Аудиотехника
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Тонкомпенсированный регулятор громкости с переменным резистором без отводовРаспечатать: Тонкомпенсированный регулятор громкости с переменным резистором без отводов

Тонкомпенсированный регулятор громкости с переменным резистором без отводов



Автором предложен вариант тонкомпенсированного регулятора громкости на переменном резисторе без отводов, но с катушкой индуктивности. Расчётные значения элементов регулятора для различных диапазонов регулирования громкости приведены в табличной форме.

Важно отметить, что АЧХ передачи регулятора при разных значениях уровня громкости должны соответствовать кривым равной громкости для конкретного слушателя. Это можно достигнуть при наличии или при введении в тракт звуковоспроизведения регулятора чувствительности, приводящего уровень тонкомпенсации в соответствие субъективным оценкам.

В различной звуковоспроизводящей аппаратуре широкое применение находят потенциометрические тонкомпенсированные регуляторы громкости (РГ) на переменных резисторах с отводами и нелинейной зависимостью сопротивления от угла поворота (группа В). Одним из недостатков применения таких резисторов является их дефицитность. Другой недостаток - отклонение фактических АЧХ тонкомпенсации от кривых равной громкости, которое особенно велико в низкочастотной и высокочастотной областях спектра ЗЧ и позволяет поднять относительные уровни в этих областях не более чем на 15...20 дБ. И третий недостаток - искажение формы АЧХ, а именно - смещение корректирующего подъема в сторону средних частот. Это же отмечается в [1].

Рассматриваемый здесь тонкомпенсированный РГ на переменном резисторе группы В без отводов (схема регулятора для одного канала показана на рис. 1) при существенном ослаблении сигнала по уровню позволяет поднять крайние низкие и высокие частоты на 30...40 дБ и приблизить форму АЧХ регулятора к кривой равной громкости.

Схема регулятора для одного канала

Рис. 1. Схема регулятора для одного канала

Примем уровни звукового давления согласно кривым равной громкости по стандарту ГОСТ Р ИСО 226-2009 [2]. За начальный уровень громкости, соответствующий уровню громкости 20 фон на частоте 1 кГц и нижнему положению движка переменного резистора R1, установим значение 0 дБ. Тогда, согласно ГОСТу, уровни звукового давления (УЗД) в полосе звуковых частот должны соответствовать приведённым в табл. 1.

Таблица 1

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

УЗД (дБ)

69,6

44

28,4

15,5

3,4

0

1,8

1,4

14,4

20

>30

Для измерений на вход регулятора подан синусоидальный сигнал размахом 1 В во всей полосе звуковых частот. Проведены измерения при изменении номиналов элементов C1 и R2. Контур L1C3 настроен в резонанс на частоту 20 кГц. В качестве индуктивности L1 использована фабричная гантельная катушка индуктивностью 8,2 мГн. Регулятор проверен также и с катушкой из 80 витков обмоточного провода диаметром 0,25-0,41 мм, намотанных на кольце из феррита М2000НМ типоразмера К20х12х6. Результаты измерений - те же. Можно использовать кольцо М2000НМ типоразмера К10х6х3, расчётное число витков - 115.

Результаты измерений размаха выходного напряжения U2 и отношения выходного напряжения к его значению U1 на частоте 1 кГц, а также уровней звукового давления при различных значениях C1 и R2 приведены в табл. 2-14.

Таблица 2

R1 = 22 кОм, R2 = 200 Ом, С1 = 1 мкФ

F, ГЦ

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,7

0,34

0,15

0,054

0,018

0,016

0,026

0,064

0,15

0,37

0,72

0.24

U2/U1

43,75

21,25

9,375

3,375

1,125

1

1,625

4

9,375

23,13

45

15

ДБ

32,3

26,5

19,4

10,6

1,02

0

4,22

12

19,4

27,3

33,1

23,5

Таблица 3

R1 = 22 кОм, R2 = 100 Ом, С1 = 1 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

U2, В

0,74

0,37

0,16

0,056

0,016

0,013

0,016

0,036

0,084

0,22

0,62

U2/U1

56,92

28,46

12,3

4,3

1,23

1

1,23

2,77

6,46

16,92

47,69

ДБ

35,1

29,1

21,8

12,7

1,6

0

1,8

8,85

16,2

24,6

33,6

Таблица 4

R1 = 47 кОм, R2 = 100 Ом, С1 = 1 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

U2, В

0,68

0,32

0,135

0,041

0,009

0,01

0,016

0,036

0,086

0,22

0,62

U2/U1

68

32

13,5

4,1

0,9

1

1,6

3,6

8,6

22

62

ДБ

36,7

30,1

22,6

12,3

-0,92

0

4,08

11,1

18,7

26,6

35,8

Таблица 5

R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 1 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,74

0,37

0,16

0,056

0,016

0,012

0,012

0,022

0,053

0,135

0,48

0,08

U2/U1

61,66

30,83

13,33

4,66

1,33

1

1

1,83

4,42

11,25

40

6,66

ДБ

35,8

29,8

22,5

13,4

2,48

0

0

5,25

12,9

21

32

16,5

Таблица 6

R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 1мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,73

0,36

0,16

0,056

0,016

0,011

0,011

0,017

0,038

0,095

0,39

0,051

U2/U1

66,36

32,73

14,54

5,09

1,45

1

1

1,545

3,45

8,63

35,45

4,63

ДБ

36,4

30,3

23,3

14,1

3,23

0

0

3,78

10,8

18,7

31

13,3

Таблица 7

R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 1 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,74

0,37

0,16

0,057

0,016

0,01

0,01

0,01

0,016

0,033

0,17

0,016

U2/U1

74

37

16

5,7

1,6

1

1

1

1,6

3,3

17

1,6

ДБ

37,4

31,4

24,1

15,1

4,08

0

0

0

4,08

10,4

24,6

4,08

Таблица 8

R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 1,5 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,63

0,275

0,114

0,039

0,011

0,008

0,01

0,021

0,052

0,13

0,48

0,08

U2/U1

76,75

34,37

14,25

4,875

1,375

1

1,25

2,625

6,5

16,25

60

10

ДБ

37,9

30,7

23,1

13,8

2,77

0

1,94

8,38

16,3

24,2

35,6

20

Таблица 9

R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 1,5 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,63

0,275

0,115

0,04

0,011

0,008

0,008

0,0155

0,036

0,092

0,39

0,055

U2/U1

78,75

34,37

14,37

5

1,375

1

1

1,937

4,5

11,5

48,75

6,875

ДБ

37,9

30,7

23,1

14

2,77

0

0

5,74

13,1

21,2

33,8

16,7

Таблица 10

R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 1,5 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,63

0,275

0,115

0,04

0,011

0,007

0,065

0,008

0,016

0,04

0,205

0,022

U2/U1

90

39,26

16,43

5,71

1,57

1

1

1,14

2,285

5,64

29,28

3,14

ДБ

39,1

31,9

24,3

15,1

3,92

0

0

1,14

7,18

15

29,3

9,94

Таблица 11

R1 = 22 кОм, R2 = 51 Ом, С1 = 2 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,52

0,21

0,085

0,029

0,008

0,007

0,009

0,021

0,052

0,13

0,48

0,08

U2/U1

74,28

30

12,14

4,14

1,14

1

1,286

3

7,43

18,57

68,57

11,43

ДБ

37,4

29,5

21,7

12,3

1,14

0

2,18

9,54

17,4

25,4

36,7

21,2

Таблица 12

R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 2 мкФ

F, ГЦ

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,51

0,21

0,064

0,028

0,008

0,006

0,006

0,013

0,032

0,085

0,36

0,05

U2/U1

35

35

14

4,66

1,33

1

1

2,16

5,33

14,16

60

6,25

ДБ

38,6

30,9

22,9

13,4

2,46

0

0

6,69

14,5

23

35,6

15,9

Таблица 13

R1 = 22 кОм, R2 = 0 Ом, С1 = 2 мкФ

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,52

0,215

0,086

0,029

0,008

0,005

0,005

0,008

0,018

0,044

0,23

0,027

U2/U1

104

43

17,2

5,8

1,6

1

1

1,6

3,6

8,8

46

5,4

ДБ

40,3

32,7

24,7

15,3

4,08

0

0

4,08

11,1

18,9

33,3

14,6

Таблица 14

R1 = 22 кОм, R2 = 27 Ом, С1 = 2 мкФ, среднее положение движка переменного резистора R1

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

U2, В

0,5

0,3

0,195

0,115

0,072

0,1

0,18

0,44

0,74

0,92

0,96

0,88

U2/U1

5

3

1,95

1,15

0,72

1

1,8

4,4

7,4

9,2

9,6

8,8

ДБ

14

9,54

5,8

1,21

-2,85

0

5,11

12,9

17,4

19,3

19,6

18,9

Для одного из вариантов РГ с номиналами элементов R1=22 кОм, R2 = 0, C1 = 2 мкФ были измерены АЧХ передачи для разных уровней затухания. Шаг затухания 10 дБ на частоте f = 1 кГц определялся положением движка переменного резистора R1. Результаты измерений затухания на различных частотах звукового спектра относительно входного сигнала приведены в табл. 15. В данной комбинации элементов подъём при минимальной громкости составил 40 дБ на частоте 20 Гц и 33 дБ на частоте 20 кГц. Диапазон регулирования громкости на частоте 1 кГц составил 46 дБ. Соответствующие кривые АЧХ РГ показаны на графиках рис. 2.

кривые АЧХ РГ

Рис. 2. Кривые АЧХ РГ

Таблица 15

F, Гц

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

15000

20000

30000

K1, ДБ

-1,94

-3,35

-6,02

-6,67

-10,5

-10

-8,4

-3,88

-0,91

0

0

-0,72

К2, дБ

-6

-10,5

-14

-19,2

-23,3

-20

-14,4

-6,74

-2,16

-0,35

0

-1,11

К3, ДБ

-6

-13,6

-20,7

-27,7

-33,2

-30

-24,4

-15,9

-8,87

-3,1

-0,44

-5,68

К4, дБ

-6

-13,6

-21,5

-31,1

-40

-40

-35,4

-26,7

-19

-11,1

-2,85

-14,9

К5, ДБ

-6

-13,4

-21,3

-30,8

-41,9

-46

-46

-41,9

-34,9

-27,1

-12,8

-31,4

В результате рассмотрения полученных данных можно сделать следующие выводы. Полученные формы АЧХ РГ близки к кривым равной громкости. Меньшие значения сопротивления резистора R2 сдвигают подъём высоких частот в сторону высоких частот и больше соответствуют кривым равной громкости. Кроме этого, большие значения ёмкости конденсатора C1 (1,5 и 2 мкФ) и меньшие значения сопротивления резистора R2 (27 Ом и 0 Ом - перемычка) увеличивают частотную коррекцию и расширяют диапазон регулирования громкости. В регуляторе громкости можно применить переменный резистор R1 группы В, например, СПЗ-12 или СПЗ-ЗОб, и конденсаторы К73-17 (С1-СЗ).

Некоторым недостатком регуляторов такого типа является уменьшение диапазона регулирования громкости.

Этот РГ может быть встроен в устройство (УМЗЧ и АС), обеспечивающее соответствие звукового давления кривым равной громкости. Если же это не обеспечивается, то следует включить в тракт, помимо РГ, и регулятор чувствительности, приводящий уровень сигнала к номинальному, чтобы тонкомпенсация соответствовала кривым равной громкости при соответствующем звуковом давлении (уровне громкости). Регулятор громкости, АЧХ которого приведены на рис. 2, был встроен в активную АС. Благодаря достаточной тонкомпенсации низкие и высокие частоты отчётливо слышны даже при минимальной громкости.

Литература

1. Федичкин С. Тонкомпенсированный регулятор громкости. - Радио, 1984, № 9, с. 43, 44.

2. ГОСТ Р ИСО 226-2009. Акустика. Стандартные кривые равной громкости. - URL: http://protect.gost.ru/document.aspx? control=7&baseC=6&page=2&month=8& year=2010&search=&id= 175579 (13.04.15).

Автор: Б. Демченко, г. Киев, Украина


Дата публикации: 26.01.2016
Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.


Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics