Материал: МРБ 1060.(1983).[doc]

Эту приставку лучше всего со­брать вместе с предварительным уси­лителем и регулятором тембра. Тре­буемое значение коэффициента уси­ления приставки устанавливают под-строечным резистором R12. Кроме указанных, в приставке могут быть использованы транзисторы КТ312,

КГо15 и КТ316 с любыми буквенными индексами. Переменный резистор R4 — СПЗ-4в группы A, a R12 — СПО-0,25.

Псевдостереофонические приставки.

В последние годы получили широкое распространение различные стереофонические электроакустические установки — электрофоны, магнитофоны, приемники, обладающие объемным звучанием высокого качества. Звучание таких устройств на слух кажется исходящим не из точки, а из некоторого пространства. Стереофоническая звукоустановка состоит из двухканального усилителя НЧ и двух громкоговорителей, разнесенных один от другого на определенное расстояние и направленных на слушателя. На вход стереоусилителя подают стереосигнал от УКВ приемника со стереодекодером, стереомагнитофона, стереопроигрывателя или стереомикрофонов.

А нельзя ли сделать так, чтобы обычный приемник, работающий в диапа­зонах ДВ, СВ и KB, мог звучать как стереофонический?

Оказывается, можно. Он, правда, будет во многом уступать настоящему стереофоническому приемнику, но все же будет работать лучше, чем обычный. Для этого нужно изготовить так называемую псевдостереофоническую пристав­ку, подключаемую к выходу усилителя НЧ приемника. Для пояснения отличий в принципе действия стереофонической и псевдостереофонической акустических систем на рис. 40 изображены их структурные схемы.

Стереофоническая установка (рис. 40,а) состоит из двух идентичных кана­лов усиления и звуковоспроизведения сигналов левого и правого каналов, на­зываемых так в соответствии с положением громкоговорителей, размещаемых слева и справа от слушателя. Стереосигнал представляет собой совокупность двух электрических НЧ сигналов, отличающихся тем, что между их частотны­ми составляющими имеется различие в амплитудах и фазах. Это различие не­постоянно, оно меняется в зависимости от характера исходного звука.

Суть работы псевдостереофонической приставки сводится к тому, что она пре­образует монофонический сигнал в два, отличающихся .между собой фазами их одночастотных составляющих. Получает­ся почти стереофонический сигнал, отку­да получил он свое название — псевдо­стереофонический. Применяют два ва­рианта приставки. Наилучшие резуль­таты дает приставка, построенная по структурной схеме на рис. 40,6. Здесь фазовращатель — устройство, создающее необходимый сдвиг по фазе составляющих сигнала на различных частотах, — включен между источником монофонического сигнала и входом одного из двух одинаковых усилителей НЧ. Вход другого усилителя подключен к источнику сигнала непосредственно. Громкоговорители Гр1 и Гр2 будут воспроизводить звучание, напоминающее стереофоническое.

На рис. 40,а показана структурная схема простейшей псевдостереоустанов-ки, здесь фазовращатель включен непосредственно на выходе монофонического усилителя. Громкоговорители Гр1 и Гр2 подключены к выходам фазовращате­ля. Недостатком этого варианта является относительно большой уровень по­терь полезной мощности в фазовращателе. Поэтому такое включение фазовра­щателя применяют только в простейших установках. Приставки, включаемые на входах усилителей, позволяют получить значительно лучшие результаты и обес­печивают работу усилителей мощности без дополнительных потерь. Поэтому такие приставки получили наибольшее распространение. Например, выпускае­мая промышленностью приставка «Диптон» включается по схеме рис. 40,6. Ниже описывается несколько простых по устройству и налаживанию приставок для создания псевдостереоэффекта, основанных на применении фазовращателей. Практика показывает, что качество звучания удовлетворительно, когда обе составляющие стереосигнала имеют на каждой частоте сдвиг по фазе на 90°. Получить столь большой сдвиг в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц крайне затруднительно. Такие устройства сложны по конструкции и налаживанию, а поэтому применяются только в профессиональной аппаратуре. Если к псевдо­стереофонической аппаратуре не предъявлять очень высоких требований, то можно ограничиться сдвигом фазы в более узкой полосе частот, например, от 100 Гц до 5 кГц. Заметный псевдостереофонический эффект может быть полу­чен с помощью простого фазовращателя, обеспечивающего сдвиг фазы на 90° в полосе средних частот — около 300 — 3000 Гц.

На рис. 41 показана принципиальная схема псевдостереоприставки, сдви­гающей фазу сигнала на 90° в интервале частот от 50 Гц до 5 кГц. Ее осно­вой является ступень с разделенной нагрузкой на транзисторе Т1. Как известно, выходные сигналы такой ступени, снятые с эмиттера и коллектора, оказы­ваются равными по напряжению, но противоположными по фазе, т. е. смещен­ными на угол 180°. Эти два сигнала поступают далее на фазосдвигающие ЯС-цепи, завершающие формирование двух сигналов со сдвигом на 90±10° одночастотных составляющих в указанном интервале частот. Далее эти сигна­лы подводят к входам левого и правого каналов стереофонического усилителя. Следует иметь в виду, что для хорошей работы фазовращателя в широкой полосе частот необходимо применять резисторы и конденсаторы с допуском ±5% (в крайнем случае ±10%). Желательно, чтобы транзистор Т1 был малошумящим, например, МП39Б, МП27, МП28 или ГТ108Б. В случае применения в приставке входного гнезда СГ-5 оба выхода можно объединить в одном разъеме, подключив вход 1 приставки к контакту 3, а выход 2 — к контакту 5 а контакт 2 соединить с корпусом. Приставку можно подключать ко входу любого стереофонического усилителя переходным стандартным кабельным сое­динением.

Источником питания приставки может служить батарея из восьми элемен­тов 343 или 373. Напряжение питания можно уменьшить до 9 В, при этом уменьшится до 4 мА потребляемый ток. Во избежание действия наводок жела­тельно поместить приставку в металлическую экранирующую коробку. Усиление приставки по напряжению близко к единице. Поэтому входное напряжение мо­нофонического сигнала должно быть не менее 300 — 500 мВ, что необходимо для нормальной работы большинства стереофонических усилителей.

На рис. 42 изображена прин­ципиальная схема более простой приставки, сдвигающей фазу на 90° в интервале частот от 100 Гц до 8 кГц. Здесь фазосдвигающая RC-цепь содержит только два кон­денсатора и два резистора. Сту­пень выполнена по схеме с пара­метрической стабилизацией режи­ма транзистора по постоянному току. Режим может быть скоррек­тирован подбором резистора R1-Конденсаторы С2 и С4 на­браны из нескольких (в част­ности, С4 — из двух, емкостью по 2 мкФ).

Обе приставки обладают относительно малым входным сопротивле­нием, всего в несколько килоомов. Это не приводит к рассогласованию, когда входной сигнал к приставке поступает с выхода усилителя УНЧ. Но при этом качество псевдостереозвучания может оказаться невысоким (например, из-за больших искажений в усилителе НЧ приемника). Дальнейшее улучшение зву­чания, расширение полосы воспроизводимых частот возможно путем использо­вания в качестве исходного сигнала, снятого с детектора приемника или с его линейного (высокоомного) выхода, если такой имеется. Но в этом случае не­обходимо, чтобы входное сопротивление приставки было не менее нескольких сотен килоомов.

На рис. 43 показана принципиальная схема несложного фазовращателя, об­ладающего высоким входным сопротивлением. Повышение входного сопротив­ления достигнуто введением на входе приставки эмиттерного повторителя на транзисторе Т1. Фазовращатель состоит из переменного резистора R6 и посто­янного конденсатора СЗ. Переменный резистор позволяет плавно изменять ча­стоту сигнала, на которой сдвиг по фазе равен 90°. Выходное напряжение сни­мается с коллектора транзистора ТЗ выходной ступени.

Описанные псевдостереофонические приставки могут имитировать стереоэф­фект только при совместной работе со стереофоническим усилителем или двумя одинаковыми монофоническими и двумя громкоговорителями. Очевидно, что для достижения хорошего качества звучания потребуются громкоговорители относи­тельно большой мощности.

Компрессоры и экспандеры электрических сигналов

Известно, что при звукоусилении речевых программ (трансляции соб­раний, совещаний и т. п.) приходится непрерывно регулировать уровень уси­ления. Это связано с различиями в громкости голоса у разных людей, с изме­нением положения микрофона и рядом других факторов.

Можно ли управлять усилением автоматически? Конечно, можно. Для этой цели разработаны устройства, называемые компрессорами, или сжимателями динамического диапазона сигнала. Они поддерживают выходное напряжение усилителя почти постоянным при изменении уровня сигнала в широких преде­лах.

При прослушивании музыкальных программ бывает нужно, чтобы относи­тельно небольшие изменения уровня сигнала на входе усилителя приводили к заметному изменению громкости звучания. Иначе говоря, здесь требуется рас­ширение динамического диапазона изменения уровня сигнала. Устройства для реализации такой функции называют экспандерами или расширителями динами­ческого диапазона.

Как компрессор, так и экспандер, включают обычно между выходом пред­варительного и входом оконечного усилителя НЧ, т. е. там, где напряжение сигнала достигает десятков милливольт. Ниже описаны два варианта компрес­сора и один экспандер. Различия в характеристиках этих двух видов приставок иллюстрирует рис. 46, где показаны амплитудные характеристики обычного ли­нейного усилителя (2), компрессора (3) и экспандера (1). Если у линейного усилителя выходное напряжение прямо пропорционально входному, то у комн-рессора оно уменьшается медленнее, а у экспандера быстрее входного по срав­нению с линейным усилителем.

Компрессоры. Принципиальная схема простого компрессора электрических сигналов микрофона изображена на рис. 47. Устройство представляет собой ступень усиления с динамической нагрузкой. Роль динамической нагрузки иг­рает составной транзистор Т1Т2. Сигнал с коллектора транзистора ТЗ через конденсатор СЗ поступает на симметричный диодный ограничитель, который и обладает компрессионными свойствами.

При малом входном сигнале (менее 20 мВ) выходное напряжение ступени не превосходит 0,1 — 0,2 В. Оба диода при этом практически закрыты -и не влияют на характеристику устройства. По мере увеличения входного напряже­ния диоды открываются, их внутреннее сопротивление уменьшается, шунтируя выходную цепь. Это эквивалентно снижению коэффициента усиления ступени. В среднем можно считать, что при слабом сигнале коэффициент усиления сту­пени равен примерно 100 — 150, тогда как при сильном он близок к единице (или меньше).

Диодный ограничитель является источником искажений сигнала, что и огра­ничивает применение таких компрессоров. В этом отношении значительно луч­ше работают компрессоры, построенные по принципу автоматического регулиро­вания коэффициента усиления. На рис. 48 показана принципиальная схема та­кого компрессора. Транзисторы Т1 — ТЗ образуют усилитель НЧ с большим ко­эффициентом усиления, который зависит от глубины отрицательной обратной связи через цепь C7R10.

Конденсатор С7, устраняющий действие отрицательной обратной связи, под­ключен к общему проводу через канал полевого транзистора Т4. На его затвор относительно истока подано закрывающее напряжение, образующееся в резуль­тате выпрямления и фильтрации выходного напряжения усилителя. При малом выходном напряжении выпрямленное напряжение также мало, поэтому канал транзистора Т4 полностью открыт и его сопротивление мало (всего несколько десятков омов). Но по мере увеличения выходного напряжения увеличивается и сопротивление канала транзистора Т4. В результате этого действие отрицатель-яой обратной связи усиливается, что приводит к сдерживанию роста выходного яапряжения. На рис. 49,а приведена зависимость сопротивления R_c-и канала полевого транзистора Т4 от закрывающего напряжения U_и—3 на затворе, а на рис. 49,6 — переходная характеристика компрессора в целом.

В тех случаях, когда к качеству звучания не предъявляют высоких требо­ваний, а источник монофонического сигнала является маломощным (не более 300 — 500 мВт, например, переносный приемник из серий «Океан», «Спидола», «ВЭФ»), можно обойтись без дополнительных усилителей и дорогостоящих громкоговорителей.

На рис. 44 представлена принципиальная схема простейшей псевдостерео­фонической приставки, не содержащей усилительных ступеней, а потому не тре­бующей питания. Основой приставки служит трансформатор Tpl, у которого вторичная об­мотка состоит из двух одинаковых секций. Сиг­налы на их выводах относительно средней точ­ки равны по амплитуде и противоположны по фазе. Эти сигналы поступают на простейшую фазосдвигающую ЯС-цепъ, состоящую из по­следовательно соединенных резисторов R1 и R2 и конденсатора С1. Сигналы, приложенные к громкоговорителям, оказываются сдвинуты­ми по фазе на необходимый угол.

В приставке использованы без переделки два одинаковых абонентских громкоговорите­ля. Они доступны, обладают удовлетворитель­ной акустической отдачей, их полоса воспроизводимых частот шире, чем у переносных и карманных приемников. Хорошие ре­зультаты были получены автором в опытах с громкоговорителями «Обь-3», «Сфера-301».

Переменный резистор R1 — СПЗ-4в или СПЗ-23а. Конденсатор С1 — МБМ на номинальное напряжение 160 В. Трансформатор Tpl — самодельный. Для его изготовления может быть использован магнитопровод от выходного транс­форматора лампового приемника III или II класса, например, «Рекорд-353», сечением 20X24 мм. Первичная обмотка содержит 160 витков провода ПЭЛ 0,33, обмотка II — 2x800 витков при использовании абонентских громкогово­рителей на напряжение 15 В и 2X1400 витков — на напряжение 30 В; про­вод — ПЭЛ 0,12. Между обмотками следует проложить бумажную прокладку в один-два слоя.

На рис. 45 показан внешний вид приставки, работающей вместе с перенос­ным радиоприемником «Альпинист 407» на два абонентских громкоговорителя «Сфера-301». Коробка приставки склеена из пластмассы. Степень проявления псевдостереоэффекта во многом определяется 1взаимным размещением громкого­ворителей. Поскольку выходная мощность портативных приемников невелика, слушатель должен находиться на расстоянии 70 — 80 см от громкоговорителей, а сами громкоговорители — на расстоянии 80 — 100 см один от другого.

Хотя по качеству работы псевдостереофонические приставки уступают сте­реофоническим, их изготовление и эксплуатация не представляет сложности. Нужно только обеспечить идентичность обоих каналов вплоть до громкогово­рителей.

Как видно из графика, переходная характеристика имеет довольно протя­женный участок, где выходное напряжение не зависит от входного (при вход­ном напряжении более 15 — 20 мВ). Такое высокое качество компрессирования сигнала обусловлено также действием общей отрицательной обратной связи через резистор R10, также усиливающейся по мере увеличения закрывающего транзистор Т4 напряжения.

Компрессор по схеме рис. 48 может работать от источника питания напря­жением 9 или 12 В. Сопротивления резисторов и режимы работы транзисторов­по постоянному току, указанные на схеме, относятся к источнику напряжением 9 В. Для случая питания от 12 В сопротивление резистора R1 должно быть 180 кОм, R4 — 6,2 кОм, R7 — 2,2 кОм. Транзисторы КТ315Г и КТ315В можно заменить на КТ312В, КП302Б на КПЗОЗБ. Во избежание наводок желательно поместить компрессор в металлическую экранирующую коробку.

Описанные выше компрессоры могут найти применение не только в звуко­технике, но и в различных светодинамических устройствах, о чем пойдет речь ниже.

Экспандер. На рис. 50 изображена принципиальная схема одного из воз­можных вариантов экспандера. Приставка содержит две ступени усиления НЧ, причем одна из них, на транзисторе Т1, является основной, другая — вспомога­тельной. Входной сигнал поступает на базу обоих транзисторов. В эмиттерной цепи транзистора Т1 включены последовательно два резистора {R3 и R4) с со­прогивлением у одного в 100 раз больше, чем у другого. Конденсатор С4, обыч­но шунтирующий резистор R4 для устранения действия отрицательной обрат­ной связи, подключен к выходу выпрямителя на диодах Д2 — Д5 через сглажи­вающий йС-фильтр. Напряжение сигнала, подаваемое на этот выпрямитель, сни­мается со вторичной обмотки трансформатора Tpl, включенного в коллектор­ную цепь транзистора Т2. Сглаживающий фильтр шунтирован кремниевым дио­дом Д1.

При малом сигнале на входе выпрямленное напряжение на аноде диода Д1 не превышает 0,5 В, поэтому он закрыт. Это значит, что конденсатор С4 практически отключен от общего провода и глубина отрицательной обратной связи максимальна. При этом усиление ступени на транзисторе Т1 меньше еди­ницы, примерно 0,5.

По мере увеличения входного напряжения сигнала увеличивается и напря--жение на аноде диода Д1. Как только последнее достигнет уровня 0,6 В, диод Д1 открывается и его сопротивление уменьшается, причем тем сильнее, чем больше входной сигнал. Теперь конденсатор С4 начинает шунтировать резистор R4. Действие отрицательной обратной связи уменьшается, а коэффициент уси­ления ступени на транзисторе Т1 увеличивается, достигая в максимуме 25.

Таким образом, при изменении напряжения входного сигнала от минималь­ного до максимального коэффициент усиления приставки плавно увеличивается почти в 50 раз. Небольшое изменение амплитуды входного сигнала будет вы­зывать значительно большее изменение амплитуды выходного, т. е. будет про­исходить эффективное расширение динамического диапазона входного сигнала. Параметры фильтрующей RС-цепи подобраны так, что управляющее напряже­ние на диоде Д1 успевает следить за медленными изменениями амплитуды входного сигнала.

В экспандере можно использовать транзисторы МП39Б, МП40А, МП42Б, МП25Б. Диод Д1 — любой из серий Д220 или Д226. Диоды Д2 — Д5 — герма­ниевые, любые из серий Д2, Д9. Трансформатор Tpl — согласующий, работает от приемников серии «ВЭФ». Он намотан на магнитопроводе 8X8. Первичная обмотка — 2200 витков провода ПЭЛ 0,1; вторичная — две секции по 480 вит­ков провода ПЭЛ 0,14, средний отвод не используется.