Схема регулятора громкости с тонкомпенсацией

Схема регулятора громкости с тонкомпенсацией

При небольших уровнях громкости звучание звукоусилительной аппаратуры невысокого класса не обеспечивает, как правило, качественного воспроизведения. Это связано с тем, что при небольшой громкости ухо человека становится менее чувствительным к частотам нижнего и верхнего спектра. Для устранения этого недостатка в высококачественной аппаратуре предусмотрены различные схемы компенсации амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) при малых громкостях звучания, то есть верхние и нижние частоты дополнительно усиливаются, в результате АЧХ выравнивается и качество звучания не изменяется на слух при любом уровне громкости. Самым простым способом можно достичь этого эффекта, применив регуляторы громкости с тонкомпенсацией. Схемы довольно просты и не требуют применения дефицитных деталей и какой-либо настройки.

Подавляющее большинство таких схем ранее строилось на основе специальных переменных резисторов с дополнительными отводами, как показано на рис.1. Основной недостаток таких схем – применение специальных резисторов и небольшая глубина тонкомпенсации. Для них, также, характерна определенная нелинейность, ступенчатость воспроизведения верхних и особенно нижних частот при определенных положениях движка переменного резистора с одним или двумя отводами.


Рис. 1

Ниже приводятся схемы тонкомпенсированных регуляторов громкости на резисторах группы «В» без отводов (обычные переменные резисторы, широко применяемые в различной радиоаппаратуре. Группа резистора определяет зависимость вводимого сопротивления при повороте движка и обозначается буквой, например, «А», «В», «С» в его маркировке, перед или после обозначения его номинального сопротивления)

На рис.2 показана схема, где высокочастотная (ВЧ) коррекция осуществляется цепью R1C1 , а низкочастотная (НЧ) – Т-образным фильтром R2C2R3. АЧХ тонкомпенсации этого регулятора примерно такая же, как и у устройств с применением регулятора с двумя отводами. Недостатком такой схемы является небольшая крутизна подъема АЧХ в областях низших и высших частот, а также применение переменного резистора большого сопротивления (2 МОм), которые не очень просто найти в настоящее время.


Рис. 2

Улучшения тонкомпенсации можно достигнуть подключением дополнительных RC-цепей, как на рис.3. К тому же здесь применен переменный резистор широко распространенного номинала (можно поставить 47 … 68 кОм). В этом случае функцию низкочастотного корректора будет выполнять не только Т-образный фильтр R2C3R3, но и введенная дополнительная цепь R7C4. Фактически это будет уже фильтр нижних частот (ФНЧ) второго порядка, обеспечивающий крутизну подъема АЧХ регулятора в низкочастотной области 12 дБ на октаву. ВЧ-коррекция достигнута введением фильтра верхних частот C2R5R6C5R7 в дополнение к традиционной цепи R1C1.

Следует отметить, что в данной схеме тонкомпенсация в области высших частот несколько превышает необходимую. Сделано это преднамеренно и обусловлено чисто субъективным восприятием музыкальных фонограмм в домашних условиях. Небольшой провал АЧХ на частоте 3,5 кГц в нижнем положении движка резистора R4 обусловлен фазовым сдвигом между сигналами этой частоты, прошедшими через ФВЧ и резистор R4. При исключении элементов C2, R5, R6, C5 этот провал исчезает, исчезает и дополнительный подъем АЧХ на высших частотах, что приводит параметры корректора к стандартным, рекомендованным для таких тонкомпенсаторов в различной технической литературе по акустике. Поэтому эти элементы можно исключить, все зависит от конкретных особенностей аппаратуры и личного слухового восприятия.

К незначительным недостаткам данной схемы можно отнести небольшое уменьшение (до 48 дБ) диапазона регулирования громкости, что обусловлено присутствием резистора R7 в цепи регулирования. Но на практике такое небольшое уменьшение диапазона регулировки, как правило, некритично.

Читайте также:  Декор стен на кухне в современном стиле


Рис. 3

Схему такой тонкомненсации можно применить при разработке и изготовлении новой звукоусилительной аппаратуры, а также для доработки уже имеющихся усилителей, магнитол, приемников. Если в таких устройствах применяются обычные регуляторы громкости, то есть просто переменный резистор соответствующего сопротивления, не включенный в цепи обратной связи усилительных узлов, то можно вместо него включить данную схему. Но при этом нужно учитывать выходное сопротивление предшествующего каскада (до регулятора громкости) – оно должно быть значительно меньше сопротивления резистора R5, и входное сопротивление следующего за регулятором каскада, которое должно быть больше сопротивления резистора R3. Чем больше будет разница этих сопротивлений, тем лучше будет обеспечиваться согласование нагрузок и аппаратура в целом будет работать лучше. В крайнем случае можно перед регулятором и после него включить дополнительные согласующие каскады на транзисторах или микросхемах и тем самым еще и компенсировать возможное небольшое снижение максимальной громкости всего звукового тракта. В моей личной практике такой необходимости не возникало, но ниже приведу пару схем таких дополнительных каскадов согласования (рис.4).


Рис. 4

Схемы представляют собой дополнительные каскады усиления на микросхеме К157УД2 (два усилителя в одном корпусе, показано расположение выводов обоих каналов) и транзисторе. В качестве DA1 можно применить любой операционный усилитель, например К140УД6, УД7, К153 УД1, УД2 и другие с учетом цоколевки их выводов и корректирующих цепей (здесь это конденсаторы С2). От величины резистора R2 зависит коэффициент обратной связи. Чем меньше номинал этого резистора, тем меньше коэффициент усиления каскада и меньше нелинейные искажения. Поэтому резистор следует ставить как можно меньшего сопротивления!

Транзистор во второй схеме можно заменить на КТ315, КТ342, КТ306. Сопротивление резистора R2 здесь зависит от питающего напряжения (чем меньше напряжение питания, тем меньше сопротивление), а резистором R1 задается режим работы транзистора по постоянному току. Подбором этого резистора нужно в режиме покоя (без входного сигнала) установить на выходе (коллекторе транзистора) напряжение, равное половине напряжения питания.

Прилагаю рисунки печатных плат:
— pl1 – плата согласующего каскада на транзисторе;
— pl2 – плата согласующего каскада на МС К157УД2 (два канала);
— pl3 – плата тонкомпенсированного регулятора громкости по схеме рис.3.

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.

Читайте также:  Выбрать телевизор 40 43 дюйма цена качество

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.

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.

Читайте также:  Кустарниковые цветы для сада фото и названия

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.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector