, 10 кОм,
50 кОм, полученные значения пересчитывались к входу испытываемого
ОУ с учетом коэффициента усиления ИУ и МУЗ. Результаты измерений
приведены в табл. 3.2, а спектрограммы — на рисунках без нумерации,
расположенных с целью экономии места непосредственно в тексте крат­
кого описания того или иного ОУ.
Условия измерений (R„=0, 10 кОм, 50 кОм) и тип ОУ указаны непо­
средственно на спектрограммах, причем масштаб по оси амплитуд и
частот на всех рисунках один и тот же.
Результаты измерений
Таблица 3.2
и^^.мкВ
ТипОУ
К140УД1Б
140УД6
КР140УД608
КР140УД708
140УД11
Щ ,м к В
R, = 0
R^= Ю кО м
L / нА
R^ = 50 кОм
СКЗ
«А»
СКЗ
«А»
СКЗ
0,57
0,285
2.6
1,6
8,8
«А»
6.0
0,77
0,36
2.4
1,3
6.6
3,8
0,63
0,30
4.0
2.0
13.5
8.0
0,56
0,275
3,3
2,1
11
7,4
0,75
0,35
2,0
1,05
4.9
2,6
2.8
1.65
3.0
1,7
4.4
2.7
2,65
1,6
3.0
1,7
4.5
2.7
2.9
1,7
3.0
1,75
4,6
2.75
2.7
2,45
1,5
2.9
1,7
4.4
2,7
1,65
2.9
1,75
4,4
2.7
3,0
1,8
3,3
1,95
5,0
2,9
2.5
1,5
2.8
1,7
4,4
2.6
2.6
1,5
2.9
1,7
4,4
2.7
1,9
1,15
2.25
1,55
4,4
2.5
2.0
1,25
2.3
1,5
4,4
2.5
2,1
1,28
2.35
1,6
4.5
2.55
2.0
1,25
2,3
1,5
4,4
2.6
2,0
1,25
2.3
1,5
4.4
2,5
2.5
1,2
3.3
1,6
5.0
2.9
3,6
3,2
3.7
2,5
5,4
4,0
2.6
1,3
3.3
1,65
5,0
2.9
2.4
1,15
3.1
1,5
4.8
2.75
Расчетное
значение
0,15— 0,26
0,01-0,02
0,01-0,02
0,02-0,025
<0,05
166
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Таблица 3.2 (продолжение)
и .,м к В
ТипОУ
К140УД12
(1у„р = 200мкА)
К140УД12
(1у„р = 60мкА)
К140УД12
(1у„р=15мкА)
К140УД1208
(1у„р = 60мкА)
К140УД1208
(1у„р = 200мкА)
К140УД14А
К140УД1408А
К140УД17А
К140УД25А
К140УД26Б
153УД2
153УД6
154УД1Б
R, = 0
R„= Ю кО м
СКЗ
«А»
СКЗ
3,0
1,55
-
4,9
2,8
2,7
1,45
-
4,8
2,85
2,6
1,55
-
4,7
2,7
2,5
1,5
-
4,6
2,7
2,5
1,7
-
4,3
2,75
2,4
1,7
-
4,2
2,75
2,6
1,5
-
4,4
2,8
2,4
1,45
-
4,2
2,8
4,3
2,9
2,45
1,8
2,4
1,7
-
3,6
2,3
3,7
3,2
2,15
2,6
1,5
2,7
1,55
«А»
L , hA
Rp, = 5 0 kOm
СКЗ
«А»
4,2
2,8
2,4
5,2
3,2
3,3
2,2
4,8
3,15
3,0
1,8
4,8
2,7
2,9
1,8
4,8
2,7
2,7
1,6
3,0
1,9
6,0
3,0
4,0
2,5
4,2
2,5
6,6
3,5
2,6
1,65
3,4
2,0
4,8
2,9
3,0
1,8
3,2
2,0
5,4
2,9
2,7
1,65
2,9
2,0
6,0
3,0
2,6
1,6
2,8
1,7
5,5
2,9
0,95
0,75
2,0
1,5
4,2
2,2
1,5
0,78
2,0
1,15
4,1
2,2
0,92
0,68
2,1
1,1
4,2
2,15
0,88
0,7
2,0
1,0
4,1
2,2
0,92
0,67
2,0
1,1
4,2
2,4
0,39
0,22
2,2
1,25
6,4
4,1
4,4
0,37
0,21
2,2
1,25
7,0
0,43
0,215
2,05
1,15
5,6
3,6
0,4
0,215
2,05
1,1
6,0
3,8
0,4
0,21
2,1
1,1
6,8
4,4
0,52
0,22
2,15
1,25
7,4
4,8
0,53
0,23
2,3
1,2
6,0
3,6
0,48
0,21
2,2
1,1
7,8
4,7
0,58
0,25
2,4
1,1
5,5
3,3
0,5
0,26
2,1
1,1
5,4
3,2
2,8
1,45
3,0
1,7
4,6
2,7
2,7
1,4
2,9
1,7
4,6
2,7
2,4
1,3
3,0
1,7
4,8
2,9
2,5
1,4
3,0
1,65
4,5
2,7
2,8
1,45
3,1
1,7
4,5
2,7
4,5
3,6
4,8
3,7
5,4
4,4
Расчетное
значение
0,01-0,02
<0,01
<0,01
0,02
0,08-0,12
0,08 -0,15
0,05
0,03
0,01
167
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
Таблица 3.2 (продолжение)
и^^.мкВ
ТипОУ
К157УД2
К157УД4
КР140УД18
К140УД22
К140УД23
КР140УД8А
140УД8А
544УД1А
ОСМ
КР544УД1А
и^,м кВ
R^= Ю кО м
«и = 0
1щ/ нА
R^ = 50 кОм
СКЗ
«А»
СКЗ
«А»
СКЗ
«А»
1,55
0.8
2.4
1.3
0,3
2.7
1,45
0,84
2,4
1,25
о,и
2,8
1,5
0,8
2.5
1,25
6,4
2.6
1,6
0,86
2.6
1,3
5,2
2,6
1,5
0,82
2,6
1,35
1,6
0,88
2.4
1,35
4.3
2.4
1,65
0,88
2,4
1,35
4,4
2.5
Расчетное
значение
0,07-0,1
2,4
1.55
0,88
2.7
1,3
4.4
2,5
1,5
0,84
2.4
1,55
4,4
2,6
1,6
0,87
2,4
1,35
4,4
2,7
1,9
1,05
2,5
1,4
4.1
2.4
2,2
1,1
2.6
1,55
4.2
2.4
2,4
1,4
2.9
1,65
4.4
2.5
2,2
1,15
2.6
1,5
4,6
2.4
2.0
1,1
2.6
1,5
4,3
2.4
2,05
1,2
2.6
1,5
4.2
2,4
1,7
0,95
2.5
1,4
4,1
2,3
2,25
1,2
2.5
1,35
4.4
2,4
1,6
0,9
2.3
1.25
4,1
2.3
1,8
0,95
2,4
1.3
4,1
2,35
2.35
1,2
2,9
1.6
4,2
2,4
2.0
1,05
2,6
1.4
4,1
2.4
2,2
1,15
2,6
1.4
4.3
2.4
2.0
1,05
2.6
1.4
4,1
5,2
3,4
5,6
3,7
0,03
—
—
—
2.4
4,2
7.0
4,2
7.2
4,4
о,и
5.0
4,4
2,8
4.7
2,9
5.8
3,4
10,0
6,2
10,4
6,4
10,5
6,6
2,2
1.4
2,6
1.7
4.2
4,8
3,0
5.0
3.2
4.6
3.0
4,9
3.2
5,8
2.5
1,6
2,8
1,8
4.2
2.8
4,4
2,8
4,6
3,0
5,6
3,6
2.6
—
4.0
3,6
7.8
4.1
7,8
4.1
2.1
1.2
2.8
1,7
4,4
2,4
2.3
4,6
1,8
0,9
2,7
1,45
4,2
2,5
1.1
2.9
1,8
4.5
2,4
2.1
1.15
2.8
1,8
4.4
2.4
2,0
1,0
2,8
1,8
4,4
2.3
2,0
1.1
2.6
1,65
4,4
2,4
1.7
0,9
2,3
1.4
4,1
2,3
2.1
0,9
2.25
1,35
4,5
2.4
2,95
1.7
3,0
1.8
4.6
2,4
2.3
1,3
2.6
1.6
4,4
2.3
—
—
—
168
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
544УД2А
КР544УД2А
КР574УД1Б
К574УД2Б
LF355N
и НА
Уш/МкВ
мкВ
ТипОУ
R,= 10kOm
R, = 0
Rp, = 50 кОм
СКЗ
«А»
СКЗ
«А»
СКЗ
«А»
3,8
2,0
4,2
2,2
5,3
2,8
4,4
2,3
4,2
2,4
5,8
3,3
4,5
2,3
4,8
2,4
5,7
3,3
3,8
2,1
4,0
2,2
5,2
3,1
4,0
2,2
4,2
2,3
5,6
3,2
5,0
2,7
5,4
2,8
6,5
3,5
3,8
2,0
5,0
2,4
5,4
3,2
2,7
1,4
3,2
1,65
5,2
2,7
3,1
1,65
3,8
1,9
5,4
2,8
6,0
3,3
6,4
3,6
7,4
4,0
4,6
2,4
5,1
2,8
6,2
3,3
2,15
1,25
2,7
1,5
4,5
2,4
2,5
1,5
2,75
1,55
4,7
2,5
2,2
1,28
2,8
1,65
4,6
2,4
2,6
1,6
3,0
1,8
4,8
2,6
Расчетное
значение
Поскольку частоты сопряжения фликер-шумов большинства ОУ
расположены ниже 1 кГц, спектральную плотность ЭДС шумов с прием­
лемой погрешностью можно рассчитать, используя значение ЭДС
измеренное по кривой «А» при Ки=0.
Ввиду ничтожного значения в ОУ с полевым входом, расчет прово­
дился только для ОУ с биполярным входным каскадом.
Авторы (Я. Борщ, В. Семенов) не претендуют на полноту охвата раз­
новидностей ОУ и высокую точность полученных результатов из-за огра­
ниченного числа исследованных типов ИС и количества ОУ в пределах
одного типа, а также погрешностей калибровки и присутствия остаточ­
ного напряжения помех. Однако полученные шумовые параметры могут
обеспечить сравнительный анализ и обоснованный выбор типа ИС для
конкретного применения.
Следует отметить, что в данной работе количественные параметры
были определены традиционным способом с помощью специализиро­
ванных измерителей, а программа SpectraLAB использовалась лишь как
индикатор спектра. Но это не значит, что программой нельзя пользо­
ваться при звукотехнических измерениях.
SpectraLAB является мощным инструментом исследования параме­
тров как шумовых, так и стационарных звуковых сигналов. Поэтому при
необходимости разработчики могут использовать ее в более полном объ­
еме для количественных и качественных характеристик шумов [65].
169
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
Краткий анализ шумовых параметров различных типов ОУ
с биполярным входом
140УД1 (приблизительный аналог рА702)
= 3— 3,5 h B/i /Гц; L = 0,15— 0,26 нА (ДГ=20 кГц).
Первый отечественный монолитный ОУ. При малой величине R„ имеет
небольшой уровень напряжения шумов, приведенных к входу, уступая по
этому параметру лишь 140УД25,26. Например, микрофонный усилитель
с эквивалентными сопротивлениями, приведенными к обоим входам, по
250 Ом, на 140УД1 будет иметь выигрыш по шумам на 6—10 дБ по срав­
нению с усилителем на 157УД2/4, включенным по той же схеме.
Однако большой шумовой ток сводит на «нет» его преимущества при
R„ > 10 кОм. 140УД1 — единственный из приведенных в данном разделе с
выходным буфером, работающим в классе А. Это в сочетании с широкополосностью делает его привлекательным для некоторых применений, в
частности аудиофильских. Б последние годы незаслуженно «забыт» раз­
работчиками из-за его относительной «древности» и нежелания возиться
с цепями частотной коррекции.
140УД6, КР140УД608 (полный аналог MCI456)
Л | | E,= 15-18HB/Vru;
iiH
I L = 0>01—0,02hA.
-80,0 Н
m ill
По ЭДС шумов имеет хорошие характеристики, небольшая величина
позволяет работать с большими
< 100 кОм, практически не внося
собственных шумов.
" iB s a iiiiiim M iiiiiii
■140UD6 R i= 0 |
140УД7, КР140УД708(полный аналог рА741)
-60,0
E^=12—13нB/^/Гц;
m | H | [ llU | il| | lilP il! ! l|
H iiliiiliiH B Iiiiii
-80,0
■ ■ ■ ■ ■ ■ IIIH H lB H H H B IIIIH H i ■■■ ■■ ■■ ■
-70,0
L = 0 ,0 2 — 0,025
h A.
Имеет хороший уровень ЭДС шумов, особенно в области самых низ­
ких частот, что обеспечивается специальной технологией изготовления,
величина позволяет оптимально применять ОУ с R„ до 50 кОм.
140УД11 (полный аналог LM118)
-6 0 ,0 1
-70,0
-80,0
S S s iiiiiS iiii
IIII
la iiiiiiii
la iiiiiiii
E^=12—30нВ/7Гц;
L = 0,05 нА.
Имеет большой разброс величины ЭДС шумов, величина позволяет
оптимально работать с R„ < 10 кОм. Приемлемые шумовые параметры
для скоростного ОУ (р=+50/-20 Б/мкс).
170
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
К140УД12, КР140УД1208 (полный аналог \xA776)
Е„, = 15— 18 нВ/7Гц; L = 0,01 — 0,02 нА.
По ЭДС шума — хорошие характеристики, при увеличении тока
управления значение спектральной плотности
уменьшается в средне­
высокочастотной области звукового диапазона, в области НЧ — увели­
чивается.
Величина позволяет оптимально работать с R„ < 100 кОм во всем
диапазоне изменения тока управления. Однако из-за зависимости тока
покоя выходного буфера, работающего в классе АВ, от тока управления,
для достижения приемлемого коэффициента гармоник рекомендуется
использование ОУ при токе управления не менее 15 мкА.
К140УД14, К140УД1408 (полный аналог LM108, LM308)
- 60 .0
!||||!||1
-70,0
ri4 0 U D 1 4 R i= 0
-80,0
IR S ! ! ! ! ! !
E,„=15— 25 нВ/-УГц;
iHHIIIIIi
l^ = 0,01 hA.
Уровень ЭДС шумов — несколько хуже среднего, однако очень малое
значение 1^ позволяет оптимально использовать ОУ с R„ < 1 МОм, почти
наравне с ОУ с полевыми структурами на входе.
К140УД17 (полный аналог ОР-07)
t i m i i i i llH llliil ■ l l l i i
;::н в а и !
BSSS» ssa&iss
I
140UD17Ri=0
-90,0 И
■Illll ■Him
= 7— 8 нВ/7Гц;
= 0,02 нА.
Первый малошумящий прецизионный отечественный ОУ с хорошими
шумовыми характеристиками во всей полосе звуковых частот, позволяет
оптимально работать с Ки < 50 кОм, но низкое быстродействие (р=0,3 В/мкс)
и наличие полной внутренней частотной коррекции ограничивают при­
менение в усилительных устройствах.
140УД25 (полный аналог ОР-27)
-6 0 ,0 1
-70,0
-80,0
■IIIIIIIHBIIIIIIIHM III III II
■IIIIIIIH M III IIL_
П Е
-90,0 !
140UD25 R I=O l
laiii!!!!
■ Н Н■ ■ ■Ш
Я Вшшшшш
! ! ! 11ВЯ1
Ill
Е, = 2 ,2 н В/7Гц;
I = 0,08— 0,12 hA.
Отличное значение ЭДС шума получено ценой увеличения 1^, при
этом оптимальное использование ОУ достигается при R^<10 кОм, хоро­
шие скоростные свойства (р=2,5 В/мкс) позволяют широко применять
этот ОУ в звукотехнической аппаратуре.
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
171
140УД26 (полный аналог ОР-37)
= 2,2— 2,5 нВ/7Гц; 1^= 0,08— 0,15 нА.
Шумовые характеристики аналогичны 140УД25, р=20 В/мкс, частотно скор­
ректирован для Ку > 5 — наилучший прецизионный ОУ бывшего СССР.
153УД2 (полный аналог LM-101)
7 :я т
ш ииинш иш и
тш
ж
-80.0
Е^ =13— 15 h B/VPu ;
L = 0,05 НА.
Ближайший родственник 140УД7, но с внешней коррекцией АЧХ,
имеет максимальную гибкость применения в различных узлах, величина
1ц, позволяет оптимально работать с R„ < 30 кОм.
153УД6(полный аналог LM-101A)
-60,0
E .= 1 4 -1 5 H B /V r4 ;
!1 !Ё Ё !!!!!В
l = o,o3 ha.
Характеристики аналогичны 153УД2, может оптимально работать с
R„ < 50 кОм.
154УД1 (полный аналог НА2700)
-60,0
-70,0
лпш
■liiilf
154UD1 R i= 0 j
H iiiiiiii!!
■■IIIIII
m m wi
Е,=36нВ/7Гц;
= 0,01 hA.
Шумовые характеристики хуже среднего уровня ОУ — 140УД7,153УД2
и аналогичных, но это простительно для микромощного скоростного ОУ
(1„ц^р = 120 мкА; р=10 В/мкс).
К157УД2 (зарубежного аналога не имеет)
Е„, = 8— 9 нВ/7Гц; 1„ = 0,07— 0,1 нА
Первый отечественный ОУ, специально разработанный для примене­
ния в высококачественных усилительных устройствах с нормированным
напряжением шумов, приведенных к входу U„,=l,6 мкВ при R„=600 Ом в
полосе частот 20—20000 Гц.
Имеет внешнюю частотную коррекцию и высокую гибкость примене­
ния. В одном корпусе ИС содержится 2 ОУ. По величине ЭДС шумов при­
ближается к прецизионному 140УД17, позволяет оптимально работать с
R„ < 10 кОм.
172
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
в отсутствие внешней коррекции (Q=0) имеет высокое быстродействие
(р=+20/-15 В/мкс) и типовое значение Ку=46 дВ (!) на частоте 1 МГц.
В качестве выходного буфера использован т. н. «параллельный усили­
тель», позволяющий получить минимальный коэффициент гармоник (такое
же схемное решение применено фирмой Analog Devices Inc. в одной из
последних разработок — высококачественном малошумящем ОУ AD797).
К157УД4 (аналог К157УД2)
-60,0
■ ■ ■ ■ ■ ■ II I
-70,0
1ВЯ111111
-80,0
■ ■ ■ II 1 ■ ■ ■ ill в
oEBBiSS S ■BBSS» ■ I
Е,„ = 8— 9нВ/7Гц;
L 0,03 нА.
Одноканальный вариант К157УД2 с уменьшенным значением шумо­
вого тока, что позволяет оптимально использовать ОУ с R„ < 50 кОм,
имеет максимальную гибкость применения. По совокупности различных
параметров все одиночные и сдвоенные ОУ в ИС К157УД2—К157УД8
являются одними из лучших биполярных ОУ для применения в узлах
усиления звукового сигнала [35].
Краткий анализ шумовых параметров различных типов ОУ
с полевым входом
По ЭДС шумов, приведенных к входу, ОУ с полевым входом в общем
случае несколько уступают биполярным, но ничтожная величина позво­
ляет получить лучшие результаты при работе с источниками сигналов
сопротивлением более 50—100 кОм, по сравнению с биполярными ОУ.
140УД8 (полный аналог цА740)
-40,0
■■■■II—
■■■■■! —
IlilllllR I
-50,0
-60,0
-70,0
■■■■■Ш И
14оиР 8А К1=оД ^д дд ад ,
\ШШ\
E, = 15—42нВ/л/Гц.
■■■■ипЛЯШ Ш
Первый отечественный ОУ с полевым дифкаскадом и лучшими ста­
тическими параметрами, чем у зарубежного аналога, имеет большой
разброс значения ЭДС шумов, но хорошее быстродействие (р=5 В/мкс)
позволяет широко применять его в различных усилительных узлах.
КР140УД18 (полный аналог LF355)
Е^=11— 14нВ/-/Гц.
Малошумящий ОУ, хорошее быстродействие (р=2 В/мкс), универсаль­
ное применение.
173
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
140УД22 (полный аналог LF156)
-50.0 i
-6 0.0
-70,0
-80,0
BSIIIIIIIBiBIIIIII
iiiiiiidlBIIIIII
li E„, = 9—12нВ/-УГц.
I40U D 22R i=0
По шумовым параметрам несколько опережает КР140УД18.
140УД23 (полный аналог LF157)
«■ ■ ■ I
«■■■III
-60,0
i i B S i i l i !! IBIIII
IHIIIII
-70,0
E„,= 10—12нВ/>/Гц.
1 Г И 0 и Р 2 3 Ri=0_
iHiiii i i i
-80,0
II
Малошумящий скоростной ОУ(р=30 В/мкс), частично скорректирован
для Ку > 5, подключение внешней коррекции не предусмотрено, по сово­
купности параметров — один из лучших для усиления звукового сигнала.
544УД1 (приблизительный аналог рА740)
_МДИ11И1—
■■■■■III ■■■■■■I II II
j||^S.UOfARbOJii||||||||
B s a is s iis s s iiiiiii
IBIIII | B | E„, = 9—13нВ/>/Гц.
-60,0
-70,0
laiiiii
-80,0
Первый отечественный малошумящий ОУ с полевым входом и норми­
рованным напряжением шумов в диапазоне инфранизких частот 0,1—10 Гц
(3 мкВ с индексом А и 5 мкВ — для Б), в области звуковых частот также имеет
хорошие шумовые характеристики, по совокупности параметров лучше, чем
более поздняя разработка — 140УД18, имеет широкое применение.
544УД2 (приблизительный аналог СА3130)
— I
-40,0:
BBSBIIIII ■ B lllll ■ B llllli
■ B llllli r a s i i i i i ■ B llllli H i
■C^viiL»[°JBfllllll ■ B iiiiii S
-50.0 I
-60,0 I
Е„, = 20—27 нВ/7Гц.
-70,0 !
Удовлетворительные шумовые параметры при высоком быстродей­
ствии (р=20 В/мкс), позволяет использовать внутреннюю и внешнюю
частотную коррекцию, высокая гибкость применения, широко использу­
ется в различных усилительных узлах.
-60,0
-70,0
-8 0,0
574УД1 (полный аналог AD513)
IIIIIIII
IIIIII ■ ■ ■ ■ ■ III
BIiS!!!!»BIII|||
IBIIIII Ш E,„=14— 17нВ/7Гц.
KRS7WD1BR^|0|J|gB l i i i i i
IBIIIII
E
174
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Хорошие шумовые параметры при высоком быстродействии
(р=50—90 В/мкс), имеет внешнюю частотную коррекцию, большую гиб­
кость применения, лучший скоростной ОУ с полевым входом для усиле­
ния звукового сигнала.
574УД2 (полный аналог TL083)
Е^ = 24 — 33 нВ/7Гц.
Шумовые параметры хуже феднего уровня ОУ скоростной (р=5—15 В/мкс),
в одном корпусе содержит 2 ОУ, может использоваться в различных узлах
РЭА.
LF355N (прототип для КР140УД18)
-50.0 SS
__________________
■■■IIIIIIHMIIIIIil
niBIIIIIIIHIBIIIIIIII
HilfiSSSSS г а я н т т м т и и т
- 7 0 , 0 ^ 5 LF355N Ri=0
Illll
E,„=12 — 1 5 н В/7Гц .
Характеристики аналогичны КР140УД18, имеет малый разброс шумо­
вых параметров [35].
Шумовые характеристики малошумящих ОУ
зарубежного производства
NE5534
Ещ = 4 нВ/^Гц на частоте f= 1 кГц; E„, = 10 нВ/^Гц на частоте f = 10 Гц;
= 0,6 пАНТ ц на частоте f= 1 Гц; !„, = 8 пА/УГц на частоте f = 10 Гц.
Среднеквадратичное значение напряжения шумов, приведенное к
входу, в полосе частот 10—20000 Гц:
^= 0.6 мкВ, при = 0; U„, = 2,0 мкВ,
при R„ = 10 кОм;
= 7,0 мкВ, при R„ = 50 кОм; Среднеквадратичное значение шумо­
вого тока в полосе частот 10—20000 Гц: 1^=0,! нА.
«Ветеран» зарубежной Hi-Fi техники, используется в усилительных
устройствах более 30 лет. Имеет высокое быстродействие (р=3 В/мкс),
частично скорректирован и имеется возможность подключения внешней
цепи частотной коррекции. В одном корпусе содержит один ОУ, сдвоен­
ный вариант — NE5532. Рекомендуется применять при R„ < Ю кОм.
AD797
Ец, =0,9—1,2 нЪНТц на частоте f = 1 кГц; Е^ = 1,7—2,5 нВ/УГц на частоте
f = 10 Гц; I = 2,0 пА/УГц на частоте f = 1 кГц.
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
175
Среднеквадратичное значение напряжения шумов, приведен­
ное к входу, в полосе частот 10—20000 Гц:
^ = 0,14 мкВ, при
= 0;
= 1,2 мкВ, при
= 1 кОм;
= 7,0 мкВ, при R^ = 10 кОм.
Среднеквадратичное значение шумового тока, в полосе частот
10—20000 Гц: 1^=0,3 нА.
Разработка ANALOG DEVICES, отличное значение ЭДС шумов при
довольно высоком значении шумового тока, максимальный выигрыш по
шумам от применения данного ОУ достигается при R^ < 1кОм.
Имеет большое быстродействие (р=20 В/мкс) и мизерный коэффи­
циент гармонических искажений: К^. = 0,0003% (-110 дБ), при Ку = -нЮ;
ивых = 1 В; R„ = 600 Ом; f = 10 кГц [35].
Винил-корректор с отключаемым рокот-фильтром
Винил-корректор с отключаемым рокот-фильтром (рис. 3.31) пред­
ложил Януш Стачовяк.
Собственно усилитель-корректор выполнен на Т1Т2 по классической
схеме с частотнозависимой ООС C6R9C7R10R2 (3180/318/75 мкс). На ТЗ
образован активный RC ФВЧ с частотой среза около 40 Гц, который пре­
дотвращает перегрузку УМЗЧ и акустической системы на НЧ при про­
игрывании покоробленных грампластинок. Выключателем WL1 рокотфильтр можно отключить [12].
---R3
С4
110к
100
R6
2 ,2к
-2 7 В
С8
0.047МК
H I---------------З Н ------J L c 6
Н
Т1
ВС416С
WE-L
О-
9 -L
) Т2
39к И - Г 2000
WL1
ih H С9
R12
ЗЗк
О.ОЗЗмк
R14
С8
2 ,2 мк □ б80к
+1
R13
ЮОк
Ф
R14
680к
ВС416С
^ R5
Р 10П зкс7
M 50k U 680
910 к М ^ 6 8 0 0
С5
2,2мк
|R1 Г |R 2 Г
Jloo LJ 8 2 o L
R4
5,6к
R11
ЮОк
R16
4,7к
R8 С5
330 ЮОмк
----- О
-2 7 В
ТЗ
ВС416С
СП
Юмк
Р1
22 к
m-L
О
9-L
R17
22к\^
-СЗ
* Д + 10 мк
Рис 3 3 1 . Принципиальная схема винил-корректора с отключаемым рокот-фильтром
Ламповый микрофонный предусилитель Г Хаза
В самый разгар «полупроводникового периода» начала XXI века, каза­
лось бы, навсегда ушли лампы. Тем не менее, они довольно часто при­
меняются в гитарных (и, вообще, эстрадных) усилителях, High-End кон-
176
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
©+Ub струкциях, топовых студииных кон­
денсаторных микрофонах и другом
I I OUa студийном оборудовании.
Для достижения максимально
возможного отношения сигнал/
шум («согласования», как говорили
раньше; однако, такой термин не
вполне корректен) на входах лампо­
вых микрофонных предусилителей
всегда применяются малогабаритные
Рис. 3.32. Упрощенная схема
повышающие трансформаторы.
лампового микрофонного
Чем выше коэффициент транс­
предусилителя
формации, тем (примерно пропор­
ционально коэффициенту трансформации п) выше и отношение С/Ш. Но
тем больше (пропорционально квадрату коэффициента трансформации
п^) и трансформируемая на вход эквивалентная емкость лампы и монтажа,
которая ограничивает сверху частотный диапазон полезного сигнала.
Г. Хааз предложил решение лампового микрофонного предусилителя
(упрощенная схема рис. 3.32) и для обычных динамических микрофонов.
В нем входная емкость лампы и нелинейность трансформатора умень­
шены благодаря подключению вторичной обмотки не между сеткой и
«землей», как в традиционном включении. В этом усилителе имеется и
привычная цепь ООС Rp
с анода V2 в катод VI, стабилизирующая
усиление и уменьшающая искажения собственно ламп. Полная схема
предусилителя показана на рис. 3.33.
R14 4 .7 к
] - 0 +иВ
0 M -U B
■0 Выход
0 М -О
Рис. 3.33. Полная схема лампового микрофонного предусилителя
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
177
Резистором R15 можно задавать коэффициент усиления от 25 дБ
(R15=0) до 50 дБ (R15=180 кОм), при этом даже в последнем случае мак­
симальное входное напряжение достигает немыслимого для кремниевых
микрофонных предусилителей уровня 85 мБ! Входной трансформатор
типа Е-11620 имеет коэффициент трансформации 1:16, т. е. обеспечивает
повышение напряжения на 25 дБ.
Анодное напряжение питания +UB должно быть равно 350 В (ток
4 мА). Оно снижается до 330 В и фильтруется от пульсаций кремниевыми
стабилитронами D1—D3.
АЧХ усилителя простирается от 28 Гц до 24 кГц (-1 дБ), приведен­
ное к входу напряжение собственных шумов 0,25 мкВ (взвешенное по
МЭК-А), коэффициент гармоник на частоте 1 кГц 0,046%, на частоте
80 Гц - 0,35% [33].
Винил-корректор Дэрси Стэггса
с корректирующими LR-цепочками
High-End конструктор-энтузиаст Дэрси Стэггс в экспериментах с
винил-корректорами обнаружил интересный факт. Детальность вос­
произведения высокочастотных составляющих фонограммы становится
заметно лучше, если вместо корректирующих RC-цепочек применить
эквивалентные LR-цепочки. Т. е. нужно формировать точно такую же
стандартную RIAA-коррекцию, но без применения конденсаторов.
На рис. 3.34 изображена схема разработанного им предусилителя для
звукоснимателя Shure V-15. Здесь RIAA коррекцию с точностью не хуже
0,4 дБ выполняют цепочки ООС R1R2L1R3L2. Она охватывает ОУ BurrBrown ОРА627 с входным каскадом на
полевых транзисторах (j-fet) и буфер­
— +15 B
ный повторитель напряжения.
Эти ОУ обладают низким уров­
нем собственных шумов (спектраль­
ная плотность ЭДС шума не более
4,5 нВ/л/Гц) и малым смещением
нуля — всего 40 мкВ. Это позволяет
даже с учетом большого усиления
схемы на постоянном токе (более
1000) обойтись вообще без конден­
саторов, в том числе разделительных
на входе и выходе. Ноль постоянного
напряжения на выходе обеспечивается
Рис. 3.34. Схема предусилителя
однократной юстировкой триммером
для звукоснимателя Shure V-15
100 кОм при налаживании [11].
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
178
Сверхмалошумящие винил-корректоры Марселя ван де Жевеля
с активным понижением тепловых шумов
В сверхмалошумящих винил-корректорах Марселя ван де Жевеля
применен принцип т. н. активного понижения тепловых шумов рези­
сторов, который заключается в следующем.
Для оптимального демпфирования механических резонансов системы
«головка звукоснимателя-грампластинка» в области высших звуковых
частот винил-корректор должен обладать вполне определенным стан­
дартным входным сопротивлением — 47 кОм.
Тепловые шумы любого резистора сопротивлением R в соответствии с
формулой Найквиста эквивалентны генератору шумового тока
i,ц=(4kT(fц-fJ/R)^
где к — постоянная Больцмана, Т — абсолютная температура, L и f„ —
верхняя и нижняя границы интересующего частотного диапазона.
Спектральная плотность теплового шума (4kT/R)''‘ д л я 4 7 - к и л о о м н о г о
резистора составляет примерно 0,6 пА/^Гц. Этот шумовой ток, проте­
кая по внутреннему сопротивлению источника сигнала — головки зву­
коснимателя — создает дополнительное шумовое напряжение, которое
ухудшает динамический диапазон.
