Russian HamRadio - Спосіб корекції АЧХ у підсилювачі відтворення
Це завдання особливо актуальне при використанні вітчизняних магнітних головок, що мають розкид індуктивності обмотки, що досягає ±30% і більше [1]. Положення посилюється розкидом частотних та хвильових втрат у магнітній головці. У реальній магнітній головці, як правило, є і деякий перекіс азимуту робочих зазорів між секціями головки (лівий і правий канали), що само по собі ускладнює процес регулювання, робить його багатоступінчастим і неоднозначним, змушує для досягнення необхідного результату багаторазово "ходити колами" . Якщо при цьому використовуються підбірні елементи, що вимагають цілого магазину номіналів резисторів і конденсаторів, які доводиться поперемінно відпоювати і підпаювати, процес припасування АЧХ виглядає як стихійне лихо. До того ж при цьому швидко зношується дефіцитна вимірювальна магнітна стрічка, непридатні контактні майданчики друкованої плати.
Пропонований спосіб корекції може бути дуже доречним і при використанні компандерних систем шумопониження в тракті. Про те, наскільки жорсткі вимоги щодо лінійності АЧХ при цьому закладаються, описано вичерпно в [2]. Цілком виправданим може бути застосування цього способу корекції і в студійних умовах, оскільки він дозволяє оперативно відновити лінійність АЧХ
Фонди ВНДІДПЕ забиті незліченними надуманими “новаціями”, що іноді призводять швидше до погіршення параметрів, ніж поліпшення, але мають незаперечні “суттєві відмінності”. Традиційно у закордонних магнітофонах формування АЧХ верхнього краю діапазону здійснюється вхідним резонансним контуром, утвореним індуктивністю магнітної головки та паралельно підключеним конденсатором [3]. Добротність контуру "фіксується" паралельно підключеним резистором. На нашій елементнійНа основі такий варіант, на жаль, не проходить. Спроби використання додаткового LC-контуру в ланцюгу негативного зворотного зв'язку для формування АЧХ призводили до втрати 2-3 дБ шумів. Поєднання двох резонансів - і по входу, і за допомогою додаткового LC контуру - дає і зовсім моторошний результат: непередбачуваний перебіг АЧХ/ФЧХ і знову ж таки підвищення шумів.
Виходів з цієї ситуації, мабуть, може бути тільки два - або підбір дискретних елементів, - резисторів і конденсаторів, що підключаються паралельно до магнітної головки, або. зробити конденсатори і резистори плавно підлаштовується. Перший варіант, хоч і набув деякого поширення в країнах СНД, все ж таки нетехнологічний, трудомісткий, та й просто незручний. Тому ставку було зроблено на плавне регулювання.
Способи з використанням динамічної ємності, які у свій час з'явилися в пресі [4], були відкинуті через нестійкість параметрів, схильність до самозбудження, труднощі з комутацією режимів. Більше “наворочені - варіанти [5] створюють більше проблем, ніж вирішують.
Основним принципом, що дозволяє здійснити плавне регулювання ємності і опору, є властивість конденсатора (та й резистора теж) змінювати "ефективну" ємність (опір) залежно від амплітуди та фази напруги, що прикладається до неробочого (зазвичай заземлюваного) висновку. Ця властивість повною мірою використовується у гіраторах. Однак, будь-яка, навіть сама чудова ідея, на жаль. нічого не варте, якщо вона не доведена до досконалості, якщо не виявлено і не нейтралізовано всі її “підводні течії та рифи”, оскільки, в іншому випадку, всі її вади працюють проти її самої, повністю дискредитуючи власне ідею Подібних негативних моментів майже завжди достатньо. , але як буде показано нижче, воницілком переборні досить простими засобами.
На рис.1 зображено функціональну схему підсилювача відтворення, що містить мікросхему DA1 з ланцюгом загального зворотного зв'язку на елементі 1.
Елементи С1, С2, R1, R2, R3, R4 спільно з головкою В1 повністю визначають параметри паралельного коливального контуру по входу мікросхеми.
За допомогою підстроювального резистора R2 здійснюється керування "ефективною" ємністю конденсатора С2 шляхом зміни струму через конденсатор С2 при зміщенні двигуна підстроювального резистора R2. На вході, що інвертує, мікросхеми DA1 за допомогою загального негативного зворотного зв'язку підтримується змінна напруга, фактично рівна вхідному і по амплітуді, і по фазі.
