Печатная (а) и монтажная (б) платы низкочастотного модуля регулятора тембра
При перемещении движков переменных резисторов R6, R13, R18, R23 а R27 вверх (по схеме) усиление этого каскада на частотах регулирования уменьшается, при перемещении вниз — возрастает. При этом глубина регулирования АЧХ на частотах 40, 200, 1000, 4500 и 16000 Гц составляет примерно ±15 дБ. Для работы регулятора на ОУ DA2 необходим источник сигнала с небольшим выходным сопротивлением (не более 1 кОм). Если источник сигнала высоко-омный, включают каскад на ОУ DA1. Необходимое напряжение на его выход! устанавливают подстроечным резистором R8.
Рис. 53. Принципиальная схема пятиполосного эквалайзера на двух ОУ К153УД2
На печатной плате (рис. 54,а) собирают два канала эквалайзера. Резисторы и конденсаторы, используемые в регуляторе, должны быть подобраны с точностью не хуже ±10%. Больший допуск ухудшит характеристики регулятора, не влияя на стабильность его работы. Микросхемы DA1 и DA2 — любые ОУ общего применения с соответствующими цепями коррекции, например, К153УД1, К153УДЗ, К140УД7, К140УД8. Разводка печатной платы допускает включение микросхем К153УД1, К153УДЗ со своими цепями коррекции.
Рис. 54. Печатная (а) и монтажная (б) платы пятиполосного эквалайзера на двух ОУ КД53УД2
Для питания эквалайзера следует использовать любой стабилизированный двухяолярный источник напряжением ±15 В, обеспечивающий ток в нагрузке не менее 30 мА. При исправных деталях достаточно проверить правильность монтажа. Подстройкой резистора R8 устанавливают необходимое выходное напряжение.
Пятиполосный эквалайзер на базе синтезированного последовательного контура с использованием ОУ К153УД2 (рис. 57). Он имеет следующие основные технические характеристики;
Номинальное входное напряжение...... 0,8 В
Количество частот регулирования....... 5
Частоты регулирования .......... 50, 200, 800,
3200, 12800 Гц
Пределы регулирования АЧХ........ ±12 дБ
Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20 ... 20 000 Гц,
не более..............0,1%
Перегрузочная способность, не менее . . . . . . 10 дБ
Отношение сигнал-шум (невзвешенное)...... 70 дБ
Входное сопротивление........., 10 кОм
Выходное сопротивление........ , 1 кОм
Напряжение питания........... ±15 В
Ток потребления............ 100 мА
Часто для построения многополосных эквалайзеров находят применение регуляторы с LCR-элементами (рис. 55), с помощью которых АЧХ изменяют на нескольких участках частотного диапазона. Основная трудность при их реализации заключается в изготовлении индуктивностей без использования громоздких и создающих значительные наводки дросселей. Однако использование ОУ позволяет довольно просто решить эту задачу. На рис. 56,а приведена схема простейшего гиратора — каскада, имеющего индуктивную входную проводимость, Его эквивалентная схема изображена на рис. 56,6,
Рис. 55. Структурная схема регулятора тембра с LCR элементами
Рис. 56. Схема гиратора (а) и его эквивалентная схема (б)
Напряжение сигнала Uc с выхода повторителя на ОУ DA1 через конденсатор С1 поступает на второе плечо — резистор R1. С повышением частоты передаваемое через конденсатор С1 напряжение возрастает, а разность потенциалов на концах резистора R1 падает. Поэтому ток, отбираемый от источника U0 через резистор R1, уменьшается с ростом частоты и отстает по фазе от Uс (ф->п/2 при w->оо). Это условие обеспечивает индуктивный характер входной проводимости. Эквивалентная индуктивность L8 определяется выражением-Lэ = C1 R1 R2.
Полная входная проводимость каскада gвх=1/(R1 + R2+ jwRl R2C1).
Включив последовательно с входом гиратора конденсатор Сх, можно получить последовательный резонансный контур, частота настройки которого регулируется изменением емкостей Сх и С1.
Практическая схема пятиполосного эквалайзера, построенного на базе синтезированного последовательного контура, с использованием ОУ К153УД2 приведена на рис. 57. Входной сигнал поступает на двойной симметричный дифференциальный каскад (на транзисторах VT1, VT2 и ОУ DA6), охваченный гальванической обратной связью, что способствует стабилизации режима каскадов по постоянному току.
Пять активных полосовых фильтров, эквивалентных избирательным последовательным контурам, придают обратной связи частотно-зависимый характер.
Рассмотрим работу одного фильтра. Допустим, что движок переменного резистора R4 находится в нижнем по схеме положении, при котором в цепи обратной связи образуется делитель напряжения, состоящий из R20 и C1, (R1 + 3-R2), L1Э = C2RlR2. На резонансной частоте контура fp=l/(2n\/L1ЭC1) его сопротивление и глубина ООС минимальны, а коэффициент усиления максимален. В верхнем положении движка резистора R4 контур шунтирует входную цепь первого каскада, из-за чего при резонансе АЧХ приобретает провал на частоте fР, а в промежуточном положении потенциометра R4 АЧХ становится плоской. Остальные фильтры действуют аналогично. В данном регуляторе резонансные частоты контуров сдвинуты между собой на четыре октавы и равны 50, 200, 800, 3200 и 12800 Гц, а глубина регулировки достигает ±12 дБ. Для улучшения отношения сигнал — шум входной дифференциальный каскад выполнен на малошумящих транзисторах КТЗ102Д. Цепь R19, С16 устраняет самовозбуждение каскада на высоких частотах.
Конструктивно эквалайзер выполнен на унифицированной монтажной плате методом объемного монтажа (см. рис. 32). Переменные резисторы R4, R7, RIO, R13, R16 могут быть любого типа с функциональной зависимостью типа А. Конденсаторы С1, С2, С4, С5, С7, С8, С10, СП, С13 и С14 составлены из нескольких (для удобства настройки) типа КМ-5 или КМ-6. Помимо указанных на схеме можно применять ОУ К153УД1, К140УД7, К140УД8 и т. л. Взамен транзисторов КТ3102Д подойдут транзисторы типов КТ209, КТЗГ5, КТ342 и т. д. Однако надо стремиться использовать малошумящие транзисторы.
Налаживание собранного из исправных деталей эквалайзера при правильно выполненном монтаже сводится по существу к проверке его работоспособности, Питать эквалайзер можно от любого стабилизированного двухполярного источ» ника напряжением ±15 В, обеспечивающего ток в нагрузке 100 мА.
Рис. 57. Принципиальная схема пятиполосного эквалайзера набазе синтезированного последовательного контура
Октавный одиннадцатиполосный эквалайзер (рис. 58). Он имеет следующие оеновные технические характеристики:
Номинальное входное напряжение.......0,8 В
Количество частот регулирования.......11
Частоты регулирования..........30, 56, 104, 194,
360, 671, 1249, 2325, 4328, 8057, 15000 Гц
Пределы регулирования АЧХ........±12 дБ
Коэффициент гармоник в диапазоне частот 20 ... 20 000 Гц 0,1%
Перегрузочная способность, не менее ...... 10 дБ
Отношение сигнал-шум (невзвешенное)......70 дБ
Входное сопротивление..........1 кОм
Выходное сопротивление..........1 кОм
Напряжение питания........... ±15В
Ток потребления............ 250 мА
Как правило, жилые комнаты имеют ограниченные размеры и, как любой ®амкнутый объем, они имеют резонансы на звуковых частотах. Например, прямоугольная комната размерами 4,2X3,4X2,5 м имеет резонансы на частотах 40, §0 и 70 Гц, ниши и трубы отопления в ней дают резонансы на более высоких частотах. Обычно используемые регуляторы тембра обеспечивают плавное регулирование АЧХ, главным образом, на краях диапазона рабочих частот. Естественно, такая регулировка тембра не позволяет компенсировать комнатные резонансы.
Схема, приведенная на рис. 58, специально разработана для коррекции комнатных резонансов и резонансов акустических систем. Эквалайзер содержит одиннадцать активных полосовых фильтров, что позволяет получить достаточно гибкую АЧХ. Каждый фильтр Z содержит два конденсатора C1, C2, два резистора Rl, R2 и один операционный усилитель DA1. Резонансные частоты фильтров выбраны такими, что отношение частот соседних фильтров приблизительно равно 1,86 (см. далее табл. 3). При этом полосы пропускания фильтров перекрываются так, чтобы обеспечить горизонтальную АЧХ всего регулятора, и нулевой фазовый сдвиг в точках перехода фильтров. Это достигнуто тем, что фазовое опережение одного фильтра компенсируется фазовым запаздыванием другого.Добротность Q фильтров, дающая плоскую АЧХ, равна 1,25. При этом полоса пропускания эквалайзера по уровню — 3 дБ составляет 18 Гц...121 кГц. Добротность Q=l,25 предопределила усиление фильтра, которое в этом случае должно быть равно 3 (R2/2R1).
Выходные сигналы полосовых фильтров объединяются на входе суммирующего усилителя на ОУ DA1. В среднем положении движков резисторов R4 АЧХ эквалайзера горизонтальна, а коэффициент передачи равен единице. Максимальная регулировка АЧХ в полосе каждого фильтра составляет ±12 дБ и определяется резисторами R3 и R4.
