Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מגברי כוח טרנזיסטור

הרשו לי להתחיל, אולי, בציטוט: "המשימה של ויסות רמת האות - במילים אחרות, "ווליום" - היא אחת הבעיות הקשות במעגלים של ציוד שמע" [1]. כאן המחבר, שמפשט מאוד את הבעיה, משווה מושגים כמו "רמת האות" ו"עוצמת הקול", ולאחר מכן מתאר את בקרת הרמה שלו. רמת האות היא מושג מתחום המעגלים של מגברי תדר אודיו (ואחרים). כאן משתמשים במונחים "שליטה ברמה" או "קבלת שליטה". וקולניות היא מושג מתחום האקוסטיקה הפיזיולוגית, שבו משתמשים ב"קולניות", "רמת עוצמה" וכו' [2].

המושג "עוצמה" מורכב הרבה יותר מהמונח "רמת אות", המשמש מהנדסי שמע ומהנדסי סאונד ומציין את כמות המתח (בוולט או דציבלים) בנקודות שונות בנתיב הגברת הקול. פקדי רמה, בניגוד לפקדי עוצמת הקול, הם מכשירים בלתי תלויים בתדר. יש אפילו דבר כזה "בקרת ווליום בפיצוי דק" (ריח של טאוטולוגיה!), המציין ווסת שלוקח בחשבון את תכונות השמיעה. ראוי להזכיר את המונח "בקרת נפח פיזיולוגית", בדומה לזה ששמו זה עתה. ללא ספק, בקרות עוצמת הקול בציוד Hi-Fi הן, ככלל, מתוגמלות בקול רם, או פיזיולוגיות. לא נשקול ציוד "יוקרתי", מכיוון שהם ממלאים גחמות של סנובים תמורת הרבה כסף. יוקרה מחייבת!

ידוע שרגישות האוזן האנושית תלויה בתדר [3], ולכן אותה עוצמת קול נתפסת בתדרים שונים מתאימה לרמות לחץ קול שונות. מבחינה גרפית, תלות זו מומחשת על ידי "עקומות עוצמה שוות" (איור 1). כדי להבטיח שחזור באיכות גבוהה של תוכנית צליל מסוימת, יש צורך, תוך התמקדות בעקומות בעוצמה שווה, לפצות על ההבדלים המתאימים ברגישות השמיעה. משימה זו נועדה להתבצע על ידי פקדי עוצמת הקול עם פיצוי עדין [2].

Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול

עם זאת, תכנון רגולטור כזה רחוק מלהיות פשוט. הנקודה היא שצורת העקומות בעוצמה שווה היא דו-משמעית. זה תלוי במספר גורמים, בפרט, בתכונות האקוסטיות של חדר ההאזנה, בנוכחות רעשי מיסוך, במאפייני השמיעה של המאזין עצמו וכו'. כתוצאה מכך, גם משפחת תגובת התדרים הנדרשת במקרה מסוים, הטון של בקרת הווליום המתוגמלת, מתבררת כבלתי ברורה. ועדיין, לדברי המאזינים, ניתן להשיג תוצאות טובות אם משתמשים בעיקולים סטנדרטיים בעוצמה שווה של צלילים טהורים עבור גל קול מישורי. אבל צריך להתאים אותם, מונחים על ידי השיקולים שלהלן.

בהאזנה לתוכניות מוזיקה, עוצמת הקול לרוב אינה עולה על 90 רקע וניתן להפחית אותה על ידי המאזין עד לסף השמיעה או לרמת הרעש בחדר. ליתר ביטחון, אנו לוקחים את טווח בקרת עוצמת הקול בתדרים 1...2 kHz השווים ל-80 dB. נניח שתגובת התדר של הרגולטור היא ליניארית, ותוכנית המוזיקה מאוזנת בגוון במיקום הרגולטור המתאים לעוצמת הקול המקסימלית (80 רקע). המעבר מרמת עוצמת קול זו לאחרת, למשל, רקע 60, דורש תיקון של תגובת התדר של הרגולטור.

כדי לקבל את התלות המתוקנת באיור 1, צייר קו אופקי דרך החלוקה של 80 dB על ציר L (מוצג בקו המקווקו). לאחר מכן אנו מודדים את המרחקים מהקו הישר הזה למספר נקודות השוכנות על עקומה בעוצמה שווה 80 פון. לאחר מכן, אנו משרטטים את המרחקים הללו למטה מהנקודות המתאימות על עקומה של רקע עוצמה שווה 60. באמצעות הקואורדינטות החדשות המתקבלות בדרך זו, אנו מציירים עקומה שתהיה תגובת התדר המותאמת של הרגולטור במיקום המתאים לרמת הווליום של 60 רקע.