Тому діапазон зміни ємності С2 приблизно дорівнює глибині загального зворотного зв'язку. Конденсатор С1 є баластним і визначає мінімальне значення ємності контуру, проте цим його функція не обмежується. Справа в тому, що без нього коливальний контур LC по відношенню до ланцюга управління є вже не паралельним, а послідовним, що має коефіцієнт передачі, приблизно рівний добротності, тобто набагато більше одиниці, і з фазовим зсувом 90° на частоті резонансу.
Іншими словами, відбувається порушення фазових та амплітудних співвідношень з ланцюга управління. Таким чином, баластний конденсатор С1 дозволяє стабілізувати роботу всієї схеми регулювання частоти резонансу, забезпечити стабільність величини підйому діапазону, а також є протизбудливим по відношенню до мікросхеми DA1. Місткість цього конденсатора повинна бути якомога більшою і визначається максимальною індуктивністю головки В1, а сума (С1 + С2) визначається мінімальною індуктивністю головки В1.
Опір резистора R2 теж має важливийзначення. Цей резистор включений в паралельний коливальний контур і вносить активні втрати, а також змінює добротність контуру в діапазоні перебудови. Щоб максимально використовувати конструктивну добротність головки В1 та повністю виключити негативні моменти, опір резистора не повинен перевищувати
R ? 2 p Fв Lr/(10Q), де
Fв – верхня робоча частота;
Lf – індуктивність головки;
Q – добротність головки на верхній робочій частоті.
Легко переконатися, що для типової універсальної головки касетного магнітофона R
Лінійність АЧХ тракту на верхньому краю діапазону визначається добротністю паралельного коливального контуру, яка регулюється за допомогою підстроювального резистора R3.
При цьому змінюється "ефективний" опір резистора R1 від 43 кОм в нижньому положенні двигуна резистора R3 до нескінченності у верхньому положенні.
На рис.2 наведена схема підсилювача відтворення, виконана на мікросхемі К157УЛ1А відповідно до рекомендацій [6] та наведених вище.
Ще більшими можливостями має функціональна схема, наведена на рис.3. Узгодження ланцюга управління з вхідним контуром здійснюється за допомогою внутрішньоємнісного зв'язку з контуром, що забезпечує стабільність фазових і амплітудно-частотних характеристик.
Регулювання добротності вхідного контуру значно розширена і здійснюється подачею в контур дуже слабкого негативного зворотного зв'язку, яка в нижньому положенні двигуна підстроювального резистора R8 плавно переходить у позитивний зворотний зв'язок.
Адаптивні можливості схеми дуже високі, однак, у більшості випадків навіть надмірні і виявляються не потрібними в реальних умовах.
Крім того, введення інвертора натранзистор VT1 ускладнює схему. Схема може представляти, мабуть, лише теоретичний інтерес, хоч і дозволяє дещо знизити шуми на високих частотах.
Прагнення підвищити природність звуку змушує розробників відмовлятися від частотно-залежного зворотного зв'язку і коригувати пасивної [7]. Однак такого ж ефекту можна досягти, якщо вихідний каскад підсилювача відтворення рис.2 виконати за схемою генератора струму, тобто. із високим вихідним опором.
У цьому випадку глибина зворотного зв'язку буде незмінна по діапазону при збереженні частотної характеристики [8], а всі частотні компоненти сигналу, включаючи його гармоніки, будуть надходити по ланцюгу негативного зворотного зв'язку абсолютно синфазно з вхідною напругою.
1. Н.Сухов. Магнітні головки для касетних магнітофонів. - Радіо, 1995 №5, с. 15.
2. Н.Сухов. Dolby, С, S, . DBX? - Радіо-хобі, 1999 №1, с.40-43; 1999 №2, с.42-46; 1999 №3, с.38-43.
3. Н.Сухов. Схемотехніка японських касетних магнітофонів. - Радіо, 1984 №12, с.46.
4. К.Лі. Компенсація втрат у каналах відтворення магнітофонів. - Радіо, 1990 №7, с.52.
5. Авторське свідоцтво СРСР №1494206. – Бюл. “Відкриття, винаходи, промислові зразки та товарні знаки”, 1989 №26.
6. К.Петров. К157УЛ1: рекомендації щодо застосування. - Радіо, 1984 №7, с.43.
7. А.Коротов. Підсилювач відтворення із пасивною корекцією. - Радіохоббі, 2000 №6, с. 56.
8. Н.Сухов, В.Байло. Високоякісний підсилювач-коректор. - Радіо, 1981 №1, с.35-38.