Устройство подавления обратной акустической связи

В системах звуковоспроизведения, работающих от микрофона, очень часто наблюдаются возбуждения на звуковых частотах из-за акустической обратной связи между излучателями и микрофоном. Предлагаемое устройство позволяет несколько ослабить эту связь за счет того, что спектр излучаемого сигнала сдвигается по частоте на несколько герц вверх или вниз. При использовании подавителя обратной акустической связи в работе с мощной звукоусилительной системой удается повысить уровень воспроизведения сигнала на несколько децибелл .

Входной звуковой сигнал проходит через фазовращатель , изменяющий фазу сигнала на 90° в широком диапазоне частот. Полученные сигналы модулируют несущие, сформированные из тактовых частот, которые также сдвинуты по фазе на 90° одна относительно другой. После этого полученные сигналы складываются. В результате формируется сигнал, частота которого равна сумме частот входного и тактового. Далее промодулированный сигнал перемножается со второй несущей, частота которой отличается на несколько герц (Δf ) относительно частоты первой несущей. На выходе перемножителя появляется сигнал, имеющий две составляющие. Высокочастотная легко подавляется фильтром, так как ее частота составляет удвоенную тактовую, а вторая составляющая представляет собой низкочастотный сигнал, спектр которого смещен на величину Δf. Необходимо заметить, что если вторая тактовая частота вы-ше первой, то частота звукового сигнала уменьшается и наоборот. Схема устройства подавления акустической обратной связи показана на рисунке.

Фазовращатель собран на ОУ DA2—DA3. Он обеспечивает поворот фазы сигнала на 90±0,5° в полосе частот 50...7000 Гц. Отклонения фазового смещения от 90° приводит к появлению низкочастотных биений и нежелательной окраске спектра звукового сигнала. Амплитудная модуляция тактовой частоты полезным сигналом происходит в пере-множителе, который включает в себя инвертор DA1.4 и два ключа на элементах DD1.1 и DD1.2. Инвертированный и неинвертиро-ванный полупериоды звукового сигнала поочередно пропускаются через соответствующие ключи и складываются на ОУ DA1.2. Тактовая частота, смещенная на 90°, имеет свой перемножитель , собранный на ОУ DA1.3 и ключах DD1.3, DD1.4. Сигнал с выхода этого перемножителя также поступает на вход ОУ DA1.2. Цели R40C12 и R41C13 служат для развязки перемножителей .

Из-за того, что тактовый сигнал имеет прямоугольную форму, его спектр содержит гармоники более высокого порядка. Фильтр на ОУ DA4.1 подавляет их, оставляя только промодулированную первую гармонику. Отфильтрованный сигнал повторно перемножается со второй несущей частотой. Разница между двумя тактовыми частотами определяет смещение спектра входного сигнала. Фильтры ФВЧ и ФНЧ, собранные на ОУ DA4.3 и DA4.4, подавляют нежелательные высокочастотные составляющие и возможные колебания инфранизкой частоты, ограничивая полосу только сигналами звуковых частот.

Тактовые генераторы собраны. на микросхемах DD3 и DD5. Микросхема 4060 представляет собой генератор со счетчиком. В качестве частотозадающих элементов используются кварцы на 8 МГц. Счетчики микросхем делят генерируемые колебания на 16 и на их выходах Q3 формируются тактовые сигналы с частотами 500 кГц.

Триггеры DD4.1, DD4.2 и DD6.1, DD6.2 делят эту частоту на 4 и обеспечивают требуемое смещение фазы 90° между тактовыми сигналами, снимаемыми с выхода каждого из триггеров. На выходе триггеров несущая имеет частоту 125 кГц.

Устройство потребляет ток не более 50 мА. Для работы с ним можно использовать двуполяр-ный источник питания с напряжением + 5...8 В.

Двухлучевым осциллографом просматривают сигналы звуковых частот на входе и выходе устройства, синхронизация от входного сигнала. В наличии частотного смещения можно убедиться по движению выходного сигнала по экрану осциллографа. Более точно установить величину частотного смещения можно, если суммировать входной и выходной сигналы и выделить на интегрирующей RC цепочке частоту биений. Полученная частота биений и есть величина смещения спектра звукового сигнала.

При использовании устройства для речевых сигналов величина Δf выбирается в пределах 1 ...30 Гц. Для озвучивания эстрадных программ величину Af следует ограничить и выбирать в диапазоне 1...6 Гц. При больших значениях частотного смещения эффект становится заметным на слух, а исполнитель начинает заметно выпадать из общего строя.

Elektor Elektroniks , 1990, February , p . 34—37.

Микросхемы TL074 можно заменить отечественными К1401УД2 (четыре усилителя в одном корпусе), но возможно использование и других ОУ общего применения, например К140УД7.

Микросхема 4013, содержащая два триггера, аналогична К176ТМ2, ключи 4066 можно заменить микросхемой К561КТЗ, Генератор с счетчиком не имеет аналогов в советской электронике, поэтому потребуется выполнить их на отдельных микросхемах.

Для обеспечения необходимой близости тактовых частот в генераторе желательно использовать микросхемы и кварцевые резонаторы, выпускаемые одним изготовителем и по возможности из одной партии.

Все корпусы микросхем цифровой и аналоговой частей схемы должны быть зашунтированы по питанию емкостями 0,1 ...0,1 5 мкФ (на схеме не показаны).

В цепях фазовращателя и задающих генераторов необходимо использовать элементы с разбросом номинальных значений не более 1 %. Если для вас детали такой точности являются недоступными, в фазовращателе для настройки каждого частотного звена можно использовать подстроечные резисторы. В этом случае требуется более сложная настройка фазовращателя во всем частотном диапазоне.