Разработка эквалайзера

Ñîäåðæàíèå

1. Òåõíè÷åñêîå çàäàíèå.

1.1. Íàèìåíîâàíèå è îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ.

1.2. Îñíîâàíèå äëÿ ðàçðàáîòêè.

1.3. Òåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ.

2. Äîêóìåíòû ýñêèçíîãî ïðîåêòà.

2.1. Ââåäåíèå.

2.2. Íàçíà÷åíèå è îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ.

2.3. Îáîñíîâàíèå ñòðóêòóðíîé ñõåìû.

3. Äîêóìåíòû òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà.

3.1. Îáîñíîâàíèå ñõåìîòåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé.

3.2. Ðàñ÷åòû, ïîäòâåðæäàþùèå ðàáîòîñïîñîáíîñòü èçäåëèÿ.

3.3. Ïîðÿäîê íàñòðîéêè èçäåëèÿ.

4. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû.

1. Òåõíè÷åñêîå çàäàíèå

1.1. Íàèìåíîâàíèå è îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ èçäåëèÿ.

Ðàçðàáàòûâàåìûé ãðàôè÷åñêèé ýêâàëàéçåð ïðåäíàçíà÷åí äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ ýëåêòðîàêóñòè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ áûòîâîãî àóäèîêîìïëåêñà, â ÷àñòíîñòè, àêóñòè÷åñêîé ñèñòåìû è àêóñòè÷åñêîãî îôîðìëåíèÿ ïîìåùåíèÿ ìåòîäîì ðåãóëèðîâêè ôîðìû àìïëèòóäíî-÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêè êîýôôèöèåíòà ïåðåäà÷è â ðàáî÷åì äèàïàçîíå ÷àñòîò.

1.2. Îñíîâàíèå äëÿ ðàçðàáîòêè.

Îñíîâàíèåì äëÿ ðàçðàáîòêè ÿâëÿåòñÿ çàäàíèå, âûäàííîå êàôåäðîé ðàäèîïðèåìà è îáðàáîòêè ðàäèîòåõíè÷åñêîé èíôîðìàöèè.

1.3. Òåõíè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ.

2. Äîêóìåíòû ýñêèçíîãî ïðîåêòà

2.1. Ââåäåíèå.

 ñîâðåìåííûõ óñèëèòåëÿõ, òþíåðàõ è ìàãíèòîôîíàõ èìåþòñÿ ðåãóëÿòîðû òåìáðà, êîòîðûìè îáû÷íî â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ðåãóëèðóåòñÿ îñíîâíàÿ ÷àñòü ñïåêòðà çâóêîâûõ ÷àñòîò. Ýòè ðåãóëÿòîðû ïðèãîäíû äëÿ íåáîëüøèõ èçìåíåíèé òîíàëüíûõ çíà÷åíèé çâóêîâûõ ïðîãðàìì, íî îíè ìàëîýôôåêòèâíû äëÿ èñïðàâëåíèÿ íåäîñòàòêîâ ãðîìêîãîâîðèòåëåé è ïîìåùåíèé äëÿ ïðîñëóøèâàíèÿ. Ïîñêîëüêó àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà îáû÷íîãî ãðîìêîãîâîðèòåëÿ èìååò çíà÷èòåëüíóþ íåðàâíîìåðíîñòü â ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ çâóêîâîãî äèàïàçîíà, ýêâàëàéçåð, â ñèëó ñâîèõ îñîáûõ ÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèê, â áîëüøåé ñòåïåíè ñïîñîáåí âíåñòè íåîáõîäèìóþ êîððåêöèþ, ÷åì îáû÷íûå ðåãóëÿòîðû òåìáðà.

Ýêâàëàéçåð ïîçâîëÿåò â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè ñêîìïåíñèðîâàòü íåðàâíîìåðíîñòü àìïëèòóäíî-÷àñòîòíûõ ÷àðàêòåðèñòèê àêóñòè÷åñêèõ ñèñòåì, íåñîâåðøåíñòâî àêóñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïîìåùåíèé, âîçðàñòíûå èçìåíåíèÿ ñëóõà, îñóùåñòâëÿòü êîððåêöèþ ìàãíèòîôîííûõ çàïèñåé äëÿ óëó÷øåíèÿ èõ êà÷åñòâà. Ýêâàëàéçåð ïîâûøàåò êà÷åñòâî âîñïðèÿòèÿ çâóêîâîé ïðîãðàììû, ïîýòîìó îí ÿâëÿåòñÿ íåîòúåìëåìûì çâåíîì ñîâðåìåííûõ ñèñòåì âûñîêîêà÷åñòâåííîãî çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ.

