被动音调控制。方案、说明

被动音调控制。无线电电子与电气工程百科全书

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在本文中，读者在电路和功能方面获得了许多不同的音调控制，可供无线电爱好者在声音再现设备的开发和现代化中使用。

最近流行的有源音调控制的主要缺点是使用深度依赖于频率的反馈和它们引入到调节信号中的大量附加失真。这就是为什么希望在高质量设备中使用无源稳压器的原因。诚然，它们并非没有缺陷。其中最大的是对应于控制范围的显着信号衰减。但由于现代声音再现设备中音调控制的深度很小（不超过 8 ... 10 dB），因此在大多数情况下不需要在信号路径中引入额外的放大级。

这种调节器的另一个不那么重要的缺点是需要使用可变电阻器，其电阻与发动机旋转角度（“B”组）呈指数相关，从而提供平滑控制。然而，设计的简单性和高质量的指标仍然倾向于使用被动音调控制。

应该注意的是，这些稳压器需要前一级的低输出阻抗和后一级的高输入阻抗。

由英国工程师 Baksandal 于 1952 年开发，音调控制 [1] 可能已成为电声学中最常见的频率校正器。它的经典版本由两个一阶滤波器单元组成一个桥 - 一个低频 R1C1R3C2R2 和一个高频 C3R5C4R6R7（图 1a）。这种控制器的近似对数幅频特性（LAFC）如图 1 所示。 XNUMXb。那里还给出了用于确定 LAFC 拐点的时间常数的计算相关性。

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理论上，一阶链路可实现的最大频率响应斜率为每倍频程 6 dB，但由于拐点频率（不超过十倍频程）的微小差异以及前后级联的影响，具有实际实现的特性，它不超过每倍频程 4 ... 5 dB。在调整音调时，Baksandal 滤波器只改变频率响应的斜率，而不改变拐点频率。调节器在中频引入的衰减由比率 n=R1/R3 确定。这种情况下的频率响应控制范围不仅取决于衰减值n，还取决于频率响应的拐点频率的选择，因此，为了增加它，拐点频率设置在中频区域，其中，反过来，也充满了调整的相互影响。

在所考虑的控制器的传统版本中，R1/R3=C2/C1==C4/C3=R5/R6=n，R2=R7=n-R1。在这种情况下，频率响应的拐点频率在其上升和下降区域中实现了近似重合（在一般情况下，它们是不同的），这确保了频率响应的相对对称调节（即使在这种情况下，下降也不可避免地变得更陡峭和更广泛）。采用常用的n=10（对于这种情况，元件额定值的最小值如图1，a-3，a所示）并选择1 kHz附近的分频频率，频率为100 Hz 和 10 kHz 相对于 1 kHz 的频率为 ±14. ..18dB。如上所述，为了实现平滑控制，可变电阻器R2、R7必须具有指数控制特性（“B”组），此外，为了在调节器滑块的中间位置获得线性频率响应，可变电阻的上段和下段（根据电路）的阻值比也应等于n。对于“Hyend”，n=2...3，对应于±4的调节范围。 ..8 dB，使用电阻与发动机旋转角度呈线性关系的可变电阻器（“A”组）是完全可以接受的，但同时，在频率响应下降并在上升区域被拉伸，并且在调节器发动机的中间位置决不会获得平坦的频率响应。另一方面，具有线性相关性的双可变电阻部分的电阻更好地匹配，这减少了立体声放大器的通道的频率响应失配，使得在这种情况下的不均匀调节可以被认为是可以接受的。

电阻器 R4 的存在并不重要，其目的是减少链路的相互影响，并汇集较高音频区域中频率响应的拐点频率。通常，R4= =(0,3...1,2)'R1。如下图，在某些情况下可以完全放弃。为了减少前级和后级对控制器的影响，它们的输出 Rout 和输入 Rin 电阻应分别为 Rout < >R3。

上述“基本”版本的稳压器通常用于高端无线电设备。在家用电器中，使用了稍微简化的版本（图 2a）。这种控制器的近似对数幅频特性（LAFC）如图 2,6 所示。 XNUMX. 其高频链路的简化导致高频区域的调节有些模糊，并导致之前和随后的级联对该区域的频率响应产生更明显的影响。

