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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Contrôle du volume fortement compensé avec correction active des basses. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / l'audio L'article décrit un contrôle du volume avec correction active du volume et des basses. L'appareil vous permet de sélectionner la profondeur de correction de la réponse en fréquence requise en fonction des conditions acoustiques de la pièce et de la sensibilité d'un système d'enceintes particulier. On sait qu'avec une diminution du niveau de volume moyen, la sensibilité de l'oreille humaine tombe dans la plus grande mesure vers les fréquences les plus basses (LF) du spectre sonore. Pour compenser cette caractéristique physiologique de l'ouïe, les appareils de reproduction sonore nécessitent une amplification corrective des graves : au volume minimum (selon le niveau de bruit dans la pièce), il doit atteindre 25 ... 40 dB à une fréquence de 50 Hz par rapport à un fréquence de 2 kHz. De plus, selon les courbes d'égale sonie, la pente de la montée devrait augmenter lorsque la fréquence diminue : 6 dB par octave à partir de 250 Hz et 12 dB par octave en dessous de 100 Hz [1]. La plupart des circuits bien connus de commandes de volume à compensation fine (TKRG), à l'exception peut-être des plus complexes qui n'ont pas trouvé une large application, ne fournissent pas la loi et la profondeur de correction requises. Dans le TKRG le plus courant avec une résistance variable ayant une prise (ou sans prises) [2], la profondeur de correction LF n'est pas supérieure à 15 dB et sa pente diminue à des fréquences inférieures à 100 Hz. Pour un exemple sur la fig. 1 montre la réponse en fréquence typique d'un TKRG passif sur une résistance variable sans prises [2]. On voit que la montée corrective à une fréquence de 50 Hz avec un gain du régulateur de -40 dB est de 13 dB, la pente en dessous de 100 Hz ne dépasse pas 3 dB par octave, ce qui est tout à fait insuffisant. Des caractéristiques similaires ont également TKRG sur une résistance à une prise.
En fonctionnement, de telles commandes créent un effet désagréable: lorsque le volume est réduit, la profondeur du son est perdue et une tendance à "marmonner" apparaît. Les tentatives d'augmenter le degré de correction aux fréquences les plus basses en ajoutant un circuit RC à la rupture du fil commun d'une résistance variable conduisent à un rétrécissement de la plage de contrôle du volume. Le volume dans ce cas ne diminue pas à zéro, ce qui est très gênant dans la pratique. Un autre inconvénient des appareils mentionnés est le changement incorrect de la correction lors du réglage du volume. Une correction notable de la réponse en fréquence se produit souvent à la position médiane du régulateur, lorsque le volume réel (sensibilité) est encore élevé. En conséquence, l'équilibre tonal est perturbé dans la zone la plus fréquemment utilisée du volume sonore moyen. Malheureusement, toutes les lacunes répertoriées sont également caractéristiques du TKRG électronique, fabriqué sur des microcircuits spécialisés. Sur la fig. La figure 2 montre la réponse en fréquence d'un régulateur Toshiba TC9235 très complexe, qui a un faible niveau de bruit (moins de 2 μV) et une distorsion non linéaire (moins de 0,01%), un contrôle du volume numérique à plusieurs niveaux, un bouton-poussoir pratique , etc. [3]. Avec tout cela, le régulateur fournit une correction fine pas meilleure que le TKRG déjà considéré.
Dans les appareils de reproduction sonore grand public, la plage de fréquences inférieure à 100 Hz est également considérée comme "problématique" pour les liaisons d'extrémité du chemin. Ainsi, un système acoustique de petite taille a rarement une fréquence de coupure inférieure inférieure à 50...60 Hz à un niveau de -3 dB. Typiquement, la chute de pression acoustique commence déjà à une fréquence de 100 Hz. Parfois, des égaliseurs de haute qualité ou des égaliseurs de basses spéciaux basés sur des filtres d'ordre élevé sont utilisés pour le compenser. Mais en même temps, il faut tenir compte de la capacité de surcharge limitée de l'UMZCH aux basses fréquences et réduire le degré de correction tout en augmentant le volume. L'application de signaux inférieurs à la fréquence de résonance aux têtes dynamiques ne conduit qu'à une augmentation de la distorsion. Actuellement, il existe des auto-correcteurs de basses spéciaux (X-Bass, etc.), qui forment dynamiquement la réponse en fréquence, en tenant compte de tous les facteurs ci-dessus. Mais il s'agit le plus souvent de développements "propriétaires" fermés réalisés sur des microcircuits spécialisés sans marquage [4]. Le dispositif proposé résout ces problèmes de manière plus simple. Au cours de son développement, de nouvelles solutions de circuit ont été utilisées, obtenues par simulation informatique dans Micro-Cap 7.1.0, suivies de tests sur une planche à pain. En conséquence, il a été possible de créer un appareil simple qui combine avec succès le TKRG lui-même avec un correcteur de basses, qui "termine" la réponse en fréquence dans la gamme de fréquences inférieure à 100 Hz et régule sa course en fonction de la position du volume contrôle. Le schéma de principe de l'appareil (un canal) est illustré à la fig. 3. Il se compose d'un TKRG passif et d'un correcteur de basses actif assemblés sur une puce DA1.Les deux parties sont combinées en un seul ensemble afin que les inconvénients du régulateur passif soient éliminés par la partie active de l'appareil.
Le TKRG passif est réalisé sur les éléments R1-R4, C1, C2 selon le schéma bien connu (voir Fig. 1) dans une version simplifiée. Le filtre R3R4C1C2 abaisse les médiums en fonction de la position du curseur R2. Les paramètres de filtre sont choisis pour fournir le maximum d'amplification des basses. La correction RF ne pose aucun problème et est fixée par la capacité du condensateur C1. De la sortie du TKRG passif, via le circuit C3R6, le signal est envoyé à l'entrée inverseuse de l'ampli-op DA1.1, qui amplifie le signal (jusqu'à 14 dB) et forme la réponse en fréquence par deux circuits OOS. Le premier - à travers la résistance R5, les éléments du TKRG, y compris le contrôle du volume R2, et le circuit d'entrée C3.R6; le second - via le lien en forme de T R7 - R10 et la puce DA1.2 avec des éléments associés. Un gyrateur est assemblé sur la puce DA1.2, imitant une inductance. Avec le condensateur C5, il forme un circuit oscillant avec une fréquence de résonance de 45 ... 50 Hz. A cette fréquence, le signal OOS est atténué au maximum et une bosse dans la réponse en fréquence de l'OA DA1.1 se forme. Dans le même temps, la pente de la réponse en fréquence en dessous de 100 Hz atteint 10 dB par octave, et la montée totale (réglable) à une fréquence de 45 Hz est de +27 dB par rapport à une fréquence de 2 kHz avec la position de contrôle du volume - 41 dB (Fig. 4). Ces paramètres sont proches des valeurs requises de caractéristiques d'intensité sonore égales.
La limitation de l'amplitude des signaux avec des fréquences inférieures au courant alternatif résonant est formée dans l'appareil en raison de la pente naturelle de la courbe de résonance de l'analogue du circuit LC sur DA1.2 et deux HPF: C3R6 et C6Rin, où Rbx est le impédance d'entrée de la cascade suivant le régulateur. Pour ce régulateur, la résistance de charge équivalente est supposée être de 100 kOhm, pour une autre résistance d'entrée, la capacité C6 doit être recalculée pour que la constante de temps C6Rbx ne change pas. Le deuxième OOS - à travers la résistance R5 - dépend également de la fréquence, car il comprend un filtre formé par les résistances R3, R5 et le condensateur C2. Un tel FOS compensateur a été proposé par l'auteur dans l'article [5], où le principe de son fonctionnement est décrit en détail. Le résultat se réduit à un redressement supplémentaire de la branche basse fréquence de la réponse en fréquence à mesure que le volume augmente. Ainsi, la correction requise est obtenue lors du passage d'un volume faible à moyen (Fig. 4), et non d'un volume moyen à élevé (voir Fig. 1,2). De plus, en choisissant la profondeur de rétroaction appropriée, vous pouvez éliminer la surcharge de l'UMZCH à des niveaux de volume proches du maximum, similaires aux égaliseurs de basses dynamiques. L'efficacité de la rétroaction à travers la résistance R5 est illustrée par la réponse en fréquence simulée (Fig. 5).
Les courbes sont calculées pour la version avec contre-réaction (R5 = 12 kΩ) et sans contre-réaction (R5 = 1 MΩ). Comme on peut le voir sur les graphiques, l'OOS agit de manière sélective et seules les basses fréquences sont affaiblies. Avec le contrôle du volume réglé sur -20 dB, l'atténuation est faible - environ 7 dB, et au gain maximum, elle atteint 26 dB. En même temps, OOS lisse complètement le pic de correction des basses, alignant la réponse en fréquence. Sans cela, l'UMZCH aurait déjà été surchargé en position médiane du TKRG et il aurait fallu effectuer des manipulations manuelles avec le contrôle de la tonalité des graves. Dans la bonne position selon le schéma du curseur de la résistance R9 et de la résistance supérieure R13, le régulateur, avec les valeurs indiquées sur le schéma, a les caractéristiques indiquées sur la Fig. 4. Cependant, une grande variation dans le type de réponse en fréquence est possible: avec une résistance d'accord R9, vous pouvez régler la profondeur de correction des basses dans la plage de 0 ... + 6 dB (Fig. 6).
La portée est indiquée à un volume sonore moyen ; quand elle diminue, elle augmente, quand elle augmente, elle diminue, c'est-à-dire l'appareil ajuste de manière adaptative la profondeur de réglage en fonction des courbes d'intensité sonore égales et des capacités de surcharge UMZCH. Si vous le souhaitez, la résistance variable R9 peut être amenée sur le panneau avant et utilisée comme commande de tonalité des graves. Son avantage réside dans le fait que, contrairement aux ponts et autres commandes RC, il régule les graves, et non toute la bande de fréquence jusqu'à 1000 Hz. Pour des changements de tonalité en douceur, vous avez besoin d'une résistance variable avec une courbe de contrôle de type B. La haute qualité du régulateur dans son ensemble est due à l'OOS profond, à l'absence de condensateurs à oxyde et à l'utilisation du microcircuit TL074. Ses quatre amplificateurs opérationnels se caractérisent par des harmoniques extrêmement faibles (Kg - 0,003%) et de bonnes performances de bruit. Grâce à cela, l'appareil peut être utilisé comme préamplificateur avec un gain allant jusqu'à 14 dB, suffisant, par exemple, pour compenser les pertes d'un contrôle de tonalité passif. Sinon, le gain peut être réduit à un ou moins avec une résistance d'accord R13, ce qui réduira proportionnellement le niveau de bruit. Comme avec tous les TKRG, la précision de la sonie dépend du gain du chemin audio. Il peut être ajusté par la résistance d'accord R13 mentionnée ou d'autres disponibles sur le chemin. Il suffit de prendre en compte la répartition du gain et les propriétés de bruit des liaisons de chemin. En modifiant le niveau du signal, en sélectionnant la résistance R5, l'équilibre tonal est maintenu sur toute la plage de contrôle du volume. Si l'UMZCH est surchargé au volume maximum, la valeur de la résistance R5 doit être réduite en fonction du ressenti subjectif du contenu des basses et de leur distorsion. D'autres options de réglage consistent à décaler le pic de résonance de la correction des basses en sélectionnant les résistances R11, R12 pour un haut-parleur spécifique. La profondeur des basses est contrôlée par la résistance R9 comme décrit ci-dessus. Dans les chemins de la plus haute qualité, le remplacement de l'ampli op TL074 est possible avec le NE5534A. Cependant, dans des cas plus simples, il est tout à fait possible d'utiliser l'UO K157UD2A avec les circuits de correction appropriés. Dans ce cas, le coefficient harmonique augmente d'environ un ordre de grandeur et le niveau de bruit intrinsèque à un coefficient de transmission unitaire ne sera pas pire que -80 dB. Sinon, le régulateur est assemblé sur des pièces ordinaires: résistances MLT-0,125, condensateurs KM de petite taille. En tant que régulateur R2, une résistance double variable importée de petite taille avec une valeur nominale de 50 kOhm (caractéristique de régulation de type B) est utilisée. La présence dans l'appareil de résistances R3, R4, connectées en parallèle avec la section supérieure R2 selon le schéma, permet l'utilisation d'une résistance variable avec une caractéristique de commande linéaire (type A), cependant, dans ce cas, le saut initial en volume est inévitable avec une régulation plus douce. La vérification expérimentale et l'écoute subjective ont confirmé la haute qualité du régulateur. L'écart de l'AFC réel par rapport à ceux simulés n'a pas dépassé quelques décibels. Le niveau de bruit propre du régulateur au gain unitaire s'est avéré inférieur à la limite d'audibilité. Le fonctionnement du régulateur se caractérise par le bon équilibre tonal à n'importe quel volume, la préservation des basses "profondes" au volume minimum et l'absence de surcharge UMZCH à des niveaux de volume proches du maximum. Dans de nombreux cas, il est possible de renoncer complètement à l'utilisation du contrôle de tonalité conventionnel et d'utiliser uniquement l'égaliseur de basses. littérature
Auteur : A.Pakhomov, Zernograd, région de Rostov.
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