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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 활성 저음 보정을 통해 크게 보상된 볼륨 제어. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
이 기사에서는 음량 보상 및 활성 저음 보정 기능을 갖춘 볼륨 제어에 대해 설명합니다. 이 장치를 사용하면 실내의 음향 조건과 특정 음향 시스템의 감도에 따라 필요한 주파수 응답 보정 깊이를 선택할 수 있습니다. 평균 볼륨 레벨이 감소함에 따라 인간 귀의 감도는 사운드 스펙트럼의 가장 낮은 주파수(LF)로 가장 감소하는 것으로 알려져 있습니다. 청력의 이러한 생리적 특징을 보상하기 위해 소리 재생 장비에는 저음의 교정적 증가가 필요합니다. 최소 볼륨(실내 소음 수준에 따라 다름)에서는 상대 주파수 25Hz에서 40~50dB에 도달해야 합니다. 2kHz의 주파수로. 또한 등음량 곡선에 따르면 주파수가 감소함에 따라 상승 기울기도 증가해야 합니다. 6Hz에서 시작하면 옥타브당 250dB, 12Hz 미만에서는 옥타브당 100dB입니다[1]. 널리 사용되지 않는 가장 복잡한 회로를 제외하고 알려진 대부분의 TCVR(얇은 보상 볼륨 컨트롤러) 회로는 필요한 법칙과 보정 깊이를 제공하지 않습니다. 탭 가변 저항기가 있는(또는 탭이 없는) 가장 일반적인 TCRG에서[2] 저주파 보정 깊이는 15dB를 넘지 않으며 그 기울기는 100Hz 미만의 주파수에서 감소합니다. 예를 들어, 그림. 그림 1은 탭이 없는 가변 저항을 사용하는 수동 TCRG의 일반적인 주파수 응답을 보여줍니다[2]. 조정기 이득이 -50dB인 40Hz의 주파수에서 교정 상승은 13dB이고, 100Hz 미만의 기울기는 옥타브당 3dB를 초과하지 않아 완전히 불충분하다는 것을 알 수 있습니다. 탭이 하나인 저항기의 TCRG도 비슷한 특성을 갖습니다.
작동 중에 이러한 조정기는 불쾌한 효과를 생성합니다. 볼륨을 줄이면 소리의 깊이가 사라지고 "중얼거리는" 경향이 나타납니다. 가변저항의 공통선에 RC회로를 추가하여 최저 주파수에서 보정 정도를 높이려고 하면 볼륨 제어 범위가 좁아집니다. 이 경우 볼륨은 XNUMX으로 줄어들지 않으므로 실제로는 매우 불편합니다. 언급된 장치의 또 다른 단점은 볼륨이 조정될 때 보정이 잘못 변경된다는 것입니다. 실제 볼륨(감도)이 여전히 높을 때 컨트롤이 중간 위치에 있을 때 주파수 응답이 눈에 띄게 수정되는 경우가 많습니다. 결과적으로 평균 음량 중 가장 자주 사용되는 영역에서 음조 균형이 깨집니다. 불행하게도 나열된 모든 단점은 특수 마이크로 회로로 만들어진 전자 TCRG의 특징이기도 합니다. 그림에서. 그림 2는 낮은 수준의 잡음(9235μV 미만)과 비선형 왜곡(2% 미만), 다단계 디지털 볼륨 제어, 편리한 푸시 버튼 제어를 갖춘 매우 복잡한 Toshiba 레귤레이터 TC0,01의 주파수 응답을 보여줍니다. 등 [3]. 이 모든 것을 통해 조정기는 이미 논의된 TCRG보다 더 나은 미세한 수정을 제공하지 않습니다.
소비자 사운드 재생 장치에서 100Hz 미만의 주파수 범위는 경로의 끝 링크에도 "문제가 있는" 것으로 간주됩니다. 따라서 소형 음향 시스템은 -50dB 레벨에서 60~3Hz 미만의 낮은 차단 주파수를 갖는 경우가 거의 없습니다. 일반적으로 음압 강하는 이미 100Hz의 주파수에서 시작됩니다. 때로는 이를 보상하기 위해 고품질 이퀄라이저나 고차 필터를 기반으로 하는 특수 베이스 이퀄라이저가 사용됩니다. 그러나 동시에 저주파에서 UMZCH의 제한된 과부하 용량을 고려해야 하며 볼륨을 높이는 동시에 수정 정도를 줄여야 합니다. 공진 주파수보다 낮은 신호를 다이내믹 헤드에 적용하면 왜곡이 증가할 뿐입니다. 현재 나열된 모든 요소를 고려하여 주파수 응답을 동적으로 형성하는 특수 자동 베이스 교정기(X-Bass 등)가 있습니다. 그러나 이는 표시가 없는 특수 마이크로 회로에서 만들어진 폐쇄형 "독점" 개발을 나타내는 경우가 가장 많습니다[4]. 제안된 장치는 이러한 문제를 더 간단한 방법으로 해결합니다. 개발 과정에서 Micro-Cap 7.1.0의 컴퓨터 모델링과 브레드보드에서의 후속 테스트를 통해 얻은 새로운 회로 솔루션이 사용되었습니다. 결과적으로 TCRG 자체를 베이스 교정기와 성공적으로 결합하여 100Hz 미만의 주파수 범위에서 주파수 응답을 "완성"하고 볼륨 위치에 따라 그 경로를 조절하는 간단한 장치를 만드는 것이 가능했습니다. 제어. 장치(3개 채널)의 개략도가 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX. DAXNUMX 칩에 패시브 TKRG와 액티브 베이스 보정기로 구성되어 있으며, 두 부분이 하나의 전체로 결합되어 패시브 레귤레이터의 단점이 장치의 액티브 부분에 의해 제거됩니다.