2.2. Íàçíà÷åíèå è îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ.

Ýêâàëàéçåð ãðàôè÷åñêèé äåñÿòèïîëîñíûé ïðåäíàçíà÷åí äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â ñîñòàâå áûòîâîãî çâóêîâîñïðîèçâîäÿùåãî êîìïëåêñà àïïàðàòóðû âûñøåé è ïåðâîé ãðóïï ñëîæíîñòè.

2.3. Îáîñíîâàíèå ñòðóêòóðíîé ñõåìû.

Ñóùåñòâóþò äâà îñíîâíûõ òèïà ýêâàëàéçåðîâ: ïàðàìåòðè÷åñêèå è ãðàôè÷åñêèå.  êà÷åñòâå áàçîâîé â ðàçðàáàòûâàåìîì ïðîåêòå âûáðàíà ñõåìà ãðàôè÷åñêîãî ýêâàëàéçåðà, ïîñêîëüêó íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ïðè ðàâíûõ ìàòåðèàëüíûõ çàòðàòàõ íà èçãîòîâëåíèå ïàðàìåòðè÷åñêèé ýêâàëàéçåð îáåñïå÷èâàåò ëó÷øèå âîçìîæíîñòè ðåãóëèðîâêè, ÷åì ãðàôè÷åñêèå, ýêñïëóàòàöèÿ ïàðàìåòðè÷åñêîãî ýêâàëàéçåðà òðåáóåò âûñîêîé êâàëèôèêàöèè ïîëüçîâàòåëÿ.

Ãðàôè÷åñêèå ýêâàëàéçåðû äåëÿòñÿ íà äâà îñíîâíûõ òèïà ïî ñïîñîáó êîððåêöèè ñèãíàëà:

- óñòðîéñòâà ñ ôèëüòðàìè â öåïè ïðÿìîãî ñèãíàëà;

- óñòðîéñòâà ñ ôèëüòðàìè â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè.

 êà÷åñòâå áàçîâîé âûáðàíà ñõåìà ñ ôèëüòðàìè â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè, òàê êàê äëÿ óñòðîéñòâà ñ ôèëüòðàìè â öåïè ïðÿìîãî ñèãíàëà ðåðóëèðîâêà â îäíîì êàíàëå âûçûâàåò èçìåíåíèå ïàðàìåòðîâ äëÿ äðóãîãî êàíàëà, ÷òî óõóäøàåò òåõíè÷åñêèå è ýêñïëóàòàöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè.

Äëÿ íàèáîëåå ïîëíîé êîððåêöèè ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé, âíîñèìûõ â çâóêîâîé ñèãíàë ÀÑ è àêóñòè÷åñêèìè õàðàêòåðèñòèêàìè ïîìåùåíèé ïðîñëóøèâàíèÿ, íåîáõîäèì, êàê ìèíèìóì, äåñÿòèïîëîñíûé ýêâàëàéçåð [4].

Äëÿ óñòðàíåíèÿ âçàèìíîãî âëèÿíèÿ ðàçðàáàòûâàåìîãî óñòðîéñòâà è ïðåäûäóùèõ êîìïîíåíòîâ áûòîâîãî àóäèîêîìïëåêñà öåëåñîîáðàçíî íà âõîäå óñòàíîâèòü áóôôåðíûé êàñêàä, êîòîðûé ìîæíî ñîâìåñòèòü ñ ôèëüòðîì âåðõíèõ ÷àñòîò ñ ÷àñòîòîé ñðåçà 20 Ãö (ðîêîò-ôèëüð, êîòîðûé îñîáåííî àêòóàëåí ïðè ïðîñëóøèâàíèè ãðàìçàïèñåé).

Òàêèì îáðàçîì, âûáðàíà ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà: äåñÿòèïîëîñíàÿ ñ ôèëüòðàìè â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè è áóôôåðíûì êàñêàäîì íà âõîäå.

3. Äîêóìåíòû òåõíè÷åñêîãî ïðîåêòà

3.1. Îáîñíîâàíèå ñõåìîòåõíè÷åñêèõ ðåøåíèé.

Ïîñòðîèòü äåñÿòèïîëîñíûé ýêâàëàéçåð íà áàçå îáû÷íûõ íèçêîäîáðîòíûõ ïîëîñîâûõ ôèëüòðîâ ñëîæíî. Èç-çà ðàçáðîñà íîìèíàëîâ ðåçèñòîðîâ è êîíäåíñàòîðîâ ïîëó÷èòü òî÷íîå ñîîòâåòñâèå ðåàëüíûõ è ðàñ÷åòíûõ ïàðàìåòðîâ è À×Õ òàêèõ ôèëüòðîâ î÷åíü òðóäíî. Ïðè ýòîì, ÷òîáû íàñòðîèòü äåñÿòèïîëîñíûé ýêâàëàéçåð ñ òî÷íîñòüþ ±10% ïî âñåì êàíàëàì, íåîáõîäèì íå òîëüêî ïðåäâàðèòåëüíûé ïîäáîð íîìèíàëîâ ýëåìåíòîâ äî ñáîðêè, íî è äîïîëíèòåëüíàÿ èõ êîððåêöèÿ óæå â ãîòîâîì ôèëüòðå. Íà ïðàêòèêå êàæäûé ôèëüòð ïðèõîäèòñÿ íàñòðàèâàòü â ìàêåòíîì âàðèàíòå è òîëüêî ïîñëå ýòîãî óñòàíàâëèâàòü íà þáùóþ ìîíòàæíóþ ïëàòó. Òàêàÿ íàñòðîéêà îòíèìàåò ìíîãî âðåìåíè, òðåáóåò âûñîêîé êâàëèôèêàöèè, ñïåöèàëüíûõ ïðèáîðîâ è áîëüøîãî ÷èñëà èñïîëüçóåìûõ äëÿ ïîäáîðà ýëåìåíòîâ, ÷òî â èòîãå ïðèâîäèò ê óäîðîæàíèþ óñòðîéñòâà â ïðîöåññå ïðîèçâîäñòâà.

Òàêèì îáðàçîì, ïðèìåíåíèå îáû÷íûõ íèçêîäîáðîòíûõ ôèëüòðîâ íåöåëåñîîáðàçíî.

Ðàññìàòðèâàåìîå ñõåìîòåõíè÷åñêîå ïîñòðîåíèå ôèëüòðà ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü îïòèìàëüíûå ïàðàìåòðû (íåîáõîäèìîå ïðîèçâåäåíèå óñèëåíèÿ íà ÷óâñòâèòåëüíîñòü, ìèíèìàëüíûé øóì è ìàêñèìàëüíûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí [3]).

 êà÷åñòâå àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ ñõåìû ïðèìåíÿþòñÿ ìèêðîñõåìû Ê157ÓÄ2, êîòîðûå ñîäåðæàò ïî äâà ÎÓ, ÷òî óìåíüøàåò ãàáàðèòíûå ðàçìåðû èçäåëèÿ.

Íà ñõåìå ïîêàçàí òîëüêî îäèí ÷àñòîòíûé êàíàë, îñòàëüíûå åìó èäåíòè÷íû.

3.2. Ðàñ÷åòû, ïîäòâåðæäàþùèå ðàáîòîñïîñîáíîñòü èçäåëèÿ.

Ïðèâåäåì ïðèíöèïèàëüíóþ ñõåìó ôèëüòðà, êîòîðûé èñïîëüçóåòñÿ â öåïè îáðàòíîé ñâÿçè ýêâàëàéçåðà:

Ðèñ. 3.1 Âûñîêîäîáðîòíûé ôèëüòð. Ñõåìà ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ.

Îñíîâíûå ðàñ÷åòíûå ïàðàìåòðû ôèëüòðîâ ðàçðàáàòûâàåìîãî óñòðîéñòâà [3]:

Ðàññìàòðèâàåìîå ñõåìîòåõíè÷åñêîå ïîñòðîåíèå ôèëüòðà ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü îïòèìàëüíûå ïàðàìåòðû (íåîáõîäèìîå ïðîèçâåäåíèå óñèëåíèÿ íà ÷óâñòâèòåëüíîñòü, ìèíèìàëüíûé øóì è ìàêñèìàëüíûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí [3]), â òîì ñëó÷àå, åñëè åìêîñòü Ñ1=Ñ2=Ñ, à ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðîâ ðàâíû R0=1/(2·p·fð·Ñ). Ðåçèñòîð R5 îáåñïå÷èâàåò òðåáóåìóþ äîáðîòíîñòü. Åãî ñîïðîòèâëåíèå îïðåäåëÿåòñÿ âûðàæåíèåì [3]:

R5=R₀·Q_ð.

Òî÷íûé ïîäáîð R0 íå òðåáóåòñÿ, äîñòàòî÷íî âûáðàòü ðåçèñòîð ñî ñòàíäàðòíûì íîìèíàëîì Rd, áëèçêèì ê R0. Ðàçíîñòü ìåæäó ýòèìè ñîïðîòèâëåíèÿìè ìîæíî ñêîìïåíñèðîâàòü, ïîäîáðàâ íîìèíàë ðåçèñòîðà R4 ðàâíûì (R0)2/Rd.

Èñõîäÿ èç îïèñàííûõ âûøå çàâèñèìîñòåé ìîæíî ðàñ÷èòàòü ïàðàìåòðû ôèëüòðîâ ýêâàëàéçåðà. Âûáåðåì äåñÿòü ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò ôèëüòðîâ ãðàôè÷åñêîãî ýêâàëàéçåðà, ïðè÷åì êàæäàÿ ïîñëåäóþùàÿ ÷àñòîòà âäâîå áîëüøå ïðåäûäóùåé: 30, 60, 120, 240, 480, 960, 1920, 3840, 7680 è 15360 Ãö.

Ðàñ÷èòàåì ôèëüòð äëÿ ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû 30 Ãö:

R0=1/(2·p·fð·Ñ).

Âûáåðåì Ñ=1 ìêÔ.

Òîãäà R0=1/(2·p·30·1·10-6); R0=5305.32.

Âûáèðàåì çíà÷åíèå ñîïðîòèâëåíèé ðåçèñòîðîâ, ðàâíîå 5.1 êÎì.

Àíàëîãè÷íî ðàñ÷èòûâàåì îñòàëüíûå ôèëüòðû. Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ ïðèâåäåíû â òàáëèöå 3.1.

Òàáëèöà 3.1

Àíàëèç ïðèâåäåííûõ âûðàæåíèé fð, Qð è Êð ïîêàçûâàåò, ÷òî ðåçîíàíñíóþ ÷àñòîòó è äîáðîòíîñòü ìîæíî ðåãóëèðîâàòü ñîîòâåòñòâåííî ðåçèñòîðàìè R4 è R5, èñêëþ÷èâ ïîäáîð íîìèíàëîâ äðóãèõ ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ. Ïðåäåëû ðåãóëèðîâêè ïåðâîãî ïàðàìåòðà ±400% (äàëüíåéøåå èõ ðàñøèðåíèå ìîæåò ïîâëå÷ü çà ñîáîé ñàìîâîçáóæäåíèå ôèëüòðà íà ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòå), âòîðîãî - 0...20 (âåðõíåå çíà÷åíèå îãðàíè÷åíî âõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì ÎÓ).

Çàâèñèìîñòü ÷àñòîòû îò èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R4 ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 3.2.

Ðèñ. 3.2 Ðåãóëèðîâêà ÷àñòîòû ôèëüòðà ðåçèñòîðîì R4.

Çàâèñèìîñòü äîáðîòíîñòè îò èçìåíåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ðåçèñòîðà R5 ïðèâåäåíÿ íà ðèñ. 3.3.

Ðèñ 3.3 Ðåãóëèðîâêà äîáðîòíîñòè ôèëüòðà ðåçèñòîðîì R5.

Ðåãóëèðîâî÷íûå õàðàêòåðèñòèêè ýêâàëàéçåðà, ïðèâåäåííû íà ðèñ. 3.4.

Ðèñ 3.4 Ðåãóëèðîâî÷íûå õàðàêòåðèñòèêè ýêâàëàéçåðà.

Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà áóôôåðíîãî êàñêàäà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 3.5.

Ðèñ 3.5 Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà áóôôåðíîãî êàñêàäà.

Äàííûå ðàñ÷åòû áûëè ïðîèçâåäåíû äëÿ ôèëüòðà ñ ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòîé 960 Ãö ñ ïîìîùüþ ÑÀÏÐ MICRO-CAP III ôèðìû Spectrum Software.

3.3. Ïîðÿäîê íàñòðîéêè èçäåëèÿ.

Ïåðåä íàëàæèâàíèåì ýêâàëàéçåðà îòêëþ÷àþò åãî ôèëüòðû îò ÎÓ DA1, çàòåì ïîäàþò íà íèõ íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ è ïðîâåðÿþò ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå íà èõ âûâîäàõ. Åñëè â êàêîì ëèáî ôèëüòðå îíî ïðåâûñèò ±20 ìÂ, çàìåíÿþò ñîîòâåòñòâóþùèé ÎÓ.

Òàê ïîñòóïàþò è â ñëó÷àå ñàìîâîçáóæäåíèÿ ôèëüòðà, ðàçóìååòñÿ, ïðîâåðèâ ïðåäâàðèòåëüíî ïðàâèëüíîñòü ìîíòàæà. Ïîñëå ýòîãî íà âõîä êàæäîãî èç ôèëüòðîâ ïîî÷åðåäíî ïîäàþò ñèíóñîèäàëüíûé ñèãíàë ñ ÷àñòîòîé, ðàâíîé ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòå ôèëüòðà, è, ïîäêëþ÷èâ ê åãî âûõîäó ìèëèâîëüòìåòð ïåðåìåííîãî òîêà èëè îñöèëëîãðàô, ðåçèñòîðîì R12 íàñòðàèâàþò ôèëüòð ïî ìàêñèìóìó íàïðÿæåíèÿ íà åãî âûõîäå. Äëÿ óñòàíîâêè òðåáóåìîé îïòèìàëüíîé äîáðîòíîñòè ôèëüòðîâ Qð=1,4, êîòîðàÿ âûáðàíà èç óñëîâèÿ ìèíèìóìà øóìîâ, íà èõ âõîäû òàêæå ïîäàþò ñèíóñîèäàëüíûé ñèãíàë ñ ÷àñòîòîé, ðàâíîé ðåçîíàíñíîé. Èçìåðèâ íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ôèëüòðà, óâåëè÷èâàþò èëè óìåíüøàþò ÷àñòîòó âäâîå è ðåçèñòîðîì R8 óñòàíàâëèâàþò íà âûõîäå ôèëüòðà â÷åòâåðî ìåíüøåå íàïðÿæåíèå.

Ïîñëå íàñòðîéêè ôèëüòðà ïåðåìåííûå ðåçèñòîðû R8 è R12 ìîæíî çàìåíèòü ïîñòîÿííûìè, ïîäîáðàâ èõ ñîïðîòèâëåíèå ñ òî÷íîñòüþ ±3%. Ïðîâåäÿ ýòó îïåðàöèþ äëÿ âñåõ ôèëüòðîâ, ñîåäèíÿþò èõ ñ ÎÓ DA1 è ðåçèñòîðàìè R5.

4. Ñïèñîê ëèòåðàòóðû

1. Ãàë÷åíêîâ Ë., Âëàäèìèðîâ Ô. Ïÿòèïîëîñíûé àêòèâíûé.-Ðàäèî, 1982, ¹ 7, ñ. 39-42.

2. Çûêîâ Í. Ìíîãîïîëîñíûå ðåãóëÿòîðû òåìáðà.-Ðàäèî, 1978, ¹ 5, ñ. 40-41.

3. Ìîøèöå Ã., Õîðí Ï. Ïðîåêòèðîâàíèå àêòèâíûõ ôèëüòðîâ.-Ì.: Ìèð, 1984.

4. Ñóõîâ Í.Å., Áàòü Â.È. Òåõíèêà âûñîêîêà÷åñòâåííîãî çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ.-Êèåâ: Òåõíèêà, 1985.

5. ÃÎÑÒ 24388-88. Óñèëèòåëè ñèãíàëîâ çâóêîâîé ÷àñòîòû. Îáùèå òåõíè÷åñêèå óñëîâèÿ.

6. ÃÎÑÒ 24838-87. Àïïàðàòóðà ðàäèîýëåêòðîííàÿ áûòîâàÿ. Âõîäíûå è âûõîäíûå ïàðàìåòðû.

7. ÃÎÑÒ 24863-87. Ìàãíèòîôîíû áûòîâûå. Îáùèå òðåáîâàíèÿ.