Материал: kollektiv_avtorov_zhurnal_radiohobbi_2000_1

audio hi-fi

Ðèñ.2

Ðèñ.3

рименты с различными современными источ- никами сигналов (CD, MD) и нормально настроенными КМ.

Лет этак 10 назад автор утверждал, что для качественной настройки КМ необходимо 16 часов работы и это при тогдашних заводских расценках в 2-3 часа, а сейчас для настройки "доперестроечного" КМ - 30 - 40 часов. Такова цена профессионализма. А вот вам другая цена - цена технологичности: в уже упомянутом "Technics RS-BX 747" - нет ни единого подстроечного элемента.

Указанная ниже эффективность ШП-СD (10дБD=20дБA), к сожалению, не может быть реализована на большинстве "просоветских" КМ без их существенной переделки - плохие трансформаторы, двигатели, магнитные головки, отсутствие в те времена измерительных кассет для более-менее точной установки МГ в 4-х степенях свободы, а чаще всего - слабое знание их разработчиками теории сильноточных и слаботочных цепей, порождающее системную низкочастотную помеху (МЭК А поможет закрыть глаза - но ухо не обманешь). Редкое исключение - великолепная схемотехническая разработка "Орель МП101" с импортной МГ H3331, но...с недоделанным ЛПМ (все испытанные экземпляры имели неперпендикулярность расположения оси тонвала движению магнитной пленки, что существенно влияло на совместимость записей, выполненных на разных магнитофонах).

Из-за отсутствия высококачественных измерительных лент для КМ многие заводы-изго- товители ("Нота", "Маяк", "Яуза") допустили очень существенный просчет на низких частотах, связанный с применением микросхемы К547КП1 в качестве коммутатора. Эта микросхема имеет частотозависимое свойство своего проходного сопротивления. В результате все перечисленные выше модели КМ имеют подъем на НЧ до плюс 6 дБ. Наиболее простой выход - уменьшить стандартную постоянную времени 3180 мс в усилителе воспроизведения до неравномерности в 3 дБ.

Подобных проблем с импортными КМ не бывает. У "них" широкополосный и псофометрический шумы различаются незначительно. С имеющимся "техниксом" была получена эфективность в 15 дБD (!!!).

Cхема ШП-CD предназначена для повторения радиолюбителями средней квалификации, имеющими в своем распоряжении хотя бы 3,5- разрядный измеритель R и С (например: "Mastech" M890F).

Номинальный диапазон частот от 31.5 Гц до

Коэффициент гармоник в номинальном диапазоне частот

-при номинальном уровне в 0 дБ < 0.08%; *

-при уровне в -20 äÁ ... < 0.12% (ØÏ âêë.);

-при уровне в -20 дБ .. < 0.1% (ШП выкл.). Регулируемый порог ШП - 30 дБ ( -50 дБ / -

20 дБ); ** Уровень шумов широкополосный .... -95 дБ

Уровень собственных шумов (невзвешенный)

Ур. собственных шумов, взвешенный по МЭК

Эффективность шумопонижения >10 дБD (более 20 дБA);

Фазовый сдвиг между каналами на верхней

Время реакции канала управления на сигналы большого уровня .......................... < 1 мс * - коэффициент гармоник использованного

генератора - 0,03 - 0,05%;

** - порог подразумевает спад в -3 дБ на F = 18 кГц в реж."ШП вкл.".

Для того, чтобы разобраться с причиной "призвуков" динамического фильтра Беринжера, были измерены некоторые технические параметры наиболее совершенного из них - "SNR -2000":

Коэффициент гармоник в номинальном диапазоне частот:

-при номинальном уровне в 1,55 В < 0,15%

-при уровне в -20 дБ ..................... < 0,2 % Уровень шумов широкополосный .... -89 дБ Ур. шумов в диап. 22 Гц -22 кГц ..... -91 дБ Ур. шумов взв. по кривой МЭК D .. -79 дБD Ур. шумов в режиме "DYNAMIC FILTER OFF"

ïî ÌÝÊ D ............................... -73 äÁD (???)

Для сравнения здесь будет уместным привести шумовые параметры популярной бытовой минидисковой деки "SONY МDS-JE 500":

Сравнение позволяет сделать вывод о некорректности применения сдвоенного динами- ческого фильтра "Beringer'ов" с современной цифровой звукозаписывающей аппаратурой.

5.Описание принципиальной схемы ØÏ-CD

Схема (рис.2) не содержит "подводных"

камней. На микросхеме DA 1.2 выполнен входной дифференциальный каскад с коэффициентом передачи 2:1, позволяющий подклю- читься к проф. аппаратуре или аппаратуре класса "High-End" с симметричным выходом. Бытовую аппаратуру (КМ, CD, MD) рекомендуется подключать к инвертирующему входу (R1), как к более быстродействующему и менее шумящему.

Цепи предкоррекции (R5, R6, C4) и элементы послекоррекции (R14, R15, C20, DA3) позволяют в полной мере реализовать возможности микросхемы К157ХП3 (DA4) по уровню входной и соответственно выходной перегрузочной способности. На самых верхних частотах этому способствует дополнительно введенный резистор R11. Выбранные элементы послекоррекции способствуют получению низкого значения псофометрического шума.

Для получения максимально плоской АЧХ в качестве разделительных используются фильтры Баттерворта.

На элементах R7, R8, C5, C6, DA 1.1 выполнен фильтр второго порядка, пропускающий исходный низкочастотный сигнал на выходной сумматор ШП-CD. Коэффициент передачи фильтра 1:1.

На элементах R16, R17, C21, C22, DA 2.1 выполнен фильтр второго порядка, пропускающий высокочастотный сигнал на выходной сумматор и устраняющий главный недостаток микросхемы К157ХП3 - мощный низкочастотный модуляционный шум. Коэффициент передачи фильтра 1:1.

Элементы RC обеих фильтров выбраны с уч¸том получения максимального быстродействия фильтров и минимальной неравномерности суммарного выходного сигнала.

Использованный выходной сумматор дифференциального типа выполнен на элементах R20, R21, R22, R23, C26, C28, DA 2.2 и позволяет согласовать фазочастотные характеристики фильтров для получения минимальной неравномерности в зоне перегиба их амплитуд- но-частотных характеристик. Коэффициент передачи сумматора 1:2.

Остальные элементы схемы принадлежат микросхеме звукового аналогового процессора DA4, в процессе субъективных экспертиз,

статических и динамических измерений подверженные существенным изменениям по сравнению с типовой схемой включения.

Для обеспечения плавности подстройки под конкретную фонограмму резистор R19 обязательно должен иметь логарифмическую или антилогарифмическую характеристику. Сопротивление регулировочного резистора не критично и может иметь величину от 300 кОм до 1 МОм. Если найти такой резистор не удается, то можно изготовить эмулятор антилогарифмического резистора по схеме на

рис.3. При этом сопротивление регулировоч-

Ðèñ.4

ного резистора R2 с функциональной линейной зависимостью типа А можно выбирать в пределах от 5 кОм до 47 кОм, и это не отразится на линейности регулирования. Эмулятор позволит увеличить разделение между стереоканалами (см. п.14) с -70 дБ до -76 дБ и уменьшить завал АЧХ на верхней частоте звукового диапазона при выбранном положении порога на 1 - 2 дБ (см.п.10 тех. параметров ШП-CD).

Практическая эксплуатация изготовленных экземпляров ШП-CD показала, что на практике выполнять подстройку приходится не столь часто, но наличие регулятора является обязательным.

Эмулятор содержит: источник опорного напряжения на элементах R1, VD1, VD2, антило-

Ðèñ.5

гарифмический преобразователь на DA1.1, VT1.1, VT1.2, генератор вытекающего тока на DA1.2, VT2, VT3, токовое зеркало на VT1.3, VT1.4, VT1.5. Максимальный ток (в диапазоне 0,5 - 200 мкА) выставляется с помощью резистора R5, линейность регулировки можно подобрать с помощью R3. Градуировка регулятора изображена на рис.4.

