带有主动低音校正的响亮补偿音量控制。方案、说明

具有主动低音校正功能的大声补偿音量控制。无线电电子电气工程百科全书

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本文介绍了具有响度补偿和主动低音校正功能的音量控制。该设备允许您根据房间的声学条件和特定声学系统的灵敏度选择所需的频率响应校正深度。

众所周知，随着平均音量水平的降低，人耳的灵敏度最大程度地下降到声谱的最低频率（LF）。为了补偿听觉的这种生理特征，声音再现设备需要校正低音增强：在最小音量（取决于房间内的噪音水平）下，相对于 25 Hz 的频率，它应该达到 40 ... 50 dB。频率为2kHz。此外，根据等响曲线，上升的斜率应随着频率的降低而增加：从 6 Hz 开始每倍频程 250 dB，低于 12 Hz 时每倍频程 100 dB [1]。

大多数众所周知的薄补偿音量控制（TKRG）电路，除了尚未得到广泛应用的最复杂的电路之外，都没有提供所需的校正法则和深度。在最常见的带有抽头（或无抽头）可变电阻的 TKRG 中 [2]，LF 校正的深度不超过 15 dB，并且其陡度在频率低于 100 Hz 时下降。

例如如图所示。图 1 显示了使用不带抽头的可变电阻器的无源 TCRG 的典型频率响应 [2]。可以看出，调节器增益为-50 dB时，频率为40 Hz时的校正上升为13 dB，100 Hz以下的斜率每倍频程不超过3 dB，这是完全不够的。一抽头电阻器上的 TCRG 也具有类似的特性。

带有主动低音校正的响亮补偿音量控制

在操作中，这样的控制会产生令人不愉快的效果：当音量减小时，声音的深度就会消失，并且出现“咕哝”的趋势。试图通过在可变电阻器的公共线断点处添加 RC 电路来增加最低频率的校正程度，但会导致音量控制范围变窄。这种情况下的体积并没有减小到零，这在实践中非常不方便。

所提到的装置的另一个缺点是当调节音量时校正的不正确变化。当实际音量（灵敏度）仍然很高时，频率响应的明显校正通常发生在调节器的中间位置。结果，平均音量最常用的区域的音调平衡受到干扰。

不幸的是，所有列出的缺点也是在专用微电路上制造的电子 TCRG 的特征。在图中。图2显示了东芝非常复杂的调节器TC9235的频率响应，该调节器具有低噪声水平（小于2μV）和非线性失真（小于0,01%）、多级数字音量控制、方便的按钮控制等[3]。尽管如此，调节器提供的精细校正并不比已经讨论过的 TCRG 更好。

带有主动低音校正的响亮补偿音量控制

在家用声音再现设备中，低于 100 Hz 的频率范围被认为对于路径的最终链路来说是“有问题的”。因此，小型音响系统很少具有低于 50...60 Hz、-3 dB 水平的下限频率。通常，声压降从 100 Hz 频率开始。有时使用高质量均衡器或基于高阶滤波器的特殊低音校正器来对其进行补偿。但同时需要考虑到UMZCH低频过载能力有限，在增大体积的同时降低校正程度。将低于谐振频率的信号施加到动态磁头只会导致失真增加。

目前，有特殊的低音自动校正器（X-Bass等），可以动态形成频率响应，同时考虑到上述所有因素。但它们通常是在专用微电路上进行的封闭“专有”开发，没有标记[4]。

所提出的装置以更简单的方式解决了这些问题。在其开发过程中，使用了新的电路解决方案，这些解决方案是通过 Micro-Cap 7.1.0 中的计算机模拟获得的，然后在面包板上进行测试。因此，可以创建一个简单的设备，成功地将 TKRG 本身与低音校正器结合起来，“完成”小于 100 Hz 的频率范围内的频率响应，并根据音量的位置调节其过程控制。

装置示意图（单通道）如图3所示。 1、由一个无源TKRG和一个有源低音校正器组装在DAXNUMX芯片上组成，两部分合二为一，用有源部分消除了无源调节器的缺点。

带有主动低音校正的响亮补偿音量控制

无源 TCRG 根据简化版本的众所周知的方案（见图 1）在元件 R4-R1、C2、C1 上制成。滤波器 R3R4C1C2 根据 R2 控制滑块的位置降低中频。选择滤波器参数以提供最大可能的低频提升。 HF 校正不会出现任何问题，并且由电容器 C1 的电容设置。

从无源 TKRG 的输出，通过 C3R6 电路，信号被馈送到运算放大器 DA1.1 的反相输入，运算放大器 DA14 放大信号（高达 5 dB）并通过两个 OOS 电路形成频率响应。第一——通过电阻R2，TKRG的元件，包括音量控制R3，以及输入电路C6.R7；第二个-通过T形链接R10 - R1.2和DAXNUMX芯片以及相关元件。

DA1.2 芯片包含一个模拟电感器的回转器。它与电容器 C5 一起构成谐振频率为 45...50 Hz 的振荡电路。在此频率下，OOS 信号被最大程度地削弱，并且运算放大器 DA1.1 的频率响应中形成驼峰。在这种情况下，低于 100 Hz 的频率响应斜率达到每倍频程 10 dB，并且在 45 Hz 频率下的总体上升（可调）相对于 27 kHz 频率（音量控制位置 - 2）为 +41 dB分贝（图 4）。这些参数接近等响特性的要求值。

带有主动低音校正的响亮补偿音量控制

由于 DA1.2 上的 LC 电路模拟电路和两个高通滤波器 C3R6 和 C6Rin 的谐振曲线的自然斜率，器件中形成了对频率低于谐振扬声器的信号幅度的限制，其中Rbx 是调节器之后级联的输入电阻。对于该调节器，等效负载电阻取为100 kOhm；对于另一个输入电阻，应重新计算电容C6，以使时间常数C6Rbx不改变。

第二个 OOS（通过电阻器 R5）也与频率相关，因为它包括由电阻器 R3、R5 和电容器 C2 形成的滤波器。这样的环境保护补偿制度是作者在文章[5]中提出的，并详细描述了其运作原理。结果归结为随着音量的增加，频率响应的低频分支被额外拉直。因此，当音量从低到中等（图 4），而不是从中等到高（见图 1,2）时，可以实现所需的校正。此外，通过选择适当的 OOS 深度，您可以消除 UMZCH 在接近最大音量时的过载，类似于动态低音校正器。

模拟频率响应说明了通过电阻器 R5 的反馈环路的有效性（图 5）。

带有主动低音校正的响亮补偿音量控制

曲线针对具有 OOS (R5 = 12 kOhm) 和不具有 OOS (R5 = 1 MOhm) 的版本进行计算。从图中可以看出，OOS 的作用是有选择性的，只有低频被削弱。当音量控制设置为-20 dB时，衰减很小，约为7 dB，最大增益时可达26 dB。同时，OOS 完全平滑了低音校正的峰值，从而拉平了频率响应。如果没有这个，UMZCH 将在 TKRG 的中间位置过载，并且需要使用低音控制进行手动操作。

在图中右侧位置，滑块电阻R9和上电阻R13，其数值如图所示，具有如图4所示的特性。 9. 然而，频率响应类型可能存在较大变化：使用微调电阻器 R0，您可以在 6...+6 dB 范围内调整低音校正深度（图 XNUMX）。

带有主动低音校正的响亮补偿音量控制

该范围以平均音量表示；当它减少时，它增加，当它增加时，它减少，即装置根据UMZCH的等体积曲线和过载能力自适应调整调节深度。

如果需要，可变电阻R9可以显示在前面板上并用作低音控制。它的优点是，与电桥和其他 RC 调节器不同，它调节的是低音，而不是高达 1000 Hz 的整个频段。为了平滑地改变音色，你需要一个具有B型控制曲线的可变电阻。

稳压器整体的高品质得益于深度OOS、没有氧化物电容器以及TL074微电路的使用。其四个运算放大器的特点是谐波极低（Kg - 0,003%）和良好的噪声性能。因此，该器件可用作增益高达 14 dB 的前置放大器，足以补偿无源音调控制中的损耗。否则，可以使用调谐电阻器 R13 将增益降低至 XNUMX 或更低，这将成比例地降低噪声水平。

与所有 TCRG 一样，响度补偿的精度取决于音频路径的传输系数。它可以通过上述微调电阻 R13 或路径中的另一个可用电阻进行调整。您只需要考虑路径链路的增益和噪声属性的分布。通过改变信号电平和选择电阻器 R5，我们可以在整个音量控制范围内保持音调平衡。如果UMZCH在最大音量时过载，则应根据低音内容及其失真的主观感受减小电阻R5的值。其他调整选项包括通过为特定扬声器选择电阻器 R11、R12 来移动低音校正的谐振峰值。如上所述，低音深度通过电阻器 R9 进行调节。

在最高质量路径中，可以用 NE074A 替换 TL5534 运算放大器。然而，在更简单的情况下，很有可能将 K157UD2A 运算放大器与适当的校正电路一起使用。在这种情况下，谐波系数大约增加一个数量级，单位传输系数下的噪声水平将不低于-80dB。

否则，调节器使用普通零件组装：MLT-0,125电阻、小尺寸KM电容器。调节器R2采用标称值为50 kOhm（B型调节特性）的进口小型双路可变电阻。器件中存在电阻器 R3、R4，根据该图与上部 R2 并联，允许使用具有线性控制特性（A 型）的可变电阻器，但是，在这种情况下，初始跳跃随着控制的进一步平滑，体积的增大是不可避免的。

实验测试和主观聆听证实了调节器的高质量。实际频率响应与模拟频率响应的偏差不超过几个分贝。单位增益时调节器自身的噪声水平低于可听极限。调节器的操作特点是在任何音量下都能保持正确的音调平衡，在最小音量下保留“深沉”的低音，并且在接近最大音量时 UMZCH 不会过载。在许多情况下，可以完全避免使用传统的音调控制，而仅使用低音校正器。

文学

Tikhonov A. 我们内心的声学。 - 立体声和视频，1999 年，第 4 期，第 18 页。十八。
Shikhatov A. 薄补偿音量控制。 - 广播，2000 年，第 10 期，第 12、13 页。
chlpInfo.ru/doce/TOS/00145e.pdf
Shikhatov A.汽车功率放大器的电路工程。 - 广播，2002 年，第 1 期，第 14、15 页。
Pakhomov A. 便携式收音机的调整块。 - 广播，2002 年，第 9 期，p。 16、17。

作者：罗斯托夫州采尔诺格勒的 A.Pakhomov。

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