У типового звукоснимателя с подвижным магнитом полное сопро­
тивление с учетом большой индуктивной составляющей в верхней части
звукового диапазона составляет около 12 кОм. Ток
протекая по нему,
создает дополнительное шумовое напряжение со спектральной плотно­
стью порядка 7 нВНТц. Это сравнимо или даже превышает шумы лучших
малошумящих транзисторов входного каскада.
Схемотехника активного понижения таких шумов заключается в сле­
дующем: резистор, задающий входное сопротивление, включается не
между входом и землей винилкорректора, а между входом и
выходом инвертирующего уси­
лителя с коэффициентом усиле­ Вход
ния Кц (рис. 3.35).
(К+1)х47к
V in o
-KxVin
Рис. 3.35. Принцип активного
понижения шумов
Рис. 3.36. Блок-схема реализации активного
понижения тепловых шумов применительно
к корректирующему усилителю
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
179
При этом сопротивление рези­
стора увеличено в К^+1 раз, что
снижает ток его теплового шума
в V(K„+1) раз, в то же время,
Выход
кажущееся для головки входное
сопротивление остается равным
47 кОм.
Блок-схема реализации актив­
ного понижения тепловых шумов
применительно к корректирующему
усилителю показана на рис. 3.36.
Здесь блок N1 — ОУ с дифференци­
альным входом и дифференциаль­
ным выходом, R2R3C2C3 — цепь,
задающая АЧХ, а входное сопротив­
ление такой схемы равно R^^=(R4 +
R5)/(R4/R1 +1).
Реальная схема приведена на
рис. 3.37. Здесь каскад на ОУ А2
имеет усиление R2/R1=20,5, а вход­
ное сопротивление R^^=R3/(1+R2/
Rl)=47 кОм. Реальный выигрыш
по уровню шумов составляет
Рис. 3.37. Реальная схема активного
несколько децибел и может быть
понижения тепловых шумов
увеличен в случае применения
сверхмалошумящих ОУ LT1028.
На рис. 3.38 показан максималистский High-End вариант винилкорректора с активным понижением тепловых шумов. Его особенность
заключается в асимметричном поле-биполярном входном дифкаскаде.
Следует отметить, что в оптимальном режиме с током коллектора
50 мкА лучшие из биполярных транзисторов (2SC2545 с rg=14 Ом и
Ь21э=600) на внутреннем сопротивлении головки звукоснимателя соз­
дают напряжение шумов со спектральной плотностью около 2,9 нВ/УГц.
А это заметно хуже, чем спектральная плотность шумов специализиро­
ванных полевых jfet J310—порядка 2 нВ/УГц.
С другого (правого по схеме на рис. 3.38) конца биполярный транзи­
стор
работает от очень низкоомного источника — меньше 200 Ом
(эквивалентное параллельное соединение 243, 180, 536 Ом и др. рези­
сторов частотнозависимой ООС), где его шумовое напряжение со спек­
тральной плотностью 0,67 нВ^Гц гораздо меньше, чем у полевого.
В этой схеме (рис. 3.38) входное сопротивление формируется цепочкой
резисторов 887, 226, 232 кОм между входом устройства и коллектором
+14 в -
22 мк 22 мк
25 В 25 В
М 4В
][ +
~^[[ t о Выход
ЮОк
220 220 100 47
1 .1
JL
I I I
22
22
I
Dual-in-line switch
Y
33
*Tr1 2SC2545, 2SC2545 или 2SC2547
# metal film
** bipolar electrolytic
422#
-1 4 B
Puc. 3.38. Максималистский High-End вариант винил-корректора с активным понижением тепловых шумов
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
181
левого транзистора (ВС558) второго дифкаскада. Выходной эмиттерный
повторитель на ВС560С питается генератором тока на ВС558 и обеспе­
чивает высокую перегрузочную способность — максимальное выходное
напряжение достигает 6 В.
Переключателем в цепи базы Тг,* можно изменять коэффициент
усиления устройства на частоте 1 кГц — 40 или 30 дВ в зависимости от
отдачи головки звукоснимателя. Оптимальную емкость нагрузки звукос­
нимателя можно установить переключателями, коммутирующими мага­
зин конденсаторов на входе винил-корректора.
АЧХ схемы (рис. 3.38) отличается от идеальной в диапазоне 30 Гц —
20 кГц не более чем на ±0,1 дВ. Напряжение собственных шумов, приве­
денное к входу, составляет 0,44 мкВ (взвешенное по МЭК-А). Это соот­
ветствует отношению сигнал/шум 81 дВ по отношению к стандартной
номинальной чувствительности головки звукоснимателя 5 мВ [51].
Микрофонный предусилитель с балансным входом
Схема профессионального микрофонного предусилителя с баланс­
ным входом показана на рис. 3.39. Она разработана Т. Гизбертсом
на основе ИМС инструментального усилителя INA217 фирмы Texas
Instruments/Burr-Brown.
Phantom supply
Рис. 3.39. Схема профессионального микрофонного предусилителя с балансным входом
182
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Рис. 3.40. Амплитудная характеристика по огибающей
микрофонного усилителя с компрессором
+ 5 B ( i> -0 -
Рис. 3.41. Схема микрофонного усилителя с компрессором
Глава 3. Малошумящие и корректирующие предусилители
183
Это хорошая замена снятому с производства SSM2017 Analog Devices.
При Кц=100 новая ИМС обеспечивает полосу 800 кГц, коэффициент гар­
моник <0,004%, спектральную плотность собственных шумов, приведен­
ных к входу, не более 1,3 нВ/УГц, потребляемый ток не более 12 мА.
Фантомное питание на электретный микрофон можно включать или
отключать переключателем S1. Диоды D1—D4 и конденсаторы С1, С2
защищают входы IC1 от постоянного напряжения и импульсных помех.
Чтобы избежать применения электролитического конденсатора на
выходе предусилителя, нулевой потенциал на его выходе жестко поддер­
живается интегратором-компаратором на ОУ IC2. Резистором Р1 можно
регулировать коэффициент усиления устройства [38].
Микрофонный усилитель с компрессором
Т. Гизбертсом разработан микрофонный усилитель с компрессором,
режим которого можно изменять от практически линейного усиления
до почти жесткого лимитера (на рис. 3.40 изображены его амплитудные
характеристики по огибающей). Он разработан с прицелом на примене­
ние в РМ-передатчике, но может быть с успехом применен и в других
аудиоустройствах.
IC1 (рис. 3.41) — управляемый током ОУ с токовым выходом (ОТА —
Operational Transconductance Amplifier), коэффициент усиления которого
изменяется током с выхода УПТ на ОУ IC2B.
IC2D — преобразователь ток/напряжение, а D1C4 образуют выпря­
митель. В зависимости от коэффициента усиления каскада на ОУ IC2B,
регулируемого резистором Р1, характеристика АРУ по звуковому сигналу
преобразуется от плавной (практически усилитель с К„=42 дБ при Р1=0)
до крутой с почти постоянным выходным напряжением при изменении
входного от -30 до +5 дБ (О дБ соответствует Ugj,=100 мВ).
Активный ФНЧ третьего порядка с АЧХ Чебышева и частотой среза
5,5 кГц выполнен на ОУ IC2C. IC2A использована для формирования
искусственной «земли» с потенциалом, равным половине напряжения
питания [39].
ГЛАВА 4
П Р Е Д У С И Л И Т Е Л И И У С И Л И Т Е Л И Д Л Я HI-FI
НАУШНИКОВ
Аудиомикшер Роберта Пенфолда
Аудиомикшер Роберта Пенфолда (рис. 4.1) имеет:
♦ один чувствительный микрофонный SK1;
♦ три линейных SK2, SK3, SK4 входа с регуляторами уровня (VR1—
VR4) в каждом;
♦ регулятор выходного уровня (VR5).
Он предназначен для сведения дикторского текста, музыкального
сопровождения и «живого» фона при записи любительских видеофиль­
мов, а в стереоварианте может быть полезен для музыкантов [8].
Преобразователи несимметричный вход/симметричный выход
и симметричный вход/несимметричный выход
Профессиональная и High-End звукотехника отличается от обычной
не только ценой, но, в первую очередь, применением балансных или сим­
метричных входов/выходов. Эти входы/выходы передают аналоговый
звуковой сигнал каждого канала в виде двух равных по амплитуде, но
противоположных по фазе напряжений, т. е. по трем проводам (третий —
общий или экран).
□
Примечание.
Поскольку наводимые на межблочные кабели НЧ и радиочастотные
помехи имеют одну и ту же фазу в обоих сигнальных проводниках, на
приемной стороне вычитание приводит к полной компенсации помех
и удвоению напряжения сигнала.
Обычно операцию преобразования внутриблочного несимметричного
сигнала в межблочный симметричный и обратно выполняют на специ­
альных весьма дорогостоящих трансформаторах. Но эти трансформа­
торы вносят собственные линейные и нелинейные искажения и чувстви­
тельны к магнитным полям. Джеймс Бранже для этих целей предлагает
применять бестрансформаторные преобразователи на специализирован­
ных ИМС фирмы Analog Devices.
ш
Z1
ТЗ
I
п
ь>
ь
S
н
S
I
S
§
ш
Рис 4.1. Схема аудиомикшера Роберта Пенфолда
186
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
На рис, 4.2 показана схема симметричного передатчика (преобразова­
теля несимметричный вход -> симметричный выход) на ИМС SSM2142,
а на рис. 4,3 — схема симметричного приемника (преобразователя сим­
метричный вход -> несимметричный выход) на ИМС SSM2141 и ОУ
NE5534.
Выходное сопротивление передатчика — стандартное для профессио­
нальной аппаратуры — 600 Ом, коэффициент гармоник в звуковом диа­
пазоне — не более 0,0015%, входное сопротивление приемника — 47 кОм,
коэффициент гармоник не более 0,0011%, коэффициент подавления
синфазной помехи подстраивается при налаживании триммером Р1 и
составляет от -140 дБ на частоте 20 Гц до -70 дБ на частоте 20 кГц [44].
-0 + 1 5 В
С2
^
0,1мк“Г" ~Г~
С1
ЮОмк
25 В
R3
100
- 0+
©
+S
R1
301
Vin
В Х О Д 0-
©
R1*
Юк
-S
R2
301
-F
-—0-
2 IC1
SSM2142
А
JL0С4.
0,1мк‘
“00
СЗ
:ЮОмк
25 В
R4
* см. текст
100
Н Э -1 5 В
Рис. 4.2. Схема симметричного передатчика (преобразователя несимметричный вход -э
симметричный выход) на ИМС SSM2142
С 2.
O .I m k "
СЗ
: 100мк
25 В
R1
^ 2 3 ,2 к
1 р1
Вход
1к
-0
+IN
REF
>
Cl
8
r^h
OUT
8
IC^
SENSE
0
R2
23,2к
25 В
IC1
SSM2141
©
-IN
С6
0 , 1 мк
100
7
-0 + 1 5 B
;J_ ±Lc8
-*^47МК
R5
P2
10 k
A
R3 NE5534
1M
JL0-
-0 Выход
R4
680
-0 0
С4.
0 , 1 мк ■
C5
i
IOO mk
25 В
R6
100
C7_L
O .I m k "
+
X
C9
47MK
25 В
-0 -1 5 B
Puc. 4.3. Схема симметричного приемника (преобразователя симметричный вход несимметричный выход) на ИМС SSM2141 и ОУ NE5534
Глава 4. Предусилители и усилители для Hi-Fi наушников
187
Комбинированный фильтр для подавления
низкочастотных помех от вибраций ЭПУ грамзаписи
Джон Лоусон для подавления низкочастотных помех от вибраций
ЭПУ грамзаписи предложил комбинированный фильтр (рис. 4.4), состо­
ящий из довольно лихо объединенных:
♦ ФНЧ второго порядка на основе биквада Кервина-Ньюкомба (ин­
вертор и два последовательно соединенных интегратора);
♦ двух алгебраических сумматоров.
Такая конфигурация в отличие от известных помехоподавляющих сум­
мирующих фильтров имеет меньшее число реактивных элементов (конден­
саторов) и более высокую степень подавления НЧ противофазных помех:
-30 дБ, -18 дБ и -3 дБ, соответственно, на частотах 25 Гц, 50 Гц и 140 Гц.
Принцип действия таких фильтров состоит в суммировании сигналов
обоих стереоканалов (т. е. преобразовании их в моно) на самых низких
частотах. Поскольку покоробленные грампластинки и привод ЭПУ соз­
дают инфра- и низкочастотные помехи преимущественно в вертикальной
плоскости, им соответствуют противофазные напряжения на канальных
выходах ЭПУ.
С другой стороны, реальные звуковые сигналы содержат преимуще­
ственно синфазные компоненты низших частот. Таким образом, сумми­
рование (только на НЧ) левого и правого каналов обеспечивает компен­
сацию помех, но практически не нарушает стереоэффект и АЧХ. Сигналы
средних (выше 140 Гц) и высших частот, несущие стереоинформацию,
проходят устройство без каких-либо преобразований [29].
Рис. 4.4. Принципиальная схема комбинированного фильтр для подавления
низкочастотных помех от вибраций ЭПУ грамзаписи
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
188
Усилитель для головных телефонов
Схема усилителя для головных телефонов с сопротивлением 8—32 Ом,
разработанная Тибором Палинкашем, приведена на рис. 4.5.
Усилитель можно нагрузить и на небольшой динамик в мультимедий­
ных акустических системах для ПК, поскольку номинальная выходная
мощность достигает 1 Вт. Полоса усиливаемых частот 10 Гц — 40 кГц
(-3 дБ), коэффициент гармоник 0,1%.
Устройство некритично к пульсациям питающего напряжения и
может быть подключено к любому двуполярному блоку питания напря­
жением +6...12 / -6...12 В [62].
Гибридный линейный усилитель Эрно Борбли
В гибридном линейном усилителе (рис. 4.6) Эрно Борбли удачно соче­
таются «ламповое» звучание и транзисторное низкое выходное сопро­
тивление.
Ве
"Ьа1”
о-------
D 1-D 4
1N4148
R1
10к
С1
О.ЗЗмк
СЗ
330'
Т1
BD139
IC1
LF356
Р1
ЮОк
R11
N7
22
5^03
5^04
R3
22к
R13
22
ТЗ
BD140
С5
2,2мк=^
63 В
R5
ЮОк
Ве
“jobb"
О-------
С2
О.ЗЗмк
С4
330 ■
Р2
ЮОк
IC2
LF356
ЪЮб
£
R10
1к
С6
(+6—12B)
R12
R14
22
-O -U j
( - 6 - 1 2 B)
—OGnd
Т4
BD140
63 В
R6
:!
22
37 D8 ,
2,2мк^=
Ki
“jobb
Q
8 -3 2 O m
J_C8
Х0.1МК
Т2
BD139
37 D7
R4
22к
Cs
-O + U j
Т
D 5-D 8
1N4148
R2
Юк
C 7_J _
0,1мк37
Ki
“b a r
100k
Puc 4.5. Схема усилителя для головных телефонов
Рис. 4.6. Схема гибридного линейного усилителя
Такое сочетание позволяет без завала АЧХ передавать сигнал через
межблочные кабели со значительной собственной емкостью. Ламповый
входной балансный каскад (отечественный аналог ЕСС86 — 6Н27П)
имеет низкое «транзисторное» анодное напряжение, а выходной каскад
на полевом транзисторе Q2 работает в однотактном режиме класса А,
поскольку нагружен на генератор тока Q3 [20].
Ламповый усилитель для головных телефонов
X. Фридли при разработке лампового усилителя для головных теле­
фонов (рис. 4.7) руководствовался общепринятыми для High-End принци­
пами отсутствия общей ООС и минимизации тракта. В схеме отсутствует
выходной трансформатор, а разделительные конденсаторы, по которым
проходит весь звуковой сигнал, применены высочайшего качества.
В результате достигнуто высочайшее качество звучания. Первый
каскад (VI.А) — инвертирующий резистивный усилитель, коэффициент
усиления которого определяется R8, рабочая точка — R9, а максимальное
входное напряжение — R2.
Входное напряжение подается на С1 с 50-килоомного логарифмиче­
ского потенциометра (на рис. 4.7 не показан), выполняющего роль регу­
лятора громкости.
Усиленный и проинвертированный сигнал через С2 подается на сетку
лампы второго каскада, которая включена по схеме катодного повтори­
теля и обладает низким выходным сопротивлением.
190
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
R9 ЗЗк
+ 20 0В -*п
К2 г ^ + 2 0 0 В
0 "^
R8
Юк
1
1
R10
2 .2 к
С6 +
1 Юмк = Р 4 7 м к р
400 В
400 8
С2
1мк
400 В
_L
□ч:
........ ^
1
V1.B 6
7 /''^
J
V1.A
\ к
г ^ -
1
1
С1
1 мк
400 В
.
С4
470МК
63 В
2Л
3
• +200 В
R11
2 ,2 к
R3
1М
R6
330
R4
82к
СЗ.
R7
4,7к
R5
1 ,8к
С9
47M K =i=
63 В
R15
82к
ог:к v
R14
1М
Г0Т
R16
1 ,8к
R18
4,7к
R17
330
■^1
8.
+12,6 В
if
К 1
С8
1 мк
400 В
0-^
Ч.
- -
YV2.B
V 1,V 2 = ECC82
X
С12
С11
Юмк = = 4 7 м к =
400 В
400 В
- ю
СЮ
470МК
63 В
1
R21
R22
2.2к
2.2к
■CZHZZ}-
•+ 2 0 0 В
R20 ЗЗк
Рис. 4.7. Схема лампового усилителя для головных телефонов
Резисторы R5 и R6 в сумме образуют сопротивление катодной
нагрузки. Съем автоматического смещения на сетку через R4C3R3 выпол­
нен только с R6, что оптимизирует режим лампы VI.В по постоянному
току. Схема блока питания показана на рис. 4.8.
Накал выполняется постоянным током с выхода стабилизатора IC1.
Анодное напряжение формируется инверсно включенным трансформа­
тором TR2, диодным мостом D5—D8 и сглаживающими конденсаторами
С13С14.
Усилитель оптимален для работы с высокоомными наушниками
(300—600 Ом) и с ними обеспечивает коэффициент гармоник
около
2% при мощности 1 мВт.
Относительный уровень собственных шумов достигает -93 дБ или
-100 дБА, если дополнительно в цепь анодного питания включить актив­
ный сглаживающий фильтр по схеме рис. 4.9 [34].
Глава 4. Предусилители и усилители для Hi-Fi наушников
Т1
BUZ41A
R1
1М
К1
Вход
С2
: 0,01 мк
400 В
191
К2
D1
10В
1,3 Вт
Выход
-ш С1
: 47мк :
400 В
СЗ
=0,01 мк
400 В
Рис, 4.9. Схема включения активного сглаживающего фильтра
в цепь анодного питания
ГЛАВА 5
УСТРОЙСТВА
З А П И С И -В О С П Р О И З В Е Д Е Н И Я ЗВУКА
Динамический шумоподавитель NR-2 фирмы Nakamichi
Избавиться от неприятного «шипа» как микрофонов, так и других
источников звука и фонограмм поможет динамический шумоподави­
тель NR-2 фирмы Nakamichi (на рис. 5.1 показан стереовариант).
^
II
С1
0,001 мк
1
П-,
С7
V cc
С2
0,001 М К
II___ , СЗ
R10 Юк
0,1мкГ
|0,1мк
DA1.1
0,01мк
X
1/2 LM387
DA1.2
Т
R6
1к
С5
д а ЮОк . M l
20к
R1R
R3
20к 3,3к
R4
91к
R5
ЗЗОк
Правый
вход
R18
100
R19
10
= £ с12
С4=р
0,01мк 4- 4C10R
1мк
С6 +
6 ,8мк
R14R
56к
Правый
выход
rrn_C8R
"у~0,0047м к
C11R
5мк
Усс
V cc
16
R9
3,9к
R7 Юк
-=L 0,1мк
fVcc
22к
R8
27
D2
1N914
R12R 22к
R13R
[qi
д а
0,033мк
R1L
VsuPPLY
D1
1N914
' и
15
14
13
12
11
R11
200к
V cc
DA3
LM13600
10
R15'^
R17R
Зк
12к
'г
R16
Юк
R17L
Зк
■ 1мк
Левый
вход
Г
R14L
56к
1мк
C11L
5мк
Vcc
R13L
R12L
22к
22к
I
I
Vcc
+12V
VsUPPLY ________
+1
11+
C10L
.C 8L
’ 0,0047
OUT
IN
П Т
.С 9
DA2
LM78L12CZ
X
0,1мк
I Левый
I выход
Рис 5.7. Стереовариант динамического шумоподавителя NR-2 фирмы Nakamichi
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
193
Основу устройства составляют управляемые ФНЧ первого порядка,
выполненные на ОУ с управляемой крутизной (Operational Transconduc­
tance Amplifier) LM13600 и конденсаторах C8L, C8R.
Частота среза фильтров изменяется от 800 Гц до 30 кГц в зависимости
от управляющего тока, поступающего на выводы 1 и 16 LM13600 с канала
управления, содержащего регулятор чувствительности (порога шумопо­
давления) R2, ФВЧ (C2R2, R3C4, C5R6) с усилителем (А1) и амплитудный
детектор А2, D1, D2, Q1, С6 [25].
Пассивный послеЦАПовый ФНЧ для High-End CD-проигрывателя
Аргументом в пользу пассивного исполнения аналогового пост­
фильтра надтональных помех, входящего в состав CD-проигрывателей,
является то, что на его входе действуют интенсивные высокочастотные
помехи.
Скорость нарастания (а иногда и амплитуда) этих помех в несколько
раз превышают скорость нарастания полезного сигнала.
D
Примечание.
Для нормальной работы фильтр должен сохранять линейность и на
частотах фильтруемых помех (т. е. до единиц-десятков МГц). Это в
активных схемах весьма затруднительно, а в пассивных реализуется
автоматически.
Чтобы пассивное исполнение фильтра проявило себя в полной мере,
перед фильтром вообще не должно быть активных линейных каскадов, в
том числе и в схеме ЦАП. Наиболее радикально этому требованию удо­
влетворяют однобитовые ЦАП, выходной сигнал которых представляет
собой цифровой поток.
Далее возникает вопрос выбора порядка фильтра. Рассматривая
аудиосистему как целое, можно выбрать усилитель с максимальной
устойчивостью к надтональным помехам и максимально снизить поря­
док постфильтра. Уровень помех, который не стоит превышать, можно
определить при этом следующим образом: скорость нарастания сигнала
помехи не должна превышать максимальной скорости нарастания полез­
ного сигнала.
Не вполне однозначным является вопрос о применении в составе
фильтра катушек индуктивности. Учитывая то, что номиналы индук­
тивностей получаются большими и их изготовление без сердечников,
являющихся источником нелинейности, затруднительно, следует решить
вопрос скорее в пользу их отсутствия.
Рассмотрим пассивный RC фильтр второго порядка для ЦАП
CXD2561 (SONY). Резисторы R1 и R2 выполняют также функцию матри­
194
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
цирования выходных сигналов ЦАП. Несмотря на схемотехническую
простоту, оптимальный выбор элементов фильтра не так прост.
Сопротивления R1 и R2 выбираются из компромиссного сообра­
жения: они не должны создавать чрезмерной нагрузки на выходные
каскады ЦАП и вносить значительное затухание в обрабатываемый сиг­
нал. Резистор R3 должен быть как можно больше с точки зрения доброт­
ности фильтра и как можно меньше с точки зрения вносимых потерь.
Для определенности примем сопротивление параллельно соединен­
ных резисторов R1 и R2 равным сопротивлению R3. При этом можно
показать, что максимальная добротность фильтра будет достигнута при
С1=2'^С2.
Далее необходимо определиться с частотой среза фильтра. Она
должна быть:
♦ как можно больше для минимизации искажений АЧХ;
♦ как можно меньше для увеличения подавления помех.
Допустимыми искажениями АЧХ будем считать спад величиной 2 дБ
на частоте 20 кГц. При педантичном прослушивании такой спад заметить
можно, но на передачу музыкальных эмоций он практически не влияет.
Рассчитанный исходя из приX
^
R1 1.8к
веденных соображении пассиввыв. 18 (24 ) ..— г-Н—
.
ный ФНЧ изображен на рис. 5.2. kcxd256ibm
R2 1 ,8к R3 910
О сн о в н ы е х а р а к т е р и с т и к и
выв. 19(25)— C I ] - - £ И З - |— вых.лк(пк)
системы ЦАП-фильтр следуюci_L J _ C 2
3300“ Г
~ Г 2200
щие: номинальное выходное
-L
напряжение (ампл. знач.) — 1 В,
Рис. 5.2. Схема пассивного ФНЧ
вы ходное сопротивление —
1,8 Ом, минимальное сопротивление нагрузки — 10 Ом, подавление надтональных помех на частоте 3,125 МГц — 67 дБ, напряжение надтональных помех (амплитудное значение) — 8 мВ, отношение скорости нарас­
тания помехи к скорости нарастания полезного сигнала — 1,25.
Общий принцип, по которому следует выбирать усилитель для работы
совместно с представленным <|)ильтром — нелинейные искажения не
должны существенно возрастать с частотой. Этому требованию потен­
циально удовлетворяют усилители следующих классов:
♦ ламповые OTL класса А;
♦ транзисторные класса А без общей ООС;
♦ транзисторные класса А с ООС, если они имеют апериодическую
переходную характеристику.
Работа фильтра характеризуется повышением натуральности зву­
чания, поэтому хочется предостеречь читателей от поисков улучшения
звука в фонограммах с применением цифрового мастеринга и электрон­
ных инструментов [41].
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
195
High-End 24-битовый аудиоЦАП
для компьютерного CD-ROM
Основной функцией компьютерных CD-ROM приводов является счи­
тывание информации с диска с как можно большей скоростью. Функция
проигрывания аудио дисков является «довеском» к основной функции.
Действительно, почему бы не добавить еще и воспроизведение аудио,
благо все необходимое для этого уже есть.
Во всех приводах при воспроизведении аудио в большей или меньшей
мере присутствуют помехи, вносимые как приводами диска, головки,
системой фокусировки, так и помехи, связанные с работой электроники
привода и обменом данными с контроллером.
Все эти помехи явственно различимы на тихих участках фонограммы
и проявляются в виде шипения или свиста, совпадающего по времени
с обменом данными с контроллером, позиционированием головки или
раскруткой (торможением) шпиндельного двигателя. И хотя эти помехи
заметны только на тихих участках фонограммы, однако, как говорится,
«это не есть хорошо», и с этим нужно бороться.
Кроме того, на некоторых (весьма распространенных ввиду невысокой
стоимости) приводах используются «шедевры» ЦАПостроения наших
китайских товарищей с разрядностью менее шестнадцати. В качестве
примера можно привести CD-ROM привод ВТС (24х), в котором уста­
новлен ЦАП РТ8211 фирмы Prynceton Technology.
Как говорит полученная у них документация, это «10-битный ЦАП
с 16-битным динамическим диапазоном. Такой диапазон достига­
ется потому, что 16-битные входные данные при вводе конвертиру­
ются в форму с плавающей точкой по схеме: 10 bits mantissa and 7 step
exponent».
Как результат — при воспроизведении тихих участков фонограммы
явственно слышны искажения (аналогичное явление можно наблюдать
при воспроизведении 8 битовых оцифровок). И если с проблемой загряз­
нения аналоговой «земли» цифровыми помехами еще можно было бы
справиться малой кровью (для этого достаточно развязать цепи пита­
ния аналоговой и цифровой части привода), то с этой можно справиться
только применением радикальных мер — заменой микросхемы ЦАП.
Внимание.
CD-ROM привод — вещь довольно тонкая и нежная, поэтому, если вы
неуверены в своих силах, лучше не делайте ничего. Переделка не тре­
бует внесения изменений в схему привода (перерезания дорожек, изме­
нения номиналов элементов), поэтому, если все сделано правильно,
работа штатных его узлов никак не нарушится.
196
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Приведенная здесь информация, возможно, окажется полезной и тем,
у кого узел цифро-аналогового преобразователя в приводе вышел из
строя. И, наконец, ничто не мешает применить это и при усовершенство­
вании стационарного музыкального центра производства Китая (вряд ли
звучание изменится в худшую сторону).
Именно поэтому, закончив работу над контроллером CD-ROM, автор
(R Иващенко, г. Полтава) и решил рискнуть заменить цифро-аналоговый
преобразователь на своем 4-х скоростном Mitsumi на что-нибудь более
современное и совершенное. Проведя небольшой поиск, в конце концов,
он остановился на ЦАП CS4390 фирмы Crystal Semiconductors.
Как видно из схемы (рис. 5.3), обвязка, необходимая для работы ЦАП
CS4390 действительно невелика. Фактически, если не считать стабили­
заторов напряжения, представлена одним операционным усилителем и
некоторым количеством резисторов и конденсаторов. Аналоговая часть
взята автором без изменений из рекомендованной в документации схемы
включения данного ЦАП. Так что желающие могут попробовать что-то
в ней улучшить.
Description Pin
LRCk
1
2
SDAT
MCLk
3
SCLk
4
DGnd
5
DA1 C S4390(CS4329)
LRCk DAC
SDAT
LEFT
ALSCLk
DIFO
DIF1
DIF2
AL+
DA2
МС3307В
DEMO
DEMI
С В 1.С В 2-47М К
С В З.С В 4-1М К
С В 5 -С В 8 - O.I m k
MUR
MUL
AMU
R6
13,7к
AR
R3 13,7 k
VD
DGnd
MOllU
1
AR+
C4
1“
DAI
DA5
78L12
--- ^
C3
R12
3,32 k
^ 4 R4 13,7 k
VA
DA3, DA4
78L05
1
С6
R9
3 , 3 2 к Т 22^
t RIO
I
C8
13,7 k = "2 2 0
DA6
79L12
СВ4 СВ8
Рис. 5.3. Схема High-End 24-битовый аудиоЦАП для компьютерного CD-ROM
RIGHT
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
197
Сам ЦАП можно (если верить фирме-производителю) без пере­
делки платы заменить на CS4329 (20 битовый предшественник CS4390).
Операционный усилитель МС3307В можно найти на «дохлых» платах CD
приводов или купить.
Неплохие результаты получаются и при использовании вместо указан­
ного на схеме ОУ — LM358 (К1040УД1) или даже штатного (для Mitsumi)
ОУ МС3414А. Возможно, хорошие результаты получатся и с К574УД2.
Учитывая, что потребление по всем цепям мало, целесообразно для
уменьшения габаритов платы использовать интегральные стабилиза­
торы серий 78L и 79L. При желании их можно заменить на стабилиза­
торы LM317 / LM337 (но потребуется переделка платы). Запитывать ЦАП
и привод желательно от разных источников (разных обмоток силового
трансформатора).
Расположение деталей и рисунок пречатной платы приведены на
рис. 5.4.
Перемычки на плате имеют следующее назначение:
J1—J3 выбирают формат данных, которые будут вводиться в привод
(подробнее об этом можно посмотреть в документации, которую распро­
страняют вместе с микросхемой);
J4—J5 предназначены для управления цифровым фильтром. Указанное
на схеме положение используется для частоты дискретизации 44,1 КГц, а
положение перемычек J4=J5=1 — De-emphasis=Off.
□
Примечание.
Уровень лог. Осоответствует перемычке, установленной в положе­
ние 1-2, а лог. 1 — перемычке установленной в положение 1-3.
Теперь подробнее о переделке. Все что необходимо сделать, это
открыть привод, найти ИС ЦАП (АК4311) и реализовать следующие сое­
динения между платой ЦАП и платой привода: вход MCLK (3) — ножка
5 МС АК4311, вход LRCK (1) — ножка 9 МС АК4311, вход SCLK (4) —
ножка 7 МС АК4311, вход SDATA (2) — ножка 8 МС АК4311, вход DGnd
(5) — общий (выв. 2 МС АК4311).
При этом внутренний ЦАП привода остается в рабочем состоянии
(следовательно, выход на наушники и линейный выход могут использо­
ваться).
Все вышенаписанное относится к приводу Mitsumi FX400 (хотя, подо­
зреваю, без проблем может быть применено и ко всем остальным при­
водам этой фирмы). К сожалению, дать рекомендации для всех типов
приводов попросту невозможно. Поэтому ниже приведена методика,
действуя согласно которой, вы, скорее всего, добьетесь успеха.
