Схема предварительного усилителя матюшкина на импортных транзисторах. "Электроника и Радиотехника"Все для любителей! О настройке и возможных проблемах

Большинство аудиолюбителей достаточно категорично и не готово к компромиссам при выборе аппаратуры, справедливо полагая, что воспринимаемый звук обязан быть чистым, сильным и впечатляющим. Как этого добиться?

Поиск данных по Вашему запросу:

Предварительный усилитель с темброблоком матюшкина

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Пожалуй, основную роль в решении этого вопроса сыграет выбор усилителя.
Функция
Усилитель отвечает за качество и мощь воспроизведения звука. При этом при покупке стоит обратить внимание на следующие обозначения, знаменующие внедрение высоких технологий в производство аудио - аппаратуры:

• Hi-fi. Обеспечивает максимальную чистоту и точность звука, освобождая его от посторонних шумов и искажений.
• Hi-end. Выбор перфекциониста, готового немало заплатить за удовольствие различать мельчайшие нюансы любимых музыкальных композиций. Нередко к этой категории относят аппаратуру ручной сборки.

Технические характеристики, на которые следует обратить внимание:

• Входная и выходная мощность. Решающее значение имеет номинальный показатель выходной мощности, т.к. краевые значения часто недостоверны.
• Частотный диапазон. Варьируется от 20 до 20000 Гц.
• Коэффициент нелинейных искажений. Здесь все просто - чем меньше, тем лучше. Идеальное значение, согласно мнению экспертов - 0,1%.
• Соотношение сигнала и шума. Современная техника предполагает значение этого показателя свыше 100 дБ, что сводит к минимуму посторонние шумы при прослушивании.
• Демпинг-фактор. Отражает выходное сопротивление усилителя в его соотношении с номинальным сопротивлением нагрузки. Иными словами, достаточный показатель демпинг-фактора (более 100) уменьшает возникновение ненужных вибраций аппаратуры и т.п.

Следует помнить: изготовление качественных усилителей - трудоемкий и высокотехнологичный процесс, соответственно, слишком низкая цена при достойных характеристиках должна Вас насторожить.

Классификация

Чтобы разобраться во всем многообразии предложений рынка, необходимо различать продукт по различным критериям. Усилители можно классифицировать:

• По мощности. Предварительный - своеобразное промежуточное звено между источником звука и конечным усилителем мощности. Усилитель мощности, в свою очередь, отвечает за силу и громкость сигнала на выходе. Вместе они образуют полный усилитель.

Важно: первичное преобразование и обработка сигнала происходит именно в предварительных усилителях.

• По элементной базе различают ламповые, транзисторные и интегральные УМ. Последние возникли с целью объединить достоинства и минимизировать недостатки первых двух, например, качество звука ламповых усилителей и компактность транзисторных.
• По режиму работы усилители подразделяются на классы. Основные классы - А, В, АВ. Если усилители класса А используют много энергии, но выдают высококачественный звук, класса B с точностью до наоборот, класс AB представляется оптимальным выбором, представляя собой компромиссное соотношение качества сигнала и достаточно высокого КПД. Также различают классы C, D, H и G, возникшие с применением цифровых технологий. Также различают однотактные и двухтактные режимы работы выходного каскада.
• По количеству каналов усилители могут быть одно-, двух- и многоканальными. Последние активно применяются в домашних кинотеатрах для формирования объемности и реалистичности звука. Чаще всего встречаются двухканальные соответственно для правой и левой аудиосистем.

Внимание: изучение технических составляющих покупки, конечно, необходимо, но зачастую решающим фактором является элементарное прослушивание аппаратуры по принципу звучит-не звучит.

Применение

Выбор усилителя в большей степени обоснован целями, для которых он приобретается. Перечислим основные сферы использования усилителей звуковой частоты:

1. В составе домашнего аудиокомплекса. Очевидно, что лучшим выбором является ламповый двухканальный однотакт в классе А, также оптимальный выбор может составить трехканальный класса АВ, где один канал определен для сабвуфера, с функцией Hi - fi.
2. Для акустической системы в автомобиле. Наиболее популярны четырехканальные усилители АВ или D класса, в соответствии с финансовыми возможностями покупателя. В автомобилях также востребована функция кроссовер для плавной регулировки частот, позволяющей по мере необходимости срезать частоты в высоком или низком диапазоне.
3. В концертной аппаратуре. К качеству и возможностям профессиональной аппаратуры обоснованно предъявляются более высокие требования в силу большого пространства распространения звуковых сигналов, а также высокой потребности в интенсивности и длительности использования. Таким образом, рекомендуется приобретение усилителя классом не ниже D, способного работать почти на пределе своей мощности (70-80% от заявленной), желательно в корпусе из высокотехнологичных материалов, защищающем от негативных погодных условий и механических воздействий.
4. В студийной аппаратуре. Все вышеизложенное справедливо и для студийной аппаратуры. Можно добавить о наибольшем диапазоне воспроизведения частот - от 10 Гц до 100 кГц в сравнении с таковым от 20 Гц до 20 кГц в бытовом усилителе. Примечательна также возможность раздельной регулировки громкости на различных каналах.

Таким образом, чтобы долгое время наслаждаться чистым и качественным звуком, целесообразно заранее изучить все многообразие предложений и подобрать вариант аудио аппаратуры, максимально отвечающий Вашим запросам.

На фото: предусилитель «Натали» в корпусе спутникового ресивера

В статье речь пойдет о моём варианте сборки предварительного усилителя «Натали» с удачным решением проблемы корпуса.

Этот проект стал очередным долгостроем в моем списке и побил все сроки по выполнению. Дело в том, что мысль о сборке предусилителя появилась больше года назад, а вместе с мыслью в моем ящичке для деталей поселились почти все необходимые для этой схемы компоненты.

И, как это часто бывает, весь энтузиазм внезапно куда-то испарился, так что пришлось свернуть все начатое на неопределенное время. Хотя почему неопределенное… очень даже определенное – до наступления осенних холодов, когда все летние дела, которых было очень много в этом году, будут завершены и появится свободное время для паяния.

О схеме и деталях

Схему выбирал долго, очень долго! Путь к этому предварительному усилителю начинался с использования в качестве ПУ с регулятором тембра специализированных микросхем вроде LM1036 или TDA1524, но меня от этого греха благополучно отговорили местные форумчане. Далее была схема, взятая с какого-то иностранно сайта на трех ОУ типа TL072 с регулировкой ВЧ и НЧ. Даже вытравил ПП и собрал, и слушал некоторое время этот пред, но не легла душа к нему.