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n = 2 的类似校正器（带有“A”组的可变电阻器）在 2 年代末 - 60 年代初的简单业余放大器 [70] 中特别流行（主要是由于低衰减），但很快 n 的值增加到它的当前值。上述关于监管范围、匹配和监管机构选择的所有内容也适用于简化版本的校正器。

如果我们放弃在其上升和下降区域对频率响应进行对称调节的要求（顺便说一句，实际上不会出现下降的需要），那么电路可以进一步简化（图 3，a） . 如图所示。调节器的 Z.b LACHH 对应于电阻器 R2、R4 的引擎的极端位置。这种调节器的优点是简单，但由于它的所有特性都是相互关联的，因此为了调节方便，建议选择 n = 3 ... 10。随着 n 的增加，上升的陡度增加，而下降的陡度减小。上面所说的关于传统版本的 Baksandal 校正器的所有内容都完全适用于这个极其简化的版本。

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然而，Baksandal 音调控制电路及其变体绝不是被动双频段音调控制的唯一可能实现。第二组稳压器不是基于电桥，而是基于频率相关的分压器。作为调节器的优雅电路解决方案的一个例子，我们可以举一个音调模块，它曾经用于电子管电吉他放大器的各种变体中。这种控制的“亮点”是在音调控制过程中频率响应的拐点频率的变化，从而在“古典”电吉他的声音中产生有趣的效果。其基本方案如图所示。如图 4a 所示，近似的 LFC 如图 4,6a 所示。 XNUMX. 那里还给出了用于确定拐点时间常数的计算相关性。

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很容易看出，在较低音频频率区域进行调整会改变拐点频率，而不会改变频率响应的斜率。当可变电阻R4的滑块处于较低（根据方案）位置时，较低频率的频率响应是线性的。当发动机向上移动时，其上出现一个上升，调节过程中的拐点转移到频率较低的区域。随着滑块的进一步移动，电阻器 R4 的上部（根据电路）开始分流电阻器 R2，这导致高频拐点向更高频率移动。因此，在调整时，低频的上升与中频的下降相辅相成。较高的音频频率调节器是一个简单的一阶滤波器，没有特殊功能。

在此方案的基础上，您可以为音色块构建多个选项，允许您调整低频和高频的频率响应。此外，在较低频率的区域，频率响应的增加和减少都是可能的，而在较高的频率，只有增加。

图 5 显示了具有低频区域频率响应的频率响应控制的音色块的变体。 5,6,a，它的 LACHH - 在图 2 中。 5. 电阻器 RXNUMX 控制频率响应的拐点频率，RXNUMX 控制其斜率。调节器的联合作用使您能够获得显着的限制和更大的控制灵活性。

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音色块的简化版本图如图 6 所示。 6,6a，它的 LACHH - 在图。 3. 本质上，它是图 4 所示音色块的低频元素的混合体。 XNUMX、a、和图XNUMX、a所示音色块的高频环节。

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通过结合低频和高频区域的频响控制功能，可以实现简单的一键组合音调控制，非常方便在收音机和车载设备中使用。其示意图如图所示。 7,a 和 LACHH - 在图中。 7b。在可变电阻器 R1 引擎的较低（根据方案）位置，频率响应在整个频率范围内接近线性。当向上移动时，在较低频率出现上升，调节过程中的低频拐点向较低频率移动。随着发动机的进一步运动，电阻器 R1 的上部（根据方案）打开电容器 C1，这导致更高的频率上升。

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当用开关替换可变电阻器 R1 时（图 8，a 和 8，b），所考虑的调节器变成了最简单的音调寄存器（位置 1 - 经典；2 - 爵士；3 - 摇滚），在 50 年代和60 年代并在 90 年代重新用于收音机录音机和音乐中心的均衡器。

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尽管关于音调控制似乎已经谈了很长时间，但无源校正电路的种类并不限于所提出的选项。许多被遗忘的电路解决方案现在正在经历新的质量水平的重生。例如，非常有前途的是具有低频和高频单独响度控制的音量控制[3]。

文学

Shkritek P. 声音电路参考指南（从德语翻译）。 - M.：和平号，1991，p。 151-153。
Krylov G. 宽带 ULF。 - 电台，1973 年，第 9 期，c.56,57。
Shikhatov A. 组合频率响应控制单元。 - 广播，1993 年，第 7 期，p。 16.

作者：A. Shikhatov，莫斯科；出版：N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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