Общие сведения о регуляторах громкости баланса и режима
Регуляторы громкости являются неотъемлемой частью любого звуковоспроизводящего устройства и предназначены для регулирования уровня звучания акустических систем при воспроизведении звуковых сигналов.
Для стереофонических систем может быть также предусмотрен регулятор стереобаланса, служащий для плавного изменения соотношения уровней звучания правого и левого каналов, позволяя перемешать в пространстве стереозону.
Нередко в звуковоспроизводящих устройствах также используют режим «Интим», или «-20 дБ», в котором уровень сигнала скачком уменьшается в 10 раз, что создаёт большие эксплуатационные удобства (при разговоре по телефону, контрольном прослушивании, выборе музыкальных программ и т п )
Известно, что из-за особенностей органов слуха человека при уменьшении уровня громкости наблюдается ухудшение восприятия низших и высших звуковых частот. Поэтому нередко применяют тонкомпенсированные регуляторы громкости, которые одновременно с уменьшением или увеличением громкости изменяют АЧХ усилительного устройства таким образом, чтобы она соответствовала известным кривым равной громкости. Стандартизированные кривые равной громкости приводятся в рекомендациях Международной организации стандартизации (ИСО).
Регуляторы громкости и баланса выполняют, как правило, на резистивных делителях напряжения, в качестве которых используют переменные или постоянные резисторы.
К переменным резисторам предъявляют следующие требования: близость к нулю минимального регулируемого сопротивления, плавное (без скачков) изменение сопротивления при перемещении движка резисторов с функциональной зависимостью, подчиняющейся показательному закону (группа В), отсутствие шумов и щелчков, идентичность изменения сопротивления при их регулировке (для сдвоенных регуляторов в стереофонических системах).
Пределы плавного регулирования громкости определяются диапазоном плавного изменения сопротивления используемых переменных резисторов.
Однако переменные резисторы заводского изготовления не всегда удовлетворяют перечисленным требованиям. Разбаланс сопротивлений сдвоенных переменных резисторов доходит до ±3 дБ, а изменение их сопротивления из-за люфта движка или оси достигает ±6 дБ. Это приводит к разбалансу уровней сигналов в каналах стереоусилителя при регулировке громкости и к рассогласованию АЧХ, особенно заметному на малой и средней громкости.
От указанных недостатков свободен сдвоенный ступенчатый тонкомпенсированный регулятор громкости, построенный на дискретных резисторах и многопозиционных переключателях.
Кроме общепринятых характеристик для каскада регулирования специфической является глубина регулирования громкости – отношение номинального выходного напряжения к напряжению на выходе при положении регулятора громкости, соответствующем минимальной громкости в пределах плавной регулировки, выраженное в децибелах
Рассмотрим варианты регуляторов громкости и баланса с применением различной элементной базы
Переменный резистор и активный регулятор
Как известно, при использовании пассивного регулятора громкости возникают затруднения в определении его места в тракте усилителя. Если он находится после каскадов предварительного усиления, то возникает проблема перегрузки входных каскадов.
Включение регулятора перед предварительными каскадами приводит к ограничению динамического диапазона, так как шумы входных каскадов при этом становятся сравнимыми с сигналом на выходе регулятора, когда его сопротивление близко к минимуму.
Один из способов сохранить высокую перегрузочную способность и малый уровень шума при любом положении регулятора громкости состоит в использовании двух переменных резисторов, один из которых находится на входе, а другой – на выходе предварительного усилителя.
Но при этом возникают трудности с получением счетверённого переменного резистора с необходимой для применения в стереоусилителе зависимостью сопротивления группы В.
Аналогичный результат получается, если регулятор громкости включить в цепь ООС линейного усилителя или создать активный регулятор громкости. Схема одного из возможных вариантов такого регулятора и приведена в этой публикации.
Схема электрическая
Технические характеристики:
Диапазон входных напряжений – 100…1000 мВ;
Диапазон выходных напряжений при максимальной установки громкости – 300…3000 мВ;
Начальное напряжение на выходе при минимальной установки громкости – от 0 мВ;
THD при входном напряжении 1000 мВ и выходном 3000 мВ - < 0,001%;
Напряжение питания - +30 В;
Ток потребления – 15 мА.
Транзисторы VT1 и VT2, образующие входной каскад, включены по каскодной схеме с ПОС (через конденсатор С6) в коллекторной нагрузке R8, R9. Выходной транзистор VT3 работает как эмиттерный повторитель.
Режим работы по постоянному току определяется ООС R12, R10. Резистор R6 позволяет несколько улучшить линейность устройства.
Сглаживающий фильтр R3C3 уменьшает пульсации напряжения питания. Резистор R13 предотвращает высокочастотную нестабильность, когда движок резистора R14 устанавливают в крайнее верхнее по схеме положение.
Весь усилитель охвачен ПОС по переменному току (через резистор R14). Соотношение сопротивлений резисторов R2 и R14 определяет максимальное усиление узла (в данном случае около 3, когда введённое сопротивление резистора R14 максимально)
При необходимости можно изменить чувствительность регулятора, применяя резистор R2 с сопротивлением в пределах 10...100 кОм. При этом усиление узла будет соответственно возрастать от 0 до 20 дБ (при максимальном сопротивлении R14).
Применив резистор R14 сопротивлением 24 кОм, получится регулятор с единичным коэффициентом усиления, т.е., допустим 700 мВ на входе будет иметь 700 мВ на выходе при максимальном его сопротивлении. Резистор R14 должен иметь функциональную зависимость сопротивления группы В.
Вариант печатной платы регулятора показан на рисунке ниже.
