Материал: МРБ 1109.(1986).[doc]

Входное напряжение:

номинальное............ 0,1 В

максимальное............ 0,6 В

Выходное напряжение:

номинальное............ 0,8 В

максимальное............ 5 ,В

Перегрузочная способность, не менее...... 15 дБ

Коэффициент гармоник, не более....... 0,1%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)..... 72 дБ

Номинальный диапазон частот........ 10... 50000 Гц

Напряжение питания ........... 24 В

Ток потребления . . . . . ....... 10 мА

Для уменьшения уровня шума нормирующего усилителя, как и других уз­лов, можно использовать малошумящую микросхему К548УН1 (рис. 43), Здесь она включена по схеме неинвертирующего линейного усилителя. Цепь ООС (резисторы R2, R3) определяет режим работы микросхемы по постоянному току. Коэффициент усиления по переменному току зависит от соотношения со­противления параллельно соединенных резисторов R1 и R2 и сопротивления R3. Конденсаторы С1 и СЗ обеспечивают развязку по постоянному току на входе и выходе узла.

Монтаж усилителя, как и предыдущего, выполнен на унифицированной мон­тажной плате (см. рис. 32). В нем использованы резисторы МЛТ-0,125 и кон­денсаторы КМ-6, К50-6.

При настройке усилитель необходимо подключить к стабилизированному источнику питания напряжением 24 В и током не менее 15 мА. После этого, подбирая резистор R2, на выводе 6 микросхемы добиваются напряжения 12 В. Затем подбором резистора R1 устанавливают необходимый коэффициент уси­ления узла.

Нормирующий усилитель на дискретных элементах с большим динамичес­ким диапазоном. Чтобы получить более качественные параметры, когда нет специализированных микросхем, нормирующий усилитель можно выполнить на базе дискретных компонентов, воспользовавшись схемой ОУ на рис. 44. Он имеет следующие основные технические характеристики:

Входное напряжение:

номинальное . ,.......... 0,1 В

максимальное............ 1,8 В

Выходное напряжение:

номинальное . ........... 0,8 В

максимальное............ 14 В

Перегрузочная способность, не менее...... 25 дБ

Коэффициент гармоник, не более....... 0,06%

Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 75 дБ

Номинальный диапазон частот........ 10... 100000 Гц

Напряжение питания........... ±24 В

Ток потребления............ 12 мА

Приведенный здесь ОУ на дискретных компонентах используется в кор­ректирующем усилителе (см. рис. 27) и в регуляторе тембра (см. рис. 48), где указаны основные особенности его работы. Некоторое отличие данного усилителя состоит в изменении параметров цепи обратной связи RIO, R11, Это связано с получением необходимого коэффициента усиления.

Рис. 44. Принципиальная схема нормирующего усилителя на дискретных элемен­тах с большим динамическим диапазоном

Нормирующий усилитель смонтирован на печатной плате (рис. 28,а) Вместо транзисторов КТ3102Е можно использовать транзисторы КТ342, КТ315: вместо КТ3107Л — КТ361, КТ203. Параметры усилителя при этом несколько ухудшатся. В усилителе использованы резисторы типа МЛТ-0,125, конденсато­ры типа КМ-4, К53-1.

Налаживание усилителя заключается в проверке монтажа и подборе со­противления резистора R10 для получения необходимого коэффициента усиле­ния. Для питания схемы необходим стабилизированный источник напряжения ±24 В и током не менее 15 мА.

Шумоподавители

При прослушивании программ нередко при малых уровнях сигнала, и особенно в паузах музыкального произведения, заметен мешающий шум. Для расширения динамического диапазона и уменьшения шумов при воспроизвединии конструкторы создают различные системы шумоподавления. Известные си« стемы шумоподавления можно разделить на два вида. К первому относятся системы с однократным воздействием на сигнал, т, е. работающие только при воспроизведении, к второму — требующие предварительной обработки сигнала ори записи и последующем воздействии при воспроизведении.

К шумоподавителям первого вида относятся устройства понижения шума в паузах, так называемые пороговые шумоподавители, и устройства с исполь­зованием управляемых фильтров — динамические шумоподавители. Типичны­ми их представителями являются пороговый шумоподавитель NFD фирмы Panasonic и шумоподавитель DNL, предложенный фирмой Philips [10]. К ним же относится также эффективная отечественная система динамического шумо­понижения «Маяк» [11]. Основной недостаток этих устройств — частичное по­давление полезного сигнала — связан с принципом их работы.

Наиболее эффективными, но и более сложными, являются компаидерные ус­тройства, относящиеся к второму виду систем шумоподавления. Это, применя­емые в бытовой звукотехнике, системы Dolby (А, В, С), ANRS High Come и др. [12]. Они позволяют значительно снизить шум без ущерба для исходного сигнала. Но из-за того, что в случае их применения необходима двухкратная обработка сигнала, такие системы, как правило, используют в устройствах маг­нитной записи.

В усилителях 34 целесообразно применять шумоподавители первого вида — пороговые и динамические. В простейшем же случае для понижения шума ог­раничивают полосу пропускания ФНЧ (с частотой среза 5 ...7 кГц) и регуля­тором тембра. Так как шумоподавитель вносит заметный вклад в нелиней­ные искажения всего усилительного тракта и ухудшает его динамические ха­рактеристики, то при воспроизведении звуковых программ с качественных но­сителей информации шумоподавитель следует исключать из тракта прохожде­ния сигнала. Для этого в усилителе предусматривают специальный переключа­тель (S6 на рис. 1).

Далее приводятся описания двух простых шумоподавителей для исполь­зования в усилителях 34. Однако применение этого узла в высококачествен­ном усилителе 34 не обязательно.

Динамический шумоподавитель на основе управляемого фильтра. Уста­новлено, что спектр музыкальных сигналов зависит от их громкости таким об­разом, что с уменьшением громкости относительное содержание высокочастот­ных составляющих в сигнале уменьшается. Это дает возможность существенно ослабить уровень высокочастотных шумов за счет управляемого ограничения полосы усилителя в паузах и при малых уровнях сигнала. На управляемом из­менении частотной характеристики тракта звуковоспроизведения основан прин­цип работы динамических шумоподавителей (принцип динамической фильтра­ции).

Основные технические характеристики динамического шумоподавителя:

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

Максимальное входное напряжение...... SB

Перегрузочная способность, не менее..... 20 дБ

Коэффициент передачи на частоте 1 кГц .... 1

Крутизна спада АЧХ в полосе подавления . . . . 10 дБ на октаву

Полоса частот (на уровне — 3 дБ) ...... 20 ... 20 000 Гц

Коэффициент гармоник, не более...... 0,2%

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

Напряжение питания..........±15В

Ток потребления...........10 мА

Рис. 45. Принципиальная схема динамического шумоподавителя на основе управ­ляемого фильтра

Схема этого шумоподавителя приведена на рис. 45. Основным узлом здесь является управляемый ФНЧ, частота среза которого изменяется в широ­ком диапазоне частот от 1 до 20 кГц. Фильтр состоит из элементов R5, R5, С6, С7 и VT1. Управляющее напряжение поступает на затвор транзистора VTI с резистора R10 из выпрямительного каскада на элементах DA2, VD1, VD2. Необходимый коэффициент передачи устройства и согласование с остальными каскадами усилителя обеспечивают элементы DAI, DA3.

Шумоподавитель собран на унифицированной монтажной плате (см. рис. 32). В нем использованы резисторы МЛТ-0,25, СПЗ-22, конденсаторы КМ-5, КМ-6, К53-1. Вместо указанных на схеме можно использовать другие ОУ, например, К153УД1, К140УД7 со своими цепями коррекции.

При настройке шумоподавителя потребуется стабилизированный двухполяр-ный источник питания напряжением ±15 В и током не менее 25 мА. Ее про­изводят в следующем порядке. К выходу шумоподавителя подключают милли­вольтметр переменного тока. Движки всех переменных резисторов должны на­ходиться в нижнем по схеме положении. На вход шумоподавителя подают си­нусоидальный сигнал частотой 5 кГц и уровнем 0,8 В (действующее значение). Резистором R2 устанавливают выходное напряжение около 0,8 В. Подстраивая резистор R8, уменьшают выходной сигнал на 25 дБ (около 45 мВ). Затем ре­зистором R10 увеличивают сигнал на выходе таким образом, чтобы его уровень был на 3 дБ ниже по отношению к 0,8 В (около 0,57 В). На этом налажи­вание шумоподавителя заканчивается.

Пороговый шумоподавитель на микросхемах. Работа пороговых шумопода-вителей основана на принципе автоматического уменьшения усиления в тракте воспроизведения в паузах, когда шумы проявляются наиболее сильно. Для оп­ределения паузы используется различие уровней сигнала и шума. Порог сраба­тывания обычно устанавливают вручную таким, чтобы уменьшение шума не сопровождалось заметным снижением уровня слабых сигналов.

Основные технические характеристики порогового шумоподавителя, выпол­ненного на микросхемах:

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

Максимальное входное напряжение....... 8В

Перегрузочная способность, не менее ...... 20 дБ

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

Интервал регулировки порога срабатывания .... — 40... — 20 дБ

Коэффициент гармоник.......... 0,2%

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

Напряжение питания........... ±15 В

Ток потребления............ 15 мА

Рис. 46. Принципиальная схема порогового шумоподавителя на микросхемах

Принципиальная схема этого шумоподавителя приведена на рис. 46. Шу-моподавитель состоит из управляемого делителя, выполненного на резисторе КЗ и транзисторе VT1, устройства управления на микросхеме DA1 и согласу­ющего каскада на микросхеме DA2. Шумоподавитель включается кнопкой SB1. При превышении входным сигналом порога, устанавливаемого резистором R4_t на конденсаторе С5 появляется напряжение, закрывающее транзистор VTL При этом входной сигнал поступает на выход устройства без ослабления. В паузе или когда уровень сигнала меньше, чем порог срабатывания, напряжение на С5 становится положительным (определяется делителем R8, R9), транзистор VT1 открывается и коэффициент передачи уменьшается. Значение коэффициен­та передачи определяется соотношением сопротивлений резистора R3 и канала сток — исток VT1.

Для монтажа шумоподавителя использована унифицированная плата. В ней применяют резисторы типов МЛТ-0,25, СПЗ-22, конденсаторы КМ-4, КМ-6, Кнопка SB1 — П2К с независимой фиксацией или любой переключатель на два положения. Вместо указанных на схеме ОУ можно использовать и другие ОУ общего применения со своими цепями коррекции, например, К153УД1 К140УД7 КНОУД8.

Регуляторы тембра, эквалайзеры

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

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

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

К основным техническим характеристикам регуляторов тембра относятся следующие:

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

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

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

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

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

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

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

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

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