ЭЛЕКТРОННЫЙ РЕГУЛЯТОР ТЕМБРА

May 26, 2010 by admin Комментировать »

В. Беззубов

Неотъемлемой частью любого звуковоспроизводяще­го устройства является регулятор тембра. Регуляторы тембра, применяемые в современной аппаратуре, делят­ся на плавно регулируемые, выполненные на перемен­ных резисторах, и дискретно регулируемые, органом управления в которых является переключатель с набором постоянных резисторов. Наибольшее распространение получили регуляторы с плавной регулировкой ампли­тудно-частотной характеристики (АЧХ), но следует помнить, что из-за механического контакта в перемен­ном резисторе они недостаточно надежны в работе, а наличие длинных связей создает повышенный уровень фона.

clip_image002

Рис. 1. Схемы и характеристики фильтров

clip_image004

Рис. 2. Принципиальная схема блока регулировки тембра

Кроме того, для плавного изменения тембра не­обходимо применять регулирующий элемент с нелрней-ной характеристикой, приближающейся по форме к ча­стотной характеристике слухового аппарата человека (S-образная кривая). Создать такой элемент на основе потенциометра — непростая задача. При построении дискретных регуляторов тембра применение механических переключателей также приводит к снижению надежности схемы. В предлагаемом электронном регуляторе тембра недостатки, указанные выше, отсутствуют. Регулятор тембра состоит из двух, включенных последовательно, каскадов. В первом каскаде осуществляется подъем АЧХ раздельно по высоким (ВЧ) и низким (НЧ) частотам, во втором — завал АЧХ либо по ВЧ, либо по НЧ. В ка­честве регулирующего элемента с характеристикой близкой к S-образной используется полевой транзистор. Это позволяет получить плавное (равномерное на слух) изменение тембра. Основными частями блока являются регулируемые ВЧ и НЧ фильтры. Схемы фильтров и их характеристики представлены на рис. 1. Работа филь­тров основана на изменении динамического сопротивле­ния каналов полевых транзисторов, которое определяет­ся выбранным положением рабочей точки на вольтам-амперных характеристиках транзисторов. В данном случае положение рабочей точки зависит от времени зарядки управляющего конденсатора, включенного в цепь за­твора полевого транзистора. Частота среза АЧХ об­условлена постоянной времени фильтра. Эквивалентные схемы фильтров показаны на частотных характеристи­ках. Изменение АЧХ за счет разрядки конденсатора че­рез внутреннее сопротивление полевого транзистора (по цепи затвора) незначительно: ток разрядки составляет единицы наноампер. Управление работой фильтров про­изводится при помощи кнопок S1…S4. Напряжение за­рядки управляющего конденсатора определяется време­нем, в течение которого кнопка замкнута. Скорость изме­нения тембра зависит от постоянных времени цепей зарядки-разрядки управляющих конденсаторов, которые следует выбирать с минимальным током утечки.

Дроссель, включенный в цепь истока полевого тран­зистора, служит для выравнивания АЧХ в области вы­соких частот. Фильтр может быть построен и без дрос­селя, но в этом случае коэффициент передачи .в высоко­частотной области уменьшается до 25 % от среднего Уровня. Источником, от которого осуществляется заряд­ка управляющих конденсаторов, может быть как бата-Рея гальванических элементов, так и нестабилизированный блок питаш+я, питающийся от промышленной сети переменного тока. Напряжение источника питания равно 5 В, что несколько больше напряжения отсечки транзи­стора КП103 (4 В).

Принципиальная схема блока регулировки тембра по-казана на рис. 2. Первый каскад собран на операцион­ном усилителе А1, в цепь обратной связи которого вклю­чены НЧ и ВЧ фильтры с регулирующими элементами VI и V2. При заряженных управляющих конденсаторах С2 и С7 АЧХ первого каскада имеет линейный характер. При разрядке управляющего конденсатора С2 происхо­дит подъем АЧХ в области низких частот, а при раз­рядке управляющего конденсатора С7 осуществляется подъем АЧХ в области высоких частот.

Второй каскад представляет собой соединенные по­следовательно НЧ и ВЧ фильтры, регулирующими эле­ментами которых являются полевые транзисторы V3 и V4. Эти фильтры объединены по цепи управления. При заряженном управляющем конденсаторе СП АЧХ зава­лена относительно среднего уровня в области высоких частот. При разрядке управляющего конденсатора СИ происходит подъем АЧХ до среднего уровня в области высоких частот и завал АЧХ в области низких частот.

clip_image006

Рис. 3. Амплитудно-частотные характеристики блока регулировки тембра:

1 UC2 = 0; UC7 4 В; UC11 = 4 В; R4 = 18 кОм;

2 UС2 = 0; UC7 = 4 В; UC1 = 4 В; R4 = 9,1 кОм;

3 UC2 = 4 В; UC7 = 0; UC11 = 0; R4 = 9,1 кОм;

4 — UC2 = 4 В; UC7= 0; UC11 = 0; R4 = 18 кОм

Глубина регулирования тембра для данного блока составляет: в низкочастотной области (на частотах 20…30 Гц) +25 дБ… — 18 дБ; в высокочастотной области (на частотах 15…20 кГц) +20 дБ… — 18 дБ. При исполь­зовании блока в электромузыкальных инструментах глу­бина регулирования может быть повышена до +36 дБ на низких частотах и до +25 дБ на высоких частотах, что осуществляется подбором резистора R4. Коэффици­ент шума блока не превышает 4 дБ. Для согласования блока с усилителем можно использовать эмиттерный по­вторитель.

Характеристики блока регулировки тембра показаны на рис. 3.

Дроссели L1 и L3 намотаны на ферритовых коль­цах МН-2000 диаметром 20 мм. Дроссель L1 содержит 50 витков провода ПЭВ-1 0,3, дроссель L3 содержит 1000 витков провода ПЭВ-1 0,1. Дроссель L2 намотан на Ш-образном сердечнике из пермаллоя с площадью се­чения 1 см2 и содержит 500…1000 витков провода ПЭВ-1 0,15. Дроссель L2 определяет характеристику блока в области средних частот. Он может быть намотан и на любом другом сердечнике. Количество витков подбирает­ся из условия: при максимальном одновременном подъеме АЧХ в НЧ и ВЧ областях подъем в области средних частот 1000…2000 Гц не должен превышать 3 дБ.

В схеме могут быть применены следующие элементьп электролитические конденсаторы К50-6, К52-2, ЭТО-2} керамические конденсаторы КЛС, КМ5, КМ6 или кон­денсаторы типа МБМ. Полевые транзисторы KJI103, КП101, КПС104, КПЗОЗ. При использовании полевых транзисторов с n-каналом полярность управляющего на­пряжения следует изменить на противоположную. Все резисторы МЛТ, УЛМ.

clip_image008

Рис. 4. Схема и характеристика блока регулировки тембра с подъемом АЧХ в области ВЧ и НЧ

Иногда в звуковоспроизводящих устройствах появля­ется необходимость одновременного подъема АЧХ в низ­кочастотных и высокочастотных областях. Схема такого устройства и его характеристика показаны на рис. 4, В данном устройстве цепь обратной связи операционно­го усилителя шунтируется регулируемым фильтром сред­них частот таким образом, что при отпирании канала полевого транзистора глубина отрицательной обратной связи на низких и высоких частотах уменьшается отно­сительно средних частот.

Описанные устройства могут быть использованы при построении сравнительно простой звуковоспроизводящей аппаратуры с дистанционным или радиоуправлением, однако их недостатком является отсутствие индикации положения АЧХ.

2 комментариев(ия)

  1. Евгений Муштаков says:

    Схема, вероятно , эффективная. Есть, правда ,вопросы. Например, чем производить оперативную регулировку тембра ? Буду крайне благодарен за подробный ответ.

  2. Евгений Муштаков says:

    Также хотелось бы узнать схему двойного Т-моста на полевых транзисторах для регулировки тембра в электронных устройствах ( примочках ) для ги тары.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты