Восьмиполосный стереофонический эквалайзер

В современных усилителях, тюнерах и магнитофонах имеются регуляторы тембра, которыми обычно в значительной степени регулируется основная часть спектра звуковых частот. Эти регуляторы пригодны для небольших изменений тональных значений звуковых программ, но они малоэффективны для исправления недостатков громкоговорителей и помещений для прослушивания. Поскольку амплитудно-частотная характеристика обычного громкоговорителя имеет значительную неравномерность в различных точках звукового диапазона, эквалайзер, в силу своих особых частотных характеристик, в большей степени способен внести необходимую коррекцию, чем обычные регуляторы тембра.

Эквалайзер позволяет в значительной степени скомпенсировать неравномерность амплитудно-частотных характеристик акустических систем, несовершенство акустических свойств помещений, возрастные изменения слуха, осуществлять коррекцию магнитофонных записей для улучшения их качества. Эквалайзер повышает качество восприятия звуковой программы, поэтому он является неотъемлемым звеном современных систем высококачественного звуковоспроизведения.

Практические схемы многополосных темброблоков уже встречались на страницах журнала Радио [1], [2]. Ниже приводится схема восьмиполосного эквалайзера, имеющего в своем составе фильтр высших частот (ФВЧ) для подавления нежелательных инфранизкочастотных колебаний, таких как рокот электропроигрывающих устройств, разностные колебания фоновых составляющих и наиболее низкочастотные сигналы, некачественно воспроизводимые вследствие недостатков акустических систем.

Основные технические характеристики

Диапазон воспроизводимых частот, Гц 20...50 000

Допустимые отклонения амплитудно-частотной ха рактеристики относительно уровня сигнала на часто те 1000 Гц в диапазоне частот от 20 до 50 000 Гц
при фиксации регуляторов амплитудно-частотной ха рактеристики в среднем положении, дБ ±0,5

Коэффициент гармонических искажений в диапазоне
частот от 40 до 16 000 Гц, %, не более . . . . . 0,03

Глубина регулировки уровня сигнала при управлении амплитудно-частотной характеристики на частотах 31,5; 75; 160; 400; 1000; 2500; 6300; 16 000 Гц,

дБ, не менее ±15

Отношение сигнал / взвешенный шум, дБ, не менее . 85

Номинальное выходное напряжение, В 1±0,1

Крутизна спада амплитудно-частотной характери стики ФВЧ с частотой среза 30±2 Гц, дБ/октаву 12±1

Прежде чем перейти к рассмотрению принципиальной схемы эквалайзера, полезно рассмотреть его функциональную схему (рис. 1).

Проследим работу устройства в трех положениях регуляторов амплитудно-частотных характеристик RP1—RP8:

Рис. 1. Функциональная схема эквалайзера

1. Регуляторы RP1—RP8 находятся в крайнем левом по схеме положении.

В этом случае сигнал с выхода усилителя DA1 поступает на усилитель DA3 и далее на фильтры Zl—Z8. С выходов фильтров сигналы подаются на вход усилителя DAI, образуя дополнительную петлю частотно-зависимой отрицательной обратной связи. В результате этого сигнал на выходе усилителя DA1 уменьшается и через усилитель DA2 поступает на выход устройства максимально ослабленным.

Рис. 2. Принципиальная электрическая схема эквалайзера.

2. Регуляторы RP1—RP8 находятся в среднем по схеме положении.

Сигнал со входа устройства поступает на усилитель DA1, затем — на выход через усилитель DA2.

Сигнал поступает по-прежнему на усилитель DA3, а с него на фильтры Zl—Z8. Однако выходы этих фильтров теперь соединены через регуляторы RP1—RP3 с общим (земляным) проводом, поэтому на выход эквалайзера сигнал проходит без изменений в связи с тем, что при условиях R1 = R2 и R3 = R4 коэффициент передачи тракта равен единице.

3. Регуляторы RP1—RP8 находятся в крайнем правом по схеме положении.

В этом случае сигнал с выхода усилителя DA1 поступает на усилитель DA3 и затем на фильтры Zl—Z8. С фильтров сигнал поступает на вход усилителя DA2. В результате на выходе устройства сигнал усиливается, так как образуется параллельный канал дополнительной передачи сигнала в усилитель DA2.

Таким образом, изменяя положение регуляторов RP1—RP8, можно изменять коэффициент передачи сигнала отдельно в каждой выбранной фильтрами Zl—Z8 полосе частот. В описываемом эквалайзере в качестве регуляторов применены ползунковые резисторы с дополнительным выводом средней точки, соединенной с общим проводом.

Активные звенья эквалайзера построены на микросхемах К157УД2. Этот двухканальный операционный усилитель обладает сравнительно малым уровнем собственных шумов — не более 1,6 мкВ в полосе частот от 20 до 20 000 Гц.

Рассмотрим работу эквалайзера по принципиальной схеме (рис. 2).

Переключатель SB1 в отключенном положении. Сигнал со входного разъема XS1 поступает через контакты переключателя SB1 на выходной разъем XS2, т. е. сигнал эквалайзером не обрабатывается.

Переключатель SB1 во включенном положении. Сигналы со входного разъема XS1 через переключатель

Деталей

Рис. 3. Плата регуляторов: а — вид со стороны печатных проводников; б — вид со стороны установки

Рис. 4. Плата фильтров; t — вид со стороны печатных проводников; б — вид со стороны установки деталей

SB1 поступают на усилитель DA3.1 и DA4.1, затем — на усилители DA3.2 и DA4.2, далее — на входы восьми активных полосовых фильтров в каждом канале передачи.

С выходов фильтров сигнал поступает на регуляторы амплитудно-частотной характеристики R17—R32. В качестве регуляторов использованы резисторы СПЗ-23И-п-1-0,125-100кОм-А6-Ф-В. С целью создания более плавного регулирования амплитудно-частотной характеристики последовательно с регуляторами включены резисторы R1—R16 и R33—R48. Регуляторы соединены со входами усилителей DA3.1 и DA4.1, DA5.1 и DA6.1. Изменяя положение движков резисторов относительно среднего положения, регулируют коэффициенты передачи усилителей DA3.1 и DA4.1 на каждой из восьми установленных частот. Через усилители DA5.1 и DA6.1 и переключатель SB2 (ФВЧ) сигналы подводятся к выходному разъему XS2.

При включении переключателя SB2 на выходной разъем XS2 эквалайзера поступают сигналы с выходов ФВЧ, собранных на микросхемах DA5.2h DA6.2 и представляющих собой активные фильтры 2-го порядка с положительной обратной связью. Элементы фильтров выбраны таким образом, чтобы частота среза амплитудно-частотной характеристики была равна 30 Гц, а крутизна спада — 12 дБ на октаву.

Питание микросхем DAI—DA12 осуществляется от двухполярного стабилизированного источника питания с защитой, собранного на транзисторах VT1—VT4 и стабилитронах VD1, VD2. Транзисторы VT1 и VT4 установлены на П-образных пластинах-радиаторах площадью 10 см2.

Конструктивно эквалайзер выполнен на двух печатных платах.

На первой плате (рис. 3) расположены регуляторы амплитудно-частотной характеристики. Фильтры эквалайзера расположены на другой плате (рис. 4), здесь же расположен источник питания. Силовой трансформатор крепится к боковой стенке корпуса эквалайзера.

В устройстве применен трансформатор ТС-6-1 с двумя вторичными обмотками. На передней панели эквалайзера размещают ручки регулировки амплитудно-частотной характеристики, для этого плата регуляторов крепится к передней панели.

Кнопки SA1, SA2, выключатель сети SB1 и индикатор включения сети также размещаются на передней панели. В качестве кнопок применены переключатели П2К. Индикатор выполнен на светодиоде АЛ307БМ, а выключатель сети — на ПКн41. На задней стенке эквалайзера размещают держатель предохранителя типа ДП-1ЦМ, а также разъемы Вход и Выход/Вход эквалайзера. Применяемые соединители ОНц-КГ-4-5/16-Р устанавливаются на плате фильтров.

К разъему Выход/Вход подсоединены вход и выход эквалайзера. Такая коммутация сигналов предусмотрена с целью создания удобства подключения эквалайзера к усилителям, имеющим совмещенный разъем Выход предварительного усилителя и Вход усилителя мощности.

В качестве транзисторов VT1, VT2, VT3, VT4 применяются транзисторы соответственно КТ815Г, КТ361Г, КТ315Г и КТ814Г. Возможно применение транзисторов КТ815Б, КТ361Б, КТ315Б, КТ814Б. Стабилитроны VD1 и VD2 —серии КС156А.

Тип конденсаторов С51 и С52—К73-17 либо КМ-5. Конденсаторы С59, С60—К50-24. В качестве корректирующих конденсаторов операционных усилителей использованы КТ-1, возможно применение и других конденсаторов.

Конденсаторы активных фильтров: С1—С4, СП—С14, С21—С24, С31—С34, С39—С42—К73-9, С27—СЗО— К73-17, С45—С48, С53—С56, С61— С64—КЮ-7В.

Конденсаторы С5 и С6 — электролитические неполярные К50-6 или К50-16.

Резисторами R78 и R81 (СПЗ-386) устанавливают напряжение питания эквалайзера равным ±16 В. Для выпрямления переменного напряжения служит диодный мост КЦ412Б. Все постоянные резисторы — типа МЛТ.

Правильно собранный эквалайзер работает без дополнительной настройки. Он прост в регулировке и доступен в изготовлении подготовленным радиолюбителям.