Диапазоны регулировки
Предлагаемый в статье на Boosty регулятор тембра имеет диапазон регулировки ±12 дБ для низких и высоких частот и ±9 дБ для средних частот звукового диапазона. Последнего более чем достаточно, т.к. наши уши более чувствительны к средним частотам. При этом схема является достаточно простой.
Диапазон регулирования в 12 дБ означает, что из-за относительно ограниченной мощности выходного каскада существует опасность его перегрузки, особенно на низких и средних частотах. Ведь увеличение на 12 дБ подразумевает увеличение мощности в 16 раз.
Регулятор громкости (R1) подключён непосредственно ко входу предусилителя, чтобы предотвратить перегрузку ступени контроля тембра. Первый каскад усилителя (DA1.1) неинвертирующий и имеет коэффициент усиления в 4 раза, рассчитанный по формуле R4/R3 + 1.
При напряжении питания ±9 В сигнал более 1В (т.е. чуть более 1,2 Вэфф) может быть обработан без искажений, когда регуляторы тембра находятся в среднем положении.
Однако, когда регулятор высокого или низкого тона находится на максимальном значении, входной сигнал меньше и составляет всего 300 мВ (конечно, для соответствующих частот). В этот момент выходной сигнал регулятора тембра находится чуть ниже точки перегрузки, но он может уже перегружать усилитель мощности.
Принцип регулировки тембра достаточно прост. ОУ DA1.2 представляет собой инвертирующий усилитель с тремя цепями обратной связи, соединёнными параллельно для регулировки тембра.
Переменный резистор R9 – регулятор низких частот. Конденсатор C5 определяет частотный диапазон. Проще говоря, на более высоких частотах C5 закорачивает R9. Усиление определяется соотношением R6 и R13. Соотношения R9 к R6 и R13 определяют минимальный и максимальный диапазон регулирования соответственно. Максимальное усиление определяется как (R9+R13) / R6 и составляет около 5,5 раз (15 дБ, постоянный ток). Резистор R11 необходим для развязки, чтобы СЧ и ВЧ частоты можно было регулировать с помощью R10 и R8.
Конденсатор С3 определяет, с какой частоты работает регулятор тембра ВЧ. C2 и C8 обеспечивают более крутой отклик регулятора. Компоненты R12 и C4 имеют те же функции для управления средней частотой, что и R11 и C3 для управления низкими и высокими частотами. Конденсатор C6 выполняет ту же функцию, что и C5, но фильтрует высокие частоты гораздо позже. Вместе с C4 он устанавливает диапазон СЧ.
Тестирование
На рисунке ниже показаны максимальные, минимальные и средние положения регуляторов тембра.
В среднем положении можно увидеть небольшое затухание менее 1 дБ на частоте 20 кГц. В основном это вызвано конденсаторами радиочастотного подавления C1 и C7. При частоте 20 Гц изменение усиления составляет ±14 дБ (±12 дБ при 40 Гц), а при 20 кГц – около ±12 дБ.
Искажения входного сигнала 500 мВ составляет менее 0,005 % (1 кГц, полоса пропускания 22 кГц, регулировка громкости на максимум, регулировка тембра в среднем положении). Ток потребления схемы составляет 56 мА.