באופן דומה, ביחס לעקומת העוצמה השווה 80 פון. תגובת התדר המתוקנת בנויה ברמות עוצמת קול של 40. 20 ו-0 (3) רקע ומתקבלת משפחת תגובת התדרים של בקרת הווליום הנדרשת לעוצמה נכונה. בטווח השינויים ברמת הווליום של 80 dB, הוא מוצג באיור 2 (קווים עבים מוצקים).

Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול

כעת יש צורך לבנות בקר נפח בעל פיצוי דק, שמשפחת תגובת התדר שלו מתקרבת לנדרש בצורה הטובה ביותר. בטווח התדרים מתחת ל-2 קילו-הרץ, ניתן להעריך את העקומה התואמת להגבר המינימלי על ידי תגובת התדר של מעגל RC. מוצג באיור 3א. למאפיין זה משמאל לתדר ההטיה f1 (איור 3b) יש שיפוע של 6 dB לאוקטבה. אם הנגד R2 של המעגל הזה נעשה משתנה, וההתנגדות המינימלית שלו נבחרת הרבה פחות מ-R1. אז בעת התאמת התנגדות R2, יחד עם שינוי מקדם השידור של המעגל, ישתנה גם תדר ההטיה של תגובת התדר שלו. כפי שניתן לראות מאיור 2, תוך התחשבות בקירוב בתוך 3 dB, תדר ההטיה חייב לנוע במהלך תהליך הבקרה לאורך קו ה-LP על מנת לספק את פיצוי הקול הנדרש. טווח השינויים בהתנגדות R2 לא יכול להיות יותר מ-100, שכן fa/fв<100. מצד שני, מקדם השידור של הבקר בתדר של 2 קילו-הרץ, כפי שניתן לראות מאיור 2 וכאמור קודם לכן, אמור להשתנות ב-80 dB (פי 10000). ההתנגדות R2 צריכה להשתנות באותה כמות.

Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול

ברור למדי שעל ידי שינוי ההתנגדות של הנגד R2 בלבד, לא ניתן יהיה להשיג שינוי כזה בתדר ההטיה ושינוי במקדם השידור. עם זאת, הגדלת מספר מעגלי RC המחוברים בסדרה ובו זמנית הקטנת מגבלות ההתאמה של הנגד R2 בכל אחד מהם. ניתן לפתור בעיה זו. כבר שני מעגלי RC כאלה (קבוע הזמן של המעגל השני צריך להיות גדול פי 20...40 מהראשון) מאפשרים לנו להשיג תוצאה מקובלת לחלוטין: סטיית העקומות של המשפחה האמיתית של תגובת התדר (קווים מקווקוים באיור 2) מהנדרש (קו מוצק) אינו עולה על 3 dB.

בתדרים מעל 2 קילו-הרץ, ירידה בנפח מ-80 ל-60 פון מלווה בהופעת נטייה בעקומת ה-60 פון בתדר של 5 קילו-הרץ בשיפוע של 3 דציבל לאוקטבה. עם ירידה נוספת בנפח עד לסף תחושת השמיעה (רקע רמה 3), תדר ההטיה עובר מ-5 ל-3 קילו-הרץ, אך שיפוע העקומות נשאר כמעט ללא שינוי. בטווח תדרים זה, ניתן להעריך את הרקע של עקומה 3 לפי תגובת התדר של מעגל ה-RC המוצג באיור 4a. הערכים של הנגדים R1 ו-R2 כאן זהים לאלו במעגל RC. מוצג באיור 3א. שינוי בהתנגדות R2 אינו מוביל לשינוי בתדר ההטיה f2 (איור 4ב).

Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול

כדי להבטיח שהעלאת עוצמת הקול מ-60 ל-80 פון לא תלווה בעלייה בתדרי צליל גבוהים יותר, מעגל ה-RC חייב לספק פיצוי תדרים במקדם השידור המרבי, שניתן להשיג על ידי shunting נגד R2 עם קבל C2 של קבל כזה. יכולת שהשוויון של קבועי הזמן T2 = R1C1 ו-x3 נצפה =R2-C2. במקרה זה, הירידה בהתנגדות R2 הדרושה לבקרת עוצמת הקול תלווה בירידה בקבוע הזמן T3 ושינוי בתדר החיתוך של מעגל ה-RC (f3 = 1/2nR2-C2) לאזור תדר גבוה יותר, ותדר ההטיה f2 יישאר ללא שינוי, מה שיבטיח את ההתאמה הנדרשת תגובת התדר של מעגל ה-RC היא עקומה בעוצמה שווה באזור התדר שמעל 2 קילו-הרץ.

דוגמה ליישום מעשי של בקרת עוצמת קול עם פיצוי דק מוצגת באיור 5 [4, 5]. ניתן לחשב את ההתנגדויות של הנגדים והקבלים הכלולים בו באמצעות הקשרים הבאים:

R1=R3=R:
R4min=R5min=0.01R;
R4max=R5max=10R;
R1C2=R3C3=20MKC;
R4minC4=4000 µs;
R5minC5=100 µs;
R5maxC6=20 µs. ניתן לבחור התנגדות R בתוך 103..106 אוהם. באיור 5 R=510 kOhm. R5minC5=2000 µs (4000); R4minC4=100 µs.

Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול

כדי למנוע shunting המעגל R5-C5. מגבר AF המחובר ליציאה של הרגולטור חייב להיות בעל עכבת כניסה גבוהה וקיבול כניסה קטן. בפרט, ניתן ליישם אותו באמצעות מעגל עוקב מתח באמצעות מגבר הפעלה עם טרנזיסטורי אפקט שדה בכניסה. התנגדות המוצא של המגבר המחובר מול הרגולטור צריכה להיות קטנה פי 20 מההתנגדות R2. הנגדים המשתנים של בקרת הווליום המתומצת הדק חייבים להיות כפולים. במקרה שלנו, הפונקציות שלהם מבוצעות על ידי photoresistors R4, R5, והנגד R10 משמש כאלמנט הבקרה. שינוי זרם דרך מנורת ליבון HL1. נגדי הפוטו SFZ-1 המשמשים בבקרת עוצמת הקול הם בעלי מהירות גבוהה (קבוע זמן - פחות מ-0,06 שניות) וטווח השינויים הנדרשים בהתנגדות. מנורת ליבון (תת-מיניאטורה) - NSM (6,3 Vx20 mA). הזרם דרכו משתנה בתוך 6...18 mA. נגדי פוטו ממוקמים קרוב למנורת הליבון, והווסת כולו ממוקם במגן מתכת חסין אור.

איור 5 מציג שליטה דו-ערוצית עבור מגבר סטריאו. בו, יש צורך לבחור נגדי פוטו בזוגות בערוצים שונים, כך שכאשר משתנים בטווח שבין 104 ל-106 אוהם, ההתנגדויות שלהם שונות בלא יותר מ-20%. אחרת, חוסר איזון בערוץ יהיה מורגש בעת שינוי עוצמת הקול.

איזון סטריאו מותאם על ידי הנגד R9 בתוך ±6 dB. קבלים C7, SV מבטלים רעש רשרוש ופצפוץ שנוצרו על ידי נגדים משתנים.

נגד משתנה R10 חייב להיות בעל מאפיין ויסות ליניארי. נגדים קבועים - עם סטיית התנגדות מהערך הנומינלי של לא יותר מ-±5%. קבלים C1. C4, C5 הם מנייר MBM, השאר הם קרמיקה. הקיבול של הקבל C6 תלוי בקיבול ההרכבה ובקיבול הקלט של המגבר המחובר ליציאה של בקרת עוצמת הקול. מנורות ליבון חייבות להיות מופעלות ממקור חשמל מיוצב.

הגדרת הרגולטור מסתכמת בהבטחת הליניאריות של תגובת התדר ב-K„=0 dB (על ידי בחירה ב-C6) ובדיקת זהות המשפחה של תגובת התדר שלו בערוצים שונים של מגבר סטריאו ברמות ווליום שונות.

דוגמה נוספת לבקר מוצגת באיור 6. כאן, נגדים משתנים כפולים משמשים עם תלות ליניארית של ההתנגדות בזווית הסיבוב של הציר (קבוצה "A"). עבור ווסת סטריאו, אתה צריך להשתמש בשני נגדים משתנים כפולים. פתרון זה אינו גורם לבעיות מיוחדות עם התאמת האיזון אם סולמות עוצמת הקול מוחלים על הפאנל שבו מותקנים שני הנגדים.

Hi-Fi ושליטה בעוצמת הקול

ניסיון להשתמש בנגד מרובע נתקל בקשיים גדולים; ראשית, מדובר ב"ציפור" נדירה מאוד באזורנו, שנית, לנגדים שלה יש וריאציות גדולות בהתנגדות, ושלישית, נדרש ווסת איזון נוסף, שאינו מפשט את העיצוב כולו. התפשטות ההתנגדות של נגדים כפולים מקובלת למדי עבור מעגל זה. אם לנגדים כפולים יש התנגדות שונה, יש לחשב מחדש את הקיבולים של הקבלים באמצעות היחסים הנתונים. נגדים R3 ו-R5 משמשים לעצור את עלייתם של תדרים נמוכים מחוץ לטווח השמע.

כאשר מחווני הנגד המשתנה נמצאים במיקום העליון, מקדם ההעברה של הבקר הוא -6 dB. טווח ההתאמה בתדר של 2 קילו-הרץ הוא 80...85 dB. הסטייה מה-AMX הנדרש היא לא יותר מ-±2 dB. אם התנגדות העומס של הרגולטור היא יותר מ-1 MOhm, וקיבול העומס נמוך מ-50 pF. קבלים C1. C3. C5 הם סרט, השאר הם נציץ. התאמת הרגולטור - אין כוונון כלל!

ולבסוף אגיד שאם אתה שומע רק מוזיקה רועשת אז מספיק שתהיה בקרת רמות עם טווח שליטה של 10...15 dB. אבל אם אתה רוצה להרגיש את הקסם של מוזיקה שקטה, כאילו מגיעה מפארק סמוך, אז בנה את בקרת הווליום הזו, אתה לא תצטער על זה!

ספרות

א ניקיטין. בקרת עוצמת הקול בציוד Hi-Fi. - Radiohobby, 2002. מס' 2, עמ' 63.
Terekhov P. על בקרת עוצמת הקול. - רדיו, 1982, מס' 9, עמ' 42.
Zwicker E.. Feldkeller R. האוזן כמקלט מידע. - מ.: תקשורת. 1971.
I. פוגצ'וב. בקרת עוצמת קול חזקה. - רדיו, 1988. N911.C.35.
תעודת זכויות יוצרים של ברית המועצות מס' 1390776. - עלון "תגליות, המצאות...". 1988, מס' 15.

מחבר: I. Pugachev, Minsk

ראה מאמרים אחרים סעיף מגברי כוח טרנזיסטור.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

Pocket DNA Sequencer 07.12.2020

מדענים אמריקאים פיתחו את המכשיר הידני הראשון בעולם עם אפליקציה מחוברת שיכולה לפענח את הגנום של כל יצור חי, לא משנה היכן נמצא המשתמש.

יצוין כי כרגע המכשיר משויך לאפליקציה עבור iOS. המכשיר הנייד מיועד, קודם כל, למדענים המבצעים עבודת שטח על חקר ה-DNA של מינים שונים של בעלי חיים ובני אדם.

המכשיר הזעיר לניתוח הרצף הגנטי נוצר על ידי חברת אוקספורד ננופור, וצוות המעבדה בקולד ספרינג הארבור יצר את הרעיון של המכשיר והאפליקציה עבורו. לדברי המחברים, ניתן להעביר נתונים ממכשיר לאייפון או אייפד ולשמור אותם גם ללא גישה לאינטרנט. תכונה זו מאפשרת רצף במקומות המרוחקים ביותר על פני הגלובוס.

מדענים כבר הדגימו כיצד המכשיר יכול לפענח את רצפי ה-DNA של פתוגנים ויראליים כמו שפעת או זיקה, וכן לזהות מוטציות שחשובות לאבחון ולטיפול בפתולוגיות אלו. המחברים יצרו מדריך מקוון לניתוח גנומים ויראליים אחרים, למשל ממטופל עם SARS-CoV-2. בעתיד, היזמים מתכננים לשלוח את המכשיר ל-ISS כדי לבצע ניתוח DNA של עצמים ביולוגיים בתחנה.

עוד חדשות מעניינות:

▪ דלת חכמה לחתולים ולכלבים

▪ נגן מדיה דופל

▪ צבע נצחי המבוסס על פיקסלים פלסמוניים

▪ מקליט וידאו דיגיטלי

▪ הרדאר יתחמם

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר הערה לתלמיד. בחירת מאמרים

▪ מאמר רק תחשוב, הבינומי של ניוטון! ביטוי עממי

▪ מאמר כיצד מגיבים אזורים שונים בלשון לטעמים בסיסיים? תשובה מפורטת

▪ מאמר מילוי ומקלט של צילינדרים. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה