Тонкомпенсированные регуляторы громкости — Tehnopage.ru
2011-07-10 в 17:28При разборке бабиного магнитофона Маяк 205 мне пришла идея использования одной его детали в качестве «фильтра» а точнее тонкомпенсатора для унч на TDA8560 т.к. это был у меня единственный в наличии на котором можно было бы даже и проверить его работу, всё подключил без проблем, сама плата из него идёт вместе с регулировкой громкости. Сама плата на один канал, если хотим два канала сделать тонкомпенсированными то придётся использовать стерео регулятор. Только я не знаю,почему здесь используется регулятор аж с 4 контактами (видно на схеме). Переменник СП3-30Б. В общем я доволен такой незначительной доработкой данного усилителя. ниже фото сборки и схема.
З.Ы. на подключение у меня ушло минут 10 + зачистка проводов
Далее идут схемы которые ещё не пробовал, но некоторые будут очень похожи.
Тонкомпенсация обычно реализуется частотно-зависимыми делителями (реже — фильтрами), связанными с регулятором громкости. Принципиальный недостаток большинства известных регуляторов на переменных резисторах с отводами — недостаточная степень коррекции АЧХ в области низших частот при малой громкости. Для лучшего приближения к кривым равной громкости необходимо использовать переменные резисторы с несколькими отводами [1] или выполнять регулятор с распределенной частотной коррекцией [2]. Однако такие регулирующие устройства весьма сложны в реализации и поэтому применяются довольно редко.
рис.1
Наибольшее применение как в промышленных, так и в любительских конструкциях получили ТРГ на резисторе с одним отводом, схема которого приведена на рис.1. (на этом и всех последующих рисунках рядом со схемой ТРГ показаны его регулировочные характеристики). Отвод обычно делается от 1/10 общего сопротивления переменного резистора (считая от нижнего по схеме вывода), что соответствует приблизительно 1/4…1/3 угла поворота движка регулятора. Подключение к отводу RC- цепи превращают регулятор в частотно-зависимый делитель. Цепь R1C1 обеспечивает подъем АЧХ на высших частотах звукового диапазона, а R2C2 — на низших. Однако подобным регуляторам свойственны существенные недостатки. Так, обеспечиваемая ими степень коррекции АЧХ в области низших частот явно недостаточна (не более 8…10 дБ на частоте 50Гц), а в процессе регулировки заметен ступенчатый характер коррекции. По мере снижения громкости после прохождения отвода степень коррекции уже не меняется, тогда как именно при малой громкости она должна быть максимальной. Попытки увеличить степень коррекции уменьшением сопротивления резистора R2 приводят к появлению характерного провала АЧХ на средних частотах в момент прохождения отвода. И все-таки, несмотря на указанные недостатки, многие конструкторы усилителей ЗЧ выбирают именно такой ТРГ из-за его простоты. Указанные на рис.1 номиналы элементов типичны для большинства конструкций. Иногда резистор R1 может отсутствовать. В этом случае емкость конденсатора C1 должна быть примерно в два раза меньше.
рис.2
Несколько большую степень коррекции АЧХ в области низших частот обеспечивает регулятор, схема которого приведена на рис.2. Его прототип применялся в 50-е годы в радиоприемниках фирмы Philips [3]. Примеры использования таких регуляторов в современных промышленных конструкциях автору неизвестны. Цепь R2C2R3 образует ФНЧ, сигнал с выхода которого подается на отвод регулятора. Этому ТРГ свойственны те же недостатки, что и предыдущему, хотя и в меньшей степени.
Недостаточная степень подъема АЧХ на низших частотах у регуляторов, о которых шла речь, объясняется применением корректирующих цепей первого порядка. В ТРГ (рис.3) глубина коррекции при малой громкости увеличена за счет введения цепи R4C3, образующей совместно с участком переменного резистора от движка до отвода второй частотно-зависимый делитель. Применение двухступенчатой коррекции позволяет довести подъем АЧХ при минимальной громкости до 20…26 дБ на частоте 50Гц. Оборотная сторона этого достоинства — сужение диапазона регулирования громкости до 45-50 дБ, что, впрочем, в большинстве случаев оказывается вполне достаточным.
рис.3
В некоторых случаях использование переменных резисторов с отводами нежелательно. На рис.4 показана схема ТРГ на переменном резисторе без отводов, использующего фильтровый способ коррекции АЧХ. Фильтр R2R3R4C1C2, подавляющий средние частоты сигнала, начинает работать при малых уровнях громкости, благодаря чему происходит подъем низших и высших частот звукового диапазона. Варианты подобного регулятора широко используются в любительских разработках. Степень подъема его АЧХ на низших частотах при минимальной громкости можно увеличить добавлением корректирующей цепи, аналогичной показанной на рис.3.
рис.4
Однако все рассмотренные схемы обеспечивают только фиксированную и отнюдь не идеальную коррекцию АЧХ и в ряде случаев требуют применения регуляторов тембра для подстройки тонального баланса. Попытки создания ТРГ с регулируемой коррекцией или совмещения ТРГ с регуляторами тембра предпринимались еще в 50-х годах. Вероятно, одной из первых реализаций этой идеи был регулятор громкости приемника немецкой фирмы «Kontinental» [3]. В схеме наряду с пассивным ТРГ на резисторе с двумя отводами использовалась регулируемая частотно-зависимая ООС, подаваемая на регулятор с выходного трансформатора усилителя.
Оригинальная схема комбинированного пассивного узла регулировок громкости и тембра в транзисторном усилителе приведена на рис.5 [4]. Здесь переменный резистор R3 совместно с цепями R1C1, R2C2, R4C4 образует цепь регулировки коррекции на высших частотах. Цепочка C5R5, подключенная к отводу регулятора громкости R7, обеспечивает низкочастотную коррекцию. Незначительный подъем АЧХ на низших частотах в положении минимального затухания создается резистором R2. Регулируется глубина НЧ-коррекции резистором R6.
рис.5
Широкие пределы регулировки АЧХ в настоящее время представляются излишними, поэтому имеет смысл исключить конденсатор C2, заменить перемычкой конденсатор C1 и резистор R1, а сопротивление переменного резистора R6 уменьшить до 100 кОм. После такой доработки устраняется спад АЧХ в области высших частот, а диапазон регулировки АЧХ на низших частотах сужается до 10 дБ.
Схема разработанного автором простого ТРГ с регулируемой коррекцией на основе резистора с отводом приведена на рис.6. Регулировка глубины коррекции одновременно по низшим и высшим звуковым частотам производится переменным резистором R1. Если регулировка в области высших частот не требуется, можно исключить конденсатор C2, а сопротивление резистора R3 уменьшить до 10 кОм. Недостаток такого ТРГ (как, впрочем, и всех схем с цепями первого порядка) — недостаточная коррекция низших частот при самой малой громкости. Как уже отмечалось, добавлением корректирующей цепи, аналогично показанной на рис.3, степень подъема АЧХ на низших частотах можно увеличить. Используя предложенный принцип, несложно ввести регулятор тонкомпенсации в звуковоспроизводящую аппаратуру промышленного изготовления.
рис.6
В следующей схеме ТРГ (рис.7), также разработанной автором, используется одновременно и корректирующий фильтр C3R6R7, и частотно-зависимый делитель R2R3C2, благодаря чему достигается широкий диапазон коррекции. Переменный резистор R2 — регулятор громкости, R1 — регулятор низкочастотной коррекции, R4 — высокочастотной.
рис.7
Так же у нас есть Telegram канал.
Вам понравился наш материал? Поделитесь с друзьями!
Оценка статьи: 5.0 из 5. Уже оценило 2 читателя
Вам может быть это интересно
tehnopage.ru
Тонкомпенсированный регулятор громкости для чего он, как сделать
Особенности нашего слуха таковы, что при снижении громкости мы все хуже и хуже начинаем слышать края звукового диапазона, т.е. высокие и низкие частоты. Если с высокими частотами все не так уж и плохо, то вот на низких частотах со снижением громкости требуется их довольно значительный подъем. Для решения данной проблемы применяется тонкомпенсированный регулятор громкости.
В доказательство сказанному на следующем рисунке представлены кривые равной громкости человеческого уха:
Упомянутый выше тонкомпенсированный регулятор громкости одновременно с изменением громкости изменяет и форму АЧХ так, чтобы тембр звука слабо зависел от уровня громкости. Для того, чтобы тонкомпенсация была верной, а изменение громкости равномерным, необходимо, чтобы определенное положение регулятора создавало в точке прослушивания соответствующий уровень громкости. Так, при установке регулятора громкости в положение максимальной громкости в точке прослушивания должен быть получен уровень громкости в 90 фон.
Простые тонкомпенсированные регуляторы громкости создают относительный подъем низших частот, который тем больше, чем меньше громкость. Существуют также и более сложные схемы, с и без использования активных элементов (транзисторы, ОУ), которые создают относительный подъем как низких, так и высоких звуковых частот.
Тонкомпесированный регулятор громкости на резисторе с дополнительными отводами
Простота этой схемы компенсируется проблемой поиска переменного резистора группы В с двумя отводами.
Если же вам удалось найти нужный резистор, то на основании величины сопротивления этого резистора можно рассчитать и остальные элементы:.
- R3 = R / 1.2
- R1 = R2 = 0.1 • R3
- R4 = 0.11 • R1
- R5 = 0.125 • R1
- C1 = 4 / R1
- C2 = 3.9 / R1
- Где R — сопротивление переменного резистора, кОм
- R1, R2, R3 — сопротивление секций переменного резистора, кОм
- R4, R5 — сопротивление резисторов корректирующих цепочек, кОм
- C1, C2 — емкости корректирующих цепей, мкФ
Вот так выглядит один из вариантов переменного резистора с отводами отечественного производства:
Тонкомпенсированный регулятор громкости на резисторе без дополнительных отводов
Такой регулятор можно собрать и на доступном каждому переменном резисторе без дополнительных отводов. Схема такого регулятора приведена на следующем рисунке.
Использование резистора без отводов приводит к необходимости применения дополнительных деталей, однако это не сильно усложняет схему.
Обе приведенные схемы реализуют относительный подъем только в области низких звуковых частот. Относительный он потому, что отсутствие активных элементов не позволяет осуществить подъем, превышающий исходный сигнал, вместо этого осуществляется ослабление остальной части сигнала. Этот принцип заложен с основу любого пассивного фильтра звуковых частот.
Вторая схема была собранна и опробована. Элементы корректирующих цепей были напаяны непосредственно на выводы сдвоенного переменного резистора. Подобные пассивные регуляторы лучше устанавливать после предусилительного каскада и перед выходными каскадами.
Прослушивание в различных условиях продемонстрировали эффективность данной схемы, а ее применения оказалось достаточно для использования в домашних условиях на низких уровнях громкости. Тонкомпенсированный регулятор громкости позволяет сохранять тональный баланс записи без завала на низких частотах
Вместо заключения…
Хотелось бы добавить, что бесконечные споры, ведущиеся на аудиофильских форумах о правильности/неправильности применения тонкорректирующих цепей зачастую идут в разрез с общей идеологией Hi-End, сутью которого прежде всего является максимально приближенное к реальности музыкальное воспроизведение, при котором исчезают улавливаемые на слух отклонения от оригинала.
Для правильного восприятия музыкальной программы необходимо создавать необходимый уровень звукового давления при воспроизведении, которому ваши соседи явно не будут рады. Так что тонкомпенсированный регулятор громкости можно воспринимать как удачный компромисс сохранения правильного тембрального окраса музыки в домашних условиях.
audiogeek.ru
Тонкомпенсированный регулятор громкости с активной бас-коррекцией
В статье описан регулятор громкости с тонкомпенсацией и активной бас-коррекцией. Устройство позволяет подобрать требуемую глубину коррекции АЧХ в соответствии с акустическими условиями помещения и чувствительностью конкретной акустической системы.
Известно, что с понижением среднего уровня громкости чувствительность человеческого уха в наибольшей степени падает к самым низким частотам (НЧ) звукового спектра. Для компенсации этой физиологической особенности слуха от звуковоспроизводящей аппаратуры требуется корректирующий подъем НЧ: при минимальной громкости (в зависимости от уровня шума в помещении) он должен достигать 25…40 дБ на частоте 50 Гц по отношению к частоте 2 кГц. Более того, согласно кривым равной громкости, крутизна подъема должна увеличиваться по мере понижения частоты: 6 дБ на октаву, начиная с частоты 250 Гц, и 12 дБ на октаву ниже 100 Гц [1].
Большинство известных схем тонкомпенсированных регуляторов громкости (ТКРГ), за исключением, может быть, самых сложных, не нашедших широкого применения, не обеспечивает требуемого закона и глубины коррекции. В наиболее распространенных ТКРГ с имеющим отвод переменным резистором (или без отводов) [2] глубина коррекции НЧ не более 15 дБ, причем ее крутизна на частотах ниже 100 Гц уменьшается.
Для примера на рис. 1 показаны типичные АЧХ пассивного ТКРГ на переменном резисторе без отводов [2]. Видно, что корректирующий подъем на частоте 50 Гц при коэффициенте передачи регулятора -40 дБ равен 13дБ, крутизна ниже 100 Гц не превышает 3 дБ на октаву, что совершенно недостаточно. Близкие характеристики имеют и ТКРГ на резисторе с одним отводом.
При эксплуатации подобные регуляторы создают неприятный эффект: при снижении громкости теряется глубина звука и появляется склонность к «бубнению». Попытки увеличить степень коррекции на самых низких частотах добавлением RC-цепи в разрыв общего провода переменного резистора приводят к сужению диапазона регулирования громкости. Громкость в этом случае не уменьшается до нуля, что очень неудобно на практике.
Еще одним недостатком упомянутых устройств можно назвать неверное изменение коррекции по мере регулирования громкости. Заметная коррекция АЧХ нередко возникает при среднем положении регулятора, когда фактическая громкость (чувствительность) еще высока. В результате нарушается тональный баланс в наиболее часто используемой области средней громкости звучания.
К сожалению, все перечисленные недостатки свойственны и электронным ТКРГ, выполненным на специализированных микросхемах. На рис. 2 изображены АЧХ весьма сложного регулятора ТС9235 фирмы Toshiba, имеющего малый уровень шумов (менее 2 мкВ) и нелинейных искажений (менее 0,01 %), многоступенчатую цифровую регулировку громкости, удобное кнопочное управление и т. п. [3]. При всем этом регулятор обеспечивает тонкоррекцию ничуть не лучше рассмотренных уже ТКРГ.
В бытовых устройствах звуковоспроизведения область частот ниже 100 Гц считается «проблемной» и для оконечных звеньев тракта. Так, малогабаритная акустическая система редко имеет нижнюю граничную частоту менее 50…60 Гц по уровню -3 дБ. Обычно спад звукового давления начинается уже с частоты 100 Гц. Иногда для его компенсации применяют высокодобротные эквалайзеры или специальные бас-корректоры на основе фильтров высокого порядка. Но при этом приходится учитывать ограниченную перегрузочную способность УМЗЧ на низких частотах и уменьшать степень коррекции одновременно с увеличением громкости. Подача на динамические головки сигналов ниже резонансной частоты приводит только к росту искажений.
В настоящее время существуют специальные автокорректоры баса (X-Bass и др.), динамически формирующие АЧХ с учетом всех перечисленных факторов. Но они чаще всего представляют собой закрытые «фирменные» разработки, выполненные на специализированных микросхемах без маркировки [4].
Предлагаемое устройство решает указанные проблемы более простым способом. При его разработке использованы новые схемотехнические решения, полученные компьютерным моделированием в Micro-Cap 7.1.0 с последующей проверкой на макете. В результате удалось создать простое устройство, удачно сочетающее собственно ТКРГ с бас-корректором, который «достраивает» АЧХ в области частот менее 100 Гц и регулирует ее ход в зависимости от положения регулятора громкости.
Принципиальная схема устройства (один канал) представлена на рис. 3. Оно состоит из пассивного ТКРГ и активного бас-корректора, собранного на микросхеме DA1, Обе части объединены в единое целое так, что недостатки пассивного регулятора устраняются активной частью устройства.
Пассивный ТКРГ выполнен на элементах R1— R4, С1, С2 по известной схеме (см. рис. 1) в упрощенном варианте. Фильтр R3R4C1C2 понижает средние частоты в зависимости от положения движка регулятора R2. Параметры фильтра выбраны так, чтобы обеспечить максимально возможный подъем по НЧ. Коррекция по ВЧ никаких проблем не представляет и задается емкостью конденсатора С1.
С выхода пассивного ТКРГ через цепь C3R6 сигнал поступает на инвертирующий вход ОУ DA1.1, который усиливает сигнал (до 14 дБ) и формирует АЧХ двумя цепями ООС. Первая — через резистор R5, элементы ТКРГ, включая регулятор громкости R2, и входную цепочку C3.R6; вторая — через Т-образное звено R7 — R10 и микросхему DA1.2 с сопутствующими элементами.
На микросхеме DA1.2 собран гиратор, имитирующий катушку индуктивности. Совместно с конденсатором С5 он образует колебательный контур с частотой резонанса 45…50 Гц. На этой частоте сигнал ООС ослаблен в максимальной степени и формируется горб частотной характеристики ОУ DA1.1. При этом крутизна АЧХ ниже 100 Гц достигает 10 дБ на октаву, а общий подъем (регулируемый) на частоте 45 Гц равен +27 дБ относительно частоты 2 кГц при положении регулятора громкости — 41 дБ (рис. 4). Эти параметры близки к необходимым значениям характеристик равной громкости.
Ограничение амплитуды сигналов с частотами ниже резонансной АС образуется в устройстве за счет естественного ската резонансной кривой аналога LC-контура на DA1.2 и двух ФВЧ: C3R6 и C6Rвх, где Rbx — входное сопротивление последующего за регулятором каскада. Для этого регулятора эквивалентное сопротивление нагрузки принято равным 100 кОм, для другого входного сопротивления емкость С6 следует пересчитать так, чтобы постоянная времени C6Rbx не изменилась.
Вторая ООС — через резистор R5 — также частотно-зависимая, так как в нее входит фильтр, образованный резисторами R3, R5 и конденсатором С2. Такая компенсирующая ООС была предложена автором в статье [5], где подробно описан и принцип ее действия. Результат сводится к дополнительному спрямлению низкочастотной ветви АЧХ по мере увеличения громкости. Тем самым достигается требуемая коррекция при переходе от малой к средней громкости (рис. 4), а не от средней к большой (см. рис. 1,2). Более того, выбором соответствующей глубины ООС можно устранить перегрузку УМЗЧ при уровнях громкости, близких к максимальным, подобно динамическим бас-корректорам.
Эффективность ООС через резистор R5 проиллюстрирована смоделированными АЧХ (рис. 5). Кривые рассчитаны для варианта с ООС (R5 = 12 кОм) и без нее (R5 = 1 МОм). Как видно по графикам, ООС действует избирательно и ослаблены только НЧ. При положении регулятора громкости -20 дБ ослабление невелико — около 7 дБ, а при максимальном коэффициенте передачи оно доходит до 26 дБ. При этом ООС полностью сглаживает пик бас-коррекции, выравнивая АЧХ. Без этого УМЗЧ перегружался бы уже при среднем положении ТКРГ и пришлось бы выполнять ручные манипуляции регулятором тембра НЧ.
В правом по схеме положении движка резистора R9 и верхнем резистора R13 регулятор при указанных на схеме номиналах имеет характеристики, изображенные на рис. 4. Однако возможна широкая вариация вида АЧХ: подстроечным резистором R9 можно регулировать глубину бас-коррекции в интервале 0…+6 дБ (рис. 6). Диапазон указан при средней громкости звучания; при ве уменьшении он увеличивается, при увеличении — уменьшается, т.е. устройство адаптивно подстраивает глубину регулировки в соответствии с кривыми равной громкости и перегрузочными возможностями УМЗЧ.
При желании переменный резистор R9 можно вывести на лицевую панель и использовать как регулятор тембра НЧ. Его преимущество заключается в том, что, в отличие от мостовых и прочих RC-регуляторов, он регулирует именно бас, а не всю полосу частот до 1000 Гц. Для плавности изменения тембра нужен переменный резистор с кривой регулирования типа Б.
Высокое качество регулятора в целом обусловлено глубокой ООС, отсутствием оксидных конденсаторов и применением микросхемы TL074. Ее четыре ОУ характеризуются чрезвычайно низким коэффициентом гармоник (Kг ≈ 0,003 %) и хорошими шумовыми характеристиками (еш= 15 нВ/√Гц). Благодаря этому устройство может быть использовано как предусилитель с коэффициентом усиления до 14 дБ, достаточным, например, для компенсации потерь в пассивном регуляторе тембра. В противном случае коэффициент усиления можно уменьшить до единицы и менее подстроечным резистором R13, что пропорционально снизит и уровень шума.
Как и для всех ТКРГ, точность тонкомпенсации зависит от коэффициента передачи звукового тракта. Его можно регулировать упомянутым подстроечным резистором R13 или другим, имеющимся в тракте. Следует только учитывать распределение коэффициента усиления и шумовых свойств звеньев тракта. Изменяя уровень сигнала, подбором резистора R5 добиваются сохранения тонального баланса во всем диапазоне регулирования громкости. Если УМЗЧ перегружается при максимальной громкости, следует уменьшить номинал резистора R5 по субъективному ощущению содержания басов и их искажений. Другие возможности настройки заключаются в смещении резонансного пика бас-коррекции подбором резисторов R11, R12 под конкретную АС. Глубину басов регулируют резистором R9, как описано выше.
В самых высококачественных трактах замена ОУ TL074 возможна на NE5534A. Однако в более простых случаях вполне можно применить ОУ К157УД2А с соответствующими цепями коррекции. При этом коэффициент гармоник возрастает примерно на порядок, а уровень собственных шумов при единичном коэффициенте передачи будет не хуже -80 дБ.
В остальном регулятор собран на обычных деталях: резисторы МЛТ-0,125, малогабаритные конденсаторы КМ. В качестве регулятора R2 применен импортный малогабаритный сдвоенный переменный резистор номинала 50 кОм (характеристика регулирования типа В). Наличие в устройстве резисторов R3, R4, подключенных параллельно верхней по схеме секции R2, позволяет применить переменный резистор с линейной характеристикой регулирования (типа А), однако в этом случае неизбежен начальный скачок громкости при дальнейшем плавном регулировании.
Экспериментальная проверка и субъективное прослушивание подтвердили высокое качество регулятора. Отклонение реальных АЧХ от моделированных не превысило нескольких децибел. Уровень собственных шумов регулятора при единичном усилении оказался ниже границы слышимости. Работа регулятора характеризуется правильным тональным балансом при любой громкости, сохранением «глубокого» баса при минимальной громкости и отсутствием перегрузки УМЗЧ при уровнях громкости, близких к максимальным. Во многих случаях возможно вообще отказаться от использования обычного регулятора тембра и использовать только корректор баса.
Печатная плата
Автор: А. ПАХОМОВ
Источник: Журнал Радио №6 2003 год.
soundbass.org.ua
Тонкомпенсированный регулятор громкости с переменным резистором без отводов
Автором предложен вариант тонкомпенсированного регулятора громкости на переменном резисторе без отводов, но с катушкой индуктивности. Расчётные значения элементов регулятора для различных диапазонов регулирования громкости приведены в табличной форме.
Важно отметить, что АЧХ передачи регулятора при разных значениях уровня громкости должны соответствовать кривым равной громкости для конкретного слушателя. Это можно достигнуть при наличии или при введении в тракт звуковоспроизведения регулятора чувствительности, приводящего уровень тонкомпенсации в соответствие субъективным оценкам.
В различной звуковоспроизводящей аппаратуре широкое применение находят потенциометрические тонкомпенсированные регуляторы громкости (РГ) на переменных резисторах с отводами и нелинейной зависимостью сопротивления от угла поворота (группа В). Одним из недостатков применения таких резисторов является их дефицитность. Другой недостаток — отклонение фактических АЧХ тонкомпенсации от кривых равной громкости, которое особенно велико в низкочастотной и высокочастотной областях спектра 34 и позволяет поднять относительные уровни в этих областях не более чем на 15.. 20 дБ. И третий недостаток — искажение формы АЧХ, а именно — смещение корректирующего подъёма в сторону средних частот. Это же отмечается в [1].
Рассматриваемый здесь тонкомпенсированный РГ на переменном резисторе группы В без отводов (схема регулятора для одного канала показана на рис. 1) при существенном ослаблении сигнала по уровню позволяет поднять крайние низкие и высокие частоты на 30…40 дБ и приблизить форму АЧХ регулятора к кривой равной громкости.
Рис. 1
Примем уровни звукового давления согласно кривым равной громкости по стандарту ГОСТ Р ИСО 226-2009 [2]. За начальный уровень громкости, соответствующий уровню громкости 20 фон на частоте 1 кГц и нижнему положению движка переменного резистора R1, установим значение
0 дБ. Тогда, согласно ГОСТу, уровни звукового давления (УЗД) в полосе звуковых частот должны соответствовать приведённым в табл. 1.
Для измерений на вход регулятора подан синусоидальный сигнал размахом 1 В во всей полосе звуковых частот. Проведены измерения при изменении номиналов элементов С1 и R2. Контур L1C3 настроен в резонанс на частоту 20 кГц. В качестве индуктивности L1 использована фабричная гантельная катушка индуктивностью 8,2 мГн. Регулятор проверен также и с катушкой из 80 витков обмоточного провода диаметром 0,25—0,41 мм, намотанных на кольце из феррита М2000НМ типоразмера К20х12х6. Результаты измерений — те же. Можно использовать кольцо М2000НМ типоразмера К10x6x3, расчётное число витков — 115.
Результаты измерений размаха выходного напряжения U2 и отношения выходного напряжения к его значению U1 на частоте 1 кГц, а также уровней звукового давления при различных значениях С1 и R2 приведены в табл. 2—14.
Для одного из вариантов РГ с номиналами элементов R1=22 кОм, R2 = 0, С1 = 2 мкФ были измерены АЧХ передачи для разных уровней затухания. Шаг затухания 10 дБ на частоте f = 1 кГц определялся положением движка переменного резистора R1. Результаты измерений затухания на различных частотах звукового спектра относительно входного сигнала приведены в табл. 15. В данной комбинации элементов подъём при минимальной громкости составил 40 дБ на частоте 20 Гц и 33 дБ на частоте 20 кГц. Диапазон регулирования громкости на частоте
1 кГц составил 46 дБ. Соответствующие кривые АЧХ РГ показаны на графиках рис. 2.
Рис. 2
В результате рассмотрения полученных данных можно сделать следующие выводы. Полученные формы АЧХ РГ близки к кривым равной громкости.
Меньшие значения сопротивления резистора R2 сдвигают подъём высоких частот в сторону высоких частот и больше соответствуют кривым равной громкости. Кроме этого, большие значения ёмкости конденсатора С1 (1,5 и 2 мкФ)
и меньшие значения сопротивления резистора R2 (27 Ом и 0 Ом — перемычка) увеличивают частотную коррекцию и расширяют диапазон регулирования громкости. В регуляторе громкости можно применить переменный резистор R1 группы В, например, СПЗ-12 или СПЗ-306, и конденсаторы К73-17 (С1—СЗ).
Таблица 1
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 |
| УЗД (дБ) | 69,6 | 44 | 28,4 | 15,5 | 3,4 | 0 | 1.8 | 1 4 | 14,4 | 20 | >30 |
Таблица 2
R1 = 22 кОм, R2 = 200 Ом, С1 = 1 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0.7 | 0,34 | 0,15 | 0,054 | 0,018 | 0,016 | 0,026 | 0,064 | 0,15 | 0,37 | 0.72 | 0.24 |
| U2/U1 | 43,75 | 21,25 | 9,375 | 3,375 | 1,125 | 1 | 1,625 | 4 | 9,375 | 23,13 | 45 | 15 |
| ДБ | 32,8 | 26,5 | 19,4 | 10,6 | 1.02 | 0 | 4,22 | 12 | 19,4 | 27,3 | 33,1 | 23.5 |
Таблица 3
R1 = 22 кОм, R2 = 100 Ом, С1 = 1 мкФ
| F. Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 |
| U2, В | 0,74 | 0,37 | 0,16 | 0,056 | 0,016 | 0,013 | 0,016 | 0,036 | 0,084 | 0,22 | 0,62 |
| U2/U1 | 56.92 | 28,46 | 12,3 | 4.3 | 1,23 | 1 | 1,23 | 2,77 | 6,46 | 16,92 | 47,69 |
| ДБ | 35,1 | 29,1 | 21,8 | 12.7 | 1.8 | 0 | 1.8 | 8,85 | 16.2 | 24,6 | 33,6 |
Таблица 4
R1 = 47 кОм, R2 = 100 Ом, С1 = 1 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 |
| U2, В | 0.68 | 0,32 | 0,135 | 0,041 | 0,009 | 0,01 | 0,016 | 0,036 | 0,086 | 0,22 | 0,62 |
| U2/U1 | 68 | 32 | 13,5 | 4.1 | 0.9 | 1 | 1.6 | 3,6 | 8,6 | 22 | 62 |
| ДБ | 36 7 | 30,1 | 22,6 | 12,3 | -0.92 | 0 | 4,08 | 11,1 | 18,7 | 26,8 | 35,8 |
Таблица 5
R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 1 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0,74 | 0,37 | 0,16 | 0,056 | 0,016 | 0,012 | 0,012 | 0,022 | 0,053 | 0,135 | 0,48 | 0,08 |
| U2/U1 | 61,66 | 30,83 | 13,33 | 4.66 | 1,33 | 1 | 1 | 1,83 | 4,42 | 11,25 | 40 | 6.66 |
| ДБ | 35,8 | 29,8 | 22,5 | 13,4 | 2,48 | 0 | 0 | 5,25 | 12,9 | 21 | 32 | 16,5 |
Таблица 6
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 1, мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0.73 | 0,36 | 0,16 | 0,056 | 0,016 | 0,011 | 0,011 | 0,017 | 0,038 | 0,095 | 0,39 | 0,051 |
| U2/U1 | 66,36 | 32,73 | 14,54 | 5,09 | 1,45 | 1 | 1 | 1,545 | 3,45 | 8,63 | 35,45 | 4,63 |
| ДБ | 36,4 | 30,3 | 23,3 | 14,1 | 3,23 | 0 | 0 | 3,78 | 10,8 | 18,7 | 31 | 13,3 |
Таблица 7
R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 1, мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0.74 | 0.37 | 0,16 | 0,057 | 0,016 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,016 | 0,033 | 0,17 | 0,016 |
| U2/U1 | 74 | 37 | 16 | 5,7 | 1.6 | 1 | 1 | 1 | 1.6 | 3.3 | 17 | 1.6 |
| ДБ | 37,4 | 31,4 | 24.1 | 15.1 | 4.08 | 0 | 0 | 0 | 4,08 | 10,4 | 24,6 | 4.08 |
Таблица 8
R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 1,5 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| ‘ U2, В | 0,63 | 0.275 | 0,114 | 0,039 | 0,011 | 0,008 | 0,01 | 0,021 | 0,052 | 0,13 | 0,48 | 0,08 |
| I U2/U1 | 78,75 | 34,37 | 14,25 | 4,875 | 1,375 | 1 | 1.25 | 2,625 | 6,5 | 16,25 | 60 | 10 |
| ДБ | 37,9 | 30,7 | 23,1 | 13,8 | 2,77 | 0 | 1,94 | 8,38 | 16.3 | 24,2 | 35,6 | 20 |
Таблица 9
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 1,5 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2. В | 0,63 | 0,275 | 0,115 | 0,04 | 0,011 | 0,008 | 0,008 | 0,0155 | 0,036 | 0,092 | 0.39 | 0,055 |
| U2/U1 | 78.75 | 34,37 | 14,37 | 5 | 1,375 | 1 | 1 | 1,937 | 4,5 | 11.5 | 48,75 | 6,875 |
| ДБ | 37,9 | 30,7 | 23,1 | 14 | 2.77 | 0 | 0 | 5,74 | 13,1 | 21,2 | 33,8 | 16,7 |
Таблица 10
R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 1,5 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0,63 | 0,275 | 0,115 | 0,04 | 0,011 | 0,007 | 0,065 | 0,008 | 0,016 | 0,04 | 0,205 | 0,022 |
| U2/U1 | 90 | 39,28 | 16,43 | 5.71 | 1.57 | 1 | 1 | 1.14 | 2,285 | 5.64 | 29,28 | 3,14 |
| ДБ | 39.1 | 31,9 | 24,3 | 15.1 | 3,92 | 0 | 0 | 1.14 | 7,18 | 15 | 29,3 | 9,94 |
Таблица 11
R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 2 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0.52 | 0,21 | 0,085 | 0,029 | 0,008 | 0,007 | 0,009 | 0,021 | 0,052 | 0,13 | 0,48 | 0,08 |
| U2/U1 | 74,28 | 30 | 12,14 | 4.14 | 1.14 | 1 | 1,286 | 3 | 7.43 | 18,57 | 68,57 | 11,43 |
| ДБ | 37.4 | 29,5 | 21,7 | 12.3 | 1,14 | 0 | 2.18 | 9,54 | 17,4 | 25,4 | 36,7 | 21,2 |
Таблица 12
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 2 мкФ
| F. Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0,51 | 0.21 | 0,084 | 0,028 | 0,008 | 0,006 | 0.006 | 0,013 | 0.032 | 0,085 | 0,36 | 0,05 |
| U2/U1 | 85 | 35 | 14 | 4,66 | 1,33 | 1 | 1 | 2,16 | 5.33 | 14,16 | 60 | 6,25 |
| ДБ | 38.6 | 30,9 | 22,9 | 13.4 | 2,48 | 0 | 0 | 6,69 | 14.5 | 23 | 35,6 | 15,9 |
Таблица 13
R1 = 22 кОм. R2 = 0 Ом, С1 = 2 мкФ
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| | U2. В | 0,52 | 0,215 | 0,086 | 0,029 | 0,008 | 0,005 | 0,005 | 0,008 | 0,018 | 0.044 | 0.23 | 0,027 |
| U2/U1 | 104 | 43 | 17.2 | 5,8 | 1.6 | 1 | 1 | 1,6 | 3.6 | 8.8 | 46 | 5,4 |
| ДБ | 40,3 | 32,7 | 24.7 | 15.3 | 4,08 | 0 | 0 | 4,08 | 11.1 | 18,9 | 33,3 | 14,6 |
Таблица 14
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом. С1 = 2 мкФ. среднее положение движка переменного резистора R1
| | F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| U2, В | 0,5 | 0,3 | 0,195 | 0.115 | 0,072 | 0.1 | 0,18 | 0,44 | 0.74 | 0.92 | 0,96 | 0,88 |
| U2/U1 | 5 | 3 | 1,95 | 1.15 | 0,72 | 1 | 1,8 | 4.4 | 7,4 | 9.2 | 9.6 | 8.8 |
| ДБ | 14 | 9.54 | 5.8 | 1.21 | -2.85 | 0 | 5,11 | 12.9 | 17,4 | 19,3 | 19,6 | 18,9 |
Таблица 15
| F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
| К„ДБ | -1.94 | -3.35 | -6,02 | -8,87 | -10,5 | -10 | -8,4 | -3,88 | -0,91 | 0 | 0 | -0,72 |
| Кг. дБ | -6 | -10,5 | -14 | -19,2 | -23,3 | -20 | -14,4 | -6,74 | -2,16 | -0,35 | 0 | -1,11 |
| К„ дБ | -6 | -13,6 | -20.7 | -27,7 | -33,2 | -30 | -24,4 | -15,9 | -8,87 | -3,1 | -0,44 | -5,68 |
| К,. дБ | -6 | -13,6 | -21,5 | -31,1 | -40 | -40 | -35,4 | -26,7 | -19 | -11.1 | -2,85 | -14,9 |
| К5. дБ | -6 | -13,4 | -21,3 | -30.8 | -41,9 | -46 | -46 | -41,9 | -34,9 | -27.1 | -12,8 | -31,4 |
Некоторым недостатком регуляторов такого типа является уменьшение диапазона регулирования громкости.
Этот РГ может быть встроен в устройство (УМЗЧ и АС), обеспечивающее соответствие звукового давления кривым равной громкости. Если же это не обеспечивается, то следует включить в тракт, помимо РГ, и регулятор чувствительности, приводящий уровень сигнала к номинальному, чтобы тонкомпенсация соответствовала кривым равной громкости при соответствующем звуковом давлении (уровне громкости).
Регулятор громкости, АЧХ которого приведены на рис. 2, был встроен в активную АС. Благодаря достаточной тон- компенсации низкие и высокие частоты отчётливо слышны даже при минимальной громкости.
ЛИТЕРАТУРА
- Федичкин С. Тонкомпенсированный регулятор громкости. — Радио, 1984, № 9, С. 43, 44.
- ГОСТ Р ИСО 226-2009. Акустика. Стандартные кривые равной громкости. — URL: http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&baseC=6&page=2&month=8&year=20104search=Aid=175579 (13.04.15).
Автор: Б. ДЕМЧЕНКО, г. Киев, Украина
Возможно, вам это будет интересно:
meandr.org
Регулятор громкости с распределенной частотной коррекцией — «Эта корова наша»,
«Радио» №8, 1986 г.
Анализ последних позволил установить, что требуемый подъем АЧХ в области низших звуковых частот (20…1000 Гц) прямо пропорционален ослаблению сигнала, вносимому ТКРГ на средних частотах. Иначе говоря, при уменьшении коэффициента передачи ТКРГ на средних частотах необходимый подъем АЧХ на каждой из низших частот зависит практически не от исходного значения коэффициента передачи регулятора, а от самой частоты и от изменения уровня громкости относительно исходного значения. Так, при изменении коэффициента передачи ТКРГ на частоте 1 кГц на 10 дБ требуемое изменение коэффициента передачи на частотах 31,5; 63, 125 и 250 Гц составило соответственно 3, 4,5, 6 и 7,5 дБ. Причем указанные соотношения практически не зависели от исходного значения коэффициента передачи.Из сказанного следуют два весьма важных вывода. Во-первых, если АЧХ ТКРГ соответствуют рекомендованным в [2], то он будет одинаково хорошо осуществлять частотную компенсацию низкочастотных составляющих музыкальной программы независимо от уровня ее музыкальной балансировки (обычно 70…90 дБ). Достаточно лишь, чтобы начальный уровень громкости (соответствующий максимальному коэффициенту передачи ТКРГ) был близок к уровню музыкальной балансировки воспроизводимой программы. Этот уровень должен устанавливаться другим, частотно независимым регулятором громкости (так называемым регулятором максимальной громкости — РМГ), АЧХ которого горизонтальна и не зависит от его коэффициента передачи [3].
Во-вторых, для реализации требуемого закона изменения АЧХ в зависимости от коэффициента передачи ТКРГ недостаточно ввести одно — или двухзвенную корректирующую цепь, как это делается в большинстве случаев, а необходима распределенная частотная коррекция с помощью многозвенных корректирующих цепей, число которых должно быть тем больше, чем больше ослабление сигнала, вносимое регулятором.
Два варианта таких ТКРГ и предлагаются вниманию читателей.
Основные технические характеристики
Диапазон регулирования громкости, дБ………………………..70
Шаг регулирования, дБ………………………………..
Модуль полного входного сопротивления в полосе
частот 20…20 000 Гц, кОм, не менее……………………………20
Допустимое сопротивление нагрузки кОм, не менее…….330
Рассогласование АЧХ стереофонического ТКРГ
в рабочем диапазоне регулирования, дБ, не более………1
Уровень собственных шумов на выходе ТКРГ
в полосе частот 20…20 000 Гц, мкВ, не более………………3
Первый регулятор (рис. 1) выполнен на базе галетного переключателя на 23 положения и состоит из семи одинаковых корректирующих цепей A1 — А7, каждая из которых представляет собой комбинацию фильтров нижних (R1- R4C1) и верхних (R1 — R4C2) частот. Номиналы резисторов и конденсаторов выбраны таким образом, что ослабление сигнала, создаваемое каждой из цепей на средних частотах, равно 10 дБ, шаг регулирования — 3 1/3 дБ, а АЧХ ТКРГ в целом максимально приближается к требуемым во всем рабочем диапазоне регулирования. Подключенные к выходу последней корректирующей цепи А7 элементы R5, R6, СЗ выполняют функций ее нагрузки, обеспечивая идентичность АЧХ всех корректирующих цепей.
Работает ТКРГ так: по мере ослабления входного сигнала (рис. 2) включается все большее число корректирующих цепей, что приводит к увеличению подъема АЧХ на низших и высших звуковых частотах относительно средних (поскольку коэффициенты передачи всех предшествующих корректирующих цепей перемножаются). В последнем, 23-м положении переключателя сигнал на выходе ТКРГ отсутствует (бесконечное ослабление). Максимальное отклонение фактических АЧХ регулятора в области низших частот от АЧХ, рекомендованных в [2] наблюдается на частоте 250 Гц и по мере ослабления сигнала от 0 до -70 дБ увеличивается от 0 до 5 дБ.
Второй ТКРГ (рис. 3) реализован на базе более доступного радиолюбителям галетного переключателя на 11 положений. В отличие от первого, число корректирующих цепей уменьшено в нем до трех, что сузило диапазон регулирования этого регулятора до 33 1/3 дБ. Расширение диапазона регулирования до 70 дБ достигнуто включением еще одной корректирующей цепи R5 — R7C3C4, ослабляющей сигнал на 37 дБ (включается нажатием кнопки SB1 «Тихо»). АЧХ этого ТКРГ (рис 4) более близки к требуемым (отклонение на низших частотах не превышает 2 дБ во всем диапазоне регулирования).
Необходимо отметить, что подъем АЧХ в области высших звуковых частот у предложенных ТКРГ больше, чем рекомендовано в [2]. На это пришлось пойти, потому что прослушивание музыкальных программ на малой громкости в условиях жилых помещений показало субъективно ощущаемый недостаток высших частот в том случае, если АЧХ и этой области соответствовали рекомендациям.
Предложенные ТКРГ следует использовать совместно с РМГ и индикатором уровня выходного сигнала.
В ТКРГ по схеме на рис. 1 можно применить галетный переключатель МП1-2 на два направления и 24 положения с безобрывным переключением контактов, в ТКРГ по схеме на рис. 3 переключатель ПГК или ПГГ на два направления и 11 положений. Элементы фиксатора положений переключателя рекомендуется отрегулировать на меньший, но достаточный для четкой работы момент фиксации. Чтобы рассогласование АЧХ каналов стереофонических усилителей не превышало 1 дБ, сопротивления соответствующих резисторов и емкости конденсаторов, используемых в разных каналах ТКРГ, не должны отличаться более чем на 2 %.
Элементы корректирующих цепей R2, R3, R4, С2 рекомендуется припаять непосредственно к выводам переключателя, a R1, С1 разместить на двух печатных платах, установленных между галетами на его стяжных шпильках. Элементы дополнительной корректирующей цепи (см. рис. 3) рекомендуется смонтировать на выводах кнопочного переключателя SB1 (П2K), разместив его в непосредственной близости от галетного.
В отличие от известных, рассмотренные ТКРГ имеют значительно более высокое выходное сопротивление, которое мало зависит от выходного сигнала, поэтому для уменьшения внешних наводок все их элементы следует поместить в металлический экран, а входную и выходную цепи выполнить экранированными проводами.
Субъективные испытания ТКРГ показали высокую точность тонкомпенсации: до самых малых уровней громкости сохранялся сбалансированный по высшим и низшим частотам тембр звучания, что практически исключало необходимость пользования регуляторами тембра при регулировании громкости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Орлов П., Приходько А. О регулировании громкости в стереофонических усилителях. — Радио. 1980, № 6. с. 44-45
2. Терехов А. О регулировании громкости. — Радио 1982 № 9. с. 42-43.
3. Зубченко Н. О регулировании громкости в высококачественной радиоаппаратуре. — Радио, 1981, № 9, с 44
г. Челябинск
kot-ivan76.livejournal.com
Ремонт тонкомпенсированного регулятора громкости РП1-57Е в усилителе «Амфитон»
После покупки старого усилителя «Амфитон» советского производства столкнулся с частой проблемой резистора регулятора громкости РП1-57Е. При его повороте слышен откровенный треск. В некоторых положениях регулятора пропадают высокие или низкие частоты. Выходов немного: купить дорогой ALPS или восстановать имеющийся, что я и сделал.
Теперь хочу поделиться опытом с вами. Переменник РП1-57Е очень примечателен. Появившись в составе советской РЭА в 80-х годах прошлого века, он был неким прорывом, технической навинкой. Он дискретный, на 31 щечок! Кому интересно, ознакомьтесь со справочным листком из «Радио» № 6 за 1987 г.
Вот так выглядит сам регулятор громкости. Собран при помощи заклепок, что может отбить желание его разбирать. Очень добротно экранирован.
Разобрать его легко, для этого любым варварским методом срываем заклепки и раскладываем его на отдельные составляющие.
Вот так выглядят внутренности. Очень правильное расположение резистивного вещества. По нему не ездит металическая пружинка, благодаря чему оно не стирается и не теряет своих свойств. Пружинка ездит по металическим площадкам которые попросту царапаются и загрязняются.
Так выглядят дорожки по которым передается сигнал. Без понятия что именно загразняет эти площадки, да и разбираться я в этом не стал, а просто очистил их.
Вот такой вид после очистки. Также рекомендую очистить контактную пружинку.
Увеличеный вид пружинки. При очистке я ее потерял. Расстроился, уже начал искать другой регулятор громкости. Но потом нашел ее у себя в кармане.
Если делать — то по максимуму! Берем полировочную пасту, зубочистку и ватку. Нужно отполировать металические выводы на регуляторе громкости. Только без фанатизма!
Здесь вы можете увидеть разницу в дорожках до и после полировки. При регулировании громкости не будет никакого шума или треска.
Далее регулятор нужно собрать в кучу. При сборке я еще очистил и при помощи ватной палочки смазал силиконовой смазкой все трущиеся части. Так же можно улучшить экранирование самоклеющейся фольгой. Собрать всю конструкцию можно простой медной проволкой, лишь бы держалось. Не летать же на нем в космос.
Результат просто супер! Ручка щелкает очень резво, поворачивать ее очень легко. Ничего не шипит, не скрипит, радиопомехи не ловит, и что самое главное — не отваливаются низкие и высокие частоты при регулировании.
Спасибо за внимание, удачных ремонтов!
Леонид Яременко (CollSpack)
Украина, Киев
О себе автор ничего не сообщил.
datagor.ru
Тонкомпенсированный регулятор громкости с переменным резистором без отводов
Аудиотехника
Главная Радиолюбителю Аудиотехника
Автором предложен вариант тонкомпенсированного регулятора громкости на переменном резисторе без отводов, но с катушкой индуктивности. Расчётные значения элементов регулятора для различных диапазонов регулирования громкости приведены в табличной форме.
Важно отметить, что АЧХ передачи регулятора при разных значениях уровня громкости должны соответствовать кривым равной громкости для конкретного слушателя. Это можно достигнуть при наличии или при введении в тракт звуковоспроизведения регулятора чувствительности, приводящего уровень тонкомпенсации в соответствие субъективным оценкам.
В различной звуковоспроизводящей аппаратуре широкое применение находят потенциометрические тонкомпенсированные регуляторы громкости (РГ) на переменных резисторах с отводами и нелинейной зависимостью сопротивления от угла поворота (группа В). Одним из недостатков применения таких резисторов является их дефицитность. Другой недостаток — отклонение фактических АЧХ тонкомпенсации от кривых равной громкости, которое особенно велико в низкочастотной и высокочастотной областях спектра ЗЧ и позволяет поднять относительные уровни в этих областях не более чем на 15…20 дБ. И третий недостаток — искажение формы АЧХ, а именно — смещение корректирующего подъема в сторону средних частот. Это же отмечается в [1].
Рассматриваемый здесь тонкомпенсированный РГ на переменном резисторе группы В без отводов (схема регулятора для одного канала показана на рис. 1) при существенном ослаблении сигнала по уровню позволяет поднять крайние низкие и высокие частоты на 30…40 дБ и приблизить форму АЧХ регулятора к кривой равной громкости.
Рис. 1. Схема регулятора для одного канала
Примем уровни звукового давления согласно кривым равной громкости по стандарту ГОСТ Р ИСО 226-2009 [2]. За начальный уровень громкости, соответствующий уровню громкости 20 фон на частоте 1 кГц и нижнему положению движка переменного резистора R1, установим значение 0 дБ. Тогда, согласно ГОСТу, уровни звукового давления (УЗД) в полосе звуковых частот должны соответствовать приведённым в табл. 1.
Таблица 1
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 |
УЗД (дБ) | 69,6 | 44 | 28,4 | 15,5 | 3,4 | 0 | 1,8 | 1,4 | 14,4 | 20 | >30 |
Для измерений на вход регулятора подан синусоидальный сигнал размахом 1 В во всей полосе звуковых частот. Проведены измерения при изменении номиналов элементов C1 и R2. Контур L1C3 настроен в резонанс на частоту 20 кГц. В качестве индуктивности L1 использована фабричная гантельная катушка индуктивностью 8,2 мГн. Регулятор проверен также и с катушкой из 80 витков обмоточного провода диаметром 0,25-0,41 мм, намотанных на кольце из феррита М2000НМ типоразмера К20х12х6. Результаты измерений — те же. Можно использовать кольцо М2000НМ типоразмера К10х6х3, расчётное число витков — 115.
Результаты измерений размаха выходного напряжения U2 и отношения выходного напряжения к его значению U1 на частоте 1 кГц, а также уровней звукового давления при различных значениях C1 и R2 приведены в табл. 2-14.
Таблица 2
R1 = 22 кОм, R2 = 200 Ом, С1 = 1 мкФ
F, ГЦ | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,7 | 0,34 | 0,15 | 0,054 | 0,018 | 0,016 | 0,026 | 0,064 | 0,15 | 0,37 | 0,72 | 0.24 |
U2/U1 | 43,75 | 21,25 | 9,375 | 3,375 | 1,125 | 1 | 1,625 | 4 | 9,375 | 23,13 | 45 | 15 |
ДБ | 32,3 | 26,5 | 19,4 | 10,6 | 1,02 | 0 | 4,22 | 12 | 19,4 | 27,3 | 33,1 | 23,5 |
Таблица 3
R1 = 22 кОм, R2 = 100 Ом, С1 = 1 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 |
U2, В | 0,74 | 0,37 | 0,16 | 0,056 | 0,016 | 0,013 | 0,016 | 0,036 | 0,084 | 0,22 | 0,62 |
U2/U1 | 56,92 | 28,46 | 12,3 | 4,3 | 1,23 | 1 | 1,23 | 2,77 | 6,46 | 16,92 | 47,69 |
ДБ | 35,1 | 29,1 | 21,8 | 12,7 | 1,6 | 0 | 1,8 | 8,85 | 16,2 | 24,6 | 33,6 |
Таблица 4
R1 = 47 кОм, R2 = 100 Ом, С1 = 1 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 |
U2, В | 0,68 | 0,32 | 0,135 | 0,041 | 0,009 | 0,01 | 0,016 | 0,036 | 0,086 | 0,22 | 0,62 |
U2/U1 | 68 | 32 | 13,5 | 4,1 | 0,9 | 1 | 1,6 | 3,6 | 8,6 | 22 | 62 |
ДБ | 36,7 | 30,1 | 22,6 | 12,3 | -0,92 | 0 | 4,08 | 11,1 | 18,7 | 26,6 | 35,8 |
Таблица 5
R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 1 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,74 | 0,37 | 0,16 | 0,056 | 0,016 | 0,012 | 0,012 | 0,022 | 0,053 | 0,135 | 0,48 | 0,08 |
U2/U1 | 61,66 | 30,83 | 13,33 | 4,66 | 1,33 | 1 | 1 | 1,83 | 4,42 | 11,25 | 40 | 6,66 |
ДБ | 35,8 | 29,8 | 22,5 | 13,4 | 2,48 | 0 | 0 | 5,25 | 12,9 | 21 | 32 | 16,5 |
Таблица 6
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 1мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,73 | 0,36 | 0,16 | 0,056 | 0,016 | 0,011 | 0,011 | 0,017 | 0,038 | 0,095 | 0,39 | 0,051 |
U2/U1 | 66,36 | 32,73 | 14,54 | 5,09 | 1,45 | 1 | 1 | 1,545 | 3,45 | 8,63 | 35,45 | 4,63 |
ДБ | 36,4 | 30,3 | 23,3 | 14,1 | 3,23 | 0 | 0 | 3,78 | 10,8 | 18,7 | 31 | 13,3 |
Таблица 7
R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 1 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,74 | 0,37 | 0,16 | 0,057 | 0,016 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,016 | 0,033 | 0,17 | 0,016 |
U2/U1 | 74 | 37 | 16 | 5,7 | 1,6 | 1 | 1 | 1 | 1,6 | 3,3 | 17 | 1,6 |
ДБ | 37,4 | 31,4 | 24,1 | 15,1 | 4,08 | 0 | 0 | 0 | 4,08 | 10,4 | 24,6 | 4,08 |
Таблица 8
R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 1,5 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,63 | 0,275 | 0,114 | 0,039 | 0,011 | 0,008 | 0,01 | 0,021 | 0,052 | 0,13 | 0,48 | 0,08 |
U2/U1 | 76,75 | 34,37 | 14,25 | 4,875 | 1,375 | 1 | 1,25 | 2,625 | 6,5 | 16,25 | 60 | 10 |
ДБ | 37,9 | 30,7 | 23,1 | 13,8 | 2,77 | 0 | 1,94 | 8,38 | 16,3 | 24,2 | 35,6 | 20 |
Таблица 9
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 1,5 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,63 | 0,275 | 0,115 | 0,04 | 0,011 | 0,008 | 0,008 | 0,0155 | 0,036 | 0,092 | 0,39 | 0,055 |
U2/U1 | 78,75 | 34,37 | 14,37 | 5 | 1,375 | 1 | 1 | 1,937 | 4,5 | 11,5 | 48,75 | 6,875 |
ДБ | 37,9 | 30,7 | 23,1 | 14 | 2,77 | 0 | 0 | 5,74 | 13,1 | 21,2 | 33,8 | 16,7 |
Таблица 10
R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 1,5 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,63 | 0,275 | 0,115 | 0,04 | 0,011 | 0,007 | 0,065 | 0,008 | 0,016 | 0,04 | 0,205 | 0,022 |
U2/U1 | 90 | 39,26 | 16,43 | 5,71 | 1,57 | 1 | 1 | 1,14 | 2,285 | 5,64 | 29,28 | 3,14 |
ДБ | 39,1 | 31,9 | 24,3 | 15,1 | 3,92 | 0 | 0 | 1,14 | 7,18 | 15 | 29,3 | 9,94 |
Таблица 11
R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 2 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,52 | 0,21 | 0,085 | 0,029 | 0,008 | 0,007 | 0,009 | 0,021 | 0,052 | 0,13 | 0,48 | 0,08 |
U2/U1 | 74,28 | 30 | 12,14 | 4,14 | 1,14 | 1 | 1,286 | 3 | 7,43 | 18,57 | 68,57 | 11,43 |
ДБ | 37,4 | 29,5 | 21,7 | 12,3 | 1,14 | 0 | 2,18 | 9,54 | 17,4 | 25,4 | 36,7 | 21,2 |
Таблица 12
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 2 мкФ
F, ГЦ | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,51 | 0,21 | 0,064 | 0,028 | 0,008 | 0,006 | 0,006 | 0,013 | 0,032 | 0,085 | 0,36 | 0,05 |
U2/U1 | 35 | 35 | 14 | 4,66 | 1,33 | 1 | 1 | 2,16 | 5,33 | 14,16 | 60 | 6,25 |
ДБ | 38,6 | 30,9 | 22,9 | 13,4 | 2,46 | 0 | 0 | 6,69 | 14,5 | 23 | 35,6 | 15,9 |
Таблица 13
R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 2 мкФ
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,52 | 0,215 | 0,086 | 0,029 | 0,008 | 0,005 | 0,005 | 0,008 | 0,018 | 0,044 | 0,23 | 0,027 |
U2/U1 | 104 | 43 | 17,2 | 5,8 | 1,6 | 1 | 1 | 1,6 | 3,6 | 8,8 | 46 | 5,4 |
ДБ | 40,3 | 32,7 | 24,7 | 15,3 | 4,08 | 0 | 0 | 4,08 | 11,1 | 18,9 | 33,3 | 14,6 |
Таблица 14
R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 2 мкФ, среднее положение движка переменного резистора R1
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
U2, В | 0,5 | 0,3 | 0,195 | 0,115 | 0,072 | 0,1 | 0,18 | 0,44 | 0,74 | 0,92 | 0,96 | 0,88 |
U2/U1 | 5 | 3 | 1,95 | 1,15 | 0,72 | 1 | 1,8 | 4,4 | 7,4 | 9,2 | 9,6 | 8,8 |
ДБ | 14 | 9,54 | 5,8 | 1,21 | -2,85 | 0 | 5,11 | 12,9 | 17,4 | 19,3 | 19,6 | 18,9 |
Для одного из вариантов РГ с номиналами элементов R1=22 кОм, R2 = 0, C1 = 2 мкФ были измерены АЧХ передачи для разных уровней затухания. Шаг затухания 10 дБ на частоте f = 1 кГц определялся положением движка переменного резистора R1. Результаты измерений затухания на различных частотах звукового спектра относительно входного сигнала приведены в табл. 15. В данной комбинации элементов подъём при минимальной громкости составил 40 дБ на частоте 20 Гц и 33 дБ на частоте 20 кГц. Диапазон регулирования громкости на частоте 1 кГц составил 46 дБ. Соответствующие кривые АЧХ РГ показаны на графиках рис. 2.
Рис. 2. Кривые АЧХ РГ
Таблица 15
F, Гц | 20 | 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 5000 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 |
K1, ДБ | -1,94 | -3,35 | -6,02 | -6,67 | -10,5 | -10 | -8,4 | -3,88 | -0,91 | 0 | 0 | -0,72 |
К2, дБ | -6 | -10,5 | -14 | -19,2 | -23,3 | -20 | -14,4 | -6,74 | -2,16 | -0,35 | 0 | -1,11 |
К3, ДБ | -6 | -13,6 | -20,7 | -27,7 | -33,2 | -30 | -24,4 | -15,9 | -8,87 | -3,1 | -0,44 | -5,68 |
К4, дБ | -6 | -13,6 | -21,5 | -31,1 | -40 | -40 | -35,4 | -26,7 | -19 | -11,1 | -2,85 | -14,9 |
К5, ДБ | -6 | -13,4 | -21,3 | -30,8 | -41,9 | -46 | -46 | -41,9 | -34,9 | -27,1 | -12,8 | -31,4 |
В результате рассмотрения полученных данных можно сделать следующие выводы. Полученные формы АЧХ РГ близки к кривым равной громкости. Меньшие значения сопротивления резистора R2 сдвигают подъём высоких частот в сторону высоких частот и больше соответствуют кривым равной громкости. Кроме этого, большие значения ёмкости конденсатора C1 (1,5 и 2 мкФ) и меньшие значения сопротивления резистора R2 (27 Ом и 0 Ом — перемычка) увеличивают частотную коррекцию и расширяют диапазон регулирования громкости. В регуляторе громкости можно применить переменный резистор R1 группы В, например, СПЗ-12 или СПЗ-ЗОб, и конденсаторы К73-17 (С1-СЗ).
Некоторым недостатком регуляторов такого типа является уменьшение диапазона регулирования громкости.
Этот РГ может быть встроен в устройство (УМЗЧ и АС), обеспечивающее соответствие звукового давления кривым равной громкости. Если же это не обеспечивается, то следует включить в тракт, помимо РГ, и регулятор чувствительности, приводящий уровень сигнала к номинальному, чтобы тонкомпенсация соответствовала кривым равной громкости при соответствующем звуковом давлении (уровне громкости). Регулятор громкости, АЧХ которого приведены на рис. 2, был встроен в активную АС. Благодаря достаточной тонкомпенсации низкие и высокие частоты отчётливо слышны даже при минимальной громкости.
Литература
1. Федичкин С. Тонкомпенсированный регулятор громкости. — Радио, 1984, № 9, с. 43, 44.
2. ГОСТ Р ИСО 226-2009. Акустика. Стандартные кривые равной громкости. — URL: http://protect.gost.ru/document.aspx? control=7&baseC=6&page=2&month=8& year=2010&search=&id= 175579 (13.04.15).
Автор: Б. Демченко, г. Киев, Украина
Дата публикации: 26.01.2016
Мнения читателей
Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:
www.radioradar.net
