Усиление человеческого голоса ставит перед разработчиком несколько непростых задач. Одна из самых сложных – обеспечение достаточного усиления, позволяющего услышать тихо говорящего человека, при сохранении достаточно запаса по уровню выходного сигнала для людей, которые говорят громко. Если усиление слишком велико, громкий голос или шум вызывают ограничение звукового сигнала, что делает его неразборчивым и неприятным для ушей.
Одним из решений этой дилеммы является ограничение сигнала с помощью нелинейной передаточной функции, реализованной путем добавления нескольких компонентов в стандартную прикладную схему (Рисунок 1). Когда положительный или отрицательный пик входного аудиосигнала превышают напряжение включения одного из встречно включенных диодов (D1), диод открывается и ослабляет любое дальнейшее увеличение амплитуды сигнала, подаваемого на усилитель мощности класса D MAX9700A. Резисторы R1 и R2 добавляют последовательное сопротивление, предотвращающее перегрузку источника звука.
 |
|
| Рисунок 1. | Ограничивая выходное напряжение усилителя, цепь из малосигнальных диодов предотвращает искажения звукового сигнала. |
При нормальной работе входной аудиосигнал практически не ослабляется диодной цепью, а увеличение выходного импеданса источника из-за дополнительных резисторов R1 и R2 не приводит к затуханию сигнала благодаря высокому входному сопротивлению микросхемы U1. По мере увеличения амплитуд входных сигналов передаточная функция смещается (Рисунок 2).
 |
|
| Рисунок 2. | Благодаря ослаблению сигнала простой диодной цепью передаточная характеристика для входных сигналов с более высокой амплитудой становится нелинейной. |
Как видите, для низкоуровневых сигналов выход отслеживает вход. При входных уровнях выше примерно 0.5 В с.к.з. наблюдается снижение усиления схемы. Компрессия усиления не зависит от пикового выходного напряжения, что подтверждается откликами для различных напряжений питания. Обратите внимание, что отклики для ограниченных входных сигналов при напряжениях питания 3.3 и 5 В абсолютно одинаковы, поэтому кривые накладываются друг на друга. Кроме того, при напряжениях питания 2.5 и 3.3 В из-за ограниченного диапазона изменения входные сигналы сжимаются даже при отсутствии компрессии.
