Поиск по сайту
Рубрики
Статистика
Rambler's Top100


Функциональные схемы построения звуковых усилителей

Рассмотрим универсальные схемы построения усилителей для акустических систем трех типов: двухканальный усилитель (стереоусилитель, система 2.0), трехканальный усилитель для двух фронтальных колонок и одного сабвуфера (система 2.1) и усилитель для сабвуфера.

Функциональные схемы представлены в виде блоков, на входе и выходе которых действует линейный сигнал (максимальное амплитудное напряжение не выше 1 В). Исключение составляет усилитель мощности (УМ), на выходе которого присутствует усиленный сигнал и нормирующий усилитель. Напряжение на входе последнего зависит от типа источника сигнала. Блоки, отмеченные знаком «х», могут быть исключены из схемы без потери функциональности.

Обзор начнем с двухканального усилителя (рис. 2.18).
Нормирующий усилитель служит для приведения входного сигнала к стандартному значению или для уменьшения влияния схемы на источник сигнала.

Корректор АЧХ используется для исправления недостатков акустических колонок, подключенных к усилителю, или для настройки АС под АЧХ помещения. В качестве корректора АЧХ часто выступает эквалайзер либо корректор Линквица, расширяющий АЧХ колонок в область низких частот. Заметьте, что любой корректор АЧХ не устраняет проблем акустических колонок, а лишь маскирует их. Скорректированная АЧХ может быть достаточно ровной, однако КГИ колонки часто значительно возрастает вместе с фазовыми искажениями, поэтому в высококачественной аппаратуре коррекция АЧХ практически не применяется.

Регулятор громкости чаще всего выполняется в виде делителя напряжения на переменном резисторе. Также для управления громкостью могут использоваться специальные микросхемы (в том числе и УМ), в которых уровень выходного сигнала регулируется напряжением. Это очень удобно при построении многоканальных АС. В зарубежной литературе такая функция носит название DC volume control.

Усилитель мощности представляет собой мощный ОУ, включенный обычно по типовой схеме.

Индикатор служит для контроля выходной мощности усилителя. Чаще всего индикатор выполняется в виде сегментных столбиков или индикатора перегрузки.

Функциональная схема универсального усилителя для сабвуфера представлена на рис. 2.19. Универсальность заключается в том, что в качестве входного сигнала может использоваться как линейный стереосигнал, так и специальный сигнал канала для сабвуфера. Кроме того, входным сигналом можно считать уже усиленный сигнал, который подается на колонки основной АС.

Переключатели П1 и П2 шунтируют резисторы, изменяющие степень подавления входного сигнала. В случае подачи линейного сигнала переключатели должны быть замкнуты, а если подается усиленный сигнал — разомкнуты.

Сумматор складывает сигналы правого и левого каналов.
Фильтр низких частот обрезает высокочастотную часть сигнала. Частота среза зависит от частоты, на которой основные колонки начинают уверенно воспроизводить сигнал, и обычно лежит на уровне 60-120 Гц. Крутизна затухания у фильтра должна быть не меньше 12 дБ на октаву (фильтр второго порядка), а желательно — 24 дБ на октаву (фильтр четвертого порядка).

Сигнал, взятый из канала для сабвуфера, по сути, неплохо подготовлен, и его остается только усилить. Однако иногда полезно подкорректировать данный сигнал с учетом особенностей сабвуфера, поэтому подключите его переключателем ПЗ к корректору, а не к УМ.

Фильтр высоких частот обрезает АЧХ сабвуфера в области низких частот. Казалось бы, сабвуфер предназначен для воспроизведения как раз низкочастотной составляющей сигнала. Зачем же его обрезать? Все дело в том, что диапазон воспроизводимых частот сабвуфера очень узок — от 20 до 120 Гц, и его нижняя граница находится на пороге восприятия. Звук частотой ниже 20 Гц не воспринимается человеческим ухом и носит название инфразвук. Инфразвук большой мощности вреден для человека и может вызвать чувство страха, головокружение, приступы морской болезни и даже повреждение внутренних органов. Кроме того, энергия волны (как и громкость звука) прямо пропорциональна квадрату частоты при неизменной амплитуде. Это значит, что если для получения определенного звукового давления на частоте 80 Гц перемещение диффузора должно составлять 0,5 мм, то для получения такого же давления на частоте 40 Гц перемещение должно быть уже 2,5 мм, а на частоте 20 Гц — 10 мм. Если продолжить этот ряд в инфразвуковом диапазоне, то на 15 Гц перемещение диффузора составит 16 мм. Чтобы раскачать диффузор на такую амплитуду, требуется большая мощность, часть которой будет расходоваться зря, выделяясь в виде тепла на звуковой катушке и усилителе. Кроме того, большие перемещения диффузора могут вызвать повреждение подвеса или катушки.

В связи с вышеизложенным может возникнуть естественный вопрос: если инфразвуковые частоты так пагубно влияют на человека и аппаратуру, почему же их не обрезают на студии звукозаписи? Существует множество причин, по которым инфразвуковая составляющая может проникнуть в звуковой тракт:

1. Если рассматривать спектр сигнала на правом и левом канале по отдельности, то в них вряд ли найдется субзвуковая составляющая. Однако характер сигнала может быть таков, что при сложении каналов будут возникать биения на субзвуковых частотах. При воспроизведении такого сигнала парой колонок инфразвуковая составляющая появится в окружающем пространстве при сложении двух акустических волн. Причем динамики АС не будут испытывать перегрузок. При воспроизведении НЧ-сигнала одним излучателем инфразвуковая составляющая возникает уже в сумматоре.
2.    Существуют музыкальные композиции, в которые специально вводят очень низкие частоты, чтобы произвести впечатление на слушателя.

3.    Спецэффекты в фильмах могут записываться с использованием очень низких частот, которые воспроизводятся, например, шейкерами.

Итак, мы приходим к выводу, что инфразвуковая составляющая сигнала может попасть в звуковой тракт и принести массу неприятностей. Чтобы этого не происходило, используют фильтры инфранизких частот, именуемые сабсониками (subsonic — инфразвуковой). Такие фильтры должны иметь частоту среза около 15-20 Гц и крутизну затухания не менее 12 дБ на октаву (фильтр второго порядка).

Регулятор фазы используется для синфазной работы основных колонок и сабвуфера в зоне совместного действия. Если колонки будут работать не синфазно, то звук исказится. На слух это может проявляться по-разному: от простого провала АЧХ до ощущения дискомфорта и даже отвращения к прослушиваемой фонограмме. Обычно используют либо плавное регулирование фазы в пределах 0-180°, либо, что проще, ступенчатое переключение: 0 или 180°. Последнего можно добиться путем изменения полярности подключения динамика к усилителю.

И наконец, если вы проектируете систему 2.1 (или с большим числом каналов), она может быть воплощена по схеме, показанной на рис. 2.20.

В этой схеме для точного определения зоны совместного действия в усилитель фронтальных колонок введен ФВЧ.
 

Комментарии запрещены.

Реклама