Шаг 1. Необходимо найти микросхему цифро-аналогового преобра­
зователя. ЦАП может быть представлен как отдельной микросхемой, так
198
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
■■CBTCB5J4
О АЗй^О ЗО 03
J 2 T T J 3 C B 4 --------------------------С В Г "
3 0 3 0 3 0 ^
РЗ R „ R 7 < f c = «
и
510
01 101010
J5
? С7 ? 9 С5 9 С1
рй9осЬ 9сЬ 9
СВ2 СВ6
i
о
ш
^
i i оi
Левый
о
/
у
'
Рис. 5.4. Расположение деталей и рисунок печатной платы
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
199
И быть интегрированным в БИС декодера считываемой информации.
Сделать это можно, например, проследив аналоговые цепи от линейного
выхода привода до собственно ЦАПа. Или же, если есть такая возмож­
ность, попытавшись локализовать ЦАП по маркировке: для приводов
Mitsumi искомая микросхема — АК4311, для некоторых приводов ВТС —
РТ8211, в приводах NEC можно встретить ЦАП РСМ1715 (РСМ1717)
фирмы Burr&Brown, а в приводах Samsung (и Creative на базе Samsung)
ЦАП встроен в БИС декодера.
Шаг 2. Зная тип ЦАП или БИС декодера, находим требуемые для
работы ЦАП CS4390 сигналы, а, следовательно, и выводы (точки под­
ключения на плате). При этом следует обратить внимание и на формат
данных, передающихся декодером в ЦАП. На этом этапе не обойтись без
Интернета. Для поиска информации по интересующим меня микросхе­
мам я пользовался поисковиком сервера http://www.chipinfo.ru.
Шаг 3. Согласно полученным данным корректируем положение пере­
мычек на плате ЦАП (если необходимо) в соответствии с имеющимися
сигналами и производим подключение внешнего ЦАП.
В нашем случае (АК4311) требуемые сигналы снимаются со следую­
щих ножек ЦАП:
♦ MCLK — ножка 5 МС АК4311;
♦ LRCK — ножка 9 МС АК4311;
♦ SCLK — ножка 7 МС АК4311;
♦ SDATA — ножка 8 МС АК4311.
Для тех, у кого ЦАП представлен микросхемой РСМ1715, требуемые
ножки такие:
♦ MCLK — ножка5МСРСМ1715;
♦ LRCK — ножка 1 МС РСМ1715;
♦ SCLK — ножкаЗМСРСМ1715;
♦ SDATA — ножка 2 МС РСМ1715.
Перемычки DIF0-DIF2 устанавливаются так, как показано на схеме.
Гурманы и хай-эндщики могут попробовать комбинацию DIF0=1;
DIF1=DIF2=0. Это позволит использовать 24-х битовое преобразование,
если ваш привод обладает такой возможностью.
Собранная схема наладки не требует. Для уменьшения уровня
внешних наводок плату желательно поместить в экранированный кор­
пус. Кроме того, входные сигналы (линии MCLK, LRCK, SCLK, SDATA)
должны заводиться проводниками минимальной длины [3].
Внешний аудиоЦАП «DAC 2000» Т. Гизбертса
Внешний аудиоЦАП «DAC 2000» Т. Гизбертса улучшит звучание мно­
гих устройств цифровой звукозаписи — CD, DVD, R-DAT. Он позволяет
200
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
R5 4x1Ок
С5. С7
0,047мк
СЮ
Юмк
63 В
Рис. 5.5. Схема входной платы
LD2
К4
а СА
О О
О О
с
LD1
[А ]
СА
СА
А
I IА ^
А
А ^
М f 1^
II ■■ П
1
1
^ А
;10 е
R 18-R24
820
9
МА
dp
Is
САа
2х
dp
15
HDN1075
Рис. 5.6. Схема дисплейной платы
^
R 11-R17
820
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
201
работать с любыми частотами дискретизации в диапазоне Ъ2—96 кГц
(стандартные 32 кГц; 44,1 кГц; 48 кГц; 88,2 кГц; 96 кГц) и любой разряд­
ностью данных вплоть до 24. Входная плата (рис. 5.7) состоит из оптиче­
ского (IC2 — TORX173 Toshiba) и коаксиального (К1) входов цифровых
звукоданных в формате S/PDIF, цифрового приемника-конвертора IC1
CS8414 Crystal Semiconductors с локальным высокостабильным опорным
генератором (6,144 МГц) IC3, логической матрицы IC5 GAL™ Generic
Array Logic от National Semiconductor (GAL22V10B-996530-1).
Дисплейная плата (рис. 5.6) обеспечивает индикацию текущей
частоты дискретизации семисегментными светодиодными матрицами.
Она соединена с ПЛМ IC5 входной платы 10-жильным плоским кабелем
через разъемы К2 (рис. 5.5) и К4 (рис. 5.6).
24-разрядный цифровой интерполирующий фильтр с 8-кратной пере­
дискретизацией (8x-oversampling) IC6 DF1704 Burr-Brown расположен на
основной плате (рис. 5.7) устройства и получает данные по 16-жильному
плоскому кабелю через разъемы К5 (рис. 5.7) и КЗ (рис. 5.5):
♦ SDATA — собственно данные правого и левого каналов в последо­
вательном коде;
♦ PSYNC — синхро идентификации левого/правого в SDATA (в зави­
симости от режима работы он равен или вдвое выше частоты дис­
кретизации Fs);
♦ SCK — синхро идентификации разрядов (64Fs);
♦ МСК — синхро с частотой 256Fs, используемый для передискрети­
зации и интерполяции.
Эти четыре сигнала могут формироваться IC1 в разных форматах,
задаваемых потенциалами на выводах МО—М3 IC1.
Совет.
Вданном случае рекомендуется «понятный» для IC6 формат FS, кото­
рому соответствует М1=1, М0=М2=МЗ=0 (коммутацию обеспечи­
вают перемычками 51); остальные режимы предусмотрены для воз­
можности гибкого «апгрейда» в будущем, в частности, при использо­
вании других ИМС цифрового фильтра.
Кроме перечисленных, на основную плату передаются сигналы:
♦ DBW (Double Bandwidth — удвоенная полоса) — при частотах дис­
кретизации 88,2 кГц и 96 кГц реле Re2, Re3 увеличивают частоту сре­
за аналоговых послеЦАПовых фильтров (1C10,1C12) с 27 до 44 кГц;
♦ MUTE — приглушение выхода при отсутствии или выпадении
входного сигнала;
♦ DEEM — идентификатор включенных предыскажений (этот сигнал
передается только в цифровой фильтр для включения соответству­
ющей коррекции).
202
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
+ 5 В -^
К8
С54
47мк
25 В
Рис. 5.7. Схема основной платы
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
С25
47
R27
3.57К
R28
4,12к
C=HpC=D
С27 JL С28.
R25
2,49к
2200^4700“
+12В
203
R29
3,92к
+ 12В
X
. С29.
330‘
'I
С48
0,1мк
j h ’
“J,
С46
0.1МК
R30
3,57к
ОРА627
С47
0,1мк
R31
3,65к
.СЗО
_С31
■ 1500
R32
3,32кк
'1000
С32
270
R34
4,12к
R35
3,92к
R40
100
К5 L
OPA627
Г--ОЦ
I
~4h'
R39
Ш
I
C49
O .Imk
-1 2 B
-1 2 В
С26
4 7 II
3,57к
|= |д а = |
J_
СЗЗ
С34.
2200^4700“
R26
2,49к
J®
+ 12B
. С35.
330"
C52
O .Im k
+12В
1.
С50
0,1мк
“
R36
3,57к
1,
R37
3,65к
.С31
"1500
R38
3,32к
J_C36
1000
С38I
270
чС51к
100
ICIp
Re3
OPA627
ic i i;
^^ОРА627
R42
~4h
R41
I— Oil
C53
1M
O .Imk
i
-1 2 B
0,1мк
-1 2 B
IC13
LM317
+12B -
+12B-^
T
C68
K9
=1 0 0 m k :
25 В
-C 6 6
C69
MOOmk :
25 В
R54
750
.C67
O .Imk
H =C62
10mk:
C64 '
O .IM K
750
-1 2 B -
+5Уд
R51
249
iIO m k
63 В
-C60
O.iMK
D5
5,6 В
1,3 Вт
63 В
C65
=}=10mk
63 В .
C63
=10mk:
R53
249
63 В
,C61
O .Imk
D5
5,6 В
1,3 Вт
^-5Уд
-1 2 B IC14
LM337
204
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Собственно ЦАПы выполнены (рис. 5.7) на ИМС IC7, IC8 Burr-Brovm
PCM1704 (традиционные R-2R. Они технологически намного сложнее и
поэтому дороже delta-sigma ЦАП. Но, в отличие от последних, не создают
ультразвуковых помех, нагруженных на преобразователи ток-напряжение
IC9, IC11 активные аналоговые ФНЧ третьего порядка IC10, IC12.
Перемычки S2 предусмотрены для модификации (в будущем) режи­
мов работы цифрового фильтра, который пока используется в основ­
ном режиме с заземленным выводом 10 IC6. S3 задают формат входных
данных IC6, в частности, для принятого в данном проекте формата PS с
шиной 5Vd должен быть соединен вывод 3 IC6.
S4 позволяют при необходимости включить инвертирование звукового
сигнала как обоими, так и одним из ЦАП (выводы 10 IC7, IC8), а также
игнорировать данные в разрядах 21—24 (т. е. ограничить эквивалентную
точность ЦАП 20 разрядами; для этого выводы 9 IC7, IC8 должны через
соответствующую перемычку S4 быть соединены с шиной -5Va).
На рис. 5.8 показана схема блока питания, соединяемого с основной
платой разъемами К12-К8 и К10-К9.
IC17
7805
— ► +5 в
К12 нэ
D 7 * —►
4х0,022мк Power — ^
В80С1500
С85
: ЮООмк :
25 В
.С 84
‘ 0, 1 мк
С83
-С 82
=Юмк =
0 , 1 мк
63 В
Рис. 5.8. Схема блока питания: 5 В (а) и ±12 В (б)
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
D
205
Примечание.
Особое внимание уделяется разделению цифровой и аналоговой
«земель», а также индивидуальной развязке цепей питания каждой
ИМС блокировочными конденсаторами и (для самых высокочастот­
ных 1C1—IC5) — дросселями L1—L4.
Выходное напряжение устройства — 2,1 В, выходное сопротивле­
ние 100 Ом, отношение сигнал/шум — 114 дБ, коэффициент гармо­
ник — 0,0016%/0,0008% (16-разрядов/24 разряда), завал АЧХ на частоте
20 кГц — 0,94 дБ для частот дискретизации 32, 44 и 48 кГц или 0,66 дБ
для 88, 96 кГц [13].
Недорогой высококачественный аудиоЦАП с S/PDIF входом
Очень экономный в смысле внешней «обвязки» недорогой, но высо­
кокачественный аудиоЦАП с S/PDIF входом (рис. 5.9) предложил Петр
Збисински.
Простота реализации обусловлена применением удачных ИМС Analog
Devices:
♦ ICl — цифровой S/PDIF, AES, EBU — совместимый приемник и
асинхронный конвертор частот дискретизации;
♦ IC2 — спаренный 18-разрядный сигма-дельта ЦАП с встроенным
цифровым фильтром (с 128-кратной передискретизацией) и встро­
енным аналоговым выходным фильтром (не требует на выходе до­
полнительной фильтрации).
Единственный дополнительный тактовый сигнал частотой 22579,2 кГц
(512FsoutCLOCK) необходимо формировать кварцевым генератором.
Невзвешенное отношение сигнал/шум составляет 92 дБ, коэффициент
гармоник 0,0025%. В нижней части рисунка приведен фрагмент схемы
для сопряжения с профессиональным цифровым оборудованием с уров­
нем сигнала AES/EBU 3—10 В [40].
Hi-Fi 24-разрядный аудиоЦАП
Все устройства подобного назначения, как правило, построены на схо­
жей элементной базе. Связано это с тем, что выбор элементов для разра­
ботчика той или иной схемы не так уж и широк. Например, из приемни­
ков S/PDIF сигнала сейчас более-менее доступны микросхемы CS8412,
CS8414, CS8420 от Crystal Semiconductor, DIR1700 от Burr-Brown, AD1892
от Analog Devices. Хорошо знакомые с импортной элементной базой смо­
гут добавить к этому списку YM3623 (Yamaha), АК4112А (Asahi Kasei),
М65810 (Mitsubishi). Вот, в принципе, и все.
206
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
+5 В
9 0,01 мк
-
DV dd DGND
26
>СА
SCLK<
_ 24
SDATA»
191
20.
lrclkJ ^
18l
171
15J
CCLK<^
SDK
SDD(
OUTL
le JL_ LEFTLINE
OUTR
OUT
RIGHT LINE
OUT
8
28
VCLK(
A D I892
O .O lM K
13.
19^
20^ ^>SCLK
SDATA
18. >LRCLK
CSC
»CON/PAO
>CSCLK
>SYNC
CONSUMER о
fS/PDIF INPUT
X
75 Ohm CONN 75
RCA PHONE
CONNECTOR
+2
>RXP
bRXN
27
MUTE<
RD/RST<j
1
-512xFsouT CLOCK
-ACTIVE HI MUTE
- ACTIVE LO POWER-DOWN/RESET
6
QDFS
12
NOSIG
ERROR 6 11
- NO BIPHASE-MARK
SIGNAL ON INPUT
in t A io
O .O lM K
AES/EBU Вход
3...10 В p -p
Puc. 5.9. Схема высококачественного аудиоЦАП с S/PDIF входом (а)
и его вариант с трансформаторным входом (б)
Среди микросхем собственно DAC выбор шире: CS4327, CS4328,
CS4329, CS4390, CS4331 (CS4333), CS4334 (CS4338), CS4396, РСМ63,
РСМ1702, РСМ1704, РСМ1710, РСМ1712, РСМ1715, РСМ1717, РСМ1718,
РСМ1721, AD1853, AD1857, AD1862, UPD6376, uPD6379, uPD63200,
LC78815, АК4320, АК4324, АК4393.
Теперь из всего этого разнообразия попытаемся выбрать то, что
доступно в пределах СНГ и что устраивает нас по требованиям каче-
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
207
ства. Иначе говоря, сразу отбрасываем микросхемы ЦАП с разрядно­
стью менее 20 бит, а также труднодоставаемые микросхемы. Кроме того,
для упрощения сборки и особенно дальнейшей модернизации лучше,
чтобы выбранные микросхемы поддерживали формат входного слова по
так называемому IIS стандарту и имели встроенный фильтр деэмфазиса
(несмотря на редкость, компакт-диски, записанные с преэмфазисом, ино­
гда все-таки попадаются).
Ну и также отбросим в сторону очень дорогие микросхемы вроде
РСМ63 ценой в 96 долларов за пару, к которым необходима еще и специ­
альная микросхема цифрового фильтра. Итак, что же у нас получилось?
Микросхемы DAC: CS4329, CS4390, CS4396 (Crystal), АК4320, АК4324,
АК4393 (Asahi Kasei), AD1857 (Analog Devices). Все эти микросхемы ЦАП
применимы в данной схеме. В схемах в этом разделе будут показаны при­
меры замены примененного ЦАП на некоторые из вышеперечисленных.
Теперь перейдем собственно к схеме устройства (рис. 5.10). Еще одно
небольшое замечание: любой конструктор, имеющий под рукой докумен­
тацию на данные микросхемы (так называемые datasheets или жаргонно
«даташиты»), сможет разработать и рассчитать подобную схему за два
свободных вечера. Но если у вас нет доступа к фирменной документации
или вы не чувствуете пока себя специалистом в разработке подобных
устройств, то данное готовое решение как раз для вас.
Итак, устройство состоит из входного разделительного трансформа­
тора Тг.1 (он хоть и необязателен и даже не требуется по стандарту, но
настоятельно рекомендуется), приемника цифрового сигнала, собственно
ЦАП, выходных аналоговых фильтров и схемы питания.
На микросхеме IC101 CS8412 собран приемник цифрового сигнала,
схема выделения тактового сигнала на основе PLL, декодер субкода
(субкод — это дополнительный код, несущий служебную информацию,
например, о наличии в сигнале предыскажений, разрешении/запрете
цифровой перезаписи, номере фрагмента на носителе, оригинал/копия и
т. д.) и преобразователь данных в формат IIS.
Схема включения типовая. Последовательная RC-цепочка из рези­
стора 1 кОм и конденсатора 0,047 мкФ представляет собой фильтр
системы PLL. Инверторы микросхемы 1C102 выполняют либо просто
инвертирование сигнала, либо параллельно еще и функцию драйверов
светодиодов. Двухцветный светодиод LED101 зеленым свечением обо­
значает отсутствие преэмфазиса во входном сигнале, а красным — его
наличие. Свечение светодиода LED 102 красного цвета означает, что на
вход устройства подается сигнал, содержащий не чисто звуковые данные,
а, например, кодированный сигнал 6-канальной системы Dolhy, при этом
ЦАП блокируется и сигнал на выход не поступает.
Рис. 5.10. Схема Hi-Fi 24-разрядного аудиоЦАП
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
209
Сигналы шины IIS на схеме подписаны, кратко опишем их функции:
MCLK (или MCLK 256х) — Master Clock, основной тактирующий сиг­
нал устройства, им тактируется аналоговый фильтр на переключаемых
конденсаторах в микросхеме ЦАП, кроме того все остальные тактовые
сигналы получаются делением MCLK. Сигнал имеет частоту, в 256 раз
большую частоты дискретизации, выделенной из входного потока.
SCLK — Serial Clock, сигнал, тактирующий каждый бит данных. По
фронту этого сигнала бит данных с линии SDATA записывается во вну­
тренний регистр ЦАП.
LRCK — Left/Right Clock. Сигнал определяет, к левому или правому зву­
ковому каналу относится передаваемое по IIS 24-битовое слово данных.
SDATA — Serial Data. Последовательные данные. По этой линии
24-битные слова побитно передаются на микросхему ЦАП, начиная со
старшего бита (при наблюдении работы схемы на логическом анали­
заторе не забудьте, что в стандарте IIS после фронта или спада сигнала
LRCK проходит один холостой такт SCLK, и только потом появляется на
линии SDATA старший значащий бит).
DEEMPHASIS — сигнал, означающий наличие предыскажений во
входном сигнале, в таком случае на этой линии будет логическая «1». Для
возможности использования различных микросхем ЦАП предусмотрен
и инверсный вариант этого сигнала.
NON-AUDIO — сигнал, означающий, что на вход устройства пода­
ются незвуковые данные, используется для мьютирования (приглуше­
ния) ЦАП. Также предусмотрен инверсный вариант.
Далее сигнал в стандарте IIS поступает на микросхему ЦАП АК4324
(IC103).
Внимание.
На микросхему ЦАПподключено два отдельных общих провода, анало­
говый и цифровой, которые соединены на плате только в одной точке
через перемычку в ферритовой трубочке L1. Это помогает избежать
помех от цифровой части устройства.
Цепочка из диода, резистора 56 кОм, резистора 47 кОм и конденсатора
2,2 мкФ является схемой сброса. Если есть возможность, можно приме­
нить в этом узле схему, например, на микросхеме MN1280. Резисторы
10 Ом и 22 Ом совместно с конденсаторами 0,1 и 10 мкФ выполняют
функцию фильтров питания, также помогая избавиться от цифровых
помех в выходном звуковом сигнале.
Далее следует пассивный аналоговый фильтр (рис. 5.11). Эта часть
схемы отличается от рекомендованных в даташитах. Причиной этому
послужило несколько соображений. Дело в том, что большинство совре­
менных микросхем цифроаналоговых преобразователей для звуковых
210
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Юмк
+11
+9Уд5,6к
LEFTDACO-C
^5,6к
|Уч1
0.051 мк "догтм кТ
Т
1C104а
'Н24к
20к
5,6к
5,6к
RIGHT DAC О - С
0,051 мк 0,0 27м Ц
IC104 = TL072
12...20V dc
-®- +
1C104b
ilH l
24 k
! I,,
'
M l ' 100MK +
25 B -
О.ОЗЗмк
К 5 3 -1 9
8мк
6.8г
LEFT OUT
220 к
200
RIGHT OUT
X
1N4001
POWER ''
200
d lb ^
I
Т
X
К 5 3 -1 9
8 мк
О.ОЗЗмк
220k
3HI'
20 k
ЮмкГн
Юмк
25 В
+Т OJmkJ
Л
-IC105
78 М 05
(7805) ■
►+5Vd
ИОмк
ж х
IC106 “ Г
7809 Ф
•+9V a
Юмк
-+5V a
IC107
78L05
т
Юмк
Рис. 5.11. Схема пассивного аналогового фильтра и его блока питания
применений имеют парафазные выходы от каждого канала и обычно
сигналы с них подают на дифференциальный фильтр, вычитающий нели­
нейности и складывающий полезный сигнал.
В данной же схеме применено снятие сигнала только с неинверсных
выходов каждого канала ЦАП, к тому же применен пассивный фильтр.
Причина данного решения в том, что нелинейность применяемых ЦАПов
очень мала, выигрыша же от симметричного снятия сигнала обычно не
бывает из-за того, что для нормальной работы дифференциального филь­
тра нужен очень высокочастотный операционный усилитель.
Среди широкодоступных ОУ микросхему с такими параметрами
найти вряд ли удастся, поэтому и был выбран такой вариант фильтра.
Примечание.
Положительный эффект этого решения еще и в том, что на выходе
микросхем ЦАПс дельта-сигма преобразованием имеется надтональная составляющая до нескольких МГц. Она при использовании актив­
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
211
ного фильтра на обычных ОУ дает сильные интермодуляционные
искажения, воспринимаемые на слух как черезмерный шум и «грязь» в
звуковом сигнале.
За пассивным фильтром идет буферный каскад с коэффициентом уси­
ления немного меньше 2 на ОУ 1C104 типа TL072. ОУ в буферном каскаде
питается от однополярного источника, но поскольку на выходах ЦАП
присутствует постоянное напряжение около 2,5 В и буферный каскад
обладает усилением не только по переменному но и по постоянному току,
то на выходе этого каскада устанавливается напряжение около 4,5 В, что
равно половине напряжения питания ОУ. Поскольку применено одно­
полярное питание ОУ, на выходе буферного каскада необходим раздели­
тельный конденсатор.
В схеме указан электролитический конденсатор 6,8 мкФ типа К53-19
(кто не знает — этакая капелька голубого компаунда с двумя выво­
дами, толстый — плюс, тонкий — минус), зашунтированный пленоч­
ным 0,033 мкФ. Конденсатор К53-19 представляет собой оксидно­
полупроводниковый ниобиевый конденсатор с твердым электролитом с
неплохими параметрами.
Для того чтобы не было заметно ионных искажений, свойственных
электролитическим конденсаторам (хотя К53-19 ведет себя в этом отно­
шении достаточно порядочно), он зашунтирован пленочным небольшой
емкости.
Хотя, если в вашем распоряжении окажутся неэлектролитические
конденсаторы емкостью 2,2 мкФ и более, например, К73-17 на 4,7 мкФ
63 В, им следует отдать предпочтение.
Схема питания всего устройства состоит из трех стабилизаторов на
микросхемах IC105-IC107 типа 78М05, 78L09, 78L05. Первый из стабили­
заторов питает цифровую часть устройства, второй — выходной буфер и
третий микросхему ЦАП. Дроссель на 10 мкГн является фильтром помех.
Диод 1N4001 защищает устройство от обратной полярности источника
питания.
Теперь о возможных заменах деталей. Микросхему CS8412 можно
заменить на CS8414, правда, последняя несколько дороже, так как допу­
скает работу с частотой дискретизации до 100 кГц.
ЦАП АК4324 тоже допускает частоту дискретизации до 100 кГц, хотя в
данной конструкции это свойство не используется. К тому же эти микро­
схемы выпускаются в двух типах корпусов — DIP с расстоянием между
выводами 2,54 мм и SOIC с расстоянием 1,27 мм.
Совет.
Если для вас является проблемой пайка микросхем в планарных корпу­
сах— не забудьте указать в заказе тип корпуса.
212
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
ИС АК4324 выпускается только в корпусе VSOP с расстоянием между
выводами 0,65 мм, так что если пайка такого корпуса также не для вас,
выберите из замен ту микросхему, которая выпускается в DIP-корпусе.
Итак, возможные замены для АК4324:
♦ АК4393 (пожалуй, один из самых лучших ЦАП, но корпус тоже
только VSOP 0,65 мм);
♦ CS4390 (DIP 2,54 мм и SSOP 0,65 мм);
♦ CS4329, CS4396, АК4320 (SSOP 0,65 мм);
♦ AD1857(SSOPO,65mm).
Кроме того, AD1857 является 20-битовой, если точнее даже 18-битовой
с Dithering, но зато Low Cost (низкой стоимости). Включение CS4390 и
AD1857 показано на рис. 5.12.
Как преодалеть проблемы с пайкой планарных корпусов? На жало
паяльника наматывается медная проволока диаметром около 2 мм и
используется как жало. Выводы микросхемы через один отгибаются
вверх. В качестве припоя используется самофлюсующийся припой
немецкого производства для ремонта устройств с SMD-элементами,
20.
DEEMPHASIS +5УдО-
г х=j=0,lMK
10мк^=
4
LRCKMCLKSCLKSDATA-
DEMO
DIFO
19'
DEMI
DIF1
18
YA
L+
k
AGND о
L16
DGND «
ML
VD
MR
14
LRCK О
R+
MCLK
R12
SCLK
DIF2
10 SDATA
11
AM
IZ
IB
13,^
-LEFT DAC
- NOM-AUDIO
-RIGHT DAC
.
= = = = 10мк
0 ,1 М К :
1C103’
I
±5Vd
К Д 5 1 0 Д 47 k
h
T—
18
17
DEEMPHASIS
2,2m k
- SDATA
-SCLK
-LRCK
19
10 k
56k
Ч
20
MCLK-
A D I857
С!>
LEFT DAC
15'
k
= t=
= t= 0 , 1 m k
IOmk
-NOM-AUDIO
- RIGHT DAC
= t= 0 , 1 m k
10 m
-0 + 5 V d
XX
1^
14
13
+5Va
0,1m k
О
+5Va
Puc. 5.12. Включение микросхем CS4390 и A D I857
: 4,7 mk
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
213
у него другое поверхностное натяжение, он сам течет по выводам и не
оставляет перемычек между ними.
Очень хорошим инструментом для такой работы является малога­
баритный паяльник 6 В 9 Вт, которым пользуются на минском часовом
заводе «Электроника».
Трансформатор Тг. 1 использован от неисправной платы сетевого адап­
тера (от компьютера).
В качестве блока питания для данного устройства может быть исполь­
зован сетевой адаптер от радиотелефона Panasonic либо любой аналогич­
ный на напряжение 12 В и ток не менее 200 мА.
Входные гнезда RCA (в просторечии «тюльпан») обязательно высоко­
качественные, лучше позолоченные.
Детали. Операционный усилитель подойдет любой малошумящий для
звуковых применений, например RC4559, NJM4580, NE5532, TL072 и т. д.
Неплохие результаты показали и незвуковые ОУ TL082. Стабилизатор
78М05 можно заменить на 7805, КР142ЕН5А, В. Вместо стабилизатора
78L09 можно использовать 78М09,7809, КР142ЕН8А, Г, К1157ЕН9.
Микросхему 78L05, которая формирует питание аналоговой части
микросхемы ЦАП, заменять на 7805 не рекомендуется, так как в данном
случае важны шумовые характеристики стабилизатора. Можно рекомен­
довать замену на К1157ЕН5, или на LM317L с двумя резисторами для обе­
спечения выходного напряжения 5 В, последний вариант даже лучше в
связи с очень низкими собственными шумами LM317L.
Налаживания либо настройки устройство не требует [2].
Портативный МРЗ-плеер Wakamatsu Tsusho WAKA-MP3
Портативный МРЗ-плеер Wakamatsu Tsusho WAKA-MP3 является
чисто «твердотельным» устройством: в качестве носителя в нем приме­
няются SmartMedia® флэш-карты емкостью от 8 до 128 МБ (например,
Toshiba TC58V64 NAND flash).
Устройство построено на МРЗ-чипсете фирмы Micronas Intermetall из
цифрового сигнального процессора (DSP) MAS3507D, декодирующего
MPEG-аудиоданные, и ЦАП DAC3550A с регулятором громкости и теле­
фонным усилителем (рис. 5.13). Принципиальная схема портативного
МРЗ-плеера Wakamatsu Tsusho WAKA-MP3 приведена на сайте издатель­
ства www.nit.com.ru.
Управление режимами работы и обменом данными как с флэш-картой,
так и с внешним ПК осуществляет микроконтроллер (MCU) Atmel
AT90S8515. Питание плеера осуществляется от двух аккумуляторов или
сухих батарей напряжением 2—3,5 В (2 шт. «ААА») через встроенный в
и з MAS3507D преобразователь напряжения.
214
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Vcc
о
Power
- f t -
14,725МГц
DSP
] MAS3507D
I
I
I
I
1Г” мРз'
converter J ,
L
DAC
DAC3550A
Clock
IIS
DAC
I
I
lie
Vol.
.
-ГХ
-о
Control
keys
and
indicator
MCU
MPX
MPEG
bit stream
Analog
Output
al
Beep
AT90S8515
MPEG data
/
Memory card
Communication
port
— ^— ►
Control
6 МГц
Puc. 5.13. Структура плеера
Привычный «выключатель» отсутствует — его функции выполняют
кнопки «PLAY/PAUSE» SW3 и «STOP» SW4, соответственно, включаю­
щие/выключающие питание через ключи Q1—Q4 с электронной «защел­
кой» на микроконтроллере U1. Кнопки «NEXT», «PREV», «VOL+»,
«VOL-» обеспечивают переход к следующей/предыдущей музыкальной
композиции и увеличивают/уменьшают громкость.
SmartMedia® флэш-карта вставляется в разъем Р2, который можно
приспособить (с соответствующим измененением прошивки U1) и для
CompactFlash, MultiMediaCard и др. Загрузка «прошивки» (firmware)
ПЗУ микроконтроллера U1 выполняется через разъем Р4 и СОМ-порт
ПК стандартным для Atmel способом ISP (In-System Programming, avrss.
exe).
Через этот же разъем программой-монитором mpxfer.com выпол­
няется разметка, загрузка и редактирование содержимого флэш-карты
(музыкальными файлами в формате MP3 с битрейтом до 256 Кбит/с,
поддерживается VBR) со скоростью 25—35 КБ/с. Все необходимые про­
шивки и ПО доступны бесплатно с сайта http://elm-chan.org/reports/mpc/
report_e.html.
Размеры плеера — 90x70x23 мм, вес без батареек — 97 г, потребляемая
мощность — 310 мВт в режиме средней громкости и 75 мВт в «паузе».
215
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
Отношение сигнал/шум — 92 дБ, коэффициент гармоник на частоте 1 кГц
равен 0,06% при воспроизведении МРЗ-файлов, сгенерированных коде­
ром Fraunhofer encoder mp3enc.exe и 0,09—0,15% — другими кодерами.
При использовании в качестве U3 варианта F10 микросхемы
MAS3507D плеер можно питать от одной 1,5-вольтовой батарейки, но
для этого необходимо изменить сопротивления некоторых резисторов:
R3 = 47, R10 = 22 кОм, R11 = 10 кОм.
Набор для самостоятельной сборки WAKA-MP3 доступен с сайта
http://www.wakamatsu-net.com/mp3/Mp3_Player_Kit.html по цене в 2-3
ниже, чем аналогичные готовые изделия разных изготовителей [43].
МРЗ-плеер YAMPP-3
МРЗ-плеер YAMPP-3, схема которого приведена на рис. 5.17, разра­
ботан шведом Джеспером Хэнсеном на основе ИМС VS1001G (финской
фирмы VLSI Solution Оу, http://www.vlsi.fi), в которой объединены MPEGдекодер, ЦАП и усилитель для головных телефонов.
Кроме упрощения соединений, снижения габаритов, потребляемой
мощности и цены, положительным моментом является возможность
заказа этой микросхемы непосредственно на сайте VLSI Solution.
VSIOOIG поддерживает декодирование MPEG audio layer 1,2,3 decoder
(ISO 11172-3) с расширением 2.5, на всех битрейтах (включая перемен­
ный VER) и частотах дискретизации. Блок схема микросхемы показана
на рис. 5.14.
Цифровой сигнальный процессор VS_DSP работает с тактовой часто­
той CLKF 12,288 МГц, причем максимально допустимая частота дискре­
тизации равна CLKF/256. Рабочая память х/у RAM/ROM дополнена 4 КБ
ОЗУ и 0,3 КБ ПЗУ для приложений пользователя (program RAM, program
ROM).
Audio
VS1001
DREQDCLKSDATA BSYNC-
SO-
SI SCLKXCS-
-►L
-♦R
Stereo ear­
phone driver
Output
Serial
Data
Interface __ »
■»j x-ROM I
Serial
Control
Interface
гН у - r o m
]
I y-ROM I
Puc. 5.14. Блок-схема микросхемы VSIOOIG
216
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Управление и ввод цифровых данных выполняются через после­
довательные интерфейсы serial control interface / input data interface.
18-разрядный мультибитный сигма-дельтаЦАП stereo DAC обеспечивает
16-разрядное разрешение с дифференциальной нелинейностью не более
±0,9 младшего разряда, неравномерность АЧХ в рабочей полосе (до 0,42
частоты дискретизации) не более ±0,056 дБ.
Телефонный усилитель stereo earphone driver:
♦ не боится К.З. в нагрузке;
♦ работает на 30-омные телефоны;
♦ устойчив к емкостной нагрузке (допускается до 1000 пФ);
♦ развивает 1,8 В при коэффициенте гармоник 0,1%, динамическом
диапазоне 90 дБ и межканальном переходном затухании — 75 дБ.
В рабочем диапазоне питающих напряжений 2,7—3,6 В потребление
цифровой части (DVDD) не превышает 15 мА, аналоговой (AUDD) от
5,5 мА в паузе до 40 мА при максимальной громкости.
Блок-схема всего МРЗ-плеера изображена на рис. 5.15.
Ввод данных выполняется через стандартный АТА/ЮЕ-интерфейс
(разъем IDE CONNECTOR, рис. 5.19) от стандартного HDD (опробованы
Conner, Fujitsu, Hitachi, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate, Toshiba от 810 МБ
до 10 ГБ), размеченного в файловой системе FAT32.
Управление режимами (Play, Stop, Prev, Next, Mute, Volume Up, Volume
Down, Normalize, Reset) возможно как посредством простейшей кнопоч­
ной станции (рис. 5.16, подключается к разъему J2 на рис. 5.17), так и
через RS-232 (IC4, рис. 5.17) или ИКДУ (IR Interface) интерфейсы. Для
выбора композиций и другой информации применяется ЖКИ 2 строки
по 16 знаков.
IR
Мах202
_^
Serial
interface
DO-7
Almel
90S5815
CPU
74HC573
Address
Latch
AO-7
65256
32k*8
SRAM
IDE
Interface
A8-15
—
MPEG
Data
Stream
Control
signal
74LUC245
Level
converter
VS1001
MPEG
Decoder
and D/A
converter
Puc. 5.15. Блок схема МРЗ-плеера
2M 6LC D
Display
217
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
S1
PLAY
S2
пп next
S3
Т * PREV
S4
п п STOP
iJ ^ T l
J2
16
AD7 14
ADS 12
AD3 10
ADI
8
15
13
11
9
7
KEYS
AD 6
AD4
AD2
ADO
- <RD/-W R>
-V O
■ GND
<E>< R S >-
vccDisplay connector
Puc. 5.16. Простейшая кнопочная станция
Внимание.
Принципиальная схема портативного МРЗ-плеера YAMPP-3 (рис. 5.17)
из соображений оптимизации объема книги приведены на сайте изда­
тельства www.nit.com.
Управление всеми данными осуществляет микроконтроллер Atmel
AT90S8515SP (1С1), прошивка для которого (*.гот-файл) вместе с исхо­
дным кодом (Visual C/C++ 6.0) доступны бесплатно с http://vww.myplace.
nu/mp3/files/yampp3_code_010915.zip, а рисунок печатной платы с http://
www.myplace.nu/mp3/files/yampp3_eagle.zip
Конструктивно YAMPP-3 выполнен на печатной плате 105x70 мм,
совпадающей по размерам и компонуемой непосредственно сбоку 2,5дюймового «винчестера». Все устройство потребляет от источника
напряжением 5 В ток 350 мА и вместе с винчестером имеет габариты
105x70x30 мм [5].
МРЗ-плеер на Multi Media Card
Внимание.
Принципиальная схема, рисунки печатной платы, размещение эле­
ментов портативного МРЗ-плеер на Multi Media Card из соображений
оптимизации объема книги приведены на сайте издательства www.
nit.com.ru:
♦ Рис. 5.19. Схема платы контроллера
♦ Рис. 5.21. Рисунки печатной платы и размещение элементов
♦ Рис. 5.22. МРЗ-плеер на Multi Media Card: а — внешний вид; б — виды
на собранную плату устройства
218
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
MP3 проигрыватель — достаточно п ростое устрой ство
воспроизведения-записи. В качестве «носителя» для хранения данных
используется Flash память — ММС (Multi Media Card), а для загрузки
проигрывателя с персонального компьютера используется интерфейс
USB. Возможна также запись ММС в специальных устройствах, напри­
мер, Memory reader Sweex 6-in-l с последующим воспроизведением на
проигрывателе.
MP3 проигрыватель поддерживает файловые системы FAT12 (для
ММС объемом 16 МБ) и FAT16 (для ММС объемом более 16 МБ). Причем
для файловой системы FAT12 возможно только воспроизведение файлов.
При записи ММС в Memory reader следует учесть, что MP3 проигрыва­
тель воспроизводит файлы только из корневого каталога.
Прослушивание файлов возможно через головные телефоны с регуля­
тором громкости или через внешний усилитель звуковой частоты.
Для отображения информации (имен файлов каталога, режимов
работы и т. д.) используется однострочный жидкокристаллический инди­
катор WH1601A-YYH. При использовании индикатора другой марки воз­
можно неправильное отображение, что потребует изменить программ­
ный код в исходных текстах.
Для управления режимами работы пятикнопочная клавиатура:
о — перемещение по каталогу или списку команд;
ent — воспроизведение или ввод команды;
esc — остановка воспроизведения или отказ от команды;
mode — вход в режим команд.
В режиме команд возможна загрузка файла, удаление файла, получе­
ние информации о свободном пространстве на ММС и быстрое форма­
тирование (очистка оглавления).
Питание проигрывателя осуществляется от USB интерфейса (рис. 5.18)
для загрузки файлов, при автономной работе — от никель-кадмиевых
аккумуляторов емкостью не менее 600 мАч и напряжением 3,6 В.
При использовании проигрывателя в составе бытового радиоком­
плекса или в автомобиле нет необходимости в установке микросхемы
преобразователя МАХ 630. Достаточно обеспечить стабилизированное
питание 5 В (100 мА). Низкий ток потребления возможен при использо­
вании в конструкции микросхем серии АС, НСТ.
Для индикации разряда батарей служит светодиод. Уровень напряже­
ния, при котором он зажигается, определяется резисторами R31, R32.
В качестве управляющего микроконтроллера используется AT89S53
(рис. 5.19), возможно применение и другого с объемом памяти программ
не менее 8 КБ и наличием полноценного SPI интерфейса. ОЗУ объемом
128 КБ предназначено для хранения каталога и FAT, а также для выборки
цепочки кластеров воспроизводимого файла.
219
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
R29
470
C 18_L
0, 1 мк“
С2оЛГ
J2
R23
10
R24
10
JSB
Я
UsbDpP^^
UsbDm"^
U9
0,1мкПГ
3Vout
R26
1,5к
С19_
0, 1 мк
Y3
бмГц
г
t
Bus
Xtin
28
Xtout
RccClk
Reset
25
24
23
A dO /
A d l/
22
21
20
Ad3/
Ad4/
A d5/
19
18
АббУ
Аб1/
СМ 16
psen/
пп
ии
D1
D2
ио
D1
D5
ПС
иь
П7
и
/
А62/
Wr
Тхе
Rxr
C16
0.01MK
Puc. 5.18. Схема USB интерфейса
L4
470мкГн
D8
1N4148
-O +5B
+3,6 В OR31
U10
200k
Lx
Lba
R30
200
Lbd
+v
Ic
R33 ± - C 2 2
470MK
270
Fbx
Gnd Cx
Max 630
R32
150k
.C21
'4 7
R34
100k
Puc. 5.20. Схема преобразователя питания
Страничная адресация ОЗУ и выборка внешних устройств осу­
ществляется сигналами ТО и Т1 микроконтроллера и дешифратором
на микросхемах U2, U4. Обмен данными между микроконтроллером и
ММС происходит по SPI интерфейсу со скоростью передачи 1/16 так­
тового генератора через элементы U10A — U10D для согласования по
уровням сигналов.
220
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Передача данных в МРЗ-декодер происходит по последовательному
интерфейсу микроконтроллера со скоростью обмена 1/12 тактового
генератора. Контроллер USB шины подключен к микроконтроллеру как
внешняя память программ, т. е. возможно только чтение.
Питание проигрывателя осуществляется через микромощный преоб­
разователь МахбЗО (рис. 5.20), напряжение 5 В выставляется резисторами
R33, R34. Для питания ММС и МРЗ-декодера используется стабилизатор
U8, регулировка напряжения на уровне 3,3 В определяется соотношением
резисторов R18, R19.
К недостаткам данной конструкции следует отнести;
♦ довольно значительный потребляемый ток 75 мА при напряжении
5 В, возможное решение этой проблемы — применение микромощ­
ного контроллера, например, AT89LV53;
♦ низкая скорость обмена по USB (файл размером 5,4 МБ перекачи­
вается в течение 100 с), что определяется низкой производительно­
стью микроконтроллера.
Скорость обмена можно увеличить, если обеспечить обмен с ММС со
скоростью 1/4 тактового генератора. Это возможно, но потребует заме­
нить UlOa-UlOD на логические элементы без инверсии серии 74АС с
3,3-вольтовым питанием и внести соответствующие изменения режимов
работы SPI в программном коде.
Возможна замена микросхемы памяти ОЗУ на аналогичную по
емкости и цоколевке, например, V62C5181024, V62C5181024LL-70P,
V62C5181024LL-70W.
Автором были опробованы ММС различных фирм изготовителей
емкостью от 16 до 128 МБ; без каких либо проблем воспроизводились
файлы при скорости потока данных до 192 Кбит/с. При воспроизведении
файлов с переменным битрейтом, однако, было заметно на слух измене­
ние скорости воспроизведения. Это, возможно, связано с применением в
декодере кварцевого генератора на 24 МГц вместо 24,576 МГц.
Для загрузки файлов в проигрыватель через USB со стороны персо­
нального компьютера прилагается программа загрузчик (исходный текст
на Delphi 5) в директории Loader, FTDI D2XX — драйвер в директории
FTDIdriver, а также исходный текст, bin и hex-файлы прошивки контрол­
лера в директории soft.
D
Примечание.
Всех их вместе с рисунками печатных плат (в директории РСВ) можно
найти в архивном файле ттс_тр3.гаг (463 КВ) и скачать из раздела
сайта журнала «Радиохобби» httpy/radiohobby.QRZ.ru, посвященного
октябрьскому номеру за 2004-й год.
Глава 5. Устройства записи-воспроизведения звука
221
На рис. 5.21 приведены рисунки печатной платы и размещение эле­
ментов, внешний вид (рис. 5.22, а) и виды на собранную плату устрой­
ства (рис. 5.22, б).
Привожу список интернет-сайтов, на которых можно найти необходи­
мую техническую информацию или заказать необходимые комплектую­
щие для данной конструкции;
♦ «Институт радиотехники» http://www.institute-rt.ru/ — микросхе­
мы MP3 декодеров, USB контроллеры, драйверы, техническая до­
кументация, заказ;
♦ http://www.mcselec.com/ — Bascom 8051 compiler;
♦ www.promelec.ru — поставщик электронных компонентов [6].
ГЛАВА 6
ВЫ БО Р ГРОМКОГОВОРИТЕЛЕЙ
ДЛЯ С ОЗДА НИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Определение и обозначения
Громкоговоритель — это устройство для эффективного излучения
звука в окружающее пространство, конструктивно содержащее одну
или несколько излучающих головок и, при необходимости, акустическое
оформление и дополнительные электрические устройства (фильтры,
трансформаторы, регуляторы и т. п.).
Головка громкоговорителя — пассивный электроакустический пре­
образователь, предназначенный для преобразования электрических сиг­
налов (чаще звуковой частоты) в акустические.
Акустическое оформление — конструктивный элемент, обеспечива­
ющий эффективное излучение звука (акустический экран, ящик, рупор
и т. п.).
Примечание.
Наиболее часто в громкоговорителях используются электродина­
мические головки (сокращенно динамик), так же иногда называют и
сами громкоговорители.
Функционально к громкоговорителям близки телефоны (наушники),
однако, в отличие от громкоговорителей, они не предназначены для излу­
чения звука в открытое пространство.
Обозначение громкоговорителей содержит следующие элементы:
ПЕРВЫЙ ЭЛЕМЕНТ — цифра, указывающая мощность громкогово­
рителя, — от 0,1 Вт до 30 Вт;
ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ — буквы ГД — громкоговоритель;
ТРЕТИЙ ЭЛЕМЕНТ — цифры, указывающие номер разработки.
|Я 1 Пример.
jlM 0,5ГД-Зб — громкоговоритель мощностью 0,5 Вт,
и* номер разработки 36.
Глава 6. Выбор громкоговорителей для создания акустических систем
223
Технические характеристики динамической головки
Рассмотрим основные технические характеристики динамической
головки.
Тип динамической головки — полно-диапазонная (широкополос­
ная — ГДШ, головка динамическая широкополосная), низкочастотная
(ГДН), среднечастотная, высокочастотная (ГДВ).
Номинальный диаметр — внешний диаметр рамы (диффузородержателя) или диаметр подвеса диффузора, расстояние между противополож­
ными крепежными отверстиями.
Мощность — номинальная, программная (длительная) либо пиковая
(краткосрочная) подводимая мощность, которую выдерживает головка
до своего разрушения. Головка может быть разрушена и гораздо меньшей
мощностью, если динамик нагружается сверх своих механических возмож­
ностей на очень низких частотах (например, электронная музыка с боль­
шим количеством баса или органная музыка), также разрушение может
быть вызвано перегрузкой («клипированием») усилителя мощности.
D
Примечание.
При определении мощностных параметров головки следует учи­
тывать, что в нашей стране в разное время они выражались
по-разному—до 1985 года по ГОСТ9010, позднее по ОСТ4.383.001, тре­
бования которого ближе к международным нормам.
Импеданс (номинальное сопротивление) — как правило, динамиче­
ские головки имеют импеданс 2 Ом, 4 Ом, 8 Ом, 16 Ом.
Частотная характеристика — измеренная либо заявленная выход­
ная характеристика на заданном диапазоне частот при входном сигнале
постоянной амплитуды на всем заданном диапазоне. Как правило, ука­
зывается предел отклонений характеристики, например, «±3dB».
Чувствительность — уровень звукового давления, производимый
динамической головкой при подаче сигнала мощностью 1 Вт, измеренное
на расстоянии 1 м от головки.
Максимальный уровень звукового давления — максимальное давле­
ние, которое может развить головка без своего повреждения либо без
превышения заданного уровня искажений. Зависит во многом от чув­
ствительности головки и ее мощности. Данный параметр приводится,
как правило, как измеренный на произвольном (по усмотрению произ­
водителя) диапазоне частот и типе сигнала.
Параметры Тиля-Смолла
Полностью описывают динамик параметры Тиля-Смолла. Есть пара­
метры как конструктивные (площадь, масса подвижной системы), так и
224
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
неконструктивные (которые следуют из конструктивных). Их всего 15
штук. Для того чтобы примерно представить себе, что за динамик рабо­
тает в колонке, достаточно первых четырех из них.
Резонансная частота динамика Fs (Гц) — частота резонанса динамика,
работающего без акустического оформления. Зависит от массы подвиж­
ной системы и жесткости подвеса. Важно знать, так как ниже резонанс­
ной частоты динамик практически не звучит (уровень звукового давле­
ния сильно и резко падает).
Эквивалентный объем Vas (литры) — полезный объем корпуса, нуж­
ный для работы динамика. Зависит только от площади диффузора (Sd)
и гибкости подвеса. Важен потому, что, работая, динамик опирается не
только на подвес, но и на воздух внутри ящика. Если давление будет не
таким, какое нужно, то не видать идеальной работы динамика.
Полная добротность Qts — соотношение упругих и вязких сил в под­
вижной системе динамика вблизи частоты резонанса. Чем выше доброт­
ность, тем выше упругость в динамике и тем более охотно он звучит на
резонансной частоте. Складывается из механической и электрической
добротностей. Механическая — это упругости подвеса и гофра центри­
рующей шайбы. Как ни привычно, но именно гофр оказывает большую
упругость, а не внешние подвесы. Механическая добротность — 10—15%
полной добротности. Все остальное — электрическая добротность, обра­
зованная магнитом и катушкой динамика.
Сопротивление постоянному току Re (ом). Пояснять особо как-то
здесь и нечего. Сопротивление обмотки головки постоянному току.
Механическая добротность Qms — отношение упругих и вязких
сил динамика, упругость считается только механических элементов
динамика. Складывается из упругости подвеса и гофра центрирующей
шайбы.
Электрическая добротность Qes — отношение упругих и вязких сил
динамика, упругие силы возникают в электрической части динамика
(магнит и катушка).
Площадь диффузора Sd (м^) — меряется, грубо говоря, линейкой.
Никакого тайного смысла не имеет.
Чувствительность SPL (дБ) — уровень звукового давления, развивае­
мого громкоговорителем. Измеряется на расстоянии 1 метра при под­
водимой мощности 1 Ватт и частоте 1 кГц (обычно). Чем выше чувстви­
тельность, тем громче играет система. В двух- и более полосной системе
чувствительность равна SPL самого чувствительного динамика (обычно
это басовый лопух).
Индуктивность Le (генри) — это индуктивность катушки динамика.
Импеданс Z (ом) — комплексная характеристика, которая появля­
ется не на постоянном токе, а на переменном. Дело в том, что в таком
Глава 6. Выбор громкоговорителей для создания акустических систем
225
случае, реактивные элементы начинают вдруг сопротивляться току.
Сопротивление зависит от частоты. Таким образом, импеданс — отно­
шение комплексной амплитуды напряжения и комплексной силы тока
на определенной частоте. Комплексное сопротивление, зависящее от
частоты, другими словами.
Пиковая мощность Ре (ватт) — это РМРО, которая рассмотрена
выше.
Масса подвижной системы Mms (г) — эффективная масса подвиж­
ной системы, которая включает в себя массу диффузора и колеблющегося
вместе с ним воздуха.
Относительная жесткость Cms (метров/ньютон) — гибкость под­
вижной системы головки громкоговорителя, смещение под воздействием
механической нагрузки (например, пальца, который целится потыкать
динамик). Чем больше параметр, тем мягче подвес.
Механическое сопротивление Rms (кг/с) — активное механическое
сопротивление головки. Все, что может оказать механическое сопротив­
ление в головке, сюда входит.
Двигательная мощность BL — значение плотности магнитного потока,
умноженного на длину провода в катушке. Также этот параметр называ­
ется силовым фактором динамика. Можно сказать, что это та мощность,
которая будет действовать на диффузор со стороны магнита.
Все перечисленные параметры тесно взаимосвязаны. Это довольно
очевидно из определений. Вот основные зависимости:
♦ Fs растет при увеличении жесткости подвеса и падает с увеличени­
ем массы подвижной системы;
♦ Vas уменьшается при увеличении жесткости подвеса и растет с уве­
личением площади диффузора;
♦ Qts растет при увеличении жесткости подвеса и массы подвижной
системы и падает при увеличении мощности BL.
Параметры отечественных динамических громкоговорителей
Параметры отечественных динамических громкоговорителей пред­
ставлены в табл. 6.1.
Параметры отечественных динамических громкоговорителей
Наименование по
ОСТ4.383.001-85
Наименование по
ГОСТ 9010-6773.78
и нестандартные
R hom7
Ом
V
Таблица б. 1
Диапазон частот,
Гц и его условное
обозначение
Чувствит.,
дБ
^ном.7
Вт
р
р
р
Вт
Вт
рmax долг/
Вт
1
1,5
3
88
3
3
6
94,8
' норм.гарм.7
' max ш ум/
max, кратк/
Вт
РзвукПри
Р=Рш, дБ
4ГДВ-1
ЗГД-47
8
8
8
3000
3000— 18000
ВЧ
91
3
-
4
-
-
97
4ГДШ-1
4ГД-8Е
4
120
125— 7100
ШП
93,5
4
-
4
-
-
99,5
4ГДШ-3
4ГД-53
100— 12500
ШП
91
4
0,5
4
3000
3000— 18000
ВЧ
90
3
3
5
6
8
12
ЗГД-31
8
8
125
5ГДВ-1
15
97
5ГДШ-1
ЗГД-38Е
4
80
80— 12500
ШП
90
3
3
5
-
-
97
5ГДШ-2
ЗГД-40
4
75
80— 12500
ШП
90
3
3
5
5ГДШ-3
ЗГД-42
4
100
100— 12500
ШП
92,5
3
3
5
5ГДШ-4
ЗГД-45
4
80
80— 16000
ШП
90
3
2,25
5
6ГДВ-1
ЗГД-2
16/25
4500
5000— 18000
ВЧ
90/92,5
3
6
6ГДВ-2
4ГД-56
3150— 2000
ВЧ
90
4
4
6ГД-13
8
8
1600
6ГДВ-4
3000
3000— 25000
ВЧ
93,5
1,25
6ГДВ-6
10ГД-35
16/25
3000
5000— 25000
ВЧ
91
6
10
6ГДВ-7
нет найм.
16
-
5000— 25000
ВЧ
92
-
2,5
6ГДВ-9
нет найм.
16
-
5000— 25000
ВЧ
91
-
6ГДШ-1
ЗГД-32
4
80— 12500
ШП
92
3
2
0,8
0,8
6
6
6
6
6
6
6
8
8
10
10
10
10
20
20
20
20
1ГДВ-1
1ГД-56
ЗГДВ-1
2ГД-36
3000
6300— 16000
ВЧ
88
1
1600
3150— 2000
ВЧ
90
2
1
2
75
8ГДШ-1
4ГД-35
4
65
63— 12000
ШП
92
4
8ГДШ-2
6ГД-17
4/8
100
100— 12500
ШП
91
6
10
6
10
10
10
10ГДВ-2
10ГД-35Б
16
2800
5000— 25000
ВЧ
92
ЮГДН-1
6ГД-6
4
80
63— 5000
НЧ
84
10ГДШ-1
10ГД-36К
4
40
63— 2000
ШП
90
10ГДШ-2
10ГД-36Е
4
40
63— 2000
ШП
87,5
20ГДН-1
ЮГД-ЗО
8
32
63— 5000
НЧ
87,5/86,0
20ГДС-1
нет найм.
4/8
20ГДС-3
15ГД-11А
20ГДС-4
15ГД-11
8
8
25ГДВ-1
нет найм.
4/8
110
100
120
2000
2
0,9
5
4
1,6
2
3
10
200— 5000
СЧ
89
200— 5000
СЧ
88,5-92,0
15
15
200— 5000
СЧ
89
15
15
2500— 3000
ВЧ
88
-
-
-
25
8
8
6
6
6
6
8
6
10
6
8
20
10
12
97
15
97
15
99,5
20
6
12
6
10
20
20
6
15
35
20
97
97,8/100,3
97,8
101,3
98,8
99,8
98,8
99,8
101
100
102
25
94
15
20
100
10
20
15
97,5
20
99,0/100,5
25
30
102
20
20
30
101,5-105,0
40
102
102
-
-
25ГДН-1
10ГД-34
4
80
63— 5000
НЧ
84
10
8
25
27
30
25ГДН-3
15ГД-14
4/8
55
50— 5000
НЧ
85
15
15
25
30
70
99
25ГДН-4
15ГД-17
4
40
40— 5000
НЧ
86
15
15
25
30
70
100
98
Таблица б. 1 (продолжение)
Наименование по
ОСТ4.383.001-85
Наименование по
ГОСТ 9010-6773.78
и нестандартные
Rhom^
Ом
V
Диапазон частот,
Гц и его условное
обозначение
Чувствит.,
дБ
Р„о»/
Вт
рнорм.гарм.'
Вт
р
Ртахшум.' ^ maxдолг.'
Вт
Вт
р
• max, кратк.'
Вт
РзвукПрИ
Р=Рш, дБ
ЗОГДС-1
нет найм.
8
250
500— 6300
СЧ
92
-
2,5
30
50
100
106,8
ЗОГДС-3
нет найм.
4/8
110
200— 5000
СЧ
89
-
1,25
30
35
40
103,8
35ГДН-1
25ГД-26
4/8
30
40— 5000
НЧ
84
25
25
35
50
125
99,4
50ГДН-1
нет найм.
4
30
31,5— 2000
НЧ
87
-
50
50
100
104
75ГДН-1
ЗОГД-2
4/8
25
31,5— 1000
НЧ
86
75
78
80
104,7
75ГДН-3
нет найм.
4/8
25
31,5— 2000
НЧ
89
-
8
10
10
75
75
100
107,7
75ГДН-5
нет найм.
4
25
31,5— 1000
НЧ
85
-
4
75
200
300
103,7
ЮОГДН-З
нет найм.
8
25
31,5— 1000
НЧ
91
-
-
150
300
нет найм.
1ГД-3
12,5
4500
5000— 18000
ВЧ
93,5
1
-
100
2*
30
-
-
111
96,5
нет найм.
ЗГД-1
8
120
200— 5000
СЧ
93,5
3
-
4*
-
-
99,5
нет найм.
4А-28
15
70
70— 14000
шп
шп
шп
шп
шп
шп
93,5
-
12 *
-
-
104,2
96
6
12
-
25*
-
-
110
90
4
-
5*
-
-
97
90
4
-
5*
-
-
97
90
4
-
5*
-
-
97
93
4
-
5*
-
-
100
101
нет найм.
4А-32
15
40
40— 14000
нет найм.
4ГД-28
4,5
60
60— 12000
нет найм.
4ГД-34
8
60
60— 12000
нет найм.
4ГД-36
4
60
63— 12000
нет найм.
4ГД-4
55
60— 12000
нет найм.
4ГД-5
55
60— 5000
НЧ
93,5
4
-
6*
-
нет найм.
4ГД-6
8
8
8
160
200— 5000
СЧ
90
4
-
5*
-
-
97
нет найм.
4ГД-7
4,5
60
60— 12000
92
4
-
5*
-
-
99
нет найм.
4ГД-8А
4
120
125— 7100
90
4
-
4
-
-
96
нет найм.
5ГД-1РРЗ
4
65
80— 1000
шп
шп
шп
96
5
-
6*
-
-
103,8
нет найм.
5ГД-ЗРРЗ
-
12 *
нет найм.
6ГД-1
2000
48
30
нет найм.
6ГД-11
нет найм.
6ГД-1РРЗ
нет найм.
6ГД-2
10
1,2
8
8
8
нет найм.
6ГД-3
4
85
100—1000
шп
96
нет найм.
8ГД-1
25
40— 1000
НЧ
90
нет найм.
8ГД-1РРЗ
8
12
45
50— 7000
НЧ
97
нет найм.
10ГИ-1
4/8
2000
2,5— 25,0
ВЧ
нет найм.
ЗОГД-1
4
25
31,5— 1000
НЧ
30
40— 5000
НЧ
93,5
5
65
60— 16000
шп
95
3,0— 20,0
ВЧ
90
6
6
60— 6500
НЧ
96
40— 5000
НЧ
93,5
_
-
6
6
-
-
104
-
-
102,8
97,8
-
-
-
10*
-
-
106
-
16*
-
-
105,5
-
6
20*
12 *
-
-
103,8
-
-
103
-
-
87
6
6
6
8
8
10
10
15
15
25
98,8
87,5
30
-
70
-
-
105,8
-
108
ГЛАВА 7
ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Определение и обозначения
Колонка — громкоговоритель, выполненный в виде закрытого кор­
пуса той или иной формы (чаще параллелепипед, куб).
Звуковая колонка (линейный массив) — акустическая система, состо­
ящая из большого количества одинаковых громкоговорителей, располо­
женных вертикально.
Вертикальная звуковая колонка позволяет добиться достаточно узкой
диаграммы направленности в вертикальном направлении, что необхо­
димо для озвучивания открытых площадок, а иногда и закрытых поме­
щений.
О
Примечание.
Часто звуковыми колонками ошибочно называют бытовые многока­
нальные акустические системы, однако они не формируют скольколибо направленного излучения.
Акустическая система — устройство для воспроизведения звука. Она
бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например,
динамическая головка) и многополосной (две и более головки, каждая из
которых создает звуковое давление в своей частотной полосе).
Акустическая система состоит из акустического оформления (напри­
мер, «закрытый ящик» или «система с фазоинвертором» и др.) и вмонти­
рованных в него излучающих головок (обычно динамических). Пример
устройства акустической системы приведен на рис. 7.1.
кроссовер
__^
'— ч
Конденсатор
^ Т Т Т Г Г ^ ^
Катушка
ВЧ-динамик
НЧ-динамик
\
Рис. 7.1. Пример устройства акустической системы
Глава 7. Характеристики акустических систем
229
Частотные и фазовые характеристики акустических систем
Эффективный рабочий (эффективно воспроизводимый) диапа­
зон частот (Frequency response) — диапазон, в пределах которого уро­
вень звукового давления, развиваемого акустической системой, не ниже
некоторой заданной величины, по отношению к уровню, усредненному в
определенной полосе частот.
Под уровнем звукового давления понимается отношение измерен­
ного значения модуля звукового давления к величине 2x10”^ Па, выра­
женное в децибелах.
в
Примечание.
Врекомендациях МЭК581 -7 минимальные требования к этому пара­
метру составляют 50—12500 Гц при спаде 8 дБ по отношению к
уровню, усредненному в полосе частот 100—8000 Гц.
Характеристика в значительной степени определяющая естествен­
ность звучания акустики. Производители АС стремятся максимально
приблизить значение этого параметра к максимальному диапазону, вос­
принимаемому органами слуха человека (20—20000 Гц).
Эффективно воспроизводимый диапазон определяется характери­
стиками динамиков, конструкцией и размерами акустической системы,
параметрами встроенного разделительного фильтра. На низких часто­
тах решающую роль играет объем корпуса АС. Чем он больше, тем более
эффективно воспроизводятся низкие частоты.
С воспроизведением высоких частот проблем обычно не возникает,
современные твитеры (высокочастотные динамики) позволяют воспро­
изводить даже ультразвук. Поэтому диапазон воспроизводимых частот
некоторых АС превышает верхнюю границу слышимости. Считается,
что в этом случае более точно передается тембровая окраска слышимых
составляющих звуковой программы.
Типичные значения диапазона воспроизводимых частот:
♦ для полочной акустики 100—18000 Гц;
♦ для напольной акустики 60—20000 Гц.
В каталогах приводится график звукового давления, развиваемого
акустической системой, в зависимости от частоты (график амплитудночастотной характеристики (АЧХ)). По нему можно определить как
эффективный рабочий диапазон частот, так и неравномерность АЧХ,
рассмотренную ниже.
На практике приходится, обычно, иметь дело с двумя типами систем:
речевыми и музыкальными. Возможен, также смешанный вариант.
Очевидно, что частотный диапазон музыкальной системы должен быть
шире, нежели чем речевой.
230
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Для чисто речевых систем диапазон должен находиться в пределах
300—8000 Гц. При необходимости обеспечения очень высоких уровней
звукового давления (свыше 100 дБ) допускается некоторое сужение этого
диапазона, особенно ВЧ составляющей, из-за, прежде всего, экономиче­
ских соображений.
Для музыкальных систем звукообеспечения требования к рабочему
диапазону частот могут варьироваться в зависимости от характера меро­
приятий, обслуживаемых системой. Так, сеть трансляции музыкальных
программ в офисном, гостиничном или торговом комплексе обычно
не предназначена для воспроизведения частот в области ниже 100 Гц.
Современная концертная система, как правило, должна эффективно вос­
производить звук в диапазоне 55—17000 Гц. Это для аудитории, превы­
шающей 50 человек, требует применения выделенных громкоговорите­
лей НЧ диапазона. В театральных и кинозалах для воспроизведения спе­
циальных эффектов используются акустические системы, работающие в
суб-НЧ диапазоне — от 25—30 Гц.
Театральные и концертные системы, как правило, строятся по 3-х или
даже 4-полосному принципу. При этом, важную роль приобретают такие
устройства, как активные кроссоверы — устройства для разделения зву­
кового сигнала на несколько составляющих. Это дает возможность осу­
ществлять усиление в различных полосах спектра в независимом режиме,
что в свою очередь позволяет обеспечить оптимальный режим работы
для каждого динамика в акустической системе.
В оптимальном варианте в качестве кроссоверов могут применяться
контроллеры акустических систем, обеспечивающие не только разделе­
ние полос, но и динамическую защиту, частотную и временную коррек­
цию. Контроллеры разделяются на два вида: специальные (предназна­
ченные для одного или нескольких видов акустических систем конкрет­
ного производителя) и универсальные (представляющие собой набор
необходимых элементов с варьируемыми параметрами).
АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) — зависимость ампли­
туды колебания на выходе устройства от частоты входного гармониче­
ского сигнала. То есть системе подают на вход сигнал, уровень которого
принимается за ОдБ.
Принято указывать, при каком падении сигнала граничные частоты
все-таки проигрываются. Если не указано, то считается, что были взяты
стандартные -3 дБ. Вот здесь и кроется подвох. Достаточно не указать, при
каком падении были взяты значения границы, и можно абсолютно честно
указывать хоть 20 Гц — 20 кГц, хотя, действительно, эти 20 Гц достижимы
при уровне сигнала, который сильно отличается от положенных -3 дБ.
По АЧХ, хотя и приблизительно, но можно понять, какие проблемы воз­
никнут у выбранной системы. Причем системы в целом. АЧХ страдает от всех
Глава 7. Характеристики акустических систем
231
элементов тракта. Чтобы понять, как будет звучать система по графику, нужно
знать элементы психоакустики. Если коротко, то дело обстоит так; человек
разговаривает в пределах средних частот. Поэтому и воспринимает их же
лучше всего. И на соответствующих октавах график должен быть наиболее
ровным, так как искажения в этой области сильно давят на уши. Также неже­
лательно наличие высоких узких пиков. Общее правило здесь такое: пики
слышны лучше, чем впадины, и острый пик слышен лучше пологого.
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (неравно­
мерность характеристики звукового давления). Идеальной для воспро­
изведения звука была бы акустика, имеющая АЧХ в виде прямой линии.
К сожалению, АЧХ реальных АС представляют собой кривые, имеющие
множество пиков и провалов. Появление этой неравномерности, при вос­
произведении звуков различной частоты, вызвано не идеальностью, как
компонентов, так и акустической системы в целом, наличием различного
рода паразитных резонансов, вибрации стенок корпуса и т. п.
Чем равномернее АЧХ, тем более естественным будет воспроизведе­
ние. Степень неравномерности АЧХ характеризуется отношением макси­
мального значения звукового давления к минимальному, или по другой
методике, отношением максимального (минимального) значения к сред­
нему, в заданном диапазоне частот, выраженное в децибелах. В рекомен­
дациях МЭК 581-7, определяющих минимальные требования к аппара­
туре Hi-Fi, указывается, что неравномерность АЧХ не должна превышать
± 4 дБ в диапазоне 100—8000 Гц. В лучших моделях АС категории Hi-Fi
достигнут уровень неравномерности ± 2 дБ.
Фазочастотная характеристика (ФЧХ) показывает изменение фазы
гармонического сигнала, воспроизводимого АС в зависимости от
частоты. Однозначно может быть вычислена из АЧХ с помощью преоб­
разования Гильберта. Идеальная ФЧХ, говорящая, что система не имеет
фазочастотных искажений, прямая, проходящая через начало координат.
Акустика с такой ФЧХ называется фазолинейной. Долгое время на эту
характеристику не обращали внимания, так как существовало мнение о
том, что человек не восприимчив к фазочастотным искажениям. Сейчас
же измеряют и указывают в паспортах дорогих систем.
Кумулятивное затухание спектра (КЗС) — совокупность осевых АЧХ
(АЧХ, измеренных на акустической оси системы), полученных с опреде­
ленным временным промежутком при затухании единичного импульса
и отраженных на одном трехмерном графике. Таким образом, по гра­
фику КЗС можно точно сказать, какие области спектра с какой скоро­
стью будут затухать после импульса, то есть график позволяет выявлять
запаздывающие резонансы АС.
Если КЗС имеет много резонансов после верхней середины, то такая
акустика субъективно будет звучать «грязно», «с песочком на ВЧ» и т. д.
232
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Мощностные характеристики акустических систем
Электрическая (акустическая) мощность (Power Handling). Мощность
определяет уровень звукового давления и динамический диапазон (с
учетом характеристической чувствительности), который потенциально
может обеспечить АС в определенном помещении.
Используется несколько определяемых разными стандартами видов
мощностей:
♦ характеристическая, при которой АС обеспечивает заданный уро­
вень среднего звукового давления. В рекомендациях МЭК значение
этого уровня установлено 94 дВ на расстоянии 1 м;
♦ максимальная (предельная) шумовая или паспортная (Power
Handling Capacity), при которой акустическая система может дли­
тельное время работать без механических и тепловых поврежде­
ний при испытаниях специальным шумовым сигналом, близким
по спектру реальным музыкальным программам (розовый шум).
По методике измерений она совпадает с паспортной мощностью,
определяемой в отечественных стандартах;
♦ максимальная (предельная) синусоидальная (Maximum Sinusoidal
Testing Power, Rated Maximum Sinusoidal Power), мощность непре­
рывного синусоидального сигнала в заданном диапазоне частот,
при которой АС может длительно работать без механических и те­
пловых повреждений;
♦ максимальная (предельная) долговременная (Long Term Maximum
Input Power), мощность, которую акустика выдерживает без меха­
нических и тепловых повреждений в течение одной минуты, при
таком же испытательном сигнале, как и для паспортной мощности.
Испытания повторяются 10 раз с интервалом в 1 минуту;
♦ максимальная (предельная) кратковременная (Short Term
Maximum Input Power), мощность, которую выдерживает AC при
испытании шумовым сигналом с таким же распределением, как и
для паспортной мощности, в течение 1 секунды. Испытания повто­
ряются 60 раз с интервалом в 1 минуту;
♦ пиковая (максимальная) музыкальная мощность или «музыкаль­
ная» (Peak Music Power Output — РМРО). Это излюбленный пара­
метр производителей, озабоченных сбытом своей, часто не очень
качественной, аппаратуры. Методика измерения, определяемая не­
мецким стандартом DIN 45500, следующая: на АС подается крат­
ковременный (менее 2 секунд) сигнал частотой ниже 250 Гц. Аку­
стика считается прошедшей испытания, если при этом нет замет­
ных на слух(!) искажений. Данная методика позволяет упомянутым
выше производителям снабжать свои изделия яркими наклейками
с такими примерно текстами: «Р.М.Р.О. ...» (или «Musical Power...»)
Глава 7. Характеристики акустических систем
233
«...100!», «...200!» и даже... «...1000 Wt!». Понятно, что этот параметр
слабо характеризует реальное качество воспроизведения звука.
Электрическое (входное) сопротивление (импеданс). Наиболее
распространенные значения: 4, 8 или 16 Ом. Этот параметр важен при
выборе усилителя, с которым будет работать АС. Оптимально использо­
вать акустическую систему с сопротивлением, соответствующим указан­
ному в паспорте усилителя. Такое решение будет обеспечивать идеальное
согласование характеристик акустики и усилителя, то есть максимальное
качество звука.
Акустическую мощность увидеть на коробке с акустикой нереально.
Видимо, чтобы не отпугнуть клиента маленькой цифрой. Дело в том, что
КПД (коэффициент полезного действия) головки громкоговорителя в
очень хорошем случае достигает 1%. Обычное же значение лежит до 0,5%.
Таким образом, акустическая мощность системы в идеале может составить
одну сотую его электрического потенциала. Все остальное рассеивается в
виде тепла, тратится на преодоление упругих и вязких сил динамика.
В
Примечание.
Основные виды мощностей, которые можно увидеть на акустике,
такие: RMS, РМРО — это электрические мощности.
Импульсные и переходные характеристики
Импульсной характеристикой (импульсным откликом) называют
выходной сигнал АС при подаче на вход короткого одиночного импульса.
Идеал — если импульсная характеристика повторит импульс на входе без
изменений. Часто же до и после импульса на выходе появляются вспле­
ски меньшей амплитуды. Такое поведение отклика фильтра говорит о
том, что на выходе акустической системы импульс тоже будет порождать
паразитные колебания.
Переходная характеристика — выходной сигнал фильтра, который
является реакцией на входной сигнал типа ступенька (сигнал с нуля
мгновенно достигает некоторой амплитуды и устанавливается на таком
уровне). Такой импульс также может порождать и порождает паразитные
колебания. Естественно, это отразится и на поведении АС, которая вос­
произведет и импульс, и паразитные колебания. Характеристика позво­
ляет судить о когерентности системы.
Импеданс АС — это полное электрическое сопротивление АС, вклю­
чая сопротивления элементов фильтра (комплексная величина). Это
сопротивление содержит в себе не только активное сопротивление, но
и реактивные сопротивления емкостей и индуктивностей. Так как реак­
234
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
тивное сопротивление зависит от частоты, то и импеданс целиком под­
чиняется также ей.
Если говорят об импедансе, как о численной величине, начисто лишен­
ной комплексности, то высказываются о его модуле.
График импеданса трехмерный (амплитуда-фаза-частота). Обычно
рассматриваются его проекции на плоскости амплитуда-частота и фазачастота. Если объединить эти два графика, то получится график Боде. А
проекция амплитуда-фаза — график Найквиста.
Учитывая то, что импеданс зависит от частоты и не постоянен, по
нему можно легко определить, какую сложность представляет собой
акустика для усилителя. Также по графику можно сказать, какая это аку­
стика (ЗЯ — закрытый ящик), ФИ (с фазоинвертором), как будут вос­
производиться отдельные участки диапазона.
Когерентность — согласованное протекание нескольких колебатель­
ных или волновых процессов во времени. Означает, что сигнал от разных
динамиков акустических систем придет к слушателю одновременно, то
есть говорит о сохранности фазовой информации.
Характеристика направленности
Характеристика направленности позволяет оценить пространственное
распределение излучаемых акустической системой звуковых колебаний,
и оптимально расположить акустические системы в различных помеще­
ниях. Об этом параметре позволяет судить диаграмма направленности
АС, представляющая собой зависимость уровня звукового давления от
угла поворота АС относительно его рабочей оси в полярных координа­
тах, измеренная на одной или нескольких фиксированных частотах.
Иногда спад амплитудно-частотной характеристики при повороте АС
на некоторый фиксированный угол, отображается на основном графике,
в виде дополнительных ответвлений АЧХ.
Характеристическая чувствительность (Sensitivity, Efficiency).
Отношение среднего звукового давления, развиваемого акустической
системой в заданном диапазоне частот (обычно 100—8000 Гц) на рабочей
оси, приведенное к расстоянию 1 м и подводимой электрической мощ­
ности 1 Бт.
Б больщинстве моделей АС категории Hi-Fi уровень характеристи­
ческой чувствительности составляет 86—90 дБ (в технической литера­
туре вместо дБ часто указывается дБ/м/Бт). Б последние годы появились
высококачественные широкополосные АС с высокой чувствительностью
93—95 дБ/м/Бт и более.
Глава 7. Характеристики акустических систем
235
Искажения в акустических системах
Искажения делятся на две большие группы: линейные и нелиней­
ные.
Линейные искажения не создают новых спектральных составляю­
щих сигнала, изменяют только амплитудные и фазовые составляющие.
Искажают АЧХ и ФЧХ, соответственно.
Нелинейные искажения вносят изменения в спектр сигнала.
Количество их в сигнале представляется в виде коэффициентов нелиней­
ных искажений и интермодуляционных искажений.
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ, THD — total harmonic
distortion) — это показатель, характеризующий степень отличия формы
напряжения или тока от идеальной синусоидальной формы. По-русски: на
вход подается синусоида. На выходе она сама на себя не похожа, так как
тракт вносит изменения в виде дополнительных гармоник. Степень отли­
чия сигнала на входе и на выходе отражается этим коэффициентом.
ГЛАВА 8
РАССТАНОВКА АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Оборудуем комнату для прослушивания
Комната для прослушивания в среде аудиофилов часто сокращают до
КдП. Некоторые ставят КдП на первое место по важности. А уже после
нее — акустику, усилитель, источник. Это, в некоторой степени, оправ­
данно. Ведь комната способна делать все, что угодно, с измеряемыми
микрофоном графиками и параметрами. Могут появляться пики или про­
валы на АЧХ, которых не было на измерениях в заглушенной комнате.
Изменится и ФЧХ (вслед за АЧХ), и переходные характеристики. Для того
чтобы уяснить, откуда берутся такие изменения, нужно ввести понятие
комнатных мод. (Более подробно см. в «Методика тестирования акустиче­
ских систем». Автор: В. Запотылок, http://article.techlabs.by/49_1020.html)
Комнатные моды — это красиво названные комнатные резонансы.
Звук излучается акустической системой во все стороны. Звуковые волны
отражаются от всего, что только есть в комнате. В общем случае пове­
дение звука в отдельно взятой комнате для прослушивания (КдП) абсо­
лютно непредсказуемо. Есть, конечно же, расчеты, позволяющие оценить
влияние различных мод на звук. Но они существуют для пустой комнаты
с идеализированным покрытием. Поэтому приводить здесь их не стоит,
они не имеют практической ценности в бытовых условиях.
Надо, однако, знать, что резонансы и причины их появления напря­
мую зависят от частоты сигнала. Так, например, низкие частоты возбуж­
дают моды комнаты, которые обусловлены размерами КдП. Гулкость баса
(резонанс на 35—100 Гц) — яркий представитель появления резонан­
сов в ответ на сигнал низкой частоты в стандартной комнате 16—20 м^.
Высокие частоты порождают несколько иные проблемы: появляются
дифракция и интерференция звуковых волн, которые делают характери­
стику направленности АС частотно-зависимой.
То есть направленность АС с ростом частоты становится все более
узкой. Из этого следует, что максимальный комфорт получит слушатель
на пересечении акустических осей колонок. И только он. Все остальные
точки пространства недополучат информации или получат ее искажен­
ной тем или иным образом.
Влияние комнаты на АС можно значительно уменьшить, если заглу­
шить КдП. Для этого применяются различные звукопоглощающие мате­
риалы — от плотных штор и ковров до специальных плит и хитрых кон­
Глава 8. Расстановка акустических систем
237
фигураций стен и потолка. Чем глуше помещение, тем больший вклад
вносит в звучание именно АС, а не отражения от любимого компьютер­
ного стола и горшка с геранью.
Добиваемся качественного звука правильной расстановкой АС
Существует ряд общепринятых правил, которыми необходимо руко­
водствоваться при выборе места установки громкоговорителей. Это
касается как музыкальных стереосистем, так и многоканальных конфи­
гураций домашнего кинотеатра, хотя и в различной степени (отмечается
на DVD XPERT).
В системах домашних кинотеатров подход к расстановке акустики,
с одной стороны, усложняется (ввиду большего числа АС), с другой —
упрощается из-за значительно менее строгих требований к качеству зву­
чания аудиодорожки по сравнению с музыкальным воспроизведением.
Рекомендуется ставить АС вдоль длинной стены комнаты в точках,
где наименьшая вероятность возникновения низкочастотных мод. Нужно
начертить план комнаты. На плане поделить длинную стену последова­
тельно на три, пять, семь и девять частей, провести соответствующие
линии перпендикулярно этой стене. То же самое проделать и с боковой
стеной. Точки пересечения этих линий укажут те места, где возбуждение
низких частот в комнате минимальное.
Если ощущается недостаточность баса или отсутствует плотный и
четкий бас:
♦ попробуйте подвинуть АС поближе к задней стене;
♦ проверьте, устойчивы ли подставки под АС, при необходимости
примените шипы или конусные ножки;
♦ проверьте, насколько тверда стена за АС. Если стена хлипкая и «призвучивает», поставьте АС перед мощной (капитальной) стеной.
Если стереокартина не выходит за пределы пространства, ограни­
ченного АС, подвиньте АС поближе друг к другу.
Если отсутствует глубина звукового пространства, а в центре между
АС нет четкого звукового образа:
♦ отодвиньте АС подальше друг от друга;
♦ подберите оптимальную высоту расположения АС (примените под­
ставки) и вашего положения при прослушивании.
Если имеет место резкое раздражающее звучание в области средних
и высоких частот:
♦ для новых АС — прогрейте их на музыкальном сигнале в течение
нескольких дней;
♦ убедитесь, нет ли сильных отражений от боковых стен или от пола
перед слушателем.
238
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
D
Примечание.
Большинство проблем с домашним звуком связано с негативным воз­
действием любой комнаты на характер баса.
С акустической точки зрения комната представляет собой басовый
резонатор, который легко «возбуждается» источником звука, если тот
расположен у стены (звуковое давление повышается на 6 дБ). В углах
помещения ситуация еще хуже. Сколь бы ровной ни была частотная
характеристика (АЧХ) акустической системы класса High End, в реаль­
ном помещении, если только это не безэховая камера — картина резко
меняется.
Из-за многочисленных резонансов возникают серьезные искажения
тембра звучания и его «скоростных» характеристик. Если опять-таки
посмотреть с точки зрения акустики, то в обычных жилых комнатах (в
отличие от огромных концертных залов) баса как такового в виде рас­
пространяющейся звуковой волны попросту не существует. Звук коло­
нок с идеально ровной АЧХ, установленных вблизи стены в помещении
стандартных размеров, приобретает выраженные подъемы (и провалы)
отдельных басовых частот.
Численные значения этих частот поддаются простому расчету,
поскольку они напрямую зависят от линейных размеров помещения —
чем больше размеры, тем «басовитее» резонансы. Так, в комнате с высо­
той потолка около 2,5 м одна из типичных резонансных частот прихо­
дится на область 65—70 Гц. В большом зале с высокими потолками резо­
нансы смещаются вниз по частоте и, таким образом, оказывают меньшее
влияние на звук. Именно поэтому для маленьких комнат в общем случае
не рекомендуют напольную акустику с мощным глубоким басом, тогда
как в больших объемах за качество низких частот (и сопутствующие про­
блемы) можно не беспокоиться.
D
Примечание.
По теории, оптимальное место для АС — центр любого помещения,
где влияние его собственных резонансов минимально.
На практике же это представляется почти невозможным. Но коль скоро
приходится идти на компромисс и ставить колонки не в центре комнаты,
то следует избегать симметрии в их расположении. Громкоговорители
лучше ставить на разных (и не кратных) расстояниях от задней и боко­
вых стен. При симметричной установке АС резонансные проблемы бук­
вально удваиваются — по аналогии с тем, что делает со звуком квадрат­
ная комната по сравнению с прямоугольной.
Если расстояния неодинаковы, резонансные явления не исчезнут, но
их влияние будет менее выраженным — образно говоря, вместо одной
«гудящей» ноты с большим уровнем звукового давления появятся две
Глава 8. Расстановка акустических систем
239
(три, четыре), но поменьше. Это иллюстрируют приведенные графики,
на которых даны АЧХ колонки для двух различных случаев, измеренные
в точке прослушивания.
В последние годы созданы довольно эффективные электронные сред­
ства компенсации негативного влияния помещения, работающие незави­
симо от того, как установлена акустика. Речь идет о встроенных в совре­
менные AV-ресиверы системах автоматической настройки громкогово­
рителей (YPAO — у Yamaha, Audyssey — у Опкуо и Denon, МСАСС — у
Pioneer, MRAC — у Marantz и т. д.). Эти системы прошли эволюцию от
простых настроек уровня и временных задержек до появления в их
составе параметрических эквалайзеров, которые способны сгладить
резонансные проявления комнаты.
Более мощные средства эквализации имеются в распоряжении аудио­
процессоров класса High End (Lexicon, Lyngdorf, Classen пр.), обладающих
большими вычислительными мощностями в реальном времени. Впрочем,
несмотря на огромный прогресс таких систем, их эффективность не сле­
дует переоценивать. Лучше поискать оптимальное место для колонки.
Правильная настройка сабвуфера существенно улучшит звучание
системы! Теоретически его можно установить где угодно, поскольку НЧ
распространяются менее направленно, чем СЧ или ВЧ. Тем не менее,
попробуйте добиться наилучших результатов.
Для оптимального согласования с комнатой попытайтесь найти «узло­
вые точки». Установите сабвуфер там, где вы обычно сидите, подсоеди­
ните его к усилителю и отключите колонки. Поставьте запись с хоро­
шим басом, походите по комнате, и в определенных местах вы заметите
подъем в низах. Это и есть «узловые точки» — расположите сабвуфер в
одной из них.
Не увлекайтесь громкостью. Никогда не устанавливайте слишком
высокий уровень громкости сабвуфера — это одна из самых распростра­
ненных ошибок. Бас должен поддерживать звучание, дополнять его, когда
это необходимо, иногда сотрясать диван, но не доминировать.
Если в сцене (диалоге, например) отсутствует НЧ-составляющая, то
сабвуфер не должен издавать ни звука. Не выкручивайте ручку громко­
сти настолько, чтобы его присутствие ощущалось постоянно.
Выбор высоты стоек для акустических систем
Стойки для АС следует подбирать под уже имеющиеся колонки, учи­
тывая при этом такие моменты, как масса и размеры АС, расположение
высокочастотного излучателя (отмечает журнал Stereo&Video).
Наиболее важный параметр — высота стенда. Она выбирается,
исходя из условия, при котором ось твитера находится на уровне ушей
240
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
сидящего слушателя. Почему до оси твитера? Высокочастотное излуче­
ние характеризуется наибольшей направленностью, и отклонения от оси
ВЧ-динамика наиболее ощутимы.
Реальная высота может несколько отличаться от оптимальной,
насколько — зависит от остроты диаграммы направленности колонки
в вертикальной плоскости. Это требование касается полочных АС для
стереосистемы или фронтальной акустики домашнего театра. Тыловые
громкоговорители предпочтительнее располагать несколько выше (на
0,3—0,6 м) указанного уровня.
Для точной подстройки высоты тыловой акустики выпускаются
стойки с регулировкой высоты установки колонок. Это могут быть либо
телескопические устройства, либо «лифтовые», где полка смещается по
стойкам опор (как лифт). Наиболее доступны по цене стенды фиксиро­
ванной высоты. Как правило, фирмы-изготовители предлагают на выбор
модели с типоразмерами 24, 30,43,60 дюймов.
К подставкам для аудиоаппаратуры каких-либо особых требований
по высоте не выдвигается. Однако если учесть, что в состав компонент­
ной стереофонической Hi-Fi-системы может входить минимум пара
блоков высотой 100—150 мм (CD-проигрыватель и стереоусилитель),
а серьезно оснащенный аудиокомплекс — это уже 5—7 и более блоков,
общая высота стойки определяется количеством полок и может состав­
лять от 400 до 1200 мм.
Совет.
Для обеспечения и^адящего теплового режима работающей аппара­
туры желательно выбирать высоту полок побольше. Так легче орга­
низовать естественное охлаждение конвекцией.
ГЛАВА 9
типы АКУСТИЧЕСКОГО ОФОРМЛЕНИЯ
САБВУФЕРОВ
Акустический экран
Басовые динамики требуют правильного выбора и точного расчета
среды, в которой они будут функционировать. В зависимости от типа аку­
стического оформления могут варьироваться параметры головки: мощ­
ность, диапазон частот и, в известном смысле — цена {Нестеренко Д. О.
www.masters.donntu.edu.ua).
Колебания, излучаемые одной стороной диффузора, должны быть
чем-то отделены от колебаний, создаваемых обратной его стороной,
одновременно и в противофазе с первыми.
Исторически первым акустическим ________ _______ _________
оформлением был акустический экран
\
/
(рис. 9.1). Он не пропускает колебания с
I
I
одной стороны диффузора на другую и не
9.7. Акустическийэкран
дает им взаимно уничтожиться вплоть до
частот, на которых кратчайшее расстояние между лицевой и обратной
стороной диффузора станет сопоставимо с длиной полуволны излучае­
мой частоты. А ниже этой частоты акустический экран «расписывается в
полном неумении» и предоставляет противофазным волнам гасить друг
друга, как им заблагорассудится.
Для пресечения акустического короткого замыкания на частоте, ска­
жем, 50 Гц, щит должен иметь размер 3x3 метра. Поэтому этот вид аку­
стического оформления практическое значение давно утерял, хотя и
используется до сих пор в качестве эталонного при измерении парамет­
ров динамиков.
Закрытый ящик
Конструктивно простейшее акустическое оформление из практически
применяемых — закрытый ящик (sealed или closed в зарубежной терми­
нологии). Запертые в замкнутом пространстве позади диффузора, они
рано или поздно угаснут и превратятся в тепло (рис. 9.2).
Количество этого тепла мизерно, но в мире акустики все носит характер
малых возмущений, потому-то, как происходит этот термодинамический
242
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
обмен, небезразлично для характеристик
акустической системы. Если позволить
звуковым волнам внутри корпуса гром­
коговорителя «болтаться без присмотра»,
значительная часть энергии будет рассеяна
Рис. 9.2. Закрытый ящик
на содержащемся внутри корпуса объеме
воздуха, он, пусть и незначительно, нагреется и изменится упругость воз­
душного объема, причем в сторону повышения жесткости.
Для того чтобы этого не происходило, применяют заполнение вну­
треннего объема звукопоглощающим материалом. Поглощая звук, этот
материал (обычно вата, натуральная, синтетическая, стеклянная или
минеральная), поглощает и тепло. Из-за существенно большей, чем у
воздуха, теплоемкости звукопоглощающих волокон повышение темпе­
ратуры становится намного меньше и динамику «кажется», что позади
него существенно больший объем, нежели на самом деле. На практике
таким способом удается добиться увеличения «акустического» объема по
сравнению с геометрическим на 15—20%.
Фазоинвертор
Следующий по распространенности тип акустического оформления —
фазоинвертор (ported, vented, bass-reflex), более гуманен по отношению к излу­
чению тыловой стороны дифузора (рис. 9.3). В фазоинверторе часть энергии,
которая в закрытом ящике «ставится к стенке» используется в мирных целях.
Для этого внутренний объем ящика сообщается с окружающим про­
странством тоннелем, заключающим в себе некоторую массу воздуха.
Величина этой массы выбирается таким образом, чтобы, в сочетании
с упругостью воздуха внутри ящика создать вторую колебательную
систему, получающую энергию от тыльной стороны диффузора и излу­
чающую ее куда нужно и в фазе с излучением диффузора.
Такой эффект достигается в не очень широком диапазоне частот, от
одной до двух октав, но в его пределах КПД существенно возрастает.
Помимо более высокого КПД фазоинвертор обладает еще одним важ­
нейшим достоинством — вблизи частоты настройки значительно умень­
шается амплитуда колебаний диффузора. Это может, на первый взгляд,
показаться парадоксом — как наличие
здоровенной
прорехи в корпусе гром­
y z z
коговорителя может сдержать движение
диффузора, но, тем не менее, это — факт
жизни.
В своем рабочем диапазоне фазоин­
Рис. 9.3. Фазоинвертор
вертор создает для динамика тепличные
Глава 9. Типы акустического оформления сабвуферов
243
условия, причем точно на частоте настройки амплитуда колебаний мини­
мальна, а большая часть звука излучается тоннелем. Допустимая подво­
димая мощность здесь максимальна, а искажения, вносимые динами­
ком, — наоборот, минимальны.
Выше частоты настройки тоннель становится все менее и менее «про­
зрачным» для звуковых колебаний, за счет инерции заключенной внутри
него воздушной массы, и громкоговоритель работает как закрытый.
Ниже частоты настройки происходит обратное: инерция тоннеля
постепенно сходит на нет, и на самых низких частотах динамик работает
практически без нагрузки, как будто его вынули из корпуса. Амплитуда
колебаний быстро возрастает, а вместе с ней растет и риск «выплевыва­
ния» диффузора или повреждения звуковой катушки от удара о магнит­
ную систему. В общем, если не предохраняться, поход за новым динами­
ком становится реальной перспективой.
Средством предохранения от таких неприятностей, помимо осмотри­
тельности в выборе уровня громкости, служит использование фильтров
инфранизких частот. Отрезая часть спектра, где все равно никакого
полезного сигнала не содержится (ниже 25—30 Гц), такие фильтры не
дают диффузору идти в разнос.
Фазоинвертор существенно более капризен к выбору параметров и
настройке, поскольку выбору, под конкретный динамик, подлежат уже
три параметра: объем ящика, поперечное сечение и длина тоннеля.
Тоннель очень часто делают так, чтобы у уже готового сабвуфера можно
было регулировать длину тоннеля, меняя частоту настройки.
Из-за наличия двух взаимосвязанных колебательных систем фазо­
инвертор является акустическим фильтром четвертого порядка, то есть
его АЧХ теоретически имеет спад 24 дБ/окт ниже частоты настройки
(реально — от 18 до 24).
Чтобы восстановить справедливость, заметим, что бухающего эффекта
можно добиться и от закрытого ящика, а правильно рассчитанный фазо­
инвертор способен дать очень ясный и музыкальный бас при разумной
подводимой мощности.
Громкоговоритель с пассивным излучателем
Разновидностью фазоинверторного оформления является громко­
говоритель с пассивным излучателем (или радиатором). Иноязычные
термины: passive radiator, drone cone. Здесь вторая колебательная система,
позволяющая утилизировать энергию, снимаемую с задней стороны диф­
фузора, реализована не в виде массы воздуха в тоннеле, а в виде второго
диффузора, ни к чему не присоединенного, но утяжеленного до требуе­
мой массы. На частоте настройки этот диффузор колеблется с наиболь­
244
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
шей амплитудой, а основной — с наименьшей (рис. 9.4).
С продвижением вверх по частоте они
постепенно меняются ролями. До недав­
него времени этот тип акустического
оформления не находил применения в
мобильных установках, хотя в домашних
используется довольно часто. Причиной нелюбви были неоправданные
хлопоты по добыванию второго диффузора (это, обычно, такой же дина­
мик, но без магнитной системы и звуковой катушки) и трудности в раз­
мещении двух больших диффузоров там, где у обычного фазоинвертора
надо поместить диффузор и небольшой тоннель.
Однако в самое последнее время автомобильные сабвуферы с пассив­
ным излучателем появились — нужда заставила. Дело в том, что в сейчас
стали появляться динамики нового поколения с очень большим ходом
диффузора, рассчитанные на работу в малых объемах. Объем «выду­
ваемого» ими при работе воздуха очень велик, и тоннель пришлось бы
делать значительным в диаметре (иначе скорость воздуха в тоннеле воз­
растет настолько, что он будет шипеть как паровоз). А сочетание малого
объема и большого диаметра тоннеля заставляет выбирать для тоннеля
большую длину. Вот и оказалось, что фазоинверторы обычной конструк­
ции для таких головок украсились бы трубами метровой длины. Чтобы
избежать таких никому не нужных казусов, предпочли требуемую соколеблющуюся массу сосредоточить в пассивном излучателе с ходом диф­
фузора, таким же, как и у активного динамика.
Полосовой громкоговоритель одинарный (4-го порядка)
Полосовой громкоговоритель (bandpass) довольно часто исполь­
зуется в автоустановках (хотя и реже, чем два предыдущих). Иногда
встречается название «громкоговоритель с симметричной нагрузкой»
(symmetric loading).
□
Примечание.
Если закрытый ящик и фазоинвертор — акустические фильтры верх­
них частот, то полосовой, как и вытекает из названия, — объеди­
няет в себе фильтры верхних и нижних частот.
Простейший полосовой громкоговоритель (рис. 9.5) — одинарный
4-го порядка (single reflex). Он состоит из закрытого объема, т. н. зад­
ней камеры, и второго, снабженного тоннелем, как у обычного фазоин­
вертора (передняя камера). Динамик установлен в перегородке между
камерами так, что обе стороны диффузора работают на полностью или
Глава 9. Типы акустического оформления сабвуферов
245
частично замкнутые объемы — отсюда и
термин «симметричная нагрузка».
Из традиционных конструкций поло­
совой громкоговоритель, в любом вари­
анте, — чемпион по эффективности. При
этом эффективность прямо связана с шири­
ной полосы пропускания. Частотная харак^ Полосовой
теристика полосового громкоговорителя
громкоговоритель одинарный
имеет вид колокола. Путем выбора соответ(4-го порядка)
ствующих объемов и частоты настройки передней камеры, можно постро­
ить сабвуфер с широкой полосой пропускания, но ограниченной отдачей, то
есть колокол будет низким и широким, а можно — с узкой полосой и очень
высоким КПД в этой полосе. Колокол при этом вытянется в высоту.
Полосовые и квазиполосовые громкоговорители
Еще большей эффективностью обладают полосовые громкоговори­
тели 6-го порядка с двумя тоннелями (рис. 9.6). Камеры такого сабву­
фера настраиваются с разносом примерно в октаву. Двойной бандпасс
обеспечивает меньшие искажения в рабочей полосе, поскольку динамик
нагружен фазоинверторами с обеих сторон диффузора, со всеми преиму-
Рис. 9.6. Полосовой
громкоговоритель с двумя
тоннелями (6-го порядка)
Рис. 9.8. Трехкамерный полосовой громко­
говоритель (4-го порядка), первый вариант
У
Рис. 9.7. Квазиполосовой
громкоговоритель
Рис. 9.9. Трехкамерный полосовой громко­
говоритель (4-го порядка), второй вариант
246
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
ществами такой нагрузки, но имеет более крутой, по сравнению с оди­
нарным, спад АЧХ ниже рабочей полосы.
Промежуточное положение занимает так называемый квазиполосовой громкоговоритель (рис. 9.7), он же — с последовательной настрой­
кой, где задняя камера соединена тоннелем с передней, а передняя еще
одним тоннелем — с окружающим пространством.
Трехкамерные полосовые громкоговорители (рис. 9.8 и рис. 9.9)
представляют собой просто альтернативные конструктивные реализа­
ции обычных полосовых. Они составлены из двух обычных, после чего
убрана разделяющая их стенка.
Аутсайдеры акустического оформления низкочастотной акустики
Существует еще три варианта акустического оформления низкоча­
стотной акустики, которые, однако, применения практически не находят.
Первый из аутсайдеров — акустический лабиринт (рис. 9.10), где «отвод
энергии» от тыльной стороны диффу­
зора происходит по длинной трубе,
обычно сложенной для компактности,
но все равно увеличивающей габариты
сабвуфера до пределов, недопустимых в
мобильной установке.
Второй — экспоненциальный рупор
Рис. 9.10. Акустический лабиринт
(рис. 9.11), который для получения
достаточно низкой граничной частоты
должен иметь циклопические размеры,
что делает редкостью его использование
в низкочастотном звене даже в стацио­
нарных системах, где места больше, чем
в автомобиле.
Третий тип, имеющий единичные
прецеденты применения — громкого­
воритель с апериодической нагрузкой
в виде сосредоточенного акустического
Рис. 9.11. Свернутый рупор
сопротивления (aperiodic membrane).
У нас раньше это называлось ПАС —
панель акустического сопротивления
(рис. 9.12).
Идея заключается в том, что нагруз­
кой для диффузора является близ­
корасположенная полупроницаемая
Рис 9.72. Апериодическая нагрузка
(акустическое сопротивление)
преграда, например, плотная ткань
Глава 9. Типы акустического оформления сабвуферов
247
И Л И СЛОЙ стекловаты, зажатый между перфорированными панелями.
Теоретически, такая нагрузка носит неупругий характер и, как амортиза­
тор в автомобильной подвеске, гасит акустическую энергию, не влияя на
резонансную частоту динамика. Но это — теоретически. А на практике
наличие воздушного объема между динамиком и ПАС создавало такую
смесь характеристик и реакций, что результаты становились мало пред­
сказуемыми.
Сравнение схем построения сабвуферов
Итак, из беглого взгляда на основные типы акустического оформле­
ния ясно, что совершенства в мире нет. Любой выбор будет компромис­
сом. А чтобы существо компромисса стало яснее, давайте завершим эту
заочную встречу как положено — подведением промежуточных итогов.
Сравним рассмотренные варианты с точки зрения основных факторов,
определяющих успех их использования в мобильной аудиоустановке.
Коэффициент полезного действия (КПД). Величина КПД, присущего
тому или иному типу акустического оформления определяет, в конеч­
ном счете, насколько мощный усилитель понадобится для достижения
требуемого уровня громкости, а заодно и насколько трудна будет жизнь
динамика.
В наиболее важном с точки зрения воспроизведения информации
басового регистра диапазоне частот 40—80 Гц места распределятся так:
узкополосные полосовые громкоговорители — чемпионы в этом зачете,
особенно — двухтоннельные 6-го порядка. За ними идут широкопо­
лосный двухтоннельный и обычный фазоинвертор. И, наконец, самые
охочие до подводимой мощности — закрытый ящик и широкополосный
одинарный бандпасс.
Вносимые искажения. В нижней октаве музыкального диапазона
(30—80 Гц) все типы акустического оформления ведут себя прилично
при небольших уровнях мощности. Фазоинвертор и полосовой громко­
говоритель — несколько лучше других, но ненамного. А вот при боль­
ших мощностях соперники растягиваются вдоль дистанции. Наилучшие
результаты здесь следует ожидать от двойного полосового громкогово­
рителя. За ним — одинарный полосовой и фазоинвертор. И замыкает
цепь — закрытый ящик, дающий наибольшие искажения при больших
амплитудах сигнала.
Импульсные характеристики. Точная передача фронтов басовых
инструментов — едва ли не главное качество для басовой акустики.
Немного проку в низких басовых потугах, если они будут смазанными и
вялыми. В этом отношении закрытый ящик обещает наилучшие резуль­
таты (при правильном расчете). Переходные характеристики фазоинвер-
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
248
тора могут быть очень достойными, но все же в среднем уступят закры­
тому оформлению. Одинарные полосовые громкоговорители имеют
неплохие характеристики, которые, однако, ухудшаются с расширением
полосы пропускания. Наихудшей реакцией на импульсный сигнал обла­
дает двойной полосовой громкоговоритель, опять же, в особенности —
широкополосный.
Согласование с фронтальной акустикой. Работа сабвуфера должна
быть, начиная с определенной частоты, перепоручена мидбасам фрон­
тальной акустики. Для закрытого ящика и фазоинвертора это не проб­
лема, и конструктор системы обладает изрядной свободой в выборе
частоты раздела полос, поскольку и эта частота и крутизна спада опреде­
ляются внешними цепями. А вот узкополосные бандпассы часто обла­
дают собственным спадом частотки, уже начиная с 70—80 Гц, где далеко
не все мидбасы могут безболезненно подхватить песню. Требования к
мидбасам при этом усложняются, да и работа с кроссовером проще не
становится.
По материалам сайта http://www.avtozvuk.com/ и журнала Салон
AUDIO VIDEO Нестеренко Д. О. (www.masters.donntu.edu.ua) подгото­
вил интересную таблицу (табл. 9.1), в которой приведена сравнитель­
ная характеристики различных типов акустических конструкций по
5-бальной шкале.
Сравнительная характеристики различных типов акустических конструкций
Таблица 9.1
Типы акустических конструкций
Полосовой громкоговоритель
Параметры
Закрытый
ящик
Фазо­
инвертор
одинарный
двойной
Узкая
полоса
Широкая
полоса
Узкая
полоса
Широкая
полоса
Искажения на малой мощности
4
5
5
4
5
4
Искажения на большой мощности
2
4
4
3
5
4
Импульсные характеристики
5
4
4
2
3
2
Согласование с фронтальной аку­
стикой
5
5
2
4
2
4
Перегрузочная способность в рабо­
чем диапазоне {выше 30 Гц)
5
4
5
4
5
4
Перегрузочная способность в
инфранизкочастотном диапазоне
{ниже 30 Гц)
5
2
5
5
2
2
Гладкость АЧХ с учетом внутренней
акустики помещения (или автомо­
биля)
5
4
2
3
2
3
Чувствительность к ошибкам рас­
чета и изготовления
5
4
2
2
2
2
ГЛАВА 10
С О ЗД А Е М С В О И М И РУКАМ И
АКУСТИЧЕСКУЮ СИСТЕМ У
Широкополосные и высокочастотные динамики
12 дюймовый широкополосник создает достаточное звуковое давле­
ние и не требует дополнительных сабвуферов в системе, как для прослу­
шивания музыки, так и просмотра фильмов. Однако, такие динамики,
требуют корпусов под 120—150 литров (www.sibaudio.com).
В
Примечание.
Это минимум в три раза больше С-90. Но, чудес не бывает, и за отлич­
ное воспроизведение НЧ нужно платить либо большим корпусом,
либо введением электромеханической обратной связи для контроля
и коррекции низкочастотного звена.
Есть и другой путь — отдельный сабвуфер, но это не лучший путь.
Подходящие динамики выпускаются Новосибирским заводом «НОЭМА».
Это предприятие занимается выпуском аппаратуры для профессиональ­
ного рынка аудиотехники. До недавнего времени они выпускали динамики
75ГДШ-3-3. Это было продолжением линейки 4А32. В процессе эксплуата­
ции и выпуска широкополосных динамиков, 75ГДШ-3-3 явился практически
доведенным до совершенства вариантом 4А32. Подвижная система (диффу­
зор, подвес, центрирующая шайба) полностью доработана.
Во-первых, форма, образующая диффузора НЧ, выполнена в виде сек­
тора круга, а не простого конуса, как у 4А32. Это практически полностью
исключило возможность перемены направления прогиба диффузора при
продольном сжатии. Это в динамиках типа 4А32 приводило к наличию
параметрических резонансов (дребезжание диффузора) в диапазоне от
600 до 2500 Гц в зависимости от жесткостных характеристик конкретной
партии динамиков. Конечно, идеальным с точки зрения «аудиофильства»
является экспоненциальная формообразующая диффузора, но изготов­
ление оснастки для ее производства очень сложна и дорога.
Во-вторых, на диффузоре есть противодифракционные кольца, что
увеличивает жесткость диффузора и предотвращает или ослабляет про­
цесс образования резонансных колебаний диффузора с образованием
узловых линий в форме дуг, опирающихся на внешний край диффузора.
250
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
При этом, части поверхности диффузора, лежащие по разные стороны
узловых линий колеблются с противоположными фазами «несимметрич­
ные резонансы или излучение пятнами» на большой громкости (кажись
эффект зонального излучения, говоря по-другому).
Форма ВЧ рупорка обеспечивает воспроизведение ВЧ вплоть до
16000 Гц (-5 дБ) и отсутствие столь противного резонанса на 2500 Гц у
многих широкополосников.
Полностью решены проблемы технического плана с подготовкой
бумажной массы для изготовления диффузоров — как следствие, дина­
мики имеют очень повторяемые характеристики. Тряпочный синусои­
дальный подвес, произведена необходимая пропитка.
Сейчас завод выпускает несколько видов 12 дюймовых широкополос­
ных динамиков, в которых учтены недостатки 75ГДШ-3-3.
Характеристики динамика 100ГДШЗЗ-8
Рассмотрим 100ГДШЗЗ-8. Внешний вид и размеры приведены на
рис. 10.1, а АЧХ — на рис. 10.2. Импедансная и фазовая характеристики
приведены на рис. 10.3.
100ГДШЗЗ-8 — это 12" 100 Вт
широкополосный динамик •—
идеальный вариант для изготов­
ления универсальных акустиче­
ских систем профессионального
и турового назначения. Одно из
основных преимуществ широко­
полосного динамика в том, что
он воспроизводит большую часть
спектра звуковых частот. Это
устраняет спектральные и про­
странственные неоднородности
по сравнению с многополосными
системами.
Не менее важно и то, что дина­
мик не требует большого акусти­
ческого оформления, это обеспе­
чивает высокую мобильность и
удобство при транспортировке
акустических систем.
Диффузор выполнен из литой
цельной целлюлозы, в центре
Рис. 10.1. Внешний вид и размеры
100ГДШЗЗ-8
которого находится излучатель.
251
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему
дБ
Рис. 10.2. АЧХ 100ГДШЗЗ-8
Ом
Рис. 10.3. Импедансная и фазовая характеристики 100ГДШЗЗ-8
(без акустического оформления)
который позволяет расширить диапазон воспроизводимых частот до
15000 Гц. Синусоидальный тканевый подвес со специальной пропит­
кой, мощная литая из алюминиевого сплава рама, массивный магнит,
катушка выполнена из меди, что позволяет ей выдерживать большие
температурные колебания. 100ГДШЗЗ-8 применяется в АС, выпускае­
мых Новосибирским заводом «НОЭМА»: АС-751, АС-751А, АС-1503,
АС-1503А. Основные технические характеристики 100ГДШЗЗ-8 пред­
ставлены в табл. 10.1, а параметры Тиля-Смола — в табл. 10.2.
Основные технические характеристики 100ГДШЗЗ-8
Параметр
Номинальный диаметр
Номинальное сопротивление
Характеристическая чувствительность
Таблица 10.1
Значение
12" (300 мм)
8 0м
97 дБ/Вт/м
252
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Таблица 10.1 (продолжение)
Параметр
Эффективно воспроизводимый диапазон частот
Значение
50— 15000 Гц
Предельная шумовая мощность
100 Вт
Предельная долговременная мощность
250 Вт
Предельная кратковременная мощность
1000 Вт
Диаметр звуковой катушки
44,6 мм
Каркас звуковой катушки
Материал провода/форма сечения
Кол-во слоев звуковой катушки
Ширина намотки звуковой катушки (L)
Высота верхнего фланца (Н)
стеклотекстолит
медь/круг/
2
13 мм
8 мм
Кольцевой магнит
134x57x18 мм
Индукция в зазоре
1,1 Тл
Объем, вытесняемый динамической головкой
Материал диффузора
Форма подвеса
Материал подвеса и центрирующей шайбы
Форма центрирующей шайбы
Диффузородержатель
2,5 л
комп. целлюлоза
синусоид. 3-х волн.
ткань х/6
коробчатая
А1 (литье)
в табл. 10.2 рассмотрены следующие характеристики.
Характеристическая чувствительность — усредненное значение
уровня звукового давления в диапазоне 200—15000 Гц, измеренного на
оси динамической головки на расстоянии 1 м при подаче на нее напря­
жения эквивалентного 1 Вт. Напряжение выбирается в соответствии
с номинальным сопротивлением динамической головки: при Z=4 Ом
и=2 В, при Z=8 Ом и=2,83 В, при Z=16 Ом U=4 В.
Эффективно воспроизводимый диапазон частот — диапазон частот, в
пределах которого уровень звукового давления понижается не более чем
на 10 дБ по отношению к уровню характеристической чувствительности.
Предельная шумовая мощность — мощность, которую динамическая
головка длительно выдерживает без тепловых и механических поврежде­
ний. Длительность непрерывных испытаний 8 часов.
Предельная долговременная мощность — мощность, которую дина­
мическая головка выдерживает без тепловых и механических поврежде­
ний в течение 1 мин с интервалом 2 мин 10 циклов подряд.
Предельная кратковременная мощность — мощность, которую дина­
мическая головка выдерживает без тепловых и механических поврежде­
ний в течение 1 с, с интервалом 60 с, 60 циклов подряд.
Объем, вытесняемый динамической головкой. При установке дина­
мической головки снаружи деки толщиной 18 мм.
253
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему
Таблица 10.2
Параметры Тиля-Смола
Параметр
Значение
Параметр
Значение
12,4Тлхм
Fs
54 Гц
BL
Re
6,3 Ом
Mms
43 г
Qts
0,56
Cms
0,2 мм/Н
Qes
0,6
1-6(1кГШ
Xmax
± 4,5 мм
Xmeh
± 15 мм
Qms
Vas
86 л
Dia
265 мм
0,3 мГн
Рекомендации по акустическому оформлению приведены на
рис. 10.4.
Закрытый ящик. Уз^ЗО—60 л, Р_здр составляет 76 Гц, а Р_,одр — 46 Гц.
Фазоинвертор, вариант №1.Уфц80 л, Гфи42 Гц, Г.здбЗЗ Гц, F ,„дб32 Гц,
(5 ф и 8 0 c м ^ L ф и 6 5 м м ) .
Фазоинвертор, вариант №2. Уф^ 160 л, Гфи40 Гц, Г_зд5 37 Гц, Г.^д^ЗО Гц,
(8фи 160 см^ Гфи 18 мм).
Вариант №1
Von 80л.Гф и 42 Гц
'-
Vaa 3 0 - 6 0 л
^^-ЗдБ*76 Г ц . Г .,о д б
46
Гц
3
'
-ЮдБ
(Зфи 80 см^, L Ф1/) 65 мм)
Узя
S
Вариант №2
Vфи160л. Гфи40 Гц
а)
Von
ч
Ьфи
8ф и 1_
Р_здБ 37 Гц. F_,oдБЗO Гц
( 8 ф и 160 с м ^ ,
1 ф и 18 м м )
б)
Рис 10А. Рекомендации по акустическому оформлению:
закрытый ящик (а), фазоинвертер (6)
Характеристики динамика 100ГДШЗЗ-16
Рассмотрим теперь 12" широкополосную динамическую головку
100ГДШЗЗ-16. Внешний вид и размеры приведены на рис. 10.5, а АЧХ — на
рис. 10.6. Импедансная и фазовая характеристики приведена на рис. 10.7.
100ГДШЗЗ-16 — это 12" 100 Вт широкополосный динамик, который
позволяет расширить диапазон воспроизводимых частот до 17000 Гц.
Синусоидальный тканевый подвес со специальной пропиткой, мощная
литая из алюминиевого сплава рама, массивный магнит, катушка выпол­
нена из меди, что позволяет ей выдерживать большие температурные
колебания.
Применяется в следующих АС: АС-751, АС-1503, АС-1503А, выпу­
скаемых Новосибирским заводом «НОЭМА».
254
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Основные технические характеристики приведены в табл. 10.3,
а параметры Тиля-Смола — в
табл. 10.4.
Рекомендации по акустиче­
скому оформлению приведены
на рис. 10.8.
Рекомендации по акустиче­
скому оформлению:
♦ закрьггыйящик: УзябО—120 л.
♦ фазоинвертор: Уф(^ 160 л, РФИ
35 Гц (8фи 85 cм^ Рф^ 23 мм).
Переходим к созданию кор­
пуса. Остановимся на четверть­
волновом резонаторе обратного
излучения. Этот вариант кор­
пуса дает достаточное усиление
довольно узкой полосы частот в
зоне настройки, при этом имеет
достаточно приемлемые габариты.
Корпус TQWP, или труба Войта.
Рис. 10.5. Внешний вид и размеры ЮОГДШЗЗ-16
Основные технические характеристики
Таблица 6.4
Параметры
Номинальный диаметр
Значение
12" (300 мм)
Номинальное сопротивление
16 0 м
Характеристическая чувствительность
97 дБ/Вт/м
Эффективно воспроизводимый диапазон частот
50— 17000 Гц
Предельная шумовая мощность
100 Вт
Предельная долговременная мощность
150 Вт
Предельная кратковременная мощность
500 Вт
Диаметр звуковой катушки
44,6 мм
Каркас звуковой катушки
стеклотекстолит
Материал провода/форма сечения/кол-во слоев звуковой катушки
медь/круг/2
Ширина намотки звуковой катушки (L)
13 мм
Высота верхнего фланца (Н)
8 мм
Кольцевой магнит
134x57x18 мм
Индукция в зазоре
1,1 Тл
Объем вытесняемый динамической головкой
2,5 л
Материал диффузора
композиционная целлюлоза
Форма/материал подвеса
синусоид, 3-х волновая/ткань х/6
Форма/материал центрирующей шайбы
коробчатая/ткань х/6
Диффузэродержатель
А1 (литье)
255
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему
дБ
Рис. 10.6.АЧХ100ГДШЗЗ-16
Ом
160,0
90,0
144.0
128.0
•тГ'о.о
112,0 — I 96.0
--- 1--- 1- - T
-----■%
----
■ • Т Г Т : ; : ; " ' : ’ ' “ : T;
"T":
’ •:r;i-45,o
;;i;:-9 0 .o
80.0
64.0
48.0
32.0
— i— r—!-
16.0
0,0
20
50
100
200
500
1к
5к
2к
Юк 20к
Гц
Рис. 10.7. Импедансная и фазовая характеристики 100ГДШЗЗ-16
(без акустического оформления)
Vфи160л,Fфи 35 Гц
Vgfl 60 -1 2 0 л
а)
(Бфи 65 см^, Еф^ 23 мм)
Ефи
ЗфиШ
б)
Рис. 10.8. Рекомендации по акустическому оформлению:
закрытый ящик (а), фазоинвертер (б)
256
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Таблица 10.4
Параметры Тиля-Смола
Параметр
Значение
Параметр
Значение
16,4 Тлхм
Fs
40 Гц
BL
Re
13,4 0м
Mms
45 г
Qts
0,52
Cms
0,34 мм/Н
Qes
0,57
Led кГц)
0,63 мГн
Qms
5,4
Xmax
± 4,5 мм
Vas
138л
Xmeh
± 15 мм
Dia
260 мм
Особенности конструкции акустических систем T Q W P
Впервые описанный Паулем Войтом (Paul Voigt) в 1930, TQWP дает
хорошее соотношение качество-цена.
Они легки для самостоятельного изготовления. Очень близко к транс­
миссионным линиям, TQWP отличается формой волновода. Своего рода
рупор используется как обратная нагрузка для диффузора, но динамик
помещен не в начале рупора как обычно, а на его стороне. Порт использу­
ется, чтобы использовать поток воздуха от обратной стороны диффузора
динамика, для внутреннего демпфирования и увеличения отдачи на НЧ.
Частота резонанса зависит только от длины L конуса и положения дина­
мика. Все внутренние размеры рассчитываются по формулам, сведенным
в единую программу.
Совет.
В течение процесса подстройки желательно не закрывать оконча­
тельно одну из сторон корпуса, чтобы легко изменять внутреннее
наполнение ватой для нахождения оптимального демпфирования.
Так как труба Войта создает ряд резонансов, а нам нужно только часть
НЧ — то все средние частоты необходимо поглотить. Вот для этого и
применяется демпфирование части корпуса звукопоглощающим мате­
риалом. Процесс заполнения и сводится к оптимальному заполнению,
при котором СЧ от обратной стороны диффузора поглотятся практиче­
ски полностью, но НЧ будет без ослабления.
Изготовление корпуса
Далее начинается самое интересное — изготовление корпуса.
В Интернете есть большое количество предложений по выбору мате­
риалов и технологиям изготовления сборных панелей, обеспечивающих
высокую жесткость и акустическую непроницаемость.
Размеры элементов конструкции представлены на рис. 10.9. Передняя
панель сборная. Основа — массив сосновый толщиной 20 мм, далее про-
257
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему
мазываем внутреннюю сторону стенки вибропоглощающей резиноби­
тумной автомобильной мастикой. Далее рекомендуется (если найдете)
использовать бакеллитову фанеру (10 мм толщиной), крепить на жид­
кие гвозди. Стягивается такой сэндвич саморезами, благо есть хорошая
дрель-гайковерт.
После этого — войлок 15 мм. Со стороны, которая будет приклеи­
ваться к фанере, пропитайте на 3—5 мм войлок все той же мастикой и
приклейте на те же жидкие гвозди.
В
Примечание.
Корпус при таких больших размерах надо делать очень прочным.
Все остальные панели выполняются по той же технологии, но в каче­
стве основного материала можно применить двухсторонне ламиниро­
ванная ДСП (ЛДСП), а усиление — березовая фанера. Точное соблюдение
всех размеров благоприятно сказывается на общем качестве изготовле­
ния корпуса АС (точные чертежи раскроя деталей). Единственный недо­
статок — к ламинату очень трудно что-либо приклеить...
Верхняя панель
Верхнее усиление
Левая стенка
!
Задняя стенка
Боковое усиление 2
Заднее усиление
Правая стенка
Передняя панель
в сборе с усилением
Нижняя панель
Р и с 70.9. Размеры элементов конструкции (начало)
258
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Р и с 10.9. Размеры элементов конструкции (продолжение)
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему
Передняя панель
Рис, 10,9. Размеры элементов конструкции (продолжение)
259
260
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Расположение усилительных
панелей
Вид сверху
350
Рис. 10.9. Размеры элементов конструкции (продолжение)
261
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему
350
А) 45 градусов
Правая боковая панель
А) 45 градусов
Вставка2
Рис. 10.9. Размеры элементов конструкции (продолжение)
262
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
556
250
//
//////
//
////
////
// //
////
// //
//
//////
//
//////
////
", 20 ////
//
// //
//
// ////
//
//////
/
i_
Основные размеры и схема расположения панелей
Рис. 10.9. Размеры элементов конструкции (окончание)
250
Глава 10. Создаем своими руками акустическую систему
263
После сборки всех панелей, производим сборку корпуса АС. Клеим на
жидкие гвозди — не дешево, но очень прочно. Для запаса можно еще и
евровинтами мебельными стянуть.
После этого приступаем к демпфированию. Распушите синтепон или
аналогичный материал и заполните, как и рекомендовалось, «компрес­
сионную камеру», т. е. объем АС ниже динамика (закрытую часть треу­
гольника).
Сейчас в магазинах появился очень интересный материал — базаль­
товое волокно, его применение еще более эффективно, чем вата или син­
тепон.
Винтовые зажимы можно не ставить — достаточно припаять про­
вода непосредственно к клеммам динамика. В качестве развязки от пола
можно применить китайские «прыгучие» шарики.
«Что можно сказать, — пишет автор конструкции, — результат стоил
потраченных усилий».
Но, как и ожидалось — есть ложка дегтя... Узкая направленность ВЧ.
Высокие частоты от 10000 Гц есть по оси АС, но чуть в сторону они про­
падают. Нет высоких.. Если на джазе и блюзе все неплохо, то на классике
и современной музыке очень чувствуется нехватка высоких частот.
Если бы колонки стояли на 3—5 метрах от слушателя — то все было бы
нормально. Пришлось искать приличное ВЧ звено с чувствительностью
96 Дб/м. Это оказалось не так просто. Из доступного в России нашлась
только неизвестного качества «Визатон» за дорого, ну и еще несколько
профессиональных рупорных головок. Но они непригодны для домаш­
него применения, так как дальнобойные и так же узконаправленны. В
США партэкспрессе были найдены американские изодинамические ВЧ
головки неизвестной у нас Американской фирмы Bohlender Graebenner
Neo3PR
Чувствительность производители намерили на 2,83 В... Это уже не
96 Дб на 1 вольте... реально получилось 93 Дб на 1 Вт.
Автор включил через фильтр первого порядка на кондерах К-71 от
10000 Гц (4,7 мкФ). Отличный результат. В итоге удалось достичь желае­
мого звучания как на низах, так и на вокале и верхней части музыкаль­
ного диапазона. Теперь появился и шелест тарелочек, и нюансы саксо­
фона, и переливы скрипки. Стоимось НеоЗРГ в США 96 баксов за пару.
ГЛАВА 11
И З М Е Р Е Н И Я В ЗВУКО ТЕХН И КЕ
Измеритель действительной мощности,
отдаваемой усилителем звуковой частоты в акустическую систему
Измерение мощности, отдаваемой усилителем звуковой частоты в
нагрузку — акустическую систему (АС) — обычно производят методом,
основанном на законе Ома: возводят в квадрат развиваемое на выходе
усилителя напряжение и делят его на номинальное или указанное в
паспорте сопротивлние АС.
Не имея ничего против закона Ома, отметим, что АС представляет
собой отнюдь не резистор, а комплексное сопротивление, характеризуе­
мое даже более сложными цепями, чем набор индуктивностей, конден­
саторов и резисторов.
В диапазоне частот модуль эквивалентного сопротивления АС может
изменяться в несколько раз, точно так же и фазовые соотношения между
током и напряжением отнюдь не равны 0.
D
Примечание.
Даже в простом случае сдвига по фазе между током и напряжением на
90 градусов отдаваемая мощность равна нулю, несмотря на значи­
тельные ток и напряжение.
Поэтому показания «индикаторов мощности» большинства УМЗЧ,
по существу, являющихся переградуированными в ваттах (зависимость
квадратичная) вольтметрами выходного напряжения. На самом деле они
имеют мало общего с отдаваемой в АС мощностью.
Роберт Пенфолд разработал схему измерителя действительной мощ­
ности (рис. 11.1). Его принцип действия основан на отдельном измере­
нии выходного напряжения и тока, их умножении, усреднении и индика­
ции аналоговым стрелочным прибором. Устройство включают в разрыв
проводов, соединяющих УМЗЧ (Input) и АС (Output).
Ток измеряется по падению напряжения на резисторе R1 сопротивле­
нием 0,03 Ома, сравнимом с сопротивлением соединительных проводов
и не влияющем на взаимодействие УМ и АС. Напряжение на R1, пропор­
циональное току (вот тут закон Ома применен правильно!), усиливается
каскадом на ОУ IC2 и подается на один из входов умножителя IC3.
265
Глава 11. Измерения в звукотехнике
+ 15В
О
+AiSKI
R5
1,3к
Выход
-'4>'SK2
ЮЗ AD633
8 R7
7 470к
R6
1к
7
1о.оз
РЗГ
D4
12В
,D5
12В
1к 1
R9
47к
И
R4
1к
1000
RV1
22 к
D6
DA
С9
|R1
R10
22 к
IC4
6
IC2>VC=1
R2
47к
IC2 LF356N
ЮЗ TL071CN
Ю4 7 4 1C
СЮ
СП
1000
0, 1 мк
-А
SK4
Вход
R8
2.7М
0, 1 мк
С12
0, 1 мк
X
ОВ
-о
D6- D 8
1N4148
С 13.
O .Im
+^SK3
С14
И
k
’
ЮОмкА
-1 5 В
О
Рис. 11.1. Схема измерителя действительной мощности
На второй вход умножителя через делитель R5R6 подается часть
выходного напряжения УМ. Напряжение на выходе умножителя пропор­
ционально мгновенной мощности, усреднив которую пассивным ФНС
R7C11, получаем среднюю мощность, действительно отдаваемую в АС
(или другую нагрузку).
Далее следуют развязывающий усилитель (IC4) с пиковым детекто­
ром (D6R9C12) и еще один повторитель (IC5), позволяющие производить
удобное считывание показаний стрелочным прибором МЕ1 с линейной
шкалой и током полного отклонения 100 мкА.
Триммером RV1 калибруют прибор при соединении к выходу УМ чисто
резистивной нагрузки по измеряемому на ней обычным вольтметром напря­
жению. В связи с тем, что прибор не должен быть привязан к «земле», «пла­
вающее» питание от «Кроны» ему обеспечивает двухполярный импульсный
преобразователь, схема которого изображена на рис. 11.2 [26].
-й —
D1
•L1
1N4002
\ SW1
Вкл./Выкл.
СЗ
ЮОмк
С4
0 , 1 мк
В1
.9 В
' ЮОмкГн
16
15
14
11
10
С1
O .O lM K
С2
С5 С 6
Юмк 1 мк O .O lM K
-МD2
±
1N5817
0 + 15В
.С 7
'ЮОмк
D3 1N5817
-0 -1 5 В
• L2
=
С8
' ЮОмкГн
ЮОмк
ООВ
Рис. 11.2. Двухполярный импульсный преобразователь
266
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Светодиодный индикатор мощности,
подаваемой на акустическую систему
Схему светодиодного индикатора мощности (рис. 11.3), подаваемой
на акустическую систему предложил Рэй Марстон. Устройство выпол­
нено на одной микросхеме LM3915 (National Semiconductor) и 10 свето­
диодах, свечение которых соответствует уровню мощности 0,2; 0,4; 0,8;
1,6; 3; 6; 13; 25; 50 и 100 Вт.
Вход подключается параллельно АС, а сопротивление резистора Rx
при номинальном сопротивлении АС 4 Ома должно быть 10 кОм, 8 Ом —
18 кОм, 16 Ом — 30 кОм [53].
0,2 Вт 0,4 Вт 0,8 Вт 1,6 Вт
^
LD1
LD2
18
LD3
6 Вт
3 Вт
d LD4
f
LD6
LD5
17
16
15
V-
V+
RLO
14
13 Вт
25 Вт
dfLD7d
50 Вт 100 Вт
LD8
+ 1 2 ...+ 2 0 В
LD10
LD9
13
12
11
10
RHI
RefHI
RefLO
9
LM3915
С1.
Я
IN
RI
390
ОВ
10мк“Г+
SPKR
О в -Х
H
R2
2,7к
Rx
Rx = 10к если SPKR = 4 Ом
Rx = 18к если SPKR = 8 Ом
Rx = 30к если SPKR= 16 0 м
h
R3
Юк
X
Рис 11.3. Схема светодиодного индикатора мощности
Комбинированный измеритель уровня:
простой, дешевый и прецизионный
Комбинированный измеритель уровня может быть использован в
качестве индикатора уровня записи в магнитофоне, измерителя выход­
ного уровня в микшерном пульте и т. д.
Измеритель уровня состоит из выпрямителя/интегратора с пороговым
устройством пиковой индикации на микросхемах IC101, IC201 и преоб­
разователя напряжение-ток на микросхеме IC301.
Схема очень проста, поэтому только коротко о назначении элементов:
резисторы R103, R203 определяют время обратного хода (релаксации)
индикатора, конденсаторы С102, С202 влияют и на время срабатывания и
на время релаксации. Сдвоенный операционный усилитель IC301 имеет
особенность — возможность работы от однополярного источника пита-
Глава 11. Измерения в звукотехнике
267
при ЭТОМ входные и выходные сигналы могут принимать потенциал
земли. Два источника питания не являются абсолютно необходимыми,
питание на светодиоды можно подать также со стабилизатора IC302, но в
этом случае в качестве стабилизатора необходимо применить более мощ­
ную микросхему.
Следует также отметить, что измеритель сохраняет работоспособ­
ность при использовании в качестве стабилизатора микросхем с выход­
ным напряжением от 5 до 15 В, перекалибровка измерителя при измене­
нии напряжения питания не требуется.
НИЯ,
В
Примечание.
Из схемы можно вообще изъять стабилизатор, и питать измери­
тель от внешнего стабилизированного источника напряжением от
5 до 15 В.
Устройство также некритично к номиналам элементов — вы можете
изменять время реакции и обратного хода в очень больших преде­
лах, изменяя сопротивление резисторов R103, R203 от 20 до 470 кОм и
емкость конденсаторов С102, С202 от 0,1 до 47 мкФ.
Схема (рис. 11.4) рассчитана на использование стрелочных измери­
телей с током полного отклонения стрелки 50—150 мкА. При использо­
вании стрелочных головок с током 200—400 мкА необходимо изменить
номиналы резисторов R105, R205, RP03, RP04 на 3,3 кОм.
Резисторные делители R101, R102, R201, R202 определяют чувстви­
тельность устройства — около 300 мВ. При необходимости можно повы­
сить чувствительность до 50 мВ, подавая сигнал прямо на конденсаторы
С101, С201, минуя делители. Это может понадобиться при встраивании
измерителя в готовое устройство.
Детали: микросхемы IC101, IC102 — AN6884 (Matsushita), КА2284
(Samsung), LB1403N (Sanyo), ВА6124 (ROHM); IC301 — LM358 (National
Semiconductor), KA358 (Samsung), BA6358 (ROHM), или половинка
микросхем LM324, BA6324, К1401УД2; IC302 — 78L09, 78L08, 78M09,
78M08, 7809, 7808, KP142EH8A, Г, К1157ЕН9.
Светодиоды практически любые, желательно в качестве LED 101,
LED201 (+3 дБ) применить светодиоды с желтым свечением (допустимая
перегрузка), а в качестве LED102, LED202 (+6 дБ) — светодиоды с крас­
ным свечением (недопустимая перегрузка).
Ток через светодиоды не зависит от напряжения питания, и задан
внутренними генераторами тока в микросхемах IC101, IC201 на уровне
14 мА. Стрелочные измерители также могут быть любыми, но от их бал­
листических характеристик зависит субъективное восприятие показаний
измерителя, поэтому если есть возможность, лучше применить хорошие
импортные приборы.
268
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
+ 15В
)в
о
hs. IC302
|с: 78L09
J _ c 3 0 iU r ^ С302
=47мк
16В
=47мк
16В у
IC101
AN6884
R106
О,ЗЗк
трр
+5...10 В
О-
^
СЗОЗ
ЮОмк
ЮВ
LED102
+6дБ
LED101^>^ /ф
+3aBV
СЮ1
R101
47.
47к
.
220 к
Х 1
300 MB'*
R102
Юк
~ 0 ~
МТЮ1
R104
15к
R105
Юк
СЮ2
=1мк
ЮВ
IC301
LM358
Х \2
RP01
RP03
Юк
1 220кХ'
МТ201
IC201
AN6884
-^ 0 -
1Г
R206 R205
О.ЗЗк Юк
Т [т а
LED201
+3aBV
R201
47к
300 мВ"
^201
RP04^^
Юк ^
LED202
g
Ч Г
ч
RP02
X 220к^'
R202
Юк
С304^
47мк:
ЮВ
R203
^220к
С202
1мк
ЮВ
R204
15к
Рис 11.4. Схема комбинированного измерителя уровня
Налаживание измерителя не требуется, схема начинает работать сразу,
необходимо только произвести калибровку, которая также очень проста:
♦ сначала подают на входы сигнал, соответствующий +6 дБ, и под­
строенными резисторами RP01, RP02 добиваются зажигания све­
тодиодов LED 102, LED202;
♦ подстроенными резисторами RP03, RP04 устанавливают стрелки
на отметки +6 дБ. Если ваш стрелочный прибор отградуирован до
+3 дБ, то на втором этапе подайте входной сигнал, соответсвующий
ОдБ, и посредством RP03, RP04 установите стрелки соответсвенно
на ОдБ. Бея калибровка занимает не более 2 минут.
Особенности измерителя. Линейность описываемой схемы весьма
высока и в ней отстутствуют нелинейности характеристик диодных
детекторов, обычных простых схем подобного назначения.
Таким образом, если полная шкала стрелочного прибора будет отгра­
дуирована до +3 дБ, то середина шкалы будет соответствовать ровно
минус 3 дБ, 1/4 шкалы — минус 9 дБ, 1/8 шкалы — минус 15 дБ.
Глава 11. Измерения в звукотехнике
в
269
Примечание.
Большинство стрелочных приборов имеют шкалу, учитывающую
нелинейность полупроводниковых диодов. При +3 дБ в конце шкалы
середина шкалы отградуирована обычно от -1 до -7 дБ, поэтому для
точности считывания показаний может потребоваться изготовле­
ние новой шкалы.
Если использовать данный измеритель в качестве индикатора и кали­
бровать только точку ОдБ, то можно обойтись и старой шкалой. В автор­
ском варианте конец шкалы соответствует +6 дБ, а ОдБ расположен
точно посередине. Это оказалось достаточно удобным, ибо современные
магнитные ленты имеют повышенную перегрузочную способность. И в
этом варианте измеритель позволяет ее полностью использовать.
Если данный измеритель собрать на отечественных элементах, потре­
буется одна микросхема К157ДА1, две К157ХП1, одна К157УД2, двупо­
лярное питание и значительное количество пассивных элементов [28].
Простой генератор на фиксированную частоту 1 кГц
В связи с появлением цифровых источников звука (компакт-диск,
R-DAT и др.) критерии оценки качества как самих УМЗЧ, так и осталь­
ных звеньев звукового тракта пересматриваются. Для измерения параме­
тров современного звукового тракта, когда речь идет о сотых и тысячных
долях процента, генератор с К.,=0,05% уже перестает удовлетворять.
Рассмотрим схему генераторов со сверхнизким К^. Методика изме­
рений очень малых значений К., имеет свои особенности и также будет
описана ниже.
На рис. 11.5 изображена принципиальная схема простого генератора
на фиксированную частоту 1 кГц. При желании его можно сделать и
перестраиваемым. Частоту генерации задает упрощенная цепь двойного
Т-моста (R3R5C2C3). Цепь ПОС образована резисторами R1R4.
Сигнал с выхода DA1.1 подается на инвертор DA1.2. Диоды VD1,
VD2 служат для двухполупериодного выпрямления напряжения — обя­
зательного условия для снижения
Нелинейностью диодов можно пренебречь, так как нагрузкой DA1.1 явля­
ется цепь VD2R9, а нагрузкой DA1.2 — VD1R9. Резистор R9 выбран боль­
шого номинала, поэтому влиянием этих цепей на К., можно пренебречь.
Через R9 выпрямленный ток подается на вход интегратора DA2. Через
резистор R10 (с делителя R13R14) на вход интегратора подано также
некоторое опорное напряжение, от величины которого зависит выходное
напряжение генератора. Сглаживание пульсаций производится конден­
сатором С7. Цепь R11C6 служит для снижения длительности переход­
ного процесса. С выхода интегратора напряжение подается на один из
270
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
R1
47к
^_R^20
R4
91к
R8
Юк
DA1.1
К157УД2
R2
510к
W1 > 0 0
13
С1
DAI.2
К157УД2
R16
Юк
100 '
14
15к
13
.СЗ
FC
♦и
-+ 1 5 В
FC
-и:
--1 5 В
VD2
КД522
DA3
К525ПС2А(Б)
R5
4700
R10 5Юк
• Выход
VD1
КД522
>00
С4
100~Т 8
R3
15к
С5 I, 6800
R9
-1 5 В
R11
С6 4,7мк Юк
С7
R13
68к
1мк
R14
Юк
2Хш к со m
+ 1 5 В - ^ :+и
R:
-1 5 В — i :-и
R:
DA2
КР140УД8А
-K XY
X
Z
Y
■0.022МК
Rex:
ДХ
♦U :
a
Y
-U :
a
Z
OB:
14
.10
XL
+15В
-1 5 В
R12
22к
-С8
~|~о.и
Рис. 11.5. Принципиальная схема простого генератора на фиксированную частоту 7 кГц
входов аналогового перемножителя DA3, служащего для стабилизации
амплитуды.
Применение перемножителя позволяет резко снизить К^, так как он
является принципиально линейным элементом. Это второе необходимое
условие для получения очень низких
Цепь R12C8 служит для дополни­
тельного сглаживания напряжения 2-й гармоники, которое присутствует
на выходе DA2.
Рассмотрим работу узла стабилизации амплитуды. Для возникнове­
ния генерации номиналы резисторов R1R4 выбраны с таким условием,
чтобы в момент подачи питания ПОС преобладала над ООС, то есть
выполнялось условие самовозбуждения генератора.
В этот момент ток через R9 вызывает появление на выходе инте­
гратора DA2 отрицательного напряжения. В связи с этим перемножи­
тель является управляемым инвертирующим линейным усилителем.
Напряжение на выходе DA3 противофазно напряжению на выходе DA1.1
и через резистор R2 вводится в усилитель DA 1.1. Таким образом коэффи­
циент передачи по цепи ПОС уменьшается.
В некоторый момент наступает равенство токов (по абсолютной вели­
чине) через резисторы R9 и R10. При этом DA2 вырабатывает некоторый
управляющий отрицательный потенциал, благодаря которому перемно­
житель DA3 поддерживает равновесие между ПОС и ООС в DA1.1.
Глава 11. Измерения в звукотехнике
271
Цепь R7C5 в цепи ООС инвертора несколько снижает уровень шумов
и высших гармоник на его выходе.
Совет.
Снижать
менее 1Вне следует, так как в этом случае преобладаю­
щими продуктами искажения синусоидального напряжения являются
шумы ОУи, в первую очередь, шумы DA3.
Основной вклад в искажения выходного сигнала вносит вторая гар­
моника, причем ее величина нередко соизмерима с уровнем шума пере­
множителя.
Необходимо отметить, что микросхемы 525ПС2 (А, Б) по уровню
шума не нормируются (может изменяться в зависимости от экземпляра
на 20 дБ). Благодаря «неполному» включению перемножителя DA3 в цепь
ПОС (через резистор R2) значительно снижается влияние шумов пере­
множителя на генератора.
Так, применение самой шумящей микросхемы 525ПС2 увеличивает
до 0,0035% по сравнению с самой малошумящей, с которой
был
0,0025%.
Генератор (рис. 11.5) при исправных деталях начинает работать
сразу. Лишь иногда необходима небольшая корректировка режима DA3
(с помощью резистора R2) с таким расчетом, чтобы управляющее напря­
жение на выходе DA2 составляло - 5 —7,5 Б.
Резистором R13 устанавливается необходимый уровень выходного
сигнала (1 В).
D
Примечание.
Генератор можно сделать и перестраиваемым. Для этого рези­
сторы R3R5 заменяются сдвоенным переменным резистором, с огра­
ничивающими сопротивлениями.
Диапазон перестройки можно изменять, переключая С2 и СЗ отдель­
ным переключателем, но отношение СЗ/С2 должно оставаться постоян­
ным. В этом случае цепь R7C5 придется исключить, что несколько повы­
сит КД45].
Генератор на фазовращателях
Принципиальная схема генератора на фазовращателях изображена
на рис. 11.6. Основу генератора составляют два фазовращателя (DA1,
DA3) и инвертор DA6. DA7 — усилитель выходного напряжения.
Перемножитель DA5 — так же, как и в предыдущем разделе (рис. 11.5),
служит для стабилизации амплитуды. Для разнообразия на микросхеме
DA2.1 выполнен двухполупериодный выпрямитель напряжения (в этой
R28 10 k
R8
5,11 k
R1
5,11к
+15BRIO
4,7 k
DAI
КР574УД1А
})W >00
m
т
iw
r
:-и
r
:
:* -
R11
4,7 k
I
VT2
КТ361Г
R12
51к
12
R4
16к
R5
5.1к
R13
8 ,2 к
+и
-и
R7
J22K
-1 5 В -+ -С 1 > -*-+ 1 5 В
+15В
-1 5 В
1
:-U
R:
VT3
КТ315Г
Ф
R21
4,7к
Ф
ЗЗк
т
-1 5 В
R17
ЮОк
j,w >00
+15В 7
V5
KT315I
Ф
VD 6
_L c83I КД521
_
!+U
I:-U
Ф
r5
VT6
КТ361Г
R27
4,7к
r:
-1 5 В
-1 5 В -
J
R29
2,4к
R31
22 к
DA5
К525ПС2А
F15B -
-KXY
DA4
КР140УД8А
_9
W
12
m
-0КТ1 11
_
Roc Ы
+U 3 ^ +15В
-и 10 -1 5 В
ов
R32
4,7к
R29
Юк
DA7
W >00
m
VD7
КД521^
‘R
•+1 5В
‘ FC
CR
-U:
.- 1 5 В
‘R
^R
+U3
►+15В
-u:
►-1 5 В
-1 5 В -
Рис. 11.6. Принципиальная схема генератора на фазовращателях
Ф
VD 8
$КД521
>
+U:
-
I
VD5
КД 521Ф
m
3
R24
200к
13
R15"^
DA6
КР574УД1А
VT4
КТ361Г
С5
4,7мк
>00
R26
4,7к
С7
8/30
-1 5 В -
С4
0,33мк
22к
lJ
R=
.я
R18
27к
R14
13
hc=H ^ню в
120 к
R9
6 ,8к
:+U
-1 5 В *
R3
DA2.1
К157ДА1
VD3
К Д 52 1Ф
m
R23 R 2 5 F - '
7,5к
1к
+15 В -
8 ,2 к
VD4
КД521
+ 15 B -
-1 5 B -.
20к
>00
C3
3
+и
-1 5 B *
DA3
КР574УД1А
R22
I
R20
4,7 k
VD2
КД521
_
+15B-
f15B®
R19
5,1lK
VT1
КТ315Г
VD1
КД 521Ф
Cl
R2.1
R16
5,1lK
R33
4,7к
R34
150
V5
КТ315Г
VT8
КТ361Г
R35
150
Выход
Глава 11. Измерения в звукотехнике
273
схеме можно было бы также применить для выпрямления диодно­
резисторные цепочки, тем более, что в составе генератора уже имеется
инвертор).
Частота генерации определяется номиналами C1R2.1 и C2R2.2. Все
микросхемы собственно генератора (DA1, DA3, DA6) имеют умощняющие каскады (например, VT1, VT2 для DA1). Такой каскад практически
не вносит искажений на звуковых частотах (а речь идет о тысячных долях
процента!).
В
Примечание.
Если генератор предполагается использовать до частоты 20 кГц,
эти умощняющие каскады можно не ставить, не опасаясь увеличения
Kgна средних частотах (порядка 1кГц).
Конденсатором С7 можно в некоторой степени скорректировать фазо­
вый сдвиг, возникающий в ОУ генератора, тем самым несколько увели­
чить верхнюю рабочую частоту и линейность шкалы генератора в этом
участке. Резисторы R1 и R8, R16 и R19 должны быть попарно равны. Их
номинал может находиться в пределах 3—10 кОм. Это несложно сделать
с помощью цифрового омметра.
В этом генераторе условие возбуждения устанавливается резисто­
ром R25. При появлении отрицательного управляющего напряжения на
выходе DA4 (КТ1) перемножитель DA5 становится, как и в предыдущей
схеме (рис. 11.5), управляемым инвертором. Сигнал с DA5 через рези­
стор R24 подается в противофазе на инвертирующий вход DA6.
От величины этого сигнала зависит коэффициент передачи инвертора
DA6. Управляющий сигнал для DA5 вырабатывается так же, как и в пре­
дыдущей схеме, интегратором DA4, с той лишь разницей, что двухполупериодное выпрямление производится микросхемой DA2.1. Вторую поло­
вину микросхемы DA2 можно использовать в вольтметре генератора.
Настройка генератора несложна и сводится к установке напряжения
в КТ1 на уровне минус 5 В подстроенным резистором R25. Резистором
R7 можно минимизировать К^ (при наличии измерителя нелинейных
искажений). Резистором R14 устанавливается необходимое напряжение
на выходе VT1VT2.
Плавная регулировка выходного напряжений производится резисто­
ром R31. Минимальное сопротивление нагрузки — 100 Ом. Резисторы
R34, R35 служат для ограничения тока через транзисторы VT7, VT8 при
коротком замыкании выхода генератора.
Влияние шумов DA5 в этой схеме также сведено к минимуму.
(на
выходе VT5VT6) изменяется от 0,0017 до 0,0021% (при применении самых
малошумящих и шумящих перемножителей). Существует оптимальное
выходное напряжение, при котором минимален. При меньшем напря­
274
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
жении вклад в увеличение
вносят шумы, а при большем — растет
нелинейность ОУ и появляется 3-я гармоника. Кстати,
минимален на
выходе первого фазовращателя [18].
Генератор с мостом Вина-Робинсона
Принципиальная схема генератора с мостом Вина-Робинсона изо­
бражена на рис. 11.7. Так как такие генераторы имеют широкое распро­
странение, то эта схема представляет наибольший интерес. Частота гене­
рации определяется номиналами R1.1C1 и R1.2C2. Цепи коммутации и
номиналы (частота генерации f=l/(2nRC), R=R1.1=R1.2, C=C1=C2), так
же как и в предыдущей схеме, не указаны. В этой схеме можно применять
обычные (т. е. не прецизионные) сдвоенные переменные резисторы.
Это стало возможным благодаря применению аналогового перемножителя. Собственно схема генератора (DA1 и каскад умощнения) традиционна и пояснений не требует. Так же, как и в схеме (рис. 11.5) применен
инвертор (DA2) и диодно-резисторные цепочки для двухполупериодного
выпрямления. Разницей лишь в том, что получается выпрямленное отри­
цательное напряжение, а опорное напряжение — противоположного
знака, то есть положительное (движок R17).
В этой схеме (рис. 11.7) более полно используются потенциальные
возможности перемножителя. Напряжение с выхода ВАЗ подается на
делитель R3, R5, R7 и через R4 вводится в обратную связь ОУ DA1. В этой
схеме Uy„p (выход DA4) может быть как больше, так и меньше нуля.
В зависимости от знака Uy„p напряжение на выходе ВАЗ может быть
как синфазным, так и противофазным. В результате этого значительно
расширяется диапазон регулировки ОС усилителя DA1, а требования к
согласованности резисторов R1.1 и R1.2 существенно снижаются.
Резистором R10 устанавливается оптимальное условие возбуждения
генератора. В этом генераторе на выходе DA4 образуется управляющее
напряжение, пропорциональное разбалансу моста Вина, перемножителем ВАЗ вырабатывается синусоидальное напряжение, также пропор­
циональное разбалансу моста.
В зависимости от величины и знака разбаланса это напряжение имеет
различную амплитуду и фазу. Если в качестве R1 используется идеальный
сдвоенный резистор, то при перестройке по диапазону величина разба­
ланса постоянна и зависит от положения движков резисторов R10 и R5.
В реальном случае разбаланс (при перестройке) изменяется, а по вели­
чине его изменения можно судить о степени согласованности перемен­
ных резисторов. С целью минимизации влияния шумов ВАЗ его напря­
жение подается на делитель R3, R5, R7. При перемещении движка R5 в
левую (по схеме) сторону снижается влияние шумов ВАЗ, снижается
О)
ш
+15В -
=С1
R8
4,7к
R1.1
DA1
КР574УД1А
W >00
m
VT1
КТ315Г
Ф
VD1
КД521$
VD2>
С2
кN
Т
5,6
R1.2
+ 15В-15В -
:+и
:-и
r
41
Ф
:
1
r:
R9
4,7к
-1 5 В R2
4,7к
R12
Юк
VT2
КТ361Г
I
R10
22к
R6
8,2к
+15В
-15 В
S1
R3
2,4к
R5
|10к
R7
Юк
-15 В
47 k
I
R18
10k
^ 7,
4,
r:
:-U
r:
II
II
:R
О.ЗЗмк
:R
aZ
Z
t
-U:
R21
4.7к
Roc
14+15 В + 15 В^ 7
+u;
:+ и
3 ^
-U:
:-и
OB;
“ П5В
^4
Выход
б
R9
4.7к
-1 5 В -
-15 В
R20
:
r
:
-Ю КТ 1
Рис. 11.7. Принципиальная схема генератора с мостом Вина-Робинсона
^
VT2
КТ361Г
ЬФ
4
б.8к
r
VT1
КТ315Г
VD5
К Д 521$
m
3
S
20
Ш
R24
150
VD6^
КД521^^
7^
+U:
:FC
>00
aY
m
4.7 mk
.
-KXY
дХ
DA5
КР544УД2
W >00
.С4
'30
:+U
+15В R8
4,7к
R19
Юк
C5
R16
27к
DA2
КР574УД1А
13 Y
+ 15В
R11
22к
1R17
DA3
К525ПС2А
X
R4
82к
R15
i w >00 m
I—
1
15В
DA2
КР574УД1А
521
_Lc3 3I КД521
>
ф
VD3,VD4-,jКД521
R13
R14
Юк
82к
PU1
R25
150
276
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
а напряжение на выходе ВАЗ повышается (повышается также и напря­
жение на выходе ВА4). Но при этом повышаются требования к согласо­
ванности R1.1 и R1.2. Эту особенность схемы можно использовать: если
необходим низкий
то переключатель S1 разомкнут, а на движке рези­
стора R5 устанавливают как можно меньшее напряжение, однако с тем
расчетом, чтобы ВАЗ находился в рабочем режиме.
Допустимое напряжение управления (КТ1) находится в пределах
±10 В. Если не требуется очень малый
то переключатель S1 замыка­
ется. В этом случае при перестройке по частоте увеличивается стабиль­
ность амплитуды.
Колебания амплитуды (при перестройке по частоте) возникает из-за
разбаланса моста Вина, а системе стабилизации амплитуды требуется
некоторое время, чтобы их устранить. Баланс моста может нарушаться и
от непостоянства контакта между движком и дорожкой резистора. При
включении генератора в зависимости от знака напряжения на КТ1 харак­
тер установления требуемой амплитуды различен.
При положительном напряжении генератор сначала выдает макси­
мальную амплитуду, а через некоторое время она стабилизируется на
необходимом уровне. При отрицательном напряжении генерации после
включения нет, через некоторое время она начинает нарастать и затем
стабилизируется на установленном уровне.
В схему введена балансировка DA3, которая позволяет минимизи­
ровать
Ее влияние — снижение
с 0,003% до 0,002%. Отклонение
коэффициента передачи инвертора от -1 (в разумных пределах) на вели­
чину сказывается крайне незначительно: Кг повышается с 0,002% до
0,0023%.
При замыкании ключа S1 К^ увеличивается до 0,008—0,01%. Генератор
может работать до частоты 500 кГц на нагрузку не менее 100 Ом. Если гене­
ратор предполагается использовать до частоты 20 кГц, то каскад умощне­
ния DA1 можно изъять. Увеличения К^ при этом не наблюдается.
В качестве выходного применен неинвертирующий усилитель DA5,
также с каскадом умощнения. Как это ни парадоксально, инвертирую­
щий усилитель дал больший К^, чем неинвертирующий. При настройке
генератора на К,.=0,002% (U^„,^ = 2 В) при подключении инвертирующего
усилителя К^ на его выходе составил 0,003%, при его выходном напряже­
нии 1 В и 0,004% при
= 3 В. Подключение неинвертирующего усили­
теля К^ практически не изменило.
Детали. В схеме генератора можно использовать любые микросхемы
К525ПС2А (Б), без предварительного отбора по шумам.
Настройка генератора проста: резистором R10 добиваются оптималь­
ного условия генерации, при замкнутом ключе S1 резистором R17 уста­
навливают напряжение (на выходе DA1) 2 В. Напряжение в КТ1 должно
Глава 11. Измерения в звукотехнике
277
находиться в пределах ±2 В. При размыкании ключа S1 напряжение в КТ1
должно возрасти до ±5—6 В.
Если необходимо получить малый К^, то движок R5 перемещают
влево, при этом напряжение на КТ1 будет расти. Предельное значение
этого напряжения ±10 В. При перестройке генератора по частоте целе­
сообразно ключ S1 замкнуть.
В
Совет.
При изготовлении генератора полезно движок R5 вывести на лицевую
панель (под шлиц или с ручкой). Полезно также иметь индикатор раз­
баланса PU1, с тем, чтобы был наглядно виден режим работы DM.
Измерительный прибор — любой малогабаритный, с «О» посередине.
Добавочный резистор R* подбирается под конкретный экземпляр PU1 с таким
расчетом, чтобы крайние отметки шкалы соответствовали ±10 В. Ток, потре­
бляемый генератором, не превышает 30 мА (при отсутствии нагрузки).
Минимизацию с помощью R11 можно выполнить только при нали­
чии ИНИ или спектроанализатора. Все измерения производились на
частоте 1 кГц. На низких частотах (ниже 100 Гц) растет из-за увеличе­
ния пульсаций управляющего напряжения.
Однако на низких частотах измерение
как правило, не произво­
дится, поэтому цепи коммутации исключены для упрощения схемы. На
высоких частотах также растет — из-за снижения глубины ООС ОУ.
Дальнейшее снижение описанных генераторов возможно при приме­
нении пассивных ФНЧ, ослабляющих гармоники. Применение активных
фильтров нецелесообразно, так как ОУ могут внести искажения.
Измерение сверхнизких значений генераторов имеет особенности.
Единственно возможным оказывается режекторный метод, то есть пода­
вления основной гармоники. Возможно использование низкочастотного
анализатора спектра, но в связи с тем, что он малодоступен большинству
радиолюбителей, его применение не рассматривается.
Непосредственное подключение генератора с К^=0,002% к автоматиче­
скому измерителю нелинейных искажений (ИНИ) С6-7 дает результат —
0,05%. Очевидно, что «напрямую» измерить такие искажения нельзя, так
как в этом случае очень сильное влияние оказывают собственные шумы
прибора С6-7.
С другими ИНИ, думается, дело обстоит не лучше. Помочь в этом слу­
чае ь^ожет только дополнительный режекторный фильтр, настроенный
на основную гармонику. После режекторного фильтра, ослабляющего
первую гармонику на 20 дБ, Кг сигнала во столько же раз возрастет, и,
следовательно, облегчит измерения с помощью обычного ИНИ. Иными
словами, применение режектора на 20 дБ (10 раз) увеличивает во столько
же раз чувствительность ИНИ.
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
278
Нижний предел измерения С6-7 составляет 0,1% (реально можно
измерить на этом диапазоне К^=0,05—0,1%) Следовательно, с помощью
режектора 20 дБ можно измерить К^=0,005—0,01%. Однако в этом случае
еще заметно влияние шумов С6-7. Поэтому целесообразно остановиться
на глубине режекции 30 дБ, при этом предел измерения
становится
0,002—0,003%. Большую степень режекции, например 40 дБ, выбирать
нецелесообразно, так как при этом возрастают требования к стабильно­
сти частоты настройки режектора [19].
Простой режекторный фильтр
Схема простого режекторного фильтра показана на рис. 11.8. Его
основу составляет так называемый Т-фильтр на параллельном коле­
бательном контуре L1C1C2. Индуктивность имеет отвод от середины
обмотки, который подключен через резисторы R1—R6 к общему про­
воду.
Применение цепочки R2R5, подключенной параллельно R3R6, позво­
лило избежать применения подстроечного резистора номиналом 10 Ом.
Этими резисторами устанавливается глубина режекции.
Емкость С1 (в качестве которой использована 1 секция малогаба­
ритного сдвоенного КПЕ) позволяет произвести точную настройку на
частоту 1000±0,9 Гц. Емкость С2 составлена из двух последовательно
соединенных конденсаторов 0,15 мкФ типа К73-17.
Индуктивность L1 намотана на арматуре от ГСП катушечного
«Маяка» и имеет 3000 витков провода ПЭЛ 0,08 мм с отводом от сере­
дины. Такой фильтр представляет собой простейший ИНИ, с помощью
которого можно измерить порядка 0,01—0,05%. Цепь C3R4C4R7 пред270
С2
0.075МК
Выход
СЗ
С4
0,01мк 0,01мк
L1
Вход
R1
2,2к
R4
ЮОк
.J
R2
, Юк
,
R3
100
д а
гН Н г
X
DA1
КР140УД8А
W
>0 0
m
R7
ЮОк
R5
Юк
:R
:R
R6
470
R8
Зк
+U:
-+15В
-и:
►-15В
R9
91к
Рис 11.8. Схема простого режекторного фильтра
Глава 11. Измерения в звукотехнике
279
ставляет собой двухзвенный ФВЧ, ослабляющий частоты ниже 300 Гц. К
выходу DA1 подключается осциллограф и (или) среднеквадратический
вольтметр. Синхронизация осциллографа — внешняя, непосредственно
с выхода генератора.
Настройка фильтра на основную частоту производится (грубо и
плавно) ручками настройки частоты генератора. Вращая движки R1, R3,
R2 (соответственно грубо, средне, точно), добиваются максимального
подавления основной гармоники. При этом необходимо также корректи­
ровать частоту настройки генератора. Окончательную настройку (точно)
производят ручками С1 и R2. Точно измерить порядка 0,002—0,005%
таким методом не удастся, так как при режекции порядка 90 дБ (что соот­
ветствует К^=0,0032%) существенное влияние оказывает нестабильность
частоты генератора, вызванная:
♦ цепью стабилизации амплитуд;
♦ изменением номиналов частотозадающих элементов: как генерато­
ра, так и режектора.
Даже при применении в генераторе конденсаторов КСО устройство
заметно реагировало на микроколебания температуры (например, от
теплого дыхания). Несмотря на это, такой режектор вполне подходит
для настройки описанных выше генераторов, так как даже при неполной
режекции (порядка 70—80 дБ) искажения синусоиды очень заметны.
Необходимо заметить, что этот режектор чувствителен к наводкам
со стороны источников магнитных полей (трансформаторы и т. п.).
Поэтому, несмотря на применение ФВЧ, катушку режектора необходимо
размещать на значительном (не менее 0,5 м) расстоянии от устройств,
содержащих трансформаторы. Хорошие результаты дает помещение
всего режектора в стальной корпус. Ориентация катушки в пространстве
также позволяет снизить наводки.
Сигнал на режектор должен подаваться экранированным кабелем.
Питание ОУ DA1 должно подаваться от выносного блока питания ±15 В
(допустимо использование БП генератора).
Применение режектора совместно с ИНИ С6-7. Как уже было сказано,
в этом случае достаточно режекции 30 дБ. Установка нужной глубины
режекции производится резисторами R1, R2, R3. Требование к точности
настройки на частоту режекции в этом случае значительно снижается.
Усилитель DA1 имеет коэффициент усиления около 30 дБ. Настройка
режектора в этом случае заключается в получении на выходе DA1 такого
же напряжения, как и на входе. Выход режектора подключается к ИНИ.
В приборе С6-7 автоматическая настройка осуществляется устройством
ФАПЧ, поэтому становится возможным точное измерение сверхнизких
значений
[46].
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
280
Режектор на мосте Вина
Схема режектора на мосте Вина приведена на рис. 11.9. Она не содер­
жит катушки индуктивности, поэтому в значительно меньшей степени
подвержена внешним наводкам. Стабильность этого режектора несколько
хуже, чем режектора с Т-мостом, из-за большего числа элементов, опре­
деляющих частоту настройки.
68KL-
R6
R4
10к1
Вход
R2
51к
С2
FC:
Выход
R15 Юк
0, 1 мк"
Сб.
R9.1
22 к
R9.2
22 к
:FC
DA1
К157УД2
0, 1 мк‘
W1 > 0 0
13
_С1
С5.
DA1.2
>С
0,0 1 мк
FC:
R16 Юк
h
R7
DA1.1
ml
R10 15к
220 к
1к \
>W1 > 0 0
R1
27к
R8 15к
чдаь-
R5
39к
R3
СЗ
O.OlMK
+U3
cJTjJ ‘FC
30^
'3 0
-и з
11
+15В
--1 5 В
R13
200к
R12
1,3к
R14
7,5к
Рис. 11.9. Схема режектора на мосте Вина
Преимуществом такой схемы является возможность перестройки
частоты в более широких пределах. Например, уменьшив емкости С2,
СЗ до 1000 пФ, получим частоту режекции 10 кГц. Необходимая доброт­
ность достигается путем подачи напряжения ОС с делителя R12R14.
DA1.2 имеет коэффициент усиления около 30 дБ.
Настройка необходимой глубины режекции 30 дБ производится рези­
сторами R4R6 (при этом выходное напряжение режектора становится
равным входному). Резистором R9 производится установка требуемой
частоты (точно).
Добротность описанных режекторов выбрана таким образом, чтобы
на частоте 2-й гармоники завал АЧХ был не более 1 дБ. Поэтому если в
измеряемых сигналах преобладает 2-я гармоника, необходимо вносить
соответствующую поправку [50].
Ступенчатый аттенюатор,
ослабляющий выходное напряжение ступенями по 10 дБ
Схема ступенчатого аттенюатора, ослабляющего выходное напряжение
ступенями по 10 дБ, показана на рис. 11.10. Таким аттенюатором полезно
дополнить описанные выше генераторы (схемы на рис. 11.5—11.6).
Глава 11. Измерения в звукотехнике
281
Схема симметрична (то есть вход и
выход эквивалентны, они могут меняться
местами). Имеет постоянное как входное,
так и выходное сопротивление. Кроме того,
ее можно наращивать или укорачивать в
зависимости от нужного количества ступе­
ней [59].
Sir
R2
I
R2
R2
C Z l-f-C IZ b 4 I3
гЦ
R1
гЧ
R3
R3
X
R1 -5 5 5
R2-1.2K
R 1 3 -8 1 2
X
Рис. 11.10. Схема ступенчатого
аттенюатора, ослабляющего
выходное напряжение ступенями
по ЮдБ
Тестер для определения
«условной полярности» любого динамика
При изготовлении многополосных или многоканальных акустических
систем очень важно соблюдать полярность включения разных динами­
ков. Если на них нет соответствующей маркировки («+» и «-»), то согла­
совывать включение, например, СЧ и НЧ динамиков приходится наугад
или на слух, что не всегда гарантирует корректный результат.
На рис. 11.11 показана схема тестера Зденека Хайека, который позво­
ляет определить «условную полярность» любого динамика. Для этого
исследуемый динамик SPx необходимо подключить к входу J5 тестера и
слегка стукнуть по его диффузору пальцем или небольшим карандашом.
Работая как микрофон, динамик создаст импульс напряжения, кото­
рый через СЗ поступит на компараторы 101 А, 101 В. В зависимости от
полярности импульса сработает I01A или I01B, выход которых защел-
т
.С6
Udd
’ 0,1мк
6 I02A
1
D 5> Q
>CLK
2
R Q
4 4013
г» ое
и
о
U
>CLK
R Q
1
LED
D4
13
12
4013
^1N 4148
R7
560
^
Рис. 77.7 7. Схема тестера Зденека Хайека
для определения «условной полярности» любого динамика
1
R8
560 U
LED
D5
282
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
кнет один из D-триггеров I02A или I02B и свечением светодиодов D4
или D5 обозначит условную полярность динамика.
Для испытания другого динамика кратковременным нажатием кнопки
S2 тестер приводится в исходное состояние. «Стучать» по диффузорам
надо всегда в одном и том же направлении [60].
Измерительный звуковой генератор Флавио Деллепаина
Измерительный звуковой генератор Флавио Деллепаина (рис. 11.12)
на трех (переключение спаренным переключателем на 3 направления)
поддиапазонах 16—220,160—2200 и 1600—22000 Гц охватывает весь зву­
ковой диапазон. Плавную перестройку частоты выполняют спаренным
переменным резистором на 10 кОм с логарифмической зависимостью
сопротивления от угла поворота оси.
Отличительной характеристикой этой несложной схемы является
очень малый коэффициент гармоник — не более 0,002% на частотах
выше 1 кГц и 0,0035% на частоте 100 Гц. Достигнуто это применением в
системе стабилизации амплитуды вместо привычного термистора опто­
пары из обычного красного светодиода Red LED и недорогого фоторези­
стора Ph-R.
Позиция переключателя
1 = 1 6 ...2 2 0 Гц
2 = 1 6 0 ...2 200 Гц
3 = 1 6 0 0 ... 22000Гц
+15В
TL084 ( з ? ) Red LED
Рис. 17.12. Схема измерительного звукового генератора Флавио Деллепаина
СП
0.047МК
С6
0.047МК
С16^
_ [0 .0 1 м 1 ^
0.022МК
-^Л 1/2V2
1/2 V2 С15
ЕСС82 0.047 м к 7 Г
X
С19
R17
47к
R12
56к
V6/£^
ЕМ84
(ЕМ800)
"Г
R29
510к
R33
2,2к
С27
ЮОмк
Ф
X
S
20
W
R25
•о
ф
ЕСС82
R13
Y^70kJ^£
I
Т
±ч
1
1
1/2 V4
ЕСС82
1/2 V4
ЕСС82
ft
Чу 1О
1000
^
__
Рис. 11.13. Схема лампового
анализатора спектра
|1|R10 =
С23“
_ 1000
1R15 ’
^470к
, W
NO
В
<!> ~230 В 6
м
00
U)
284
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
Светодиод питается через усилитель-двухполупериодный выпрями­
тель на нижней по схеме «тройке» ОУ, а фоторезистор включен в цепь
ООС автогенерирующей части схемы.
При повышении амплитуды выходного сигнала яркость свечения све­
тодиода повышается, сопротивление фоторезистора уменьшается, глубина
ООС увеличивается и амплитуда выходного сигнала стабилизируется.
Триммером 2,2 кОм при налаживании устанавливают максимальное выход­
ное напряжение 1 В. Конструктивно светодиод и фоторезистор располо­
жены друг напротив друга в пластмассовой светозащитной трубке [27].
Ламповый анализатор спектра для High-End аудиосистем
Подарок ламповым энтузиастам разработал Алекс Завада. Его кон­
струкция — это ламповый анализатор спектра для High-End аудио­
систем (рис. 11.13). Сигналы левого и правого стереоканалов сумми­
руются на общей нагрузке R3 входных усилителей VI и далее через
регуляторы чувствительности и усилители на левых по схеме поло­
винках V2—V5 распределяются на пассивные ФНЧ R4C15R12C16, ПФ
C7P3R5C12C17R14C21R18 и C8P4R6C13C18R15C22R19, а также ФВЧ
C9P5C14R16. АЧХ этих фильтров изображены на рис. 11.14.
Соответствующие их частям спектра напряжения поступают на четыре
электронно-лучевых индикатора V6—V9, одновременное динамичное
«мигание» которых оставляет неизгладимые впечатления у аудиофилов
и меломанов [30].
Частота, Гц
Рис. 11.14. АЧХ первого, второго, третьего и четвертого фильтров
ЛИТЕРАТУРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
D o lb y В, D o lb y с, D o lb y S ,... dbx? 11 П авел Борщ , И горь Ц аренко, г. К иев
« Р ад ио хо бб и» № 2 /2 0 0 3 , с. 55, 56.
H i - F i 2 4 -р а з р я д н ы й а у д и о Ц А П / / Владимир Ш ироков, г. Киев, « Р а д и о х о б б и »
№ 6 /2 0 0 0 , с. 52, 53.
H i g h - E n d 2 4 -б и т о в ы й а у д и о Ц А П д л я к о м п ь ю т е р н о г о C D - R O M / / Роман
Иващенко, г. Полтава, «Рад ио хо бб и» № 5 /1 9 9 9 , с. 50, 51.
H ig h - E n d р е ш е н и я р е г у л я т о р о в т е м б р а В Ч и Н Ч Т . Г и з б е р т с а / / « E le k to r
E lectronics» № 1 2 /9 8 , с. 53, 59 и «Р ад ио хо бб и» № 1 /1 9 9 9 , с. 7.
М Р З -п л е е р Y A M P P -3 / / «Р адиохобб и» № 5 /2 0 0 1 , с. 58, 59.
М Р З -п л е е р на M u lt i M e d ia C a rd / / Андрей Зыков, г. Курган, « Р ад ио хо бб и» № 5 /2 0 0 4 ,
с. 5 0 — 54.
А в то р е гу л я то р у р о в н я с бо л ь ш и м д и н а м и ч е с ки м д и а п а зо н о м и м ал ы м и н е л и н е й ­
н ы м и и с к а ж е н и я м и / / « Д эм п а К а г а к у » № 622, с. 163— 170, «Р ад и о хо б б и » № 1 /1 9 9 8 ,
с. 13.
А у д и о м и к ш е р Р о б е р та П е н ф о л д а / / « E le k tr o n ik a P ra k ty c z n a » № 2 7 , с. 15— 17 и
«Рад ио хо бб и» № 2 /1 9 9 8 , с. 7, 8.
А у д и о с и гн а л ь н а я часть п р о ф е с с и о н а л ь н о го с ц е н и ч е с к о го р а д и о м и к р о ф о н а / /
Владимир Широков, Киев, «Р ад ио хо бб и» № 6 /1 9 9 9 , с. 4 8 ,4 9 .
10. Б ес тр а н с ф о р м а то р н ы й пред усил ител ь с б а л а н с н ы м и входом и вы ходом для с т у ­
д и й н о г о к о н д е н с а т о р н о го м и к р о ф о н а / / « R a d io te c h n ik a » № 1 /2 0 0 0 , с. 2 1 — 2 4 и
«Р ад ио хо бб и» № 1 /2 0 0 0 , с. 8.
11. В и н и л - к о р р е к т о р
Д эрси
С тэ ггса
с ко рр ектир ую щ им и
L R -ц е п о ч к а м и
//
«A ud ioX press» № 2 /2 0 0 3 , с. 4 0 ,4 1 и «Р ад ио хо бб и» № 1 /2 0 0 3 , с. 23.
12. В и н и л -к о р р е к т о р с о ткл ю ч а е м ы м р о к о т -ф и л ь т р о м / / « P ra k ty c z n y E le k tro n ik »
№ 6 /2 0 0 0 , с. 4 — 8 и «Р ад иохобби» № 4 /2 0 0 0 , с. 19.
13. В н е ш н и й а у д и о Ц А П « D A C 2 0 00» Т . Гизбер тса / / « E le k to r E le c tro n ic s » № 1 1 /1 9 9 9 ,
с. 5 8 — 62; № 1 2 /1 9 9 9 , с. 7 8 - 8 2 ; № 1 /2 0 0 0 , с. 12— 17 и « Р а д и о х о б б и » № 4 /2 0 0 0 , с.
2 1 — 23.
14. В н у тр е н н я я с х ем о техн ика п опуляр но й эл ектро ги тары F en der Stratocaster и л а м п о ­
вый пульт для нее / / «Radiotechnika» № 1/1999, с. 2 2 ,2 3 и «Радиохобби» № 1 /1 9 99 , с. 6.
15. В о сь м и п о л о с н ы й гр а ф и ч е с ки й экв а л а й з е р / / « H o b b y E le k tro n ik a » № 7 /9 8 , с. 2 4 1 ,
2 4 2 и «Р ад иохобб и» № 4 /1 9 9 8 , с. 21.
16. В ы с о ко ка ч е с тв е н н ы й в и н и л -к о р р е к т о р Д ж е ф ф а М а к о л э я / / «E lectron ics W o rld +
W irele s s W o rld » № 1 /1 9 9 9 , с. 62 и «Рад ио хо бб и» № 1 /1 9 9 9 , с. 8.
17. В ы с о ко ка ч е с тв е н н ы й подавитель и м п у л ь с н ы х п о м е х / / «Р ад ио хо бб и» № 6 /1 9 9 9 , с.
4 6 — 48.
18. Генератор н а ф азов ращ ател ях / / Евгений Лукин, г. Донецк « Р ад ио хо бб и» № 5 /1 9 9 9 ,
с. 4 0 — 43.
19. Ген ератор с м о с т о м В и н а -Р о б и н с о н а / / Евгений Лукин, г. Донецк, « Р а д и о хо б б и »
№ 5 /1 9 9 9 , с. 4 0 — 43.
20. Ги б р и д н ы й л и н е й н ы й усил ител ь Э р н о Б орбли / / « В е с тн и к А .Р .А . № 5 /1 9 9 9 , с. 2 и
«Р ад и о хо бб и» № 5 /1 9 9 9 , с. 9.
21. Д е в я т и п о л о с н ы й г р а ф и ч е с к и й э к в а л а й з е р / / « P r a k tic k a e le k tr o n ik a А R a d io »
№ 1 0 /2 0 0 3 , с. 2 2 — 2 4 и «Рад иохобби» № 1 /2 0 0 4 , с. 1 4 ,1 5 .
22. Д е ко д е р D o lb y для « Д о м а ш н е го театра» / / « R a d io te c h n ik a » № 1 0 /9 7 , с. 4 8 5 — 4 8 7 и
«Р ад и о хо бб и» № 1 /1 9 9 8 , с. 12.
286
Лучшие конструкции аудиотехники и акустических систем
23. Д е с я т и п о л о с н ы й гр а ф и ч е с к и й э кв а л а й з е р П . С т а у га р д а / / « E le k to r E le c tro n ic s »
№ 1 2 /9 8 , с. 71, 72 и «Р а д и о хо б б и » № 1 /1 9 9 9 , с. 7 — 8.
24. Д ж и т те р о п о д а в и т е л ь Н и л а Д а у н и / / «E lectron ics W o rld + W ireless W o rld » , O c to b e r
1999, с. 8 5 9 — 863 и «Р а д и о хо б б и » № 5 /1 9 9 9 , с. 1 2 ,1 3 .
25. Д и н а м и ч е с к и й ш у м о п о д ав и те л ь N R - 2 ф ирм ы N a k a m ic h i / / « D e n p a k ag a k u » 6 2 2 , с.
169, 170 и «Р ад ио хо бб и » № 4 /1 9 9 8 , с. 21.
26. И зм ер и тел ь действител ьно й м о щ н о с т и , отдаваем ой усилителем зв у ко в о й частоты
в а к у с т и ч е с к у ю с и с те м у / / «E lectron ics T o d a y In te rn a tio n a l» № 1 3 /1 9 9 8 , с. 2 6 — 31 и
« Р ад ио хо бб и » № 1 /1 9 9 9 , с. 13, 14.
27. И з м е р и т е л ь н ы й з в у к о в о й ге н е р а т о р Ф л а в и о Д е л л е п а и н а / / « E le c tro n ic s W o rld »
№ 2 /2 0 0 3 , с. 38 и «Р ад и о хо б б и » № 2 /2 0 0 3 , с. 19.
28. К о м б и н и р о в а н н ы й и з м е р и те л ь у р о в н я : п р о с т о й , д е ш е в ы й и п р е ц и з и о н н ы й / /
Владимир Широкову г. Киев, «Р ад и о хо б б и » № 3 /1 9 9 9 , с. 49.
29. К о м б и н и р о в а н н ы й ф и л ь тр для п о д а в л е н и я н и з к о ч а с т о т н ы х п о м е х о т в и б р а ­
ц и й Э П У гр а м з а п и с и / / « E W + W W C irc u it Ideas P o cketb oo k» p a rt 3, с. 1 9 1 — 192 и
«Р ад и о хо бб и» № 5 /1 9 9 8 , с. 8, 9.
30. Л а м п о в ы й а н а л и з а т о р с п е к т р а д л я H i g h - E n d а у д и о с и с т е м / / « E le k tr o n ik a
P ra ktyczn a» № 3 /2 0 0 3 , с. 4 1 — 45 и «Р ад и о хо б б и » № 6 /2 0 0 3 , с. 1 0 ,1 1 .
31. Л а м п о в ы й в и н и л -к о р р е к т о р с н е п о с р е д с т в е н н о й связью м е ж д у к а с к а д а м и / /
« В е с т н и к А .Р .А .» № 5 /1 9 9 8 , с. 31, 32 и «Р ад и о хо б б и » № 2 /1 9 9 9 , с. 12, 13.
32. Л а м п о в ы й в и н и л -к о р р е к т о р с п а с с и в н о й R I A A - к о р р е к ц и е й / / « В е с т н и к А .Р .А .
№ 5 /1 9 9 9 , с. 4 и « Р ад ио хо бб и» № 5 /1 9 9 9 , с. 9.
33. Л а м п о в ы й м и к р о ф о н н ы й п ред уси л и тел ь Г. Х а з а / / « E le k to r Electro nics» № 2 /2 0 0 3 ,
с. 6 8 — 74 и « Р ад и о хо бб и» № 1 /2 0 0 3 , с. 22, 23.
34. Л а м п о в ы й усил и тел ь для го л о в н ы х телеф онов / / « E le k to r Electro nics» № 1 /2 0 0 4 , с.
4 0 — 45 и « Р ад ио хо бб и» № 1 /2 0 0 4 , с. 12.
35. М а л о ш у м я щ и й п р е д у с и л и те л ь -ко р р е кт о р с в зв е ш е н н ы м входом / / Ю .
Карандау г.
Изюм Харьковской обл. «Р а д и о хо б б и » № 3 /1 9 9 8 , с. 31, 32.
36. М и к р о ф о н н ы й «сви сто по д авител ь» / / « E veryd ay P ra c tic a l E lectro nics» № 7 /1 9 9 8 , с.
5 1 8 — 5 2 4 и « Р ад ио хо бб и» № 4 /1 9 9 8 , с. 20, 21.
37. М и к р о ф о н н ы й п р е д у с и л и те л ь с б а л а н с н ы м вход о м / / « R a d io te c h n ik a » № 8 /1 9 9 9 ,
с. 3 7 7 — 379, « R a d io te c h n ik a » № 7 /1 9 9 9 , с. 3 2 8 — 3 3 0 и «Р ад и о хо б б и » № 4 /1 9 9 9 , с. 13.
38. М и к р о ф о н н ы й п р е д у с и л и т е л ь с б а л а н с н ы м в х о д о м / / « E le k to r E le c tro n ic s »
№ 1 2 /2 0 0 3 , с. 8 9 — 90.
39. М и к р о ф о н н ы й у с и л и те л ь с к о м п р е с с о р о м / / « E le k to r E le c tro n ic s » № 1 2 /2 0 0 3 , с.
8 6 — 87 и « Р ад ио хо бб и » № 6 /2 0 0 3 , с. 14, 15.
40. Н е д о р о г о й в ы с о к о к а ч е с т в е н н ы й а у д и о Ц А П с S /P D IF в х о д о м / / « E le k tr o n ik a
P ra ktyczn a» № 6 /2 0 0 0 , с. 26 и «Р ад и о хо б б и » № 5 /2 0 0 0 , с. 20.
41. П а с с и в н ы й п о с л е Ц А П о в ы й Ф Н Ч для H ig h -E n d C D -п р о и гр ы в а те л я / / Э. С е м ен о ву
г. ТомсКу «Р ад и о хо бб и» № 5 /1 9 9 8 , с. 26.
42. П а с с и в н ы й р егу л я то р тем б р а , не н а р у ш а ю щ и й гл у б и н ы и ц е л о с т н о с ти зв у ко в о й
к а р т и н ы H ig h -E n d к о м п л е кс а / / « H i- F i N e w s & R ecord R eview » № 7 /9 8 , с. 5 6 — 59 и
« Р ад ио хо бб и» № 4 /1 9 9 8 , с. 28.
43. П о р т а т и в н ы й М Р З -п л е е р W a k a m a ts u T su s h o W A K A - M P 3 / / « Р а д и о х о б б и »
№ 3 /2 0 0 1 , с. 41, 42.
44. П р е о б р а з о в а т е л и н е с и м м е т р и ч н ы й в х о д /с и м м е т р и ч н ы й вы хо д и с и м м е т р и ч ­
н ы й в х о д /н е с и м м е т р и ч н ы й вы ход / / « E le k to r E le c tro n ic s » № 3 /1 9 9 8 , с. 2 2 — 25 и
« Р ад и о хо бб и» № 2 /1 9 9 8 , с. 10.
45. П р о с т о й ге н е р а то р на ф и к с и р о в а н н у ю ч а с т о т у 1 кГ ц / /
« Р ад ио хо бб и » № 5 /1 9 9 9 , с. 4 0 — 43.
Евгений ЛукиНу г. Донецку
Литература
46. П р о с т о й р е ж е к то р н ы й ф ильтр / /
с. 4 0 — 43.
287
Евгений Лукин, г. Донецк, «Рад иохобби» № 5 /1 9 9 9 ,
47. П р о с т о й т р а н з и с т о р н ы й у с и л и т е л ь -к о р р е к т о р C re e k A u d io L im ite d О В Н - 8 для
м а г н и т н о й го л о в к и з в у к о с н и м а т е л я / / А л е к с е й Н и к и т и н , « С ге е к A u d io L td .» ,
Л о н д о н , «Р ад и о хо бб и» № 3 /1 9 9 9 , с. 48.
48. П р о ф е с с и о н а л ь н ы е R I A A -в и н и л к о р р е к т о р ы / / « R a d io te c h n ik a » 8 /1 9 9 8 , с. 3 7 8 —
381 и «Р ад ио хо бб и» № 4 /1 9 9 8 , с. 21, 22, 27.
49. Р егул я тор а гр о м к о с т и н а со в р е м е н н о й И М С P G A 2 3 1 1 P A / / « E le k to r E lectro nics»
№ 4 /2 0 0 4 , с. 10— 16, «Р ад ио хо бб и» № 2 /2 0 0 4 , с. 14.
50. Р е ж е к т о р н а м о с те В и н а / / Евгений Лукин, г. Донецк, « Р а д и о хо б б и » № 5 /1 9 9 9 , с.
4 0 — 43.
51. С в е р х м а л о ш у м я щ и е в и н и л -к о р р е к т о р ы М а р с е л я в а н де Ж е в е л я с а к т и в ­
н ы м п о н и ж е н и е м те п л о в ы х ш у м о в / / « E le c tro n ic s W o rld » № 1 0 /2 0 0 3 , с. 3 8 — 4 3 и
«Р ад иохобб и» № 5 /2 0 0 3 , с. 1 4 ,1 5 .
52. С в е р х м а л о ш у м я щ и й с о гл ас у ю щ и й п ред усил ител ь для М С го л о в ки з в у к о с н и м а ­
теля / / « E le k to r E lectronics» № 1 2 /1 9 9 8 , с. 60, 61 и «Р ад и о хо б б и » № 1 /1 9 9 9 , с. 8, 9.
53. С в е т о д и о д н ы й и н д и к а т о р м о щ н о с т и , п о д а в а е м о й н а а к у с т и ч е с к у ю с и с т е м у / /
«Electronics and B eyond» № 2 /1 9 9 9 , с. 6 4 — 70 и «Р ад и о хо б б и » № 2 /1 9 9 9 , с. 1 4 ,1 5 .
54. С е м и п о л о с н ы й гр а ф и ч е с к и й э кв а л а й з е р н а о сн о в е с п е ц и а л и з и р о в а н н о й И М С
L A 3 6 0 7 / / «E lectron ics W o rld in c o rp o ra tin g W ireless W o rld » № 4 /2 0 0 0 , с. 3 4 7 — 3 4 9 и
«Р ад ио хо бб и» № 3 /2 0 0 0 , с. 9 ,1 0 ..
55. С е р и я п р е ц и з и о н н ы х в и н и л -к о р р е к т о р о в / / « R a d io te c h n ik a » № 1 0 /1 9 9 9 , с. 4 8 4 —
4 8 7 , № 1 1 /9 9 , с. 5 4 2 — 5 4 4 и «Р ад ио хо бб и» № 6 /1 9 9 9 , с. 10, 11.
56. С о в р е м е н н ы е л а м п о в ы е в и н и л - к о р р е к т о р ы / / К о н ст а н т и н Б о б р о в, г.
Екатеринбург, «Р ад и о хо бб и» № 1 /2 0 0 0 , с. 46, 47.
57. С о в р е м ен н ы й пред варительны й усилитель с м и кр о п р о ц е с с о р н ы м у п р а в л е н и е м / /
«Р ад ио хо бб и» № 5 /2 0 0 3 , с. 4 8 — 52, № 6 /2 0 0 3 , с. 38, 39.
58. С тереор егул я то р гр о м к о с т и н а циф ро вы х п о т е н ц и о м е т р а х D S 1 8 0 2 C / / «Electronics
and B eyon d» № 1 /1 9 9 9 , с. 3 8 — 43 и «Р ад ио хо бб и» № 1 /1 9 9 9 , с. 1 0 ,1 1 .
59. С т у п е н ч а т ы й а т т е н ю а т о р , о с л а б л я ю щ и й в ы хо д н о е н а п р я ж е н и е с т у п е н я м и п о
10 дБ / / Евгений Лукин, г. Донецк, « Р ад ио хо бб и» № 5 /1 9 9 9 , с. 4 0 — 43.
60. Т естер для о п р ед е л е н и я «усл овной п о л я р н о с т и » л ю б о го д и н а м и к а / / « P ra k tic k a
e le k tro n ik a А R ad io » № 1 /2 0 0 3 , с. 6, 7 и «Р ад и о хо б б и » № 2 /2 0 0 3 , с. 18.
61. У М З Ч с к н о п о ч н ы м р егу л я то р о м гр о м к о с т и / / « E le k to r Electronics» № 7 и № 8 /2 0 0 0 ,
с. 52, 53 и «Р ад ио хо бб и» № 5 /2 0 0 0 , с. 20, 21.
62. У сил ител ь для го л о в н ы х телеф онов / / « H o b b y E le k tro n ik a » № 5 /1 9 9 9 , с. 155, 156 и
«Рад ио хо бб и» № 4 /1 9 9 9 , с. 13.
63. У с т р о й с т в о п од а в л е н и я д ж и т т е р а Р и ч а р д а Б райса / / «Electron ics W o rld + W ireless
W o rld » № 1 1 /9 9 , с. 9 6 2 — 9 6 5 и «Р ад ио хо бб и» № 6 /1 9 9 9 , с. 1 1 ,1 2 .
64. Ц е п о ч к а к о р р е к ц и и А Ч Х п ь е з о зв у к о с н и м а те л я для п о д к л ю ч е н и я к о б ы ч н о м у
в и н и л -к о р р е к т о р у / / « H i-F i N e w s & R ecord R eview » № 6 /1 9 9 8 , s u p p le m e n t № 5, с. 12
и «Р ад и о хо бб и» № 3 /1 9 9 8 , с. 13.
65. Ш ум о в ы е п ар а м е тр ы о п е р а ц и о н н ы х у с и л и те л е й / / Я . Борщ, В. Семенов, г. Киев,
«Рад ио хо бб и» № 1 /2 0 0 0 , с. 5 8 — 62.
66. Э л ектронны й регулятор гр ом кости и тембра L M 1 0 3 6 / / «Радиохобби» № 6/2000, с. 34.
67. Э л е к т р о н н ы й р е г у л я т о р г р о м к о с т и н а И М С К А 2 2 5 0 / / « Р а д и о л ю б и т е л ь »
№ 1 2 /1 9 9 9 , с. 18 и «Р ад ио хо бб и» № 1 /2 0 0 0 , с. 8.
68. Э л е к т р о н н ы й р е г у л я т о р у р о в н я с б о л ь ш и м д и н а м и ч е с к и м д и а п а з о н о м / /
Е. Лукин, г. Донецк, «Р ад ио хо бб и» № 3 /1 9 9 8 , с. 33.
Уважаемые господа!
Книги издательства «Наука и Техника»
Вы можете заказать наложенным платежом
в нашем интернет-магазине
www.nit.com.ru,
а также приобрести
> в крупнейших магазинах г. Москвы:
ул. Мясницкая, д. 6/3, стр. 1,
ст. М «Лубянка»
ТД «БИБЛИО-ГЛОБУС»
тел. (495) 781-19-00,
624-46-80
Московский Дом Книги,
ул.Новый Арбат, 8, ст. М «Арбатская»,
тел. (495) 789-35-91
«ДК на Новом Арбате»
Московский Дом Книги,
Ленинский пр., Д.40,
ст. М «Ленинский пр.»,
«Дом технической книги»
тел. (499) 137-60-19
Московский Дом Книги,
Комсомольский пр., д. 25,
ст. М «Фрунзенская»,
«Дом медицинской книги»
тел. (499) 245-39-27
Дом книги «Молодая гвардия»
ул. Б. Полянка, д. 28, стр. 1,
тел. (499) 238-50-01
ст. М «Полянка»
тел. (495) 937-85-81, (499) 177-22-11
Сеть магазинов «Новый книжный»
> В крупнейших магазинах г. Санкт-Петербурга:
Санкт-Петербургский Дом Книги
Невский пр. 28
тел. (812) 448-23-57
«Энергия»
Московский пр. 57
тел. (812) 373-01-47
ул. А. Дундича 36, корп. 1
«Аристотель»
тел. (812) 778-00-95
Сеть магазинов «Книжный Дом»
тел. (812) 559-98-28
> в регионах России:
«Амиталь»
г. Воронеж, пл. Ленина д. 4
г. Екатеринбург,
ул. Антона Валека д. 12
г. Екатеринбург
г. Нижний Новгород,
ул. Советская д. 14
г. Смоленск, ул. Октябрьской
революции д. 13
г. Челябинск, ул. Монакова, д. 31
г. Хабаровск
(4732) 24-24-90
«Дом книги»
Сеть магазинов
«100 ООО книг на Декабристов»
(343) 253-50-10
«Дом книги»
(831)277-52-07
«Кругозор»
«Техническая книга»
Сеть книжно-канцелярских
магазинов фирмы «Мире»
(4812)65-86-65
(904) 972 50 04
(343) 353-09-40
(4212) 26-87-30
Лр
> и на Украине (оптом и в розницу) через представительство издательства
г. Киев, ул. Курчатова 9/21, «Наука и Техника», ст. М «Лесная»
(044)516-38-66
e-mail: nits@voliacable.com, nitkiev@gmail.com
Мы рады сотрудничеству с Вами!
Издательство « Н а у к а и Т е х н и к а »
(г. Санкт-Петербург)
и самый схемотехнический журнал СНГ «РА Д И О хо бби »
представляют серию книг Николая Сухова
сами ламповый Hi-End? Сабвуфер?
Радиостанцию? Периферию для своего ПК?
Программатор мобильника? Бесперебойник?
последних достижений
мировой электронной техники и технологии?
схемный дайджест лучших
конструкций из трех десятков журналов США, Японии,
Германии, Чехии, Франции?
эффективно работать в эфире, в сети
INTERNET и Wi-Fi?
НМИОХОББвт
^
ЛУЧШИЕ
нонструиции УНЧ
и сабвуферов
, своими руками
'-Л ^
конструкции аудиотехииии
и акустических сиаем
своими руками
'А
.
Подробности
на сайте издательства «Наука и Техника»
Тогда эта
и популярный
для Вас!
+ Тестовый аудиоСО,
содержащий 77 фонограмм
www.nit.com.ru
и официальном сайте журнала Радиохобби
http://radiohobby.qrz.ru
Россия; Санкт-Петербург, пр. Обуховской обороны, д.107
Для писем: 192029 Санкт-Петербург, а/я 44
+7 (812) 412-70-25,412-70-26, e-mail: admin@nit.com.ru
Украина: 02166, Киев -166, ул. Курчатова, д. 9/21
-(■38 (044) 516-38-66, e-mail; nits@voliacable.com
9785943878404
!5943 878404
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
5 101 Кб
Теги
audiotekhniki, radiokhobbi, 1sukhov, konstruktsii, luchshih
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа