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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Égaliseurs de signaux sonores. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / l'audio En plus de généraliser les informations sur les différents types d'égaliseurs, l'auteur fournit plusieurs schémas d'appareils multibandes basés sur de nouveaux microcircuits spécialisés importés, donne des recommandations pour la configuration des appareils eux-mêmes et la configuration des systèmes audio avec une unité d'égalisation. Les équipements audio et systèmes de haut-parleurs modernes offrent une reproduction sonore de haute qualité uniquement dans une salle spécialement équipée conçue pour écouter de la musique. La plupart des locaux d'habitation, surtout les petits, ne sont pas adaptés à cet usage. En tout point de tels locaux se produit un phénomène tel que l'interférence (addition de différentes phases) d'ondes sonores provenant directement des systèmes acoustiques et réfléchies par les murs, le plafond, le sol, les meubles. Dans le même temps, des ondes stationnaires apparaissent à certaines fréquences - ventres et creux d'intensité sonore avec des irrégularités allant jusqu'à 20 dB. ce qui nécessite d'ajuster la réponse en fréquence du système audio dans certaines bandes de fréquences. Une isolation phonique insuffisante de la pièce conduit à devoir écouter des programmes sonores à un niveau considérablement réduit par rapport au niveau auquel ils sont formés (environ 90 de fond). En conséquence, pour conserver le timbre sonore, il est nécessaire d'augmenter le niveau de volume aux fréquences inférieures à 200 et supérieures à 5000 XNUMX Hz. La compensation correspondante introduite dans les commandes de volume est généralement incomplète. La régulation de la réponse en fréquence est également nécessaire pour résoudre d'autres problèmes : corriger le son des phonogrammes de mauvaise qualité et les erreurs dans la réponse en fréquence des équipements, compenser les changements d'audition liés à l'âge, sélectionner le timbre sonore au goût de l'auditeur. Pour ajuster la réponse en fréquence, des commandes de tonalité et des égaliseurs sont utilisés. Les commandes de tonalité – passives et actives – sont relativement simples. Des informations détaillées sur leurs circuits avec des formules de calcul sont données dans [1]. Ils vous permettent de modifier en douceur la réponse en fréquence aux basses et hautes fréquences jusqu'à ±14... 18 dB aux bords de la plage. La pente maximale de la réponse en fréquence dans les régulateurs réels peut atteindre 4...5 dB par octave. Est-ce beaucoup ou un peu ? Dans les petites pièces, les vibrations sonores avec des fréquences inférieures à 40 Hz sont fortement atténuées, et dans la plage de 80...200 Hz, au contraire, elles sont légèrement amplifiées. L'atténuation aux basses fréquences peut atteindre 10 dB ou plus. Il semblerait que le contrôle de tonalité ait des capacités suffisantes pour compenser cette baisse. Mais il est fondamentalement impossible d'égaliser la réponse en fréquence dans cette zone avec un simple contrôle de tonalité. En augmentant le niveau des fréquences les plus basses, les signaux déjà gonflés dans la bande 80...200 Hz seront amplifiés en même temps. La situation ne peut être corrigée que par un égaliseur - un régulateur multibande qui vous permet de définir le coefficient de transmission requis dans une bande de fréquences étroite. Il existe des égaliseurs manuels et électroniques. Les premiers, à leur tour, sont divisés en graphiques, paramétriques et paragraphes. Jusqu'à récemment, les égaliseurs graphiques (GE) étaient les plus répandus. Dans ceux-ci, la gamme de fréquences audio est divisée en bandes (maximum - 24 bandes dans l'égaliseur Technics SH-8020). Le coefficient de transmission dans les bandes individuelles est ajusté à l'aide de résistances variables, par exemple du type SPZ-23. avec un régulateur linéaire, de sorte que la position de leurs curseurs sur le panneau de réglage reflète clairement la forme de la réponse en fréquence, cela détermine le nom - graphique. Dans (2), plusieurs dispositifs de ce type sont envisagés pour des amplificateurs à tubes et à transistors ayant cinq ou six bandes de commande avec des fréquences de 40, 90, 250, 2000 6000, 15 000, XNUMX XNUMX Hz. Les filtres passe-bande avec circuits LC, en raison de leur encombrement et de la nécessité d'un blindage, n'ont pas été largement utilisés. Les égaliseurs modernes utilisent uniquement des filtres RC passifs et actifs. La conception de GE avec des filtres passe-bande actifs est examinée en détail dans [3]. où un égaliseur à cinq bandes est proposé. Après avoir construit un tel égaliseur, j'ai été confronté au fait que l'introduction d'une correction par les régulateurs provoque une violation notable de l'équilibre stéréo de l'image sonore. La raison de ce phénomène a été citée dans [4]. Pour maintenir l'équilibre stéréo à n'importe quelle position des commandes, il est nécessaire que les valeurs de la fréquence de résonance et du facteur de qualité des filtres dans les canaux gauche et droit ne diffèrent pas de plus de 5 %. Leur différence avec les valeurs calculées est moins significative. Pour y parvenir, l'appareil utilise des composants passifs avec une tolérance ne dépassant pas ±3 %. Il est difficile de faire cela dans des conditions amateurs. Le problème est résolu en utilisant des filtres assemblés selon le circuit illustré à la Fig. 1.
Le circuit de réglage de fréquence dans chacun d'eux est formé de résistances R2 - R5 et de condensateurs C1, C2. Les résistances ajustables R1 et R2 vous permettent de définir avec précision les valeurs requises du facteur de qualité (bande passante) et de la fréquence centrale du filtre. Dans [4] une description est donnée d'un égaliseur d'octave à dix bandes assemblé selon ce circuit en utilisant des pièces avec une tolérance de ±10 %. Les paramètres de filtre sont 30, 60, 120, 240, 480, 960, 1920, 3840, 7080, 15360 Hz. L'égaliseur s'avère volumineux - dans la version stéréo, il contient 11 amplificateurs opérationnels de type K157UD2, plus de 250 résistances et condensateurs. Mais c’est le prix à payer pour pouvoir construire un appareil à partir de pièces détachées sans sélection. La faisabilité de l'utilisation de tels filtres passe-bande a été confirmée dans un travail détaillé sur les calculs de filtres (5). Il indique que leur sensibilité à la propagation des valeurs des composants est deux à trois fois inférieure à celle des filtres précédemment utilisés. Les égaliseurs graphiques sont largement utilisés dans les équipements audio. L'égaliseur à cinq bandes de l'amplificateur stéréo Las-pi-005 permet d'ajuster la réponse en fréquence à des fréquences de 40, 250, 100*0, 5000 15, 000 004 Hz. Le tuner domestique "Corvette-31,5-stereo" utilise un GE à six bandes, et un égaliseur stationnaire de la même marque comporte dix bandes avec des fréquences de 63 ; 125 ; 250 ; 500 ; 1000 ; 2000 ; 4000 ; 8000 ; 16 000 ; XNUMX XNUMX Hz. Dans les récepteurs radio et amplificateurs audiofréquences modernes, les GE sont fabriqués sur des microcircuits spécialisés qui simplifient ces produits. Le côté positif de ces GE est également leur faible coût, qui ne dépasse généralement pas 1 dollar. En figue. Les figures 2 et 3 montrent les schémas de connexion des microcircuits BA3822LS de ROHM et LS2009 de SGS-Thomson, formant des égaliseurs à cinq et dix bandes. Ces schémas sont très simples et ne nécessitent aucune explication.
Maintenant - à propos des égaliseurs paramétriques (PE). Ils diffèrent des graphiques par le plus petit nombre de rayures et de thèmes. que les fréquences centrales des bandes et leur largeur (facteur de qualité du filtre) peuvent être modifiées par l'auditeur. Les versions à trois à cinq bandes de ces appareils permettent, par des moyens simples, de fournir un ajustement efficace de la réponse en fréquence avec des résultats réalisables dans le GE avec 8 à 11 bandes. Mais dans chaque bande PE, deux éléments de régulation et deux contrôles sont nécessaires. Des méthodes de mise en œuvre de dispositifs paramétriques basés sur des contrôles de tonalité passifs avec des fréquences variables des points d'inflexion de la réponse en fréquence sont indiquées dans [1]. Le premier exemple d'un tel régulateur à deux bandes a été décrit dans [6]. Le diagramme et la description détaillée avec les formules de calcul d'un PE à cinq voies sont donnés en (7). Selon l'auteur, il possède de larges capacités. L'accord de fréquence dans les filtres passe-bande est assuré dans les intervalles 19...60...185 ; 62...190...600 : 190...600...1850 ; 620...1900...6000 ; 1900...6000...18 500 Hz. ceux. deux filtres par décade de fréquence, chaque filtre couvrant également la décade. Les résistances et condensateurs fixes doivent avoir une tolérance d'au moins ±5 %. Comme inconvénient de ce circuit, il convient de noter la nécessité d'utiliser des résistances variables quadruples pour régler la fréquence du filtre. Le facteur de qualité des filtres varie entre 0,5 et 2,5. Les égaliseurs paragraphes ne diffèrent pas des égaliseurs paramétriques par la conception de leur circuit. Ils utilisent uniquement le côté externe du GE – une représentation visuelle de la réponse en fréquence. Il existe une autre classe d'égaliseurs : les égaliseurs électroniques, qui vous permettent de définir l'une des nombreuses réponses en fréquence préformées. Les formes de telles caractéristiques pour l'écoute de programmes sonores de différents types et genres musicaux ont déjà été développées. Sony, par exemple, utilise les paramètres de réponse en fréquence fixes suivants dans ses produits :
La pratique montre que la plupart des propriétaires d'équipements audio choisissent précisément ces paramètres pour les commandes de tonalité et les égaliseurs graphiques. Pour mettre en œuvre un tel ensemble de paramètres de réponse en fréquence fixes, un certain nombre de microcircuits spécialisés ont été produits. Il s'agit notamment du M62412P de Mitsubishi et du BA3842F SMD de ROHM. La commutation des options de réponse en fréquence est effectuée en appliquant des tensions de différents niveaux aux entrées du microcircuit. Dans chacun des canaux stéréo du M62412R, les formes de réponse en fréquence peuvent être ajustées séparément. La puce SMD BA3842F (la figure 4 montre son schéma de connexion) dispose d'une unité d'amplification des basses fréquences. Ils sont isolés par un filtre spécial et, après amplification supplémentaire, sont ajoutés au signal traité. Trois étapes d'un tel ajustement sont possibles. Les résistances R9, R10 doivent être sélectionnées afin d'obtenir les tensions indiquées sur le schéma.
Des microcircuits plus complexes sont également produits qui vous permettent de sélectionner jusqu'à 15 réglages de réponse en fréquence fixes, comme dans le centre musical Sony MHC RX110AV. D'autres types de dispositifs de ce type offrent à l'auditeur la possibilité de créer trois à cinq paramètres de réponse en fréquence personnalisés en plus des paramètres fixes choisis lors de la conception du microcircuit. Mais tous ces appareils sont contrôlés par un microcontrôleur spécial. Un exemple est la puce TEA6360 de Philips. Le nombre de composants externes est minime, il n'y a pas de résistances variables. À proprement parler, un égaliseur doté d'un tel microcircuit ne peut être qualifié de graphique que si, lors de son réglage, la forme de la réponse en fréquence est affichée sur l'écran. Le logiciel du microcontrôleur correspondant et les nouveaux indicateurs ergonomiques offrent de telles opportunités. Étant donné que le schéma de connexion du microcircuit TEA6360 est présenté avec des erreurs dans certaines publications, sur la Fig. 5 montre sa version correcte.
Considérez d'autres caractéristiques techniques des égaliseurs. La bande passante en eux. en règle générale, égal à 20...20 000 Hz. Ce paramètre pour les équipements audio est généralement indiqué simultanément avec l'ampleur de l'irrégularité du coefficient de transmission dans une bande donnée, mais par rapport à un égaliseur, une telle caractéristique semble inutile. Le niveau du signal d'entrée est de 0,2...0,5 V et dépasse rarement la norme 0,8 V. Le facteur de distorsion non linéaire est inférieur à 0,1 %. Le coefficient de transmission à la position moyenne des régulateurs est proche de l'unité. Sa plage de réglage est généralement de ±11 dB. bien que dans la littérature il existe des descriptions de conceptions d'égaliseurs avec des limites de réglage de ±15...24 dB (l'une d'entre elles a indiqué la possibilité d'étendre cette plage à ±40 dB). Avec tout changement de gain dans n'importe quelle bande de fréquence, l'égaliseur redistribue l'énergie du signal d'entrée d'une nouvelle manière, améliorant ou affaiblissant l'intensité de ses harmoniques constitutives avec des fréquences situées dans la bande réglable. Cela signifie que sa sortie produit un signal avec une composition harmonique différente de celle de l'entrée. Tout écart des régulateurs par rapport à la position moyenne entraîne l'apparition de distorsions de phase dont la visibilité augmente avec la profondeur de correction du coefficient de transmission et l'augmentation de la plage de fréquence de régulation. L'apparition de telles distorsions dans un signal traversant l'égaliseur est le prix à payer pour la possibilité d'un ajustement plus profond de la réponse en fréquence. Il est communément admis que lorsque le gain dans les bandes ne change pas de plus de ±4...6 dB, les distorsions qui en résultent sont tout à fait acceptables et pratiquement imperceptibles, même pour une personne ayant l'oreille musicale. Des changements significatifs dans une ou deux bandes d'un égaliseur 10 à 12 bandes sont également autorisés. Mais une utilisation plus large de ses capacités provoque l’apparition de bruissements, de sonneries et d’harmoniques brusques. Dans les équipements fixes portables et de mauvaise qualité, on trouve désormais le plus souvent des commandes de tonalité passives à deux bandes avec des points d'inflexion fixes de la réponse en fréquence. décrit dans [1], ou GE à trois et quatre voies. Les capacités de ces appareils sont proches, mais les égaliseurs sont préférables en raison de la plus grande clarté de la forme de la réponse en fréquence. Les faibles caractéristiques des équipements de cette classe permettent d'utiliser toute la plage de réglage du niveau de transmission dans les bandes sans trop nuire à la qualité de la reproduction sonore. Les équipements haut de gamme utilisent des égaliseurs avec cinq bandes de réglage ou plus. Compte tenu de ce qui précède, la plage de fonctionnement de la régulation ne doit pas dépasser ±4...6 dB. Un ajout indispensable à un tel égaliseur est un analyseur de spectre de signal de sortie. L'opportunité d'utiliser un égaliseur sur les systèmes haut de gamme (Hi-End) est remise en question dans de nombreuses sources. Arrêtons-nous sur les méthodes de réglage de la réponse en fréquence, qui ne sont pratiquement pas abordées dans la littérature, bien qu'elles soient relativement complexes. L'égaliseur doit corriger deux types de défauts : les permanents (niveau de volume réduit, défauts de réponse en fréquence des équipements, des systèmes acoustiques et de la salle), ainsi que ceux qui surviennent rapidement - correction des phonogrammes de mauvaise qualité, sélection du son souhaité couleur. Il existe différentes manières de les réparer. La correction de l'erreur de réponse en fréquence est rarement nécessaire - lors de l'installation d'un système audio dans une pièce, après sa réparation ou lors d'une modification de l'intérieur de la pièce. Il est recommandé de commencer par préciser l'emplacement d'installation du système d'enceintes afin de minimiser l'intensité des ondes stationnaires dans la pièce, qui se manifeste par l'irrégularité du champ sonore aux basses fréquences, sans perturber la taille de la zone d'effet stéréo. . Pour ce faire, vous devez essayer de déplacer les enceintes vers un autre emplacement ou de les tourner vers l'auditeur. De petits changements dans la disposition des meubles, des miroirs mobiles, des peintures, des photographies peuvent entraîner des changements importants dans la répartition du champ sonore. À ce stade, les commandes de l'égaliseur sont en position médiane. Le champ sonore (en particulier pour les fréquences les plus basses) doit être diffus - son intensité en tous points de la pièce doit être la même ou diminuer uniformément avec la distance par rapport aux émetteurs sonores. En pratique, on ne peut se rapprocher de cet idéal qu’à l’intérieur de la zone dans laquelle l’effet stéréo est observé et où se trouvent les auditeurs. Il peut être nécessaire d'utiliser des émetteurs sonores supplémentaires. Ensuite, aux fréquences où l’uniformité du champ sonore n’est pas obtenue, celle-ci est corrigée en ajustant l’égaliseur. Pour effectuer cette correction, un équipement de mesure est nécessaire : un générateur de bruit, un microphone avec une réponse en fréquence connue pour la pression acoustique, un analyseur de spectre. Les égaliseurs haut de gamme produits par de grandes sociétés étrangères sont équipés de tels équipements pour leur configuration. Si l'ensemble d'équipements spécifié n'est pas disponible, il sera remplacé par un générateur de sons et un microphone avec millivoltmètre. Enfin, vous pouvez utiliser une cassette avec une bande magnétique de mesure, et déterminer à l'oreille l'emplacement des points de pression acoustique maximale (minimale). La position résultante des commandes de l'égaliseur (leurs curseurs doivent être situés sous la forme d'une courbe lisse) doit être considérée comme nulle pour un système audio donné dans une pièce donnée. Ce serait bien si cela était marqué d'une manière ou d'une autre sur le panneau de réglage. Cela facilitera le retour après tout changement dans la réponse en fréquence. Le réglage opérationnel ne doit être effectué que pendant un certain temps, pour obtenir un son particulier d'un certain morceau de musique et, une fois terminé, revenir à la position d'origine des commandes. À cet égard, la meilleure solution au problème du réglage du timbre sonore semble être une situation dans laquelle le système audio dispose de deux égaliseurs : un pour améliorer les propriétés acoustiques de l'équipement et de la pièce, et le second pour ajuster rapidement le timbre. coloration des œuvres musicales écoutées. Comme premier, il est rationnel d'installer un GE à octaves de 10 à 12 bandes ou un PE à cinq bandes. Le grand nombre d’éléments de contrôle dont ils disposent est une bénédiction, car ils permettent un réglage précis de la réponse en fréquence. En deuxième option, mieux vaut choisir un appareil plus simple : un électronique à réglages fixes ou un GE à cinq voies. Une manière plus élégante de résoudre ce problème consisterait à utiliser un égaliseur électronique qui crée une variété de paramètres de réponse en fréquence personnalisés. Chacun d'eux doit ajuster les propriétés acoustiques de l'équipement et de la pièce, et également appliquer à cet ajustement l'un des effets sonores mentionnés précédemment. Il est généralement admis que le réglage du GE s'effectue dans la plupart des cas à l'aveugle, en sélectionnant au hasard les réglages des régulateurs, et que leur meilleure position n'est généralement pas atteinte. Cela s'applique encore plus à l'EP. Ce travail ne peut être facilité et rendu conscient qu'à l'aide d'un analyseur de spectre intégré - un appareil permettant de mesurer et d'afficher les niveaux de signal dans plusieurs bandes de fréquences. Inclus dans le chemin audio, il vous permet de contrôler la distribution de fréquence de l'énergie du signal d'entrée et de contrôler objectivement ce processus afin d'obtenir un son optimal. littérature
Auteur : V.Brylov, Moscou
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Commentaires sur l'article : Vladimir Merci! Une aide très détaillée et visuelle, même pour les débutants plus ou moins compréhensifs dans le son.
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