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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Hi-Fi et contrôle du volume. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à transistors Je commencerai peut-être par une citation : "La tâche de régulation du niveau du signal - en d'autres termes, "l'intensité" - est l'un des problèmes les plus difficiles dans les circuits des équipements audio" [1]. Ici, l'auteur, simplifiant considérablement le problème, assimile des concepts tels que "niveau de signal" et "intensité", puis décrit son contrôle de niveau. Le niveau de signal est un concept du domaine des circuits pour les amplificateurs de fréquences audio (et pas seulement). Les termes "contrôle de niveau" ou "contrôle de gain" sont utilisés ici. Et la sonie est un concept du domaine de l'acoustique physiologique, où « sonie », « niveau de sonie », etc. sont utilisés [2]. Le concept de "volume" est beaucoup plus compliqué que le terme "niveau de signal", utilisé par les ingénieurs du son et les ingénieurs du son et désignant la quantité de tension (en volts ou décibels) à différents points du chemin d'amplification du son. Les commandes de niveau, contrairement aux commandes de volume, sont des dispositifs indépendants de la fréquence. Il existe même un "contrôle de volume finement compensé" (ça sent la tautologie !), désignant un contrôle qui tient compte des propriétés de l'ouïe. Il convient de mentionner le terme "contrôle du volume physiologique", similaire à celui qui vient d'être nommé. Sans aucun doute, les commandes de volume des équipements Hi-Fi sont, en règle générale, légèrement compensées ou physiologiques. Nous n'envisagerons pas l'équipement du "haut de gamme" (Hi-End), puisque tous les caprices des snobs y sont satisfaits pour beaucoup d'argent. Le luxe est un must ! On sait que la sensibilité de l'oreille humaine dépend de la fréquence [3], et donc le volume sonore perçu de manière égale à différentes fréquences correspond à différents niveaux de pression acoustique. Graphiquement, cette dépendance est illustrée par des "courbes d'égale sonie" (Fig. 1). Pour assurer une reproduction de haute qualité d'un programme sonore particulier, il est nécessaire, en se concentrant sur des courbes d'intensité sonore égales, de compenser les différences correspondantes de sensibilité auditive. Cette tâche est conçue pour effectuer des contrôles de volume légèrement compensés [2].
Cependant, la conception d'un tel régulateur est loin d'être aisée. Le fait est que la forme des courbes d'égale sonie est ambiguë. Elle dépend de nombreux facteurs, notamment des propriétés acoustiques de la pièce d'écoute, de la présence de bruits masquants, des caractéristiques de l'audition de l'auditeur, etc. De ce fait, la tonalité du contrôle de volume compensé, qui est nécessaire dans un cas ou dans l'autre, s'avère également ambiguë. Et pourtant, selon les auditeurs, de bons résultats peuvent être obtenus si l'on utilise des courbes étalons d'égale sonie des sons purs pour une onde sonore plane. Mais ils doivent être ajustés, guidés par les considérations ci-dessous. Lors de l'écoute de programmes musicaux, le niveau de volume ne dépasse généralement pas 90 phon et peut être réduit par l'auditeur au seuil d'audition ou au niveau de bruit dans la pièce. Pour plus de précision, nous prenons la plage de contrôle du volume à des fréquences de 1 à 2 kHz égales à 80 dB. On supposera que la réponse en fréquence du régulateur est linéaire, et que le programme musical est équilibré en timbre dans la position du régulateur correspondant au volume maximum (80 phon). Le passage de ce niveau de volume à un autre, par exemple 60 phon, nécessite une correction de la réponse en fréquence du régulateur. Pour obtenir à partir de la dépendance corrigée de la Fig. 1, nous traçons une ligne horizontale passant par la division de 80 dB sur l'axe L (représenté par une ligne pointillée). Ensuite, nous mesurons les distances de cette ligne droite à plusieurs points situés sur la courbe d'égale intensité sonore 80 von. De plus, ces distances sont établies à partir des points correspondants sur la courbe d'égale sonie 60 von. A travers les nouvelles coordonnées ainsi obtenues, on trace une courbe qui sera la réponse en fréquence ajustée du régulateur dans une position correspondant à un niveau de volume de 60 phon. De même, par rapport à la courbe d'égale sonie 80 phon. les réponses en fréquence corrigées sont construites à des niveaux de volume de fond de 40, 20 et 0 (3) et la famille de réponses en fréquence de la commande de volume requise pour une intensité sonore correcte est obtenue. Dans la plage de volume de 80 dB, il est représenté sur la Fig. 2 (lignes épaisses pleines).
Il est maintenant nécessaire de construire un contrôle de volume finement compensé dont la famille de réponse en fréquence se rapproche de celle requise de la meilleure façon possible. Dans la gamme de fréquence inférieure à 2 kHz, la courbe correspondant au gain minimum peut être approximée par la réponse en fréquence d'un circuit RC. illustré à la Fig.3a. Cette caractéristique à gauche de la fréquence d'inflexion f1 (Fig. 3b) a une pente de 6 dB par octave. Si la résistance R2 de ce circuit est rendue variable, et sa résistance minimale est choisie bien inférieure à R1. alors lors du réglage de la résistance R2, tout en modifiant le coefficient de transmission du circuit, la fréquence de l'inflexion de sa réponse en fréquence changera également. Comme on peut le voir sur la Fig. 2, en tenant compte de l'approximation à moins de 3 dB, la fréquence d'inflexion doit se déplacer le long de la ligne BT pendant la régulation afin de fournir l'intensité sonore souhaitée. La plage de changement de résistance R2 dans ce cas ne peut pas être supérieure à 100, puisque fa / fv<100. D'autre part, le gain Kp du régulateur à une fréquence de 2 kHz, comme on peut le voir sur la Fig. 2 et comme mentionné précédemment, devrait changer de 80 dB (d'un facteur 10000 2). La résistance RXNUMX devrait changer du même montant.
Il est bien évident qu'en changeant la résistance d'une seule résistance R2, il ne sera pas possible d'obtenir un tel décalage de la fréquence d'inflexion et changement du coefficient de transfert. Cependant, en augmentant le nombre de circuits RC connectés en série et en même temps en réduisant les limites de réglage de la résistance R2 dans chacun d'eux. ce problème peut être résolu. Déjà deux de ces circuits RC (la constante de temps du deuxième circuit doit être 20...40 fois supérieure à celle du premier) permettent d'obtenir un résultat tout à fait acceptable : l'écart des courbes de la famille de réponse en fréquence réelle (pointillés lignes de la Fig. 2) de celle requise (ligne continue) ne dépasse pas 3 dB. Aux fréquences supérieures à 2 kHz, une diminution de volume de 80 à 60 phon s'accompagne de l'apparition d'une inflexion sur la courbe 60 phon à une fréquence de 5 kHz avec une pente de 3 dB par octave. Avec une nouvelle diminution du volume jusqu'au seuil de sensation auditive (fond de niveau 3), la fréquence d'inflexion passe de 5 à 3 kHz, tandis que la pente des courbes ne change pratiquement pas. Dans cette plage de fréquences, le fond de la courbe 3 peut être approximé par la réponse en fréquence du circuit RC illustré sur la figure 4a. Les valeurs des résistances R1 et R2 sont les mêmes que dans le circuit RC. illustré à la Fig.3a. Une modification de la résistance R2 n'entraîne pas de décalage de la fréquence d'inflexion f2 (Fig. 4b).
Pour que l'augmentation du volume de 60 à 80 phon ne s'accompagne pas d'une augmentation des fréquences audio plus élevées, le circuit RC doit fournir une compensation de fréquence au coefficient de transmission maximal, ce qui peut être obtenu en shuntant la résistance R2 avec un condensateur C2 d'une capacité telle que les constantes de temps T2 = R1C1 et x3 seraient égales =R2-C2. Dans ce cas, la diminution de la résistance R2, nécessaire au contrôle du volume, s'accompagnera d'une diminution de la constante de temps T3 et d'un décalage de la fréquence de coupure du circuit RC (f3=1/2nR2-C2) vers une fréquence plus élevée région, tandis que la fréquence d'inflexion f2 restera inchangée, ce qui garantira la réponse en fréquence de correspondance requise du circuit RC avec des courbes d'intensité sonore égales dans la plage de fréquences supérieure à 2 kHz. Un exemple de mise en œuvre pratique d'un contrôle de volume légèrement compensé est illustré à la Fig. 5 [4, 5]. Les résistances des résistances et des condensateurs qui y sont inclus peuvent être calculées à l'aide des relations suivantes :
Pour éviter de shunter le circuit R5-C5. l'amplificateur AF connecté à la sortie du régulateur doit avoir une grande impédance d'entrée et une petite capacité d'entrée. Il peut notamment être réalisé selon le circuit suiveur de tension sur l'amplificateur opérationnel avec des transistors à effet de champ à l'entrée. L'impédance de sortie de l'amplificateur connecté avant le régulateur doit être 20 fois inférieure à la résistance R2. Les résistances variables du contrôle de volume à compensation fine doivent être doublées. Dans notre cas, leurs fonctions sont assurées par des photorésistances R4, R5, et la résistance R10 sert d'organe de réglage. changement de courant à travers une lampe à incandescence HL1. Les photorésistances SFZ-1 utilisées dans le contrôle du volume ont une vitesse élevée (constante de temps - inférieure à 0,06 s) et la plage nécessaire de changement de résistance. Lampe à incandescence (subminiature) - NSM (6,3 Vx20 mA). le courant qui le traverse varie entre 6 ... 18 mA. Des photorésistances sont placées à proximité de la lampe à incandescence et l'ensemble du régulateur est placé dans un écran métallique opaque. La figure 5 montre une commande à deux canaux pour un amplificateur stéréo. Dans celui-ci, il est nécessaire de sélectionner des photorésistances par paires dans différents canaux de sorte que lors du changement dans la plage de 104 à 106 Ohms, leurs résistances ne diffèrent pas de plus de 20%. Sinon, le déséquilibre des canaux sera perceptible lorsque le volume est modifié. La balance stéréo est ajustée par la résistance R9 à ±6 dB. Les condensateurs C7, CB éliminent les bruissements et les craquements créés par les résistances variables. La résistance variable R10 doit avoir une caractéristique de régulation linéaire. Résistances fixes - avec un écart de résistance par rapport à la valeur nominale ne dépassant pas ± 5%. Condensateurs C1. C4, C5 - papier MBM, le reste - céramique. La capacité du condensateur C6 dépend de la capacité de l'installation et de la capacité d'entrée de l'amplificateur connecté à la sortie du contrôle de volume. Les lampes à incandescence doivent être alimentées par une source d'alimentation stabilisée. Régler le régulateur revient à s'assurer de la linéarité de la réponse en fréquence à Kn = 0 dB (en sélectionnant C6) et à vérifier l'identité de sa famille de réponse en fréquence dans les différents canaux de l'amplificateur stéréo à différents niveaux de volume. Un autre exemple de régulateur est illustré à la figure 6. Il utilise des résistances variables doubles avec une dépendance linéaire de la résistance sur l'angle de rotation de l'axe (groupe "A"). Pour un régulateur stéréo, vous devez utiliser deux résistances variables doubles. Une telle solution ne pose pas de problèmes particuliers de réglage de la balance, si des échelles de niveau de volume sont appliquées au panneau où les deux résistances sont installées.
La tentative d'utilisation d'une quadruple résistance se heurte à de grandes difficultés; premièrement, c'est un "oiseau" très rare dans notre région, deuxièmement, ses résistances ont de grandes variations de résistance, et troisièmement, un régulateur d'équilibre est en outre nécessaire, ce qui ne simplifie pas l'ensemble de la conception. Les écarts dans les résistances des résistances doubles sont tout à fait acceptables pour ce circuit. Si les résistances doubles ont une résistance différente, les capacités des condensateurs doivent être recalculées en fonction des rapports donnés. Les résistances R3 et R5 servent à arrêter la montée des basses fréquences en dehors de la gamme audio. Avec les curseurs des résistances variables en position haute, le gain du régulateur est de -6 dB. La plage de réglage à une fréquence de 2 kHz est de 80 ... 85 dB. Écart par rapport à l'AMX requis - pas plus de ± 2 dB. si la résistance de charge du régulateur est supérieure à 1 MΩ et la capacité de charge est inférieure à 50 pF. Condensateurs C1. C3. C5 - film, le reste - mica. Réglage du régulateur - oui, pas de réglage ! Et enfin, je dirai que si vous n'écoutez que de la musique forte, il suffit d'avoir un contrôle de niveau avec une plage de contrôle de 10 ... 15 dB. Mais si vous voulez ressentir le charme d'une musique calme, comme si vous veniez du parc le plus proche, alors construisez ce contrôle de volume, vous ne le regretterez pas ! littérature
Auteur : I. Pougatchev, Minsk
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Commentaires sur l'article : Boris Dans le texte selon les figures 4 et 5, il y a des inexactitudes dans la notation et les valeurs indiquées des résistances et des constantes de temps.
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