Пассивный тонкомпенсированный регулятор громкости с НЧ коррекцией. Часть 2

Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2017

Разводка плат сделана автором с помощью программы Sprint Layout 6.0, а изготовление плат и их фотошаблонов кратко описано в [1]. Как видно из Рисунка 3а, плата ТКРГ по схеме на Рисунке 2 получилась небольшого размера (20×40 мм), а ее фотографии (Рисунок 3б, в, г) позволяют судить о внешнем виде устройства.

а) б) в) г)
Рисунок 3.	Регулятор громкости (схема Рисунок 2): а – разводка; б, в, г – фотографии (б – со стороны печатных проводников, в – со стороны трансформаторов, г – в составе усилителя [1]).

Трансформатор ТОТ18 (взятый, на всякий случай, на пробу, поскольку его небольшая индуктивность в 2.0 Гн вызывала сомнения автора в качественной работе ТКРГ на его основе), как ни странно, показал просто отличный результат с конденсатором 47 мкФ по схеме Рисунок 4. За счет применения всего одного 14-контактного разъема XRI (двухрядные штыри с шагом 2 мм – PLD2-14), к которому подключается ответный разъем XRO (двухрядные гнезда – PBD2 2×14) с подключенными к нему обоими переменными резисторами RcA-RcB и RgA-RgB, схема несколько упростилась (по сравнению со схемой Рисунок 2). За счет небольшого снижения номиналов резисторов R1A, R2A, R1B и R2B (до 3.6 кОм против 3.9 кОм в схеме Рисунок 2) несколько увеличилась добротность соответствующих контуров, что позволило немного увеличить емкости конденсаторов C3A и C3B (до 6.8 нФ против 5.6 нФ), приблизив максимум пика резонансной кривой к 20 кГц. Все это позволило получить минимум АЧХ ТКРГ в районе 1.5 кГц (как и в схеме на Рисунок 2). Конденсаторы CcA и CcB – для поверхностного монтажа размером 1206 на напряжение 6.3 В. Остальные компоненты схемы Рисунок 4 – те же, что и в схеме Рисунок 2.

Рисунок 4.	Принципиальная схема двухканального ТКРГ на основе трансформатора ТОТ18.

Разводка платы (Рисунок 5а) размером 32.5×22 мм получилась несколько меньшей площади (715 мм²), чем предыдущая плата (Рисунок 3а, 800 мм²). В дополнительных материалах к статье разводка обеих плат приведена в файле формата *.lay6. Здесь необходимо добавить, что неиспользуемые выводы 2 и 5 трансформатора откусываются, и, таким образом, трансформатор держится на четырех ножках (1, 3, 4 и 6), в отличие от крепления трансформатора на плате Рисунок 3 всеми шестью ножками. Фотографии (Рисунок 5б, в) позволяют судить о внешнем виде устройства.

а) б) в)
Рисунок 5.	Регулятор громкости (схема Рисунок 4): а – разводка; б, в – фотографии (б – со стороны печатных проводников, в – со стороны трансформаторов).

Для получения АЧХ ТКРГ автор использовал звуковую карту компьютера и программу анализатора спектра в реальном времени (Real Time Аnalyser – RTA).

Генератором автору служил звуковой файл с тестовым сигналом. В качестве такового – так называемый розовый шум, в котором амплитуды распределены обратно пропорционально частоте. Такое распределение амплитуд розового шума соответствует равномерному распределению мощности по всем частотам, а поскольку анализатор спектра показывает мощность сигнала на определенной частоте, то розовый шум на анализаторе представляет собой горизонтальную прямую линию. О тестовых сигналах и различного рода шумах более подробно написано в статье [7].

Измерение спектра выполнялось бесплатно распространяемой программой TrueRTA (ее можно скачать из Интернета). Звуковые файлы PseudoPink_30sec.wav, PinkNoise.flac (розовый шум) также были скачаны из Интернета и записаны на телефоне.

Наиболее качественным розовым шумом (который и использовался автором) отличается звуковой файл PseudoPink_30sec.wav (этот файл приведен в дополнительных материалах к первой части статьи). При проигрывании этого файла плеером jetAudio Plus в его настройках, во-первых, необходимо выбрать опцию Повтор текущей композиции, чтобы зациклить воспроизведение и, во-вторых, убрать «галочку» в опции Затухание звука при паузе, возрастание при возобновлении, иначе через каждые 30 секунд громкость будет снижаться на несколько секунд, и для получения качественной «картинки» АЧХ необходимо будет «ловить момент».

Сигнал с выходного разъема телефона для наушников подавался на вход регулятора громкости, а сигнал с его выхода – на разъем микрофонного входа звуковой карты компьютера. Этот разъем (сиреневого цвета) расположен прямо на лицевой панели системного блока. Как видим, и аппаратные, и программные средства снятия АЧХ регулятора громкости абсолютно бесплатны и легкодоступны.

На Рисунке 6 приведены графики спектров, полученные с помощью вышеописанной технологии снятия АЧХ регулятора громкости. Дробные значения от максимума соответствуют углу поворота движка резистора от максимального, составляющего около 300° (а не значениям его сопротивления).

а) б) в) г) д) е)
Рисунок 6.	Снимки экранов при различных уровнях громкости и НЧ-коррекции: непрозрачный – без НЧ коррекции, прозрачный – с коррекцией (около 5/6 максимума); а – максимум громкости, б – ⅞ максимума, в – ¾, г – ½, д – ¼, е – ⅛ (диапазон значений по вертикали [дБ]: а…д: –30 … –60; е: –30 … –80).

Снимок экрана на Рисунке 6а приведен для двоякой цели. Во-первых, чтобы показать, что у розового шума спектр представляет собой практически горизонтальную прямую (белый шум на этом же графике представлялся бы наклонной прямой с максимумом, совпадающим с максимумом розового шума справа, и минимумом, составляющим 10%...30% от максимума – слева). Во-вторых, для того чтобы продемонстрировать полное отсутствие коррекции АЧХ ТКРГ при максимальной громкости.

Анализ остальных графиков (Рисунки 6б-6е) позволяет сделать следующие выводы.

1. С помощью НЧ-коррекции можно существенно повысить уровень составляющих спектра в области НЧ и, таким образом, снять недостаток регулятора громкости [5], связанный с несоответствием его АЧХ с АЧХ линий равной громкости в области самых низких частот.
2. При НЧ коррекции минимум кривой АЧХ приходится на 1.5 кГц (т.е., смещен вправо), что существенно ближе к кривым равной громкости, а без НЧ коррекции этот минимум составляет около 1 кГц, что дальше от кривых равной громкости.
3. Анализируя правую часть графиков Рисунки 6б-6е, можно также заметить, что НЧ коррекция абсолютно не влияет на уровни составляющих спектра в области СЧ и ВЧ (т.е. выше 2 кГц).

Графики Рисунки 6в-6д показаны для случая, когда движок резистора НЧ коррекции установлен в положение, соответствующее 5/6 максимума (угла поворота), при котором максимум АЧХ на НЧ соответствует максимуму на ВЧ. Это означает, что в области НЧ максимум АЧХ можно еще немного поднять. Последнее особенно актуально для тех акустических систем (более дешевых и менее качественных), у которых АЧХ начиная с 50-60 Гц, испытывает существенный спад. Другими словами, применение в подобном ТКРГ НЧ-коррекции в области самых низких частот позволяет несколько поднять АЧХ таких акустических систем и, таким образом, повысить комфортное восприятие их звучания в области НЧ.

И последнее, что следует отметить. Как видно из схем, подобный ТКРГ – полностью пассивный, то есть в нем отсутствуют какие-либо ОУ, транзисторы и иные активные компоненты. А, как известно, именно пассивный ТКРГ отличается исключительно низким уровнем шума.

Высокое качество работы подобного регулятора громкости послужило причиной заменить ТКРГ в усилителе, описанным автором в статье [1].

Литература

1. Кузьминов А. Применение инструментального усилителя в усилителе низкой частоты. – Современная электроника, 2016, № 6, с. 46 – 51.
2. Стародуб Д. Блок регуляторов тембра высококачественного усилителя НЧ. – Радио, 1974, № 5, с. 45, 46.
3. Шихатов А. Тонкомпенсированные регуляторы громкости. – Радио, 2000, № 10, с. 12, 13.
4. Пахомов A. Тонкомпенсированный регулятор громкости с активной бас-коррекцией. – Радио, 2003, № 6, с. 12 – 14.
5. Демченко Б. Тонкомпенсированный регулятор громкости с переменным резистором без отводов. – Радио, 2015, № 12, с. 11 – 13.
6. Сидоров И. Н., Мукосеев В. В., Христинин А. А. Малогабаритные трансформаторы и дроссели. Справочник. – Радио и связь. 1985.
7. Елютин А., Ефремов Н. Let’s Test! АвтоЗвук, 2002,. № 7.

Загрузки

1. Дополнительные материалы к статье