Потом обратил внимание на схему знаменитого предусилителя Солнцева, и уже во время поиска информации по ПУ Солнцева наткнулся на схему, напоминающую солнцевскую в связке с пассивным РТ Матюшкина. Это была . Это было как раз то, что мне надо!

Немного упростив схему предусилителя и, доработав ее под себя, получил вот такой результат. Переход на одноэтажное питание и удаление «лишних» деталей позволило несколько упростить разводку платы, сделать ее односторонней и главное немного уменьшить размеры ПП. В схеме ничего существенного не менял, что могло бы ухудшить качество звука, только убрал ненужные мне функции обхода регулятора тембра, баланса и блок тонкомпенсации.

В схему регулятора тембра ничего своего не вносил, но все равно понадобилось разводить плату заново, т.к. не нашел в интернете готовую одностороннюю печатку нужного мне размера. Коммутация режимов темброблока сделана на отечественных реле РЭС-47.

Для того, чтобы сделать нужное мне управление регулятором тембра и предусилителем на несколько дней погрузился в теорию принципов работы счетчиков и триггеров отечественных микросхем. Для предусилителя выбрал корпус от спутникового ресивера, отжившего свое, в котором имелось довольно большое окошко, и его нужно было заполнить чем-то красивым и полезным. Так вот, захотелось мне сделать так, чтобы была визуальная информация о режимах регулятора тембра, и лучше, если это будут не светодиоды, а привычные глазу и мозгу цифры. В результате нарисовалась такая схема из трех МС.

К561ЛЕ5 задает импульсы, которые поступают на входы К174ИЕ4 и К561ИЕ9А. Счетчик на ИЕ9 управляет 4-мя ключами, переключающими реле на РТ Матюшкина. Одновременно с этим счетчик на ИЕ4 меняет показания на семисегментном индикаторе АЛС335Б1, указывая, в каком режиме находится регулятор тембра в данный момент. Цифра «0» соответствует режиму с минимальным уровнем низких частот, цифра «3» – максимальным. Еще один простой электронный переключатель выполнен на МС К155ТМ2. Одна половина микросхемы управляет релюшкой, переключающей режимы индикатора уровня сигнала, вторая половина отвечает за реле селектора входов. Ну, и типовая схема индикатора уровня сигнала на МС LM3915 отдельно для каждого канала.

Блок питания сделан на базе трансформатора ТП-30, разумеется с перемотанной под нужные напряжения вторичной обмоткой.

Все напряжения стабилизированные:
+/- 15В - на / LM337 для питания платы предусилителя
+9В на 7805 для питания реле и блока управления
+5В опять же на для питания USB звуковой карты

О настройке и возможных проблемах

Несмотря на всю кажущуюся сложность схемы и множество деталей, при правильной сборке и применении заведомо исправных и рекомендованных для этой схемы компонентов, можно с большой долей вероятности отгородить себя от неприятных сюрпризов, которые могут возникнуть при сборке данного ПУ. Единственная часть всей этой схемы, которая нуждается в настройке – это собственно сама плата предусилителя. Нужно установить ток покоя, проверить уровень постоянки не выходе, и форму сигнала.

Рекомендованный ток покоя для этого ПУ 20-22 мА, и рассчитывается он по падению напряжения на 15-ти омных резисторах R20, R21, R40, R42. Для тока 20-22 мА на этих резисторах должно падать 300-350 мВ (300:15=20, 350:15=22). Падение напряжения, а соответственно и ток можно регулировать в ту или иную сторону изменением номинала резисторов R9, R10, R30, R31 (в оригинале схемы 51 Ом). Большему току покоя соответствует большее сопротивление резистора и наоборот. В своем варианте, вместо постоянных резисторов 51 Ом, я впаял многооборотные подстроечные номиналом 100 Ом, что позволило без лишних усилий и с высокой точностью выставлять нужный ток покоя.

Две неприятности , с которыми может столкнуться человек, решивший повторить данный предусилитель - это возбуд, и постоянка на выходе. Причем, как правило, первая проблема порождает вторую. Сначала нужно убедиться в наличии или отсутствии постоянной составляющей на выходе каждого буфера и каждого ОУ. Допускается небольшое количество постоянки, но именно небольшое, грубо говоря не более нескольких мВ.

Если постоянки нет, я вас поздравляю! Если есть – ищем в чем причина, а причин не так уж и много. Это либо ошибка в монтаже, либо «не та» деталь, либо где-то есть возбуд. Первым делом нужно внимательно осмотреть плату на предмет непропая или наоборот – слипшихся дорожек, перепроверить все ли детали нужного номинала вы используете, и если все правильно остается третий вариант, т.е. возбуд. Для его поиска вам понадобится осциллограф.

Сам я столкнулся с этой проблемой. Во всех четырех буферах была постоянка на выходе в размере 100-150 мВ. И причиной ее возникновения оказалась как раз-таки «не та» деталь. Дело в том, что вместо операционных усилителей OPA134 у меня были установлены NE5534, которые не совсем подходят для применения в этой схеме. Долго и безуспешно я боролся с этой проблемой, а проблема исчезла сама собой после замены ОУ на OPA134.

О расположении и соединении

Из-за того, что имеющийся корпус был не очень большого размера, пришлось рисовать все платы заново, чтобы хоть на пару сантиметров сделать их компактнее. Размещение плат в корпусе получилось очень плотным, но к счастью все вместилось. Все – это плата предусилителя, регулятора тембра, сдвоенная плата блока управления и индикации, USB звуковая карта, трансформатор блока питания и плата выпрямителей-стабилизаторов, и две маленькие платы селектора входов и регулятора громкости и ВЧ.

Все общие провода соединил в одной точке, на плате регулятора громкости и высоких частот. Это избавило от пугающей меня проблемы гула и фона, которые возможны при неправильно разведенной земле.

Опять же из-за стесненных условий, плату управления и индикации пришлось сделать составной, состоящей из одной большой и одной маленькой платы. Соединяются они между собой через штырьковый разъем.

Все платы крепил к шасси корпуса через вот такие пластиковые изолирующие проставки. Это позволило полностью изолировать платы от контакта, как с металлическим корпусом, так и друг от друга, в местах, где этого не нужно.

Удобный корпус

Расскажу немного и о самом корпусе. Как я уже упоминал – в качестве корпуса для предусилителя используется корпус от спутникового ресивера. Старичок верой и правдой служил много лет, несколько раз ремонтировался и после очередной поездки в мастерскую был переправлен мне с диагнозом «труп».

Хорошие были раньше корпуса, большие! Именно по причине своих размеров и большого окна я и выбрал этот корпус. На лицевой панели кроме надписей не оказалось ничего лишнего. Остались, конечно 3 незадействованный кнопки, но это не страшно. Закрасил надписи матовой краской из балончика, купленного в автомагазине. Краска процентов на 98 совпала по цвету с той, которой был покрашен корпус изначально. Разницу можно заметить, только если очень присмотреться.

В качестве ручек для этих регуляторов установил , которые кстати . Они отлично (на мой взгляд) вписались в общий дизайн предусилителя, который выдержан в серебристо-черном цвете.

О звуке и впечатлениях

И настало время рассказать о самом интересном, о том что же получилось в итоге. А в итоге получилась еще одна хорошая игрушка в моей коллекции звуковоспроизводящей аппаратуры.

Схема несомненно заслуживает внимания и того, чтобы ее повторяли. Звучание готового устройства понравилось, оно вносит какой-то свой окрас в музыку. Несмотря на всего лишь 4 ступени в регуляторе тембра Матюшкина, не могу сказать, что регулировок низких частот не хватает. Четырех позиций регулятора НЧ вполне достаточно для того, чтобы подобрать нужный уровень низких частот для конкретного стиля музыки и своих предпочтений.
Любите взрывной бас? Переключаем темброблок в четвертое положение и пусть колонки рвутся! Диапазона регулировок по высоким тоже хватает с избытком при положении ручки максимально вправо, количество высоких начинает резать слух.

Высококачественный предварительный усилитель NATALY

Принципиальная схема, описание, печатная плата

Данный предварительный усилитель служит для тембровой коррекции и тонкомпенсации при регулировании громкости. Возможно использование для подключения наушников.

Для высококачественного тракта, имеющего в своём составе УМЗЧ с нелинейными и интермодуляционными искажениями порядка 0,001% становятся важны и остальные ступени, которые должны позволять полностью реализовать заложенный потенциал. В настоящее время известны много вариантов реализации высоких параметров, в том числе и на ОУ. Причиной разработки своего варианта предварительного усилителя стали следующие факторы:

При сборке предусилителя на ОУ порог его выходного напряжения, а следовательно - перегрузочная способность – целиком определяются напряжением питания ОУ, и в случае питания от +\-15В не может быть выше этого напряжения.
Результаты субъективных экспертиз предусилителей на ОУ в чистом виде (без выходных повторителей) и с таковыми, например, на основе параллельного усилителя – показывают предпочтение слушателей схеме ОУ+повторитель, при практически идентичных параметрах «с точки зрения Кг», это объясняется сужением спектра искажений ОУ при работе на высокоомную нагрузку и работе его выходного каскада без захода в режим АВ, дающий коммутационные искажения, практически ниже уровня чувствительности приборов (Кг ОУ ОРА134, например – 0,00008%), но хорошо заметных при прослушивании. Именно поэтому, а также по ряду других причин слушатели чётко выделяют предусилитель с выходным каскадом на транзисторах.
Известное схемное решение, содержащее интегральный повторитель на основе параллельного усилителя BUF634 довольно дорогостояще (цена буфера не менее 500 руб), хотя внутренняя схема буфера может быть легко реализована на дискрете – за гораздо более вменяемую сумму.
Усилители, в которых ОУ работает в малосигнальном режиме, показывают высокие характеристики, но по результатам прослушиваний проигрывают. Кроме того, они очень критичны к настройке и требуют как минимум, генератора меандра и широкополосного осциллографа. И всё это при явно худших субъективных результатах.

Недостаток выходного напряжения при схеме ПУ (ОУ + буфер) может быть устранён при реализации в буфере усиления по напряжению, а глубокая местная ООС устраняет искажения. Достаточно высокий начальный ток покоя в выходных транзисторах буфера гарантирует его работу без характерных для двухтактных структур в режиме АВ искажений. Наличие всего двукратного усиления напряжения позволяет добиться повышения перегрузочной способности на 6 дБ, а при трёхкратном – эта цифра становится равной 9 дБ. При работе буфера от источника питания +\-30В размах его выходного напряжения получается 58 вольт от пика до пика. Если же буфер запитать от +\-45В – то выходное напряжение от пика до пика может составить порядка 87В. Такой запас благоприятно отразится при прослушивании виниловых дисков, имеющих характерные особенности в виде щелчков от пыли.
Двухкаскадная реализация предварительного усилителя связана с тем, что темброблок вносит ослабление в сигнал до 10…12 дБ. Конечно, можно компенсировать это путём увеличения усиления второго каскада, но, как показывает практика, на темброблок лучше подавать как можно большее напряжение – это увеличивает отношение сигнал\шум. Кроме того, довольно часто встречаются диски, записанные с большим пик-фактором (громкие пики и довольно низкая средняя громкость). Это не недостаток сведения, скорее, наоборот, потому как звукорежиссёры зачастую злоупотребляют компрессором, пытаясь уместить в диапазон компакт-диска все ступени громкости звука. Но нельзя делать вид, что таких записей не существует. Слушатель при этом добавляет громкость. Таким образом, и второй каскад должен обладать не меньшей перегрузочной способностью, кроме того, он должен обладать малым собственным шумом, высоким входным сопротивлением и способностью без искажений пропускать реальный сигнал после темброблока, в котором крайние частоты звукового диапазона идут с наибольшим подъемом. Дополнительным требованием является линейная АЧХ при отключении темброблока, ровная ПХ при тестировании меандром и субъективная незаметность ПУ в тракте.

В качестве темброблока использован хорошо себя зарекомендовавший темброблок Матюшкина. Он имеет 4хступенчатую регулировку НЧ и плавную регулировку ВЧ, а его АЧХ хорошо соответствует слуховому восприятию, во всяком случае, классический мостовой ТБ, (который тоже может быть применён), слушателями оценивается ниже. Реле позволяет при необходимости отключить всякую частотную коррекцию в тракте, уровень выходного сигнала настраивается подстроечным резистором по равенству усиления на частоте 1000 Гц в режиме с ТБ и при обходе.
Регулятор баланса встроен в ООС второго каскада и особенностей не имеет.
Малое напряжение смещения у ОРА134 (в практике автора на выходе второго каскада не более 1 мВ) позволяет исключить переходные конденсаторы в тракте, оставив лишь один – на входе ПУ, потому как неизвестен уровень постоянного напряжения на выходе источника сигнала. И, хотя на выходе второго каскада на схеме указаны конденсаторы 4,7мкФ+2200 пФ – при уровне смещения нуля около милливольта и менее – их можно смело исключить, закоротив. Это положит конец спорам о влиянии конденсаторов в тракте на звук – наиболее радикальным методом.

Расчётные характеристики:

Кг в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц - менее 0,001% (типовое значение порядка 0,0005%)
Номинальное входное напряжение, В 0,775
Перегрузочная способность в режиме обхода темброблока - не менее 20 дБ.
Минимальное сопротивление нагрузки, при котором гарантируется работа выходного каскада в режиме А - при максимальном размахе выходного напряжения "от пика до пика" 58В 1,5 кОм.

При использовании предварительного усилителя только с проигрывателями СД допустимо снижение напряжения питания буфера до +\-15В потому как диапазон выходного напряжения таких источников сигнала заведомо ограничен сверху, на параметрах это не отразится.
Налаживание предварительного усилителя следует начинать с проверки режимов по постоянному току выходных транзисторов буферов. По падению напряжения в цепях их эмиттеров устанавливают ток покоя – для первого каскада около 20 мА, для второго – 20..25 мА. При использовании небольших теплоотводов, которые при +\-30В становятся обязательными – можно, ориентируясь по ситуации с температурой - ток покоя увеличить еще немного.
Подбор тока покоя лучше всего выполнять резисторами в эмиттерах первых двух транзисторов буфера. При малом токе-увеличить сопротивления, при большом – уменьшить. Изменять нужно одинаково оба резистора.
При установленном токе покоя далее ставим регуляторы ТБ в положение, соответствующее максимально плоской АЧХ, и, подав на вход сигнал 1000 Гц с номинальным напряжением 0,775В – замеряем напряжение на выходе второго буфера. Затем включаем режим обхода и подстроечным резистором добиваемся той же амплитуды, что и с ТБ.
На завершающей стадии подключаем регулятор стереобаланса, проверяем на отсутствие разных форм неустойчивости (автор с такой проблемой не столкнулся) и проводим прослушивание. Настройка ТБ Матюшкина хорошо освещена в статье автора и здесь не рассматривается.
Для питания предусилителя рекомендуется стабилизированный источник питания, с независимыми обмотками для ПУ и релейной коммутации. Технически требования к питанию ничего нового не представляют. Основное – малый уровень СЧ и ВЧ шумов, с подавлением по питанию которых ситуация у ОУ известна. Про уровень пульсаций - он не должен превышать 0,5 – 1мВ.

Полный комплект плат состоит из двух каналов ПУ, РТ Матюшкина (одна плата на оба канала) и блока питания. Печатные платы разработаны Владимиром Лепёхиным.

Двухсторонняя печатная плата Предварительного усилителя:

УВЕЛИЧИТЬ

Печатная плата для ТБ Матюшкина с релейным переключением:

УВЕЛИЧИТЬ Схема стабильна.Пульсаций напряжения на выходе не заметно, измерения проводил на осциллографе в режиме 0,01дел./вольт(у моего это минимальный предел).

УВЕЛИЧИТЬ

Результаты измерений:

На ОРА134 (только первое звено из двух), питание - одноступенчатое, +\-15В:

Кни(1 кГц).......................... -98дБ (около 0.0003%)
Ким(50Гц+7кГц).................менее -98дБ (около 0,0003%)

На ОРА132 (оба звена), полная версия, питание двухступенчатое:

Кни (1кГц).......................... -100дБ (около 0,00025%)
Ким (19кГц+20кГц)................... -96дБ (около 0,0003%)

В случае самовозбуждения каскадов на ВЧ следует параллельно резисторам R28, R88 и комплементарным им в другом канале запаять слюдяные корректирующие конденсаторы ёмкостью от 100 до 470пФ. Такое было обнаружено при использовании транзисторов ВС546\ВС556 + 2SA1837\2SC4793.

Во вложениях можно скачать все файлы схем и печатных плат в форматах SPlan 6.0 и SL 5.0 соответственно,

В оригинальной схеме ТБ Матюшкина высокие частоты регулируются переменным резистором. Это не укладывалось в концепцию моей конструкции, поэтому резистор был заменен на релейный делитель. Но нужно было сократить количество реле, чтобы регулировку НЧ, ВЧ и включение директа вписать в 7 ног ULN2003. Схему коммутации на трех реле, вместо четырех, я позаимствовал на форуме. Для минимизации платы использованы лавсановые конденсаторы Epcos на 63в c шагом ножек 5мм.

Схема управления переключением реле полностью аналогична РГ Никитина. Единственное дополнение - выход X4 Direct для внешнего реле обхода темброблока. Реле Direct включается, когда все тембры выставлены в 0. Дополнительной команды включения Direct у контроллера пока не предусмотрено, но ее не трудно добавить.

Регулятор громкости PGA2311 c селектором входов

Это первый модуль, с которого началась разработка контроллера. PGA2311 (U2) по управлению представляет из себя два восьмиразрядных сдвиговых регистра, включенных последовательно. Каждый регистр управляет громкостью своего канала. У микросхемы есть выход данных, к которому был подключен еще один обычный регистр U3. Он управляет четырьмя входными реле. Оставшиеся четыре ноги регистра через делитель на 3V передают команды USB цапу - воспр./пауза, стоп, перемотка вправо/влево, пред./след. трек. Это дает возможность с пульта усилителя управлять воспроизведением плей-листов на компьютере, что достаточно удобно. Аналоговое и цифровое питание раздельное и осуществляется от трех стабилизаторов - U4, U5, U6. На плате установлены диодные мосты и фильтры, нужно только подключить трансформатор. Вместо PGA2311 может быть применена микросхема PGA2310, для этого достаточно заменить стабилизаторы U4 и U5 на аналогичные с выходным напряжением 12V. Важная особенность - цифровое и аналоговое питание необходимо подавать синхронно. Конструкция модуля предполагает установку на заднюю стенку усилителя.

Вместо первого аналогового входа можно установить USB Цап PCM2706. Все материалы по нему я выкладывал на форум. В таком случае вместо разъема X1 RS-813 устанавливается разъем на 3 входа RS-613. На операционном усилителе U1 сделан дополнительный фильтр для ЦАПа. Кроме того, он усиливает выход ЦАПа до стандартных 1.2в.

Измерения

Качество работы модулей после сборки проверялось с помощью измерений программой RightMarkAudioAnalyzer. В качестве звуковой карты использовалась EMU-0404. Благодаря этому я смог обнаружить и исправить некоторые ошибки в разводке плат. Не буду загромождать статью картинками с результатами измерений, они приложены к файлам проекта. В общем можно сказать, что шумы и гармоники модулей лежат на грани измерительных возможностей EMU-0404.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин
	Контроллер
U1	Линейный регулятор	LM7805			Поиск в win-source
U2	МК AVR 8-бит	ATmega16			Поиск в win-source
U3, U4	ИС I2C интерфейса	PCF8574A			Поиск в win-source
U5	Операционный усилитель	LMC6482QML			Поиск в win-source
Q1, Q2	Биполярный транзистор	MMBT3904			Поиск в win-source
Q3	Биполярный транзистор	BC807			Поиск в win-source
R1, R2	Резистор	1.8 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R3, R4, R5, R17, R18, R19, R20, R21, R22	Резистор	10 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R6, R8	Резистор	100 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
R9	Резистор подстроечный	10 кОм		3296x	Поиск в win-source
R10, R11	Резистор	4.7 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R12	Резистор	10 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
R13, R14	Резистор подстроечный	47 кОм		3296x	Поиск в win-source
R15, R16	Резистор	5.1 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
С1, C2, C3, C4, C5, C6, C7	Конденсатор	10 мкф		SMD 1206	Поиск в win-source
D1	Диод	SMA4007		SMA	Поиск в win-source
PH1	ИК-приемник	TSOP34838		38мгц 2.5 мм, 1-Out, 2-Gnd, 3-Vs	Поиск в win-source
S1	DIP-переключатель	DS1040-08RT			Поиск в win-source
X1, X6	Разъем угловой	S4B-XH-A		XH 2.5 мм, 4 контактa	Поиск в win-source
X2	Вилка штыревая	PLS-6R		2.54мм 1х6	Поиск в win-source
X3, X11, X12	Разъем угловой	S5B-XH-A		XH 2.5 мм, 5 контактов	Поиск в win-source
X4, X5, X7, X10, X13	Разъем угловой	S3B-XH-A		XH 2.5 мм, 3 контактa	Поиск в win-source
X8	Вилка штыревая	PLS-9R		2.54мм 1х9	Поиск в win-source
X9	Гнездо на плату	PBS-16		2.54мм 1х16	Поиск в win-source
	Дисплей	WH2004		HD44780	Поиск в win-source
	Термо-датчик
U1	Датчик температуры	LM75AD			Поиск в win-source
C1	Конденсатор	10 мкф		SMD	Поиск в win-source
R1	Резистор	100 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
	РГ Никитина
U1	Сдвиговый регистр	SN74HC595			Поиск в win-source
U2	Составной транзистор	ULN2003			Поиск в win-source
R1	Резистор	1.1 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R2	Резистор	82 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R3	Резистор	2 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R4	Резистор	36 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R5	Резистор	3.6 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R6	Резистор	16 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R7	Резистор	6.2 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R8	Резистор	6.8 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R9	Резистор	8.2 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R10	Резистор	1.8 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R11	Резистор	9.1 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R12	Резистор	240 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
R13	Резистор	10 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R14	Резистор	6.2 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
R15	Резистор	*		SMD 1206	Поиск в win-source
R16	Резистор	*		SMD 1206	Поиск в win-source
R17	Резистор	100 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R18, R19	Резистор	0 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
R20, R21, R22	Резистор	15 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
С1	Конденсатор	10 мкф		SMD 1206	Поиск в win-source
K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7	Реле	G6H-2F		TQ2SA или аналогичные	Поиск в win-source
X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X11	Разъем	B2B-XH-A		XH 2.5 мм, 2 контакта	Поиск в win-source
X9 , X10	Разъем	B5B-XH-A		XH 2.5 мм, 5 контактов	Поиск в win-source
	Селектор входов
U1	Сдвиговый регистр	SN74HC595			Поиск в win-source
D1, D2, D3, D4	Выпрямительный диод	PMLL4148L			Поиск в win-source
R1, R2, R3	Резистор	10 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
С1	Конденсатор	10 мкф		SMD1206	Поиск в win-source
K1, K2, K3, K4	Реле	G6H-2F		TQ2SA 5в или аналогичные	Поиск в win-source
X1, X2, X3, X4	Разъем	PBS-2		2.54мм 1х2	Поиск в win-source
X5	Разъем	PBS-5		2.54мм 1х5	Поиск в win-source
	Регулятор тембров Матюшкина
U1	Сдвиговый регистр	SN74HC595			Поиск в win-source
U2	Составной транзистор	ULN2003			Поиск в win-source
R1	Резистор	100 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R2, Rl20, Rr20	Резистор	0 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
R3, R4, R5	Резистор	10 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl1, Rr1	Резистор	7.5 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl2, Rr2	Резистор	680 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl3, Rr3	Резистор	940 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl4, Rr4	Резистор	6.8 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl5, Rr5	Резистор	820 Ом		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl6, Rr6	Резистор	1.3 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl7, Rr7	Резистор	2.7 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl8, Rr8	Резистор	10 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl9, Rr9	Резистор	1.5 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl10, Rr10	Резистор	1.8 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl11, Rr11	Резистор	3 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl12, Rr12	Резистор	14 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl13, Rr13	Резистор	1 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl14, Rr14	Резистор	4.7 кОм		3296W	Поиск в win-source
Rl15, Rl16, Rl17, Rr15, Rr16, Rr17	Резистор	16 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl18, Rr18	Резистор	36 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
Rl19, Rr19	Резистор	12 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
C1	Конденсатор	10 мкф		SMD 1206	Поиск в win-source
CL1, CR1	Конденсатор	220 нф		B32529	Поиск в win-source
CL2, CR2, CL4, CR4	Конденсатор	1 мкф		B32529	Поиск в win-source
CL3, CR3, CL6, CR6	Конденсатор	470 нф		B32529	Поиск в win-source
CL5, CR5, CL7, CR7	Конденсатор	1.5 мкф		B32529	Поиск в win-source
CL8, CR8	Конденсатор	4.7 мкф		B32529	Поиск в win-source
CL9, CR9	Конденсатор	2.2 нф		B32529	Поиск в win-source
CL10, CR10	Конденсатор	6.8 нф		B32529	Поиск в win-source
K1, K2, K3, K4, K5, K6	Реле	G6H-2F		TQ2SA 5в или аналогичные	Поиск в win-source
X1, X2	Разъем	B5B-XH-A		XH 2.5 мм, 5 контактов	Поиск в win-source
X3, X4, XL1, XL2, XR1, XR2	Разъем	B2B-XH-A		XH 2.5 мм, 2 контакта	Поиск в win-source
	Регулятор громкости PGA2311 c селектором входов.
U1	Операционный усилитель	OPA2132			Поиск в win-source
U2	ИС обработки аудио сигналов	PGA2311			Поиск в win-source
U3	Сдвиговый регистр	SN74HC595			Поиск в win-source
U4	Линейный регулятор	L79L05			Поиск в win-source
U5, U6	Линейный регулятор	L78L05			Поиск в win-source
U7	Линейный регулятор	LM7812			Поиск в win-source
Q1, Q2, Q3, Q4	Биполярный транзистор	MMBT3904			Поиск в win-source
D1, D2, D3, D4	Выпрямительный диод	M3			Поиск в win-source
D5, D6	Диодный мост	MB6S			Поиск в win-source
R1, R2	Резистор	3.3 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R3, R4	Резистор	6.8 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R5, R6, R7, R8, R15, R16, R17, R18	Резистор	10 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R9, R10, R19, R20	Резистор			SMD 1206	Поиск в win-source
R11, R12, R13, R14	Резистор	20 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R11, R12, R13, R14	Резистор	1.8 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
R21, R22, R32, R24	Резистор	100 кОм		SMD 1206	Поиск в win-source
C1, C2, C3, C4	Конденсатор	510 пФ		SMD 1206	Поиск в win-source
C5, C7	Конденсатор	100 пФ		SMD 1206	Поиск в win-source
C6, C8, C9, C10, C13, C14, C17, C22	Конденсатор	100 нФ			Поиск в win-source
C11, C12, C18, C20, C21		100 мкф			Поиск в win-source
C15, C16, C23	Электролитический конденсатор	2200 мкф			Поиск в win-source
C19	Конденсатор	1 мкф		SMD 1206	Поиск в win-source
K1, K2, K3, K4	Реле	RY12W-K			Поиск в win-source
X1	Разъем	RS-813			Поиск в win-source
X3	Разъем	PBS-3		2.54мм 1х2	Поиск в win-source
X4	Разъем	PBS-6		2.54мм 1х6	Поиск в win-source
X5	Разъем	B4B-XH-A		XH 2.5 мм, 4 контакта	Поиск в win-source
X6, X7, X9	Разъем	B2B-XH-A		XH 2.5 мм, 2 контакта	Поиск в win-source
X8	Разъем	B3B-XH-A		XH 2.5 мм, 3 контакта	Поиск в win-source

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

• Ctrl-Amp.zip (242 Кб)
• Ctrl-Amp PGA2311.zip (251 Кб)
• Ctrl-Amp Nikitin.zip (184 Кб)
• Ctrl-Amp-proteus.zip (49 Кб)
• Ctrl-Amp Selector.zip (51 Кб)
• Ctrl-Amp Termo.zip (35 Кб)
• Ctrl-Amp Matyushkin.zip (74 Кб)

Для высококачественного воспроизведения звуковых программ вид сквозной АЧХ всего тракта, пожалуй, не менее важен для слухового восприятия, чем малый коэффициент нелинейных искажений. Неудачный выбор положений движков регулятора тембра (РТ) может сделать звучание настолько неприятным, что не захочется слушать аппаратуру даже экстракласса с минимальными собственными искажениями других видов. Незаменимым устройством является эквалайзер, которым можно корректировать недостатки акустики помещения, неравномерность АЧХ громкоговорителей и других звеньев, т.е., собственно, выравнивать суммарную АЧХ, а не регулировать тембр. Спектральную обработку в соответствии с индивидуальными особенностями слуха и художественным вкусом слушателя, а также при переходе от одной фонограммы к другой с иным тональным балансом, обычно определяемую как "прибавить басов" или "убрать высокие", следует проводить специально предназначенным для этого РТ, чаще всего двухполосным.

Можно было бы в качестве РТ использовать другой эквалайзер, но это расточительно и неудобно, так как требует (если он многополосный) согласованного перемещения многих движков в соседних частотных полосах. Если же полос немного (3-5), то правильного закона регулирования добиться практически невозможно.

В силу сказанного, РТ должен вызывать к себе не меньшее внимание разработчиков, чем другие узлы аппаратуры. Однако применяемые в настоящее время РТ построены на основе несложных частотно-зависимых цепочек, которые позволяют получать в большинстве случаев только асимптотически логарифмические АЧХ (ЛАЧХ) простейшего вида или близкие к ним. Не изменяет положения регулирование частот перехода и ограничение глубины регулирования тембра.

Для обеспечения естественности звуковоспроизведения существующие схемы РТ мало пригодны. Они "хороши" только при нейтральных положениях регуляторов, когда их влияние на АЧХ исчезает. Об этом свидетельствует большое разнообразие применяемых вариантов РТ (очевидно, из-за неудовлетворенности от работы известных конструкций).

Далее предполагается, что суммарная АЧХ системы звукоусиления, включая акустические системы в конкретном помещении, скорректирована эквалайзером так, что практически не имеет неравномерностей. Необходимость применения РТ при этом вызывается упомянутыми индивидуальным вкусом слушателя и особенностями фонограммы. Рассмотрим, каким требованиям должен удовлетворять РТ для обеспечения максимальной естественности звучания.

Исходим из физиологических особенностей человеческого слуха, учитывая, что громкость звучания зависит не только от уровня звукового давления (УЗД), но и от тембра сигналов.

За основу возьмем известные кривые равной громкости по стандарту DIN-45650, 1966 , приведенные на рис.1,а. Исходя из них, можно построить АЧХ органа слуха -зависимость субъективно ощущаемого уровня громкости (УГ) от частоты сигнала для некоторого уровня звукового давления L. Например, при L=75 дБ, проведя параллельно оси абсцисс прямую, получим ее пересечения с различными изофонами. В этих точках УГ такой же, как и на частоте 1 кГц той же изофоны. Из каждой точки пересечения проводим вертикаль до уровня, равного УГ (в фонах) той же изофоны (УЗД этой изофоны на частоте 1 кГц). Совокупность полученных точек и дает искомую АЧХ для L=75 дБ. Семейство АЧХ органа слуха при различных L показано на рис.1,6.

Входным сигналом для органа слуха являются звуковые колебания, а результат - ощущение громкости и высоты тона. В связи с этим удобно использовать следующую модель слуха, чисто формальную, но полезную для наших целей. Представим орган слуха в виде последовательности акустического фильтра (АФ), в котором сосредоточены частотные свойства слуха, и некоего частотно-независимого преобразователя звукового давления (ЗД) в ощущение громкости. Тогда семейство АЧХ акустического фильтра точно совпадает с рис.1,б, только по оси ординат отложен не УГ в фонах, а УЗД на выходе АФ в децибелах. Преобразователю остается перевести УЗД в децибелах в УГ в фонах в соотношении один к одному. Результирующая АЧХ системы фильтр-преобразователь идентична показанной на рис.1,б. В такой модели удобно рассматривать интересующие нас частотные свойства слуха, поскольку она позволяет обойтись без единицы уровня громкости "фон" и оперировать только с децибелами.

Коэффициент передачи K (f, L) акустического фильтра при частоте f и УЗД L (отношение выходного ЗД к входному) на частоте 1 кГц постоянен и равен единице. Частотные зависимости K (f, L) для различных L показаны на рис.1,в. Они получены из рис.1,б сдвигом его кривых в вертикальном направлении до совпадения ординат кривых, отвечающих частоте 1 кГц.

Кривые на рис.1,в представляют собой естественные АЧХ слуха. Их вид соответствует известному факту, что с уменьшением интенсивности звука чувствительность к низкочастотным колебаниям падает. При изменениях интенсивности орган слуха "автоматически переключается" с одной АЧХ на другую, но мы этого не замечаем, пока воспринимаемые звуки относятся к естественным, привычным сигналам. Например, звучание рояля правильно идентифицируется, независимо от того, находится ли слушатель вплотную к нему или в дальнем конце просторного зала, где создаваемое ЗД намного меньше. В этом смысле ни одна АЧХ (рис.1,в) не является более "правильной", чем другие. В то же время любое искажение естественных АЧХ сразу же ощущается (это легко заметить, вложив в уши по комочку ваты).

Согласно кривым рис.1,в ухо воспринимает звуки в помещении, на открытой местности, в любой обстановке, и звучание кажется естественным, если обстановка естественная. Регулятор тембра звукоусилительного устройства трудно считать элементом естественной обстановки, поскольку натуральные сигналы, спектр которых преобразован РТ, уже не будут восприниматься так же, как в отсутствие РТ. Другими словами, АЧХ системы РТ-орган слуха, вообще говоря, существенно отличаются от естественных АЧХ (рис.1,в), поэтому и звучание в большинстве случаев далеко от естественного.

Нельзя ли найти такой закон регулирования тембра, который не искажал бы вид зависимостей на рис.1,в? Для этого от РТ требуется такая коррекция, которая бы кривую |для L=60 дБ переводила, например, в кривую L=80 дБ, кривую L=80 дБ - в кривую L=100 дБ и т.д.

Иначе говоря, под действием РТ система РТ - АФ должна переключаться с одной АЧХ на другую, подобно тому, как один АФ делает это в естественных условиях при изменениях УЗД. Изменив таким образом уровень НЧ и ВЧ относительно 1 кГц, можно было бы заставить слух поверить, что ему предлагается натуральное звучание, поскольку амплитуды спектральных компонентов сигнала находились бы в привычном соотношении, хотя и при другой громкости.

Для регулирования тембра важны не столько АЧХ слуха сами по себе, сколько отличия между ними (насколько изменяется АЧХ при переходе от одного УЗД к другому). Поэтому для ответа на поставленный выше вопрос рассмотрим приведенные на рис.2 частотные зависимости разности (в децибелах) между значениями K (f, L) для принимаемых за опорный УЗД уровней L, равных последовательно, например, 40, 60 и 100 дБ, и значениями K (f, L) для других УЗД. Эти зависимости следуют непосредственно из рис.1 ,в. Все кривые должны проходить через точку (1 кГц - 0 дБ), но некоторые из них для большей наглядности немного смещены по вертикали от своего действительного положения. Хорошо заметно, что они имеют сходный характер в широком диапазоне интенсивностей звука, что упрощает искомый закон коррекции. По сути, рис.2 показывает, какими должны бы быть изменения АЧХ системы РТ-АФ при регулировках тембра, сохраняющих естественность звучания.

Рассмотрим для примера, каковы изменения АЧХ системы РТ-АФ при взаимодействии с органом слуха традиционного РТ низких частот , асимптотическая ЛАЧХ которого горизонтальна от нулевой частоты до частоты перехода fa (рис.3,а), после которой она убывает с наклоном -20 дБ/дек. в сторону высоких частот до частоты выравнивания fв. Так как РТ включен до АФ, а АЧХ последнего зависит от ЗД приходящего звука, то результирующая АЧХ системы РТ-АФ не определяется просто произведением коэффициентов передачи РТ и АФ (как в линейных системах), которое можно найти сложением соответствующих ординат графиков рис.2 и З,а (при логарифмическом масштабе умножение заменяется сложением). Так допустимо поступать только, чтобы представить приблизительный вид результирующей АЧХ и при небольшой глубине регулирования.

При точном расчете необходимо принимать во внимание не только форму АЧХ, но и отвечающий ей УЗД. Для этого каждую кривую рис.2 нужно сместить по вертикали на величину, равную разности УЗД между нею и опорной АЧХ, служащей началом отсчета. Тот же результат, показанный на рис.3,6 штриховыми линиями, следует также и из рис.1 ,б, если построить зависимости от f разности УГ между опорной АЧХ и АЧХ для других УЗД.

Получим частотные зависимости (штриховые кривые на рис.3,б) относительного уровня выходного сигнала АФ для различных L (без РТ). Очевидно, что ЗД на выходе АФ равно К(ЩР1_, где Р1. - ЗД сигнала на входе АФ, УЗД которого равен L. В качестве опорного уровня для рис.3 взят УЗД L=60 дБ, создаваемый на входе АФ в отсутствии РТ (ему соответствует ЗД, равное Р60).

В этих координатах легко построить результирующие относительные АЧХ системы РТ-АФ. Процедура заключается в нахождении кривых АЧХ, отвечающих уровням подъема сигнала регулятором тембра над исходным УЗД для различных частот, и затем - в нахождении значений, принимаемых этими кривыми для тех же частот (вспомогательные тонкие прямые на рис.3,б). Хорошо заметно, насколько сильно общие АЧХ при таком РТ (сплошные толстые ломаные линии на рис.3,б) отличаются от естественных. Нетрудно построить подобные АЧХ для других типов РТ и убедиться, что они тоже сильно искажают естественные АЧХ слуха.

По причине, о которой говорилось выше, рис.2 еще не дает непосредственно искомые АЧХ физиологического регулятора тембра. Чтобы получить последние, его кривые нужно привести к виду рис.3,б, как было сделано ранее, и затем провести построение, обратное рис.3,б, т.е. по результирующей АЧХ системы РТ-АФ (например, сплошная толстая кривая на рис.3,в, совпадающая по форме с кривой L=100 дБ на рис.2,б) получить АЧХ РТ. Процедура состоит в следующем:

• найти точку пересечения общей АЧХ с какой-либо АЧХ АФ (штриховые линии). Ордината этой точки равна подъему УЗД на выходе системы РТ-АФ на данной частоте f;

• найти пересечение вертикали, опущенной из этой точки, с горизонталью, проходящей на уровне ЗД, соответствующем той же АЧХ. В результате получим точку, дающую подъем УЗД регулятором тембра на входе АФ, вызывающий данный подъем УЗД на выходе системы РТ-АФ. Совокупность полученных точек и дает искомую АЧХ РТ (штрихпунктирная линия на рис.3,в). По виду она похожа на АЧХ АФ, но с меньшей кривизной на низких частотах.

Можно показать, что РТ с АЧХ вида рис.3,в (штрихпунктирная линия) переводит АЧХ АФ для любого значения УЗД в АЧХ, близкую к АЧХ АФ некоторого более высокого (относительно взятого) значения УЗД. Поэтому общие АЧХ такого РТ вместе с органом слуха близки к естественным.

Таким образом, семейство АЧХ физиологического РТ будет напоминать рис.2, только линии должны иметь меньшую кривизну. Схема пассивного РТ показана на рис.4,а, семейство его АЧХ в диапазонах НЧ и ВЧ для положений переключателя SA1 "0"-"3" - на рис.4,6.

Характерными отличиями предлагаемого способа регулирования тембра от существующих, как видно из рис.3,в, 4,6, являются:

• формирование АЧХ на низких частотах, прогнутой к оси абсцисс (наклон с уменьшением частоты плавно возрастает), в то время как известные РТ имеют на НЧ прямо противоположную АЧХ, выпуклую в сторону от оси абсцисс (наклон с уменьшением частоты убывает);

• изменение АЧХ одновременно и согласованно на всех частотах НЧ (и отдельно) ВЧ диапазонов при любой глубине регулирования. В традиционных РТ изменение формы АЧХ охватывает часть диапазона;

• изменяющийся наклон АЧХ в зависимости от глубины регулирования. В большинстве РТ наклон АЧХ фиксирован,

• изменяются лишь частоты перехода;

• наклон АЧХ в диапазоне 250 Гц-1 кГц при самых глубоких регулировках не достигает 20 дБ/дек. (такое или большее значение возможно только на более низких частотах). В традиционных РТ наклон АЧХ имеет как раз такую величину (20 дБ/дек.), т.е. слишком велик с точки зрения естественности звучания;

• быстрое, но не очень большое изменение АЧХ на частотах выше 1 кГц и выход на насыщение уже при f=2...4 кГц.

Вследствие приведенных выше отличий известные РТ либо создают недостаточный УГ на низкочастотном крае звукового диапазона, либо избыточный подъем на частотах 250 Гц-1кГц, что приводит к излишне "выпуклому" звучанию на этих частотах. На ВЧ формируется подъем или спад до частот, намного больших 2-4 кГц, а это "режет" слух и значительно ухудшает естественность звучания.

Регулятор обеспечивает только подъем АЧХ, так как в большинстве случаев этого вполне достаточно . При желании его можно дополнить звеньями, обеспечивающими спад АЧХ. Характеристики этих звеньев должны быть симметричными кривым рис.4,б относительно линейной АЧХ и располагаться ниже ее в соответствии с рис.2.

Для реализации в НЧ диапазоне наклона меньше 20 дБ/дек. и его возрастания с понижением частоты применено лестничное включение RC-цепочек. Тембр НЧ регулируют дискретно переключателем SA1, а ВЧ - плавно потенциометром R15. Подстроечным резистором R14 устанавливают желаемую максимальную величину подъема ВЧ. НЧ регулятор имеет четыре положения, из которых одно нейтральное. Число ступеней регулирования можно увеличить добавлением дополнительных лестничных звеньев на промежуточные АЧХ для более плавной регулировки. Но уже этот упрощенный вариант поможет оценить преимущества предлагаемого способа регулирования по сравнению с известными РТ и даже несложными средствами достичь значительного улучшения качества звуковоспроизведения, если эти средства базируются на природных закономерностях и свойствах человеческого слуха.

Как и любой пассивный РТ, схема вносит значительное затухание, ослабляя сигнал на частоте 1 кГц примерно в 15 раз. Для компенсации этого необходимо совместно с ней применять соответствующий каскад усиления. Предшествующий каскад должен иметь возможно более низкое выходное сопротивление (не более 600 Ом), а входное сопротивление последующего каскада должно быть не менее 50-100 кОм. Нестандартные величины сопротивлений в схеме получают соединением нескольких резисторов. Желательно подобрать номинал элементов НЧ звеньев с точностью не хуже 2-3%.

Следует предостеречь от попыток сформировать АЧХ типа рис.4,б с помощью эквалайзера. Как показывает опыт,

субъективное впечатление сильно зависит от хода АЧХ РТ в области максимальной чувствительности слуха (5002000 Гц). Октавный эквалайзер не обеспечит правильную АЧХ. Для этого необходимо несколько полос регулирования в данном узком диапазоне. Возможно, это можно сделать с помощью третьоктавного (тридцатиполосного) эквалайзера. Но именно регулировать тембр (изменять в течение разумного промежутка времени УГ на НЧ или ВЧ по определенному закону) эквалайзером практически невозможно не только, как уже упоминалось, из-за крайнего неудобства, но и просто потому, что требуемую АЧХ "на глаз" или "на слух" получить сложно. Лучше использовать специально предназначенный для этой цели РТ, задающий нужную АЧХ сразу во всем диапазоне частот регулирования.

Регулирование тембра таким способом делает звучание на НЧ глубоким и сочным, тогда как обычные РТ делают его тусклым и подчеркивают отдельные частотные группы. На ВЧ звучание становится свежим и внятным, а не сухим и безжизненным, как у обычных РТ. В результате повышается прозрачность и разборчивость звуковой картины по сравнению с существующими РТ, улучшается восприятие в равной степени симфонической, эстрадной музыки и речи (не нужен переключатель "речь-музыка"). Указанные отличия, разумеется, появляются тогда, когда регуляторы РТ находятся в положениях, отличных от нейтральных.

Автоматически создается "эффект присутствия", с которым по естественности не идут ни в какое сравнение звуковые образы, получаемые с помощью известных способов реализации такого эффекта . Ведь регулирование происходит по закону изменения тембра сигнала при приближении слухового объекта.

Применение такого способа регулирования тембра оправдано, прежде всего, в высококачественной стационарной аппаратуре, эксплуатируемой в конкретном помещении прослушивания. В трактах цифровой обработки сигнала требуемый закон изменения коэффициента передачи РТ от частоты удобно реализовать чисто программным методом.

Литература:

1. Блауэрт Й. Пространственный слух.-М.: Энергия, 1979.

2. Сухов Н. Е., Бать С. Д., Колосов В. В., Чупаков А. Г. Техника высококачественного звуковоспроизведения.- К.: Техника, 1985.

3.Тарасов В. Пассивный регулятор тембра//Радио.- 1989.-№9.R