패시브 TCRG는 잘 알려진 방식(그림 1 참조)에 따라 단순화된 버전으로 요소 R4-R1, C2, C1에 만들어집니다. 필터 R3R4C1C2는 R2 컨트롤 슬라이더의 위치에 따라 중간 주파수를 낮춥니다. 필터 매개변수는 가능한 최대 저주파수 부스트를 제공하도록 선택됩니다. HF 보정은 문제가 없으며 커패시터 C1의 커패시턴스에 의해 설정됩니다. 패시브 TCRG의 출력에서 회로 C3R6을 통해 신호는 연산 증폭기 DA1.1의 반전 입력에 공급되어 신호를 증폭하고(최대 14dB) 두 개의 OOS 회로로 주파수 응답을 형성합니다. 첫 번째는 저항 R5, 볼륨 제어 R2를 포함한 TKRG 요소 및 입력 회로 C3.R6을 통한 것입니다. 두 번째 - T자형 링크 R7 - R10 및 관련 요소가 있는 DA1.2 마이크로 회로를 통해. 인덕터를 모방한 자이레이터가 DA1.2 칩에 조립됩니다. 커패시터 C5와 함께 공진 주파수가 45 ~ 50Hz인 발진 회로를 형성합니다. 이 주파수에서 OOS 신호는 최대로 감쇠되고 OA DA1.1의 주파수 응답의 험프가 형성됩니다. 이 경우 100Hz 미만의 주파수 응답 기울기는 옥타브당 10dB에 도달하고 45Hz 주파수에서 총 상승(조정 가능)은 볼륨 컨트롤을 27로 설정한 상태에서 2kHz 주파수에 비해 +41dB입니다. dB(그림 4). 이러한 매개변수는 동일한 음량 특성에 필요한 값에 가깝습니다.
공진 스피커 아래의 주파수를 갖는 신호 진폭의 제한은 DA1.2의 LC 회로 아날로그 공진 곡선의 자연스러운 기울기와 두 개의 고역 통과 필터(C3R6 및 C6Rin)로 인해 장치에 형성됩니다. Rbx는 레귤레이터 다음 캐스케이드의 입력 저항입니다. 이 레귤레이터의 경우 등가 부하 저항은 100kOhm으로 간주되며, 다른 입력 저항의 경우 시간 상수 C6Rbx가 변하지 않도록 커패시턴스 C6을 다시 계산해야 합니다. 저항 R5를 통한 두 번째 OOS도 저항 R3, R5 및 커패시터 C2로 구성된 필터를 포함하므로 주파수 종속적입니다. 이러한 보상 환경 보호 시스템은 저자가 [5]항에서 제안했으며, 여기에는 작동 원리가 자세히 설명되어 있습니다. 그 결과 볼륨이 증가함에 따라 주파수 응답의 저주파 분기가 추가로 직선화됩니다. 따라서 필요한 수정은 낮은 볼륨에서 중간 볼륨으로 이동할 때(그림 4), 중간에서 높은 볼륨으로 이동할 때 달성됩니다(그림 1,2 참조). 또한 적절한 OOS 깊이를 선택하면 동적 베이스 교정기와 마찬가지로 최대에 가까운 볼륨 레벨에서 UMZCH의 과부하를 제거할 수 있습니다. 저항 R5를 통한 피드백의 효과는 시뮬레이션된 주파수 응답으로 설명됩니다(그림 5).
곡선은 OOS가 있는 버전(R5 = 12kOhm)과 OOS가 없는 버전(R5 = 1MOhm)에 대해 계산됩니다. 그래프에서 볼 수 있듯이 OOS는 선택적으로 작용하여 저주파만 약해진다. 볼륨 컨트롤이 -20dB로 설정되면 감쇠는 약 7dB로 작고 최대 게인에서는 26dB에 도달합니다. 동시에 OOS는 저음 보정의 피크를 완전히 완화하여 주파수 응답을 평준화합니다. 이것이 없으면 UMZCH는 이미 TKRG의 중간 위치에 과부하가 걸리고 베이스 톤 컨트롤을 수동으로 조작해야 합니다. 다이어그램에 따른 올바른 위치에서 다이어그램에 표시된 값을 갖는 저항 R9 슬라이더와 상위 저항 R13은 그림 4에 표시된 특성을 갖습니다. 9. 그러나 주파수 응답 유형을 다양하게 변경할 수 있습니다. 트리밍 저항 R0를 사용하면 저음 보정 깊이를 6...+6dB 범위에서 조정할 수 있습니다(그림 XNUMX).
범위는 평균 음량으로 표시됩니다. 감소하면 증가하고, 증가하면 감소합니다. 장치는 UMZCH의 동일한 볼륨 곡선 및 과부하 기능에 따라 조정 깊이를 적응적으로 조정합니다. 원하는 경우 가변 저항 R9를 전면 패널로 가져와 베이스 톤 컨트롤로 사용할 수 있습니다. 장점은 브리지 및 기타 RC 컨트롤과 달리 최대 1000Hz의 전체 주파수 대역이 아닌 저음을 조절한다는 사실에 있습니다. 부드러운 톤 변경을 위해서는 유형 B 제어 곡선이 있는 가변 저항이 필요합니다. 전체적으로 레귤레이터의 높은 품질은 깊은 OOS, 산화물 커패시터 부재 및 TL074 마이크로 회로 사용으로 인해 발생합니다. 0,003개의 연산 증폭기는 매우 낮은 고조파(Kg - 14%)와 우수한 잡음 성능이 특징입니다. 덕분에 이 장치는 예를 들어 패시브 톤 제어의 손실을 보상하는 데 충분한 최대 13dB의 이득을 가진 프리앰프로 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 튜닝 저항 RXNUMX을 사용하여 이득을 XNUMX 이하로 줄일 수 있으며, 이는 비례적으로 잡음 수준을 감소시킵니다. 모든 TCRG와 마찬가지로 음량 보상의 정확도는 오디오 경로의 전송 계수에 따라 달라집니다. 언급된 트리밍 저항 R13 또는 경로에서 사용 가능한 다른 저항을 사용하여 조정할 수 있습니다. 경로 링크의 이득 및 잡음 속성 분포만 고려하면 됩니다. 신호 레벨을 변경하고 저항 R5를 선택함으로써 전체 볼륨 제어 범위에 걸쳐 톤 밸런스를 보존할 수 있습니다. UMZCH가 최대 볼륨으로 과부하되면 저음 내용과 왜곡에 대한 주관적인 느낌을 기준으로 저항 R5의 값을 줄여야 합니다. 다른 조정 옵션에는 특정 스피커에 대해 저항 R11, R12를 선택하여 저음 보정의 공진 피크를 이동하는 것이 포함됩니다. 저음 깊이는 위에서 설명한 대로 저항 R9에 의해 제어됩니다. 최고 품질 경로에서는 TL074 연산 증폭기를 NE5534A로 교체할 수 있습니다. 그러나 더 간단한 경우에는 적절한 보정 회로와 함께 K157UD2A 연산 증폭기를 사용하는 것이 가능합니다. 이 경우 고조파 계수는 대략 한 자릿수만큼 증가하며 단위 전송 계수의 잡음 수준은 -80dB보다 나쁘지 않습니다. 그렇지 않으면 레귤레이터는 MLT-0,125 저항, 소형 KM 커패시터와 같은 일반 부품을 사용하여 조립됩니다. 공칭 값이 2kOhm(유형 B 조절 특성)인 수입된 소형 이중 가변 저항기가 레귤레이터 R50로 사용됩니다. 다이어그램에 따라 상단 R3에 병렬로 연결된 저항 R4, R2 장치에 존재하면 선형 제어 특성(유형 A)을 갖는 가변 저항을 사용할 수 있지만 이 경우 초기 점프 더욱 부드러운 제어로 볼륨의 증가는 불가피합니다. 실험적 검증과 주관적인 청취를 통해 레귤레이터의 높은 품질이 확인되었습니다. 시뮬레이션된 주파수 응답과 실제 주파수 응답의 편차는 몇 데시벨을 초과하지 않았습니다. 단위 이득에서 조정기 자체 소음 수준은 가청 한계 미만인 것으로 나타났습니다. 조절기의 작동은 모든 볼륨에서 올바른 톤 밸런스, 최소 볼륨에서 "깊은" 저음 유지, 최대에 가까운 볼륨 레벨에서 UMZCH 과부하가 없는 것이 특징입니다. 많은 경우 기존의 톤 컨트롤을 모두 사용하지 않고 베이스 이퀄라이저만 사용할 수 있습니다. 문학
저자: A.Pakhomov, Zernograd, Rostov 지역
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