6.Детали и настройка ШП-CD

Практикой установлено, что наилучшие комплектующие в "союзе" производились между 1985 - 1990 годами. Для достижения высоких технических параметров необходимо соблюдать указанные допуски на R и C, либо их подбором, либо применением прецизионных компонентов. При проверке технических параметров полезной может быть изображенная на рис.5 диаграмма наибольших нелинейных искажений для выбранного уровня сигнала и частота, на которой искажения принимают максимальное значе- ние. Проверку аналогового процесора К157ХП3 лучше всего производить при уровне входного сигнала в -60 дБ на частоте 12,5 кГц по величине завала в режиме "ШП вкл.", хотя при проведении субъективных экспертиз стереофонограм разницу в 6 дБ не заметил ни один из экпертов.

audio hi-fi

7. Заключение

Эксплуатация ШП-CD в домашних условиях в составе с усилителем высокой верности Н.Е.Сухова [1] (наконец-то признанный, как принадлежащий не только по параметрам, но и «по звуку» к усилителям класса High End) и акустическими системами "Эстония 35АС021" без темброблока показала, что значи- тельно улучшилось качество работы источников звука-CD и MD. КМ (без САДП) с магнитными лентами типа "МЕТАЛ" с ШП-CD ни в чем не уступал цифровым "соседям", на "хроме" - ощущалась компрессия на высоких частотах. Принудительный перевод в режим"нормаль" частично исправил ситуацию, но увеличил шум паузы и незначительно подчеркнул голосовые средние частоты. На пленке типа1-"нормаль" при совместной работе с ШП-CD полностью исчез высокочастотный шум, а нарушение звукового баланса ощущалось только при положении ручки подстройки со значения в "-30 дБ" (для КМ с выходным уровнем в 0,5 вольта это соответствует зна- чению порога в -20 дБ). Величина высокочастотной компрессии стала ещ¸ более выраженной. В паузах стал более заметен необрабатываемый и "неподавляемый шум в области средних частот - рокот, шуршание, грохот" [18].

КМ без САДП, даже если они оснащены Dolby S, за очень редким и очень дорогим исключением оснащены ЛПМ с невысокой стабильностью временнЫх параметров, износостойкость МГ требует ежегодной проверки и подстройки параметров. Значительная неравномерность АЧХ, разношерстость "долби" затрудняет обмен, несовершенство и низкая эффективность "HX PRO" не позволяют реальному кассетнику без САДП претендовать на роль "High-End'а".

ШП-CD при работе с CD и MD и нижним установленным порогом в "-50 дБ" не нарушает исходной фонограмы, но благодаря форсированным динамическим параметрам, отличным статическим параметрам помогает встроенным фильтрам цифро-аналоговых преобразователей избавиться от побочных продуктов цифрового преобразования.

Литература

[1]"УМЗЧ высокой верности" Ж. "Радио" ¹6, 1989, стр. 55, Н.Сухов

[2]"Измерения в аппаратуре записи и воспроизведения звука кинофильмов". M., "Искуство" 1985, стр. 186, Ю.М.Ишуткин, В.В.Раковский

[3]Рекламный проспект фирмы "Beringer",1997 "Добро пожаловать в интерактивный мир Беринджера !"

[4]"Hi-Fi правда и High-End сказки" Ж."Радиохобби" ¹2, 1998,стр.18, Н.Е.Сухов

[5]"Атлас аудиокассет от AGFA до YASHIMI" МП"СЭА", "РадиоАматор", 1994, стр. 234, Н.Е.Сухов

[6]"Методика измерений звуковых сигналов и шумов" Ж. "Радио" ¹10, 1998, стр. 38, С.Агеев

[7]"Сенсация" Ж. "РадиоАматор" ¹2, 1997, стр. 27, С.Нездойминога

[8]"Три головки, два тонвала, один..." Ж. "Stereo

&Video" ¹1, 1997, стр. 74, А.Грудинин

[9]"На одном пишем, второй в уме" Ж. "Stereo & Video" ¹5, 1997, стр. 57, А.Грудинин

[10]"Все о микросхеме К157ХП3" Ж. "Радио" ¹11, 1985, стр. 33, В.Андрианов и др.

[11]"Двухполосный динамический шумопонижающий фильтр" Ж. "РадиоАматор " ¹11-12, 1998, стр. 11, П.А.Борщ, В.Ю.Семенов

[12]"Усилитель воспроизведения" Ж. "Радиолюбитель" ¹8, 1994, стр. 20, А.Петров

[13]"Доработка шумоподавителя на ХП3" Ж. "Радио" ¹5, 1998, стр. 19, Д.Цепаев

[14]"Улучшение параметров шумоподавителя на ИС К157ХП3" Ж. "Радио" ¹12, 1987, стр. 48, В.Тарасов

[15]"Система шумопонижения "Маяк" с оптимизированным порогом шумопонижения" Ж. "РадиоАматор" ¹2, 1994, стр. 5, В.Н.Полищук

[16]"Усилитель воспроизведения" Ж. "Радио" ¹6, 1987, стр. 30, Н.Сухов

[17]"Частотно-избирательный шумоподавитель" Ж. "Техника кино и телевидения" ¹8, 1981, стр. 56, В.В.Демьяненко, Р.М.Шумелов

[18]"Dolby B, Dolby C,Dolby S, ...dbx?" Ж. "Радиохобби" ¹2, 1999, стр.42, Н.Сухов

Таблица 1

измерения

измерения

Таблица 1 (окончание)

ãäå

Iш – эффективное среднеквадратичное значение шумового тока; Uш – суммарное напряжение шумов, приведенное ко входу при Rи

= 50 кОм (5-й столбец табл.1);

Uш.о – ЭДС шумов, приведенная ко входу при Rи = 0 (2-й столбец табл.1);

Rè = 50 êÎì;

∆ ƒ = 5-20000 Ãö;

k – постоянная Больцмана ; T – абсолютная температура.

Ввиду ничтожного значения Iш в ОУ с полевым входом, расчет проводился только для ОУ с биполярным входным каскадом.

Авторы не претендуют на полноту охвата разновидностей ОУ и высокую точность полученных результатов из-за ограниченного числа исследованных типов ИС и количества ОУ в пределах одного типа, а также погрешностей калибровки и присутствия остаточного 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 специализированных измерителей, а программа SpectraLAB использовалась лишь как индикатор спектра. Но это не значит, что программой нельзя пользоваться при звукотехнических измерениях. SpectraLAB является мощным инструментом исследования параметров как шумовых, так и стационарных звуковых сигналов [9], поэтому при необходимости разработчики могут использовать е¸ в более полном объеме для количественных и качественных характеристик шумов.

Краткий анализ шумовых параметров различных типов ОУ

ОУ с биполярным входом

140УД1 (приблизительный аналог µ А702)

Åø = 3-3,5 íÂ/√ Ãö; Iø = 0,15-0,26 íÀ (∆ ƒ=20êÃö)

Первый отечественный монолитный ОУ. При малой величине Rи

имеет небольшой уровень напряжения шумов, приведенных ко 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 сравнению с усилителем на 157УД2/4, включенным по той же схеме. Однако большой шумовой ток сводит на нет его преимущества при Rи > 10 кОм. 140УД1 - единственный из приведенных в данной статье с выходным буфером, работающим в классе А, что в сочетании с широкополосностью делает его привлекательным для некоторых применений, в частности аудиофильских. В последние годы незаслуженно “забыт” разработчиками из-за его относительной “древности” и нежелания возиться с цепями частотной коррекции.

140УД6, КР140УД608 (полный аналог MC1456)

Åø = 15-18 íÂ/√ Ãö; Iø = 0,01-0,02 íÀ

По ЭДС шумов имеет хорошие характеристики, небольшая величи- на Iш позволяет работать с большими Rи < 100 кОм, практически не внося собственных шумов.

140УД7, КР140УД708(полный аналог µ А741)

Åø = 12-13 íÂ/√ Ãö; Iø = 0,02-0,025 íÀ

Имеет хороший уровень ЭДС шумов, особенно в области самых низких частот, что обеспечивается специальной технологией изготовления, величина Iш позволяет оптимально применять ОУ с Rи до 50 кОм.

140УД11 (полный аналог LM118)

Åø = 12-30 íÂ/√ Ãö; Iø = 0,05 íÀ

Имеет большой разброс величины ЭДС шумов, величина Iш позволяет оптимально работать с Rи < 10 кОм. Приемлемые шумовые параметры для скоростного ОУ (ρ =+50/-20 В/мкс).

К140УД12, КР140УД1208 (полный аналог µ А776) Еш = 15-18 нВ/√ Гц; Iш = 0,01-0,02 нА

По ЭДС шума – хорошие характеристики, при увеличении тока управления значение спектральной плотности Еш уменьшается в средневысокочастотной области звукового диапазона, в области НЧ – увели- чивается. Величина Iш позволяет оптимально работать с Rи < 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)