声音均衡器。方案、说明

声音均衡器。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

除了对各种类型均衡器的信息进行概括外，作者还给出了几种基于新进口专用微电路的多频段设备方案，并给出了如何设置设备本身以及使用均衡器单元设置音频系统的建议。

现代音频设备和扬声器系统只有在专为听音乐而设计的专门配备的房间中才能完全提供高质量的声音再现。大多数住宅楼宇，尤其是小型住宅楼宇，不适合此用途。在此类场所的任何一点，都会存在直接来自音响系统并从墙壁、天花板、地板、家具反射的声波干扰（不同相位相加）的现象。同时，在某些频率下，会出现驻波 - 声音强度的波腹和下降，不均匀度高达 20 dB。这使得有必要调整音频系统在某些频段的频率响应。

房间隔音不足导致您必须收听的声音节目的音量比其形成时的音量显着降低（约 90 方）。因此，为了保持声音的音色，需要提高低于200赫兹和高于5000赫兹频率的音量。通常，输入到音量控制中的适当补偿是不完整的。

频率响应调节对于解决其他问题也是必要的：纠正低质量录音制品的声音和设备频率响应误差，补偿与年龄相关的听力变化，根据听众的口味选择音色。

为了调整频率响应，使用了音调控制和均衡器。

音调控制（被动和主动）相对简单。有关其方案和计算公式的详细信息在[1]中给出。它们允许您在低频和高频处平滑地改变频率响应，范围边缘高达 ±14 ... 18 dB。实际调节器中的最大频率响应斜率可以达到每倍频程 4...5 dB。

是很多还是一点？在小房间中，频率低于 40 Hz 的声音振动会大大衰减，而在 80 ... 200 Hz 频段内，相反，它们会有所放大。较低频率下的衰减可达 10 dB 或更多。音调控制似乎有足够的能力来弥补这种下降。但通过简单的音调控制根本不可能均衡该区域的频率响应。当最低频率的水平提高时，80 ... 200 Hz 频段中已经被高估的信号将同时被放大。这种情况只能通过均衡器（一种多频段调节器，允许您在窄频段设置所需的传输系数）来纠正。

有手动均衡器和电子均衡器。第一个又分为图形、参数和段落。

直到最近，图形均衡器 (GE) 仍是使用最广泛的。其中，音频频率范围分为多个频段（Technics SH-24 均衡器中最多为 8020 个频段）。各个频段传输系数的调整是通过可变电阻器（例如 SPZ-23 型）进行的。带有线性调节器，使其滑块在调节面板上的位置清晰地反映频率响应的形状，这决定了名称-图形。在(2)中，考虑了用于电子管和晶体管放大器的几种这样的设备，其具有频率为40、90、250、2000、6000、15Hz的五或六个调节频带。

由于体积庞大且需要筛选，带有 LC 电路的带通滤波器尚未得到广泛应用。现代均衡器仅使用无源和有源 RC 滤波器。

具有有源带通滤波器的 HE 装置在[3]中进行了详细考虑。其中提出了五频段均衡器。在构建了这样一个均衡器后，我面临着这样一个事实：监管机构引入的校正会导致声图的立体声平衡明显受到破坏。这种现象的原因在[4]中被指出。为了在控件的任何位置保持立体声平衡，左右声道的谐振频率和滤波器品质因数的值必须相差不超过5%。它们与计算值的差异不太显着。为此，该器件使用容差不超过 ± 3% 的无源元件。在业余条件下很难做到这一点。

通过应用根据图 1 所示的方案组装的滤波器来解决该问题。 XNUMX.

音频均衡器

其中的频率设定电路由电阻器R2～R5和电容器C1、C2组成。微调电阻器 R1 和 R2 允许您精确设置滤波器的品质因数（带宽）和中心频率所需的值。在[4]中，给出了根据该方案使用公差为±10%的部件组装的十频段倍频程均衡器的描述。其中的滤波器设置等于 30、60、120、240、480、960、1920、3840、7080、15360 Hz。事实证明，均衡器很麻烦——在立体声版本中，它包含 11 个 K157UD2 类型的运算放大器、超过 250 个电阻器和电容器。但这是对无需选择就可以用零件构建设备的能力的收费。

使用此类带通滤波器的可行性在滤波器设计的详细工作中得到了证实 (5)。它指出，它们对元件值扩散的敏感度比以前使用的过滤器低两到三倍。

图形均衡器广泛应用于音频设备中。 Las-pi-005 立体声放大器的五频段均衡器提供 40、250、100 * 0、5000、15 Hz 频率的频率响应调整。在国产调谐器“Corvette-000-stereo”中，使用六频段GE，在同一品牌的固定均衡器中，有十个频段，频率为004； 31,5； 63； 125； 250； 500； 1000； 2000； 4000； 8000 赫兹。

在现代无线电接收器和音频放大器中，GE 采用专用微电路制成，可简化这些产品。此类 GE 的优点还在于成本低廉，通常不超过 1 美元。

上图。图 2 和图 3 显示了 ROHM 的 BA3822LS 电路和 SGS-Thomson 的 LS2009，它们构成了五频段和十频段均衡器。这些图非常简单，不需要解释。

（点击放大）

现在 - 关于参数均衡器 (PE)。它们与图形的不同之处在于更少的条纹和主题。频带的中心频率及其宽度（滤波器品质因数）可以由听众改变。

这些器件的 8 至 11 频段版本允许通过简单的方式进行有效的频率响应调整，并可在 XNUMX-XNUMX 频段的 HE 中实现结果。但在每个 PE 条带中，都需要两个监管要素和两个控制。

[1] 中指出了实现基于频率响应拐点可变频率的无源音调控制的参数设备的方法。 [6] 中描述了这种双频段控制器的第一个示例。

(7)给出了用于计算五频带PE的方案和详细描述以及公式。据作者说，他有很多机会。带通滤波器的频率调谐在间隔 19...60...185 中提供； 62...190...600：190...600...1850； 620...1900...6000； 1900...6000...18 赫兹。那些。每个频率十年有两个滤波器，每个滤波器也覆盖一个十年。固定电阻器和电容器的容差必须至少为±500%。作为该方案的缺点，应该注意的是需要使用四路可变电阻器来设置滤波器的频率。滤波器的品质因数在 5...0,5 范围内变化。

段落均衡器在电路设计方面与参数均衡器没有区别。他们仅使用 GE 的外侧 - 频率响应的直观表示。

还有另一类均衡器 - 电子均衡器，允许您设置几个预先形成的频率响应之一。用于收听各种性质和音乐流派的声音节目的这种特征的形式已经开发出来。例如，索尼在其产品中使用以下固定频率响应设置：

CLASSIC - 线性频率响应；
JAZZ - 4000 Hz 以下区域的线性频率响应，高频平滑上升；
POP - 与 JAZZ 的不同之处在于 500 ... 1000 Hz 频段的中频额外增加；
ROCK - 提升低于 200 Hz 和高于 4 kHz 的频率。
飞利浦专注于略有不同的一套：
经典 - 线性但非水平频率响应，衰减低频并提高高频；
JAZZ - 低频和高频的上升；
POP - 100...200 Hz 和 5 kHz 以上频段的频率上升；
VOCAL - 低于 500 和高于 5 kHz 的频率衰减；
ROCK - 提升低于 200 Hz 的频率。

实践表明，大多数音频设备所有者都选择这样的音调控制和图形均衡器设置。为了实现这样一组固定频率响应设置，已经发布了许多专用微电路。特别是来自三菱的M62412P和来自ROHM的BA3842F SMD。频率响应选项的切换是通过向微电路的输入施加不同电平的电压来实现的。在每个 M62412P 立体声通道中，可以单独调整频率响应形状。 BA3842F SMD 芯片（图 4 显示了其内部结构图）具有低频升压单元。它们由特殊的滤波器选择，并在额外放大后添加到处理后的信号中。此次调整共分三个级别。为了获得图中所示的电压，需要选择电阻器 R9、R10。

音频均衡器

更复杂的微电路也正在生产中，允许您选择多达 15 个固定频率响应设置，就像索尼 MHC RX110AV 音乐中心一样。其他类型的此类设备为收听者提供了形成三到五个自定义频率响应设置以及在微电路设计期间选择的固定频率响应设置的机会。但所有此类设备均由特殊的微控制器控制。飞利浦的 TEA6360 芯片就是一个例子。它的外部元件数量最少，没有可变电阻。严格来说，只有在调节时频率响应的形状显示在显示屏上时，具有这种微电路的均衡器才可以称为图形均衡器。适当的微控制器软件和新的人体工程学指示器提供了这样的机会。由于TEA6360芯片的接线图在一些出版物中显示有错误，如图5所示。 XNUMX 显示其正确版本。

音频均衡器

考虑均衡器的其他技术特性。

其中的带宽。通常，它等于 20 ... 20 Hz。对于音频设备来说，这个参数通常与给定频带中的传输系数的不均匀性值同时指示，但是对于均衡器来说，这样的特性似乎是多余的。输入信号电平为000 ... 0,2 V，很少超过标准0,5 V。非线性失真系数小于0,8%。

调节器中间位置的传输系数接近于11。其调节范围通常为±15 dB。尽管在文献中描述了均衡器设计的调整限制为±24 ... 40 dB（其中之一表明可以将该范围扩大到±XNUMX dB）。随着任何频段增益的任何变化，均衡器都会以新的方式重新分配输入信号的能量，放大或衰减可调频段内频率的谐波强度。这意味着在其输出处存在谐波成分与输入不同的信号。调节器偏离中间位置的任何偏差都会导致相位失真的出现，其可见度随着传输系数校正的深度和调节频率范围的增加而增加。通过均衡器的信号中出现这种失真是对频率响应进行更深层次调整的可能性的代价。

人们普遍认为，当频段增益变化不超过±4 ... 6 dB 时，所产生的失真是完全可以接受的，即使对于具有音乐耳朵的人来说也几乎察觉不到。 10 至 12 频段均衡器的一两个频段的显着变化也是可以接受的。但更广泛地使用其功能会导致出现明显的沙沙声、铃声、颤动的泛音。

在便携式和低质量固定设备中，具有固定频率响应拐点的无源双向音调控制现在最常见。 [1] 中描述，或三频段和四频段 HE。这些设备的功能很接近，但均衡器更可取，因为频率响应形状的可见性更高。此类设备的低特性使得可以在频段中使用传输电平的整个调节范围，而不会严重损害声音再现的质量。

在高端设备中，使用具有五个或更多调节频段的均衡器。鉴于上述情况，调节的操作范围不应超过±4 ... 6 dB。这种均衡器不可或缺的补充是输出信号频谱分析仪。在高端系统 (Hi-End) 上使用均衡器的便利性受到许多来源的质疑。

让我们详细介绍设置频率响应的方法，尽管它们相对复杂，但实际上并未在文献中介绍。

均衡器应该纠正两种类型的缺点：永久性的缺点（低音量、设备、音响系统和房间的频率响应缺陷），以及快速出现的缺点 - 纠正低质量的录音、选择所需的音色。有不同的方法可以修复它们。

在房间中安装音频系统时、修复后或更改房间内部后，很少需要频率响应误差校正。建议首先明确音响系统的安装位置，以便在不违反立体声效果表现区域大小的情况下，最大限度地减少房间内驻波的强度，驻波的强度表现为声场的不均匀性在低频时。为此，您应该尝试将扬声器移至其他位置或相对于听众转动扬声器。家具、移动镜子、绘画、照片的布置的微小变化可以使声场的分布发生重大变化。此阶段的均衡器控件位于中间位置。

声场（特别是最低频率）应该是扩散的 - 房间内所有点的声场强度应该相同或随着距声音发射器的距离均匀减小。在实践中，只有在观察到立体声效果和听众所在的区域内才能接近这一理想状态。为此可能需要使用额外的声音发射器。

然后，在声场均匀性达不到的频率处，通过调整均衡器进行校正。

为了执行此校正，需要测量设备：噪声发生器、具有已知声压频率响应的麦克风、频谱分析仪。国外领先公司生产的高级均衡器均配有此类设备进行调节。如果没有指定的一套设备，则会用声音发生器和带有毫伏表的麦克风来代替。最后，您可以使用带有测量磁带的盒式磁带，通过耳朵确定最大（最小）声压点的位置。

对于该房间中的音频系统，均衡器控件的最终位置（其滑块应采用平滑曲线的形式）应被视为零。如果它以某种方式标记在调整面板上，那就不错了。这将使您可以在频率响应发生任何变化后轻松返回到它。操作调整应仅进行一段时间，以获得特定音乐片段的特殊声音，并在结束时返回到控件的原始位置。

对此，解决声音音色调整问题的最佳方案是音响系统有两个均衡器的情况：一是改善设备和房间的声学特性，二是快速调整音色。正在听的音乐的音色。首先，安装10-12频段倍频GE或五频段PE是合理的。它们拥有的大量调节器官是一个福音，因为它允许您微调频率响应。其次，最好选择更简单的设备：具有固定设置的电子设备或五频段 GE。

解决此问题的一种更优雅的方法是使用电子均衡器来生成各种自定义频率响应设置。它们中的每一个都应该实现设备和房间的声学特性的校正，并且还在该校正上施加前面提到的声音效果之一。

人们普遍认为，在大多数情况下，HE 是通过随机枚举调节器设置来盲目调整的，并且通常无法达到最佳位置。这更适用于 PE。只有在内置频谱分析仪（一种用于测量和显示多个频段的信号电平的设备）的帮助下，这项工作才能变得容易、有意识。它包含在音频路径中，允许您控制输入信号能量的频率分布，并客观地控制此过程以实现最佳声音。

文学

Shikhatov A. 被动音调控制。 - 收音机。 1999 年，第 1 期。 14. 15.
Zykov N. 多频段音调控制。 - 收音机。 1978 年，第 4 期。 34-36：第 5 期，第 40.41 页。 XNUMX。
Galchenkov L.，Vladimirov F. 五频段活跃。 - 收音机。 1982。N9 7。p。 39-42； 1983 年。第 4 期。p。 62：1985。第 9 页。 60.
Kozlov A. 图形均衡器。 - 收音机。 1988 年，第 2 期。 42-45。
Romanov I.有源VS滤波器电路和计算。 - 收音机。 1994 年。第 1 期。p。 39. 40：第 10 页。 32、33； 1995 年。第 3 期，第 45 页。 48-6：第 44 页；第 12.p. 52、53、59。
Mosyagin V.，Spleen S. 具有可变拐点频率的音调控制。周六：“帮助业余无线电爱好者”，卷。 98.从 54 - 61。 - M.：DOSAAF。 1987年。
Starostenko M. 参数均衡器。 - 收音机。 1988 年。第 6 期。第 16 -18 页。

作者：V.Brylov，莫斯科

查看其他文章 部分声音的.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

花园疏花机 02.05.2024

在现代农业中，技术进步的目的是提高植物护理过程的效率。创新的 Florix 疏花机在意大利推出，旨在优化采收阶段。该工具配备了移动臂，可以轻松适应花园的需求。操作员可以通过使用操纵杆从拖拉机驾驶室控制细线来调节细线的速度。这种方法显着提高了疏花过程的效率，提供了根据花园的具体条件以及花园中生长的水果的品种和类型进行个性化调整的可能性。经过两年对 Florix 机器在各种水果上的测试，结果非常令人鼓舞。 Filiberto Montanari 等农民使用 Florix 机器多年，他们表示疏花所需的时间和劳动力显着减少。 ... >>

先进的红外显微镜 02.05.2024

显微镜在科学研究中发挥着重要作用，使科学家能够深入研究肉眼看不见的结构和过程。然而，各种显微镜方法都有其局限性，其中之一是使用红外范围时分辨率的限制。但日本东京大学研究人员的最新成果为研究微观世界开辟了新的前景。东京大学的科学家推出了一种新型显微镜，它将彻底改变红外显微镜的功能。这种先进的仪器可以让您在纳米尺度上以惊人的清晰度观察活细菌的内部结构。通常，中红外显微镜受到分辨率低的限制，但日本研究人员的最新进展克服了这些限制。据科学家称，所开发的显微镜可以创建分辨率高达120纳米的图像，比传统显微镜的分辨率高30倍。 ... >>

昆虫空气捕捉器 01.05.2024

农业是经济的关键部门之一，害虫防治是这一过程中不可或缺的一部分。来自西姆拉印度农业研究委员会中央马铃薯研究所 (ICAR-CPRI) 的科学家团队针对这一问题提出了一种创新解决方案——风力昆虫空气捕捉器。该设备通过提供实时昆虫种群数据来解决传统害虫防治方法的缺点。该捕集器完全由风能提供动力，使其成为一种无需电力的环保解决方案。其独特的设计使您能够监测有害和有益昆虫，从而全面了解任何农业地区的昆虫数量。卡皮尔说：“通过在正确的时间评估目标害虫，我们可以采取必要的措施来控制害虫和疾病。” ... >>

来自档案馆的随机新闻

创造了一种负质量的液体 20.04.2017

来自华盛顿大学的彼得·恩格斯（Peter Engels）和迈克尔·福布斯（Michael Forbes）和他们的同事们创造了一种神奇的物质，它在压力下会朝着压力来自的方向移动，而不是同一个方向移动与任何“正常”物质一样，根据牛顿第二定律，“在惯性参考系中，质点以恒定质量接收的加速度与施加在其上的所有力的合力成正比，成反比到它的质量。”

然而，理论上，物质可以具有负质量，就像电荷可以是负的一样。在这种物质状态下，粒子运动极其缓慢，根据量子力学理论，它们的作用就像波一样。此外，粒子同步并一起移动，形成“超流体”——它在移动时不会失去能量。

研究人员将铷原子冷却到略高于绝对零的温度（约-273°C），从而产生了所谓的玻色-爱因斯坦凝聚。为此，他们使用激光固定铷原子并前后推动它们，从而改变旋转方向。当原子从陷阱中释放出来时，它们会散开，有些原子的质量为负。

迈克尔·福布斯说：“看起来铷正在撞到一堵看不见的墙。”“我们是第一个实现对负质量性质的这种程度的控制，在这种情况下，没有太大的困难。” 这种控制为研究中子星、黑洞和暗能量等大尺度宇宙现象提供了一个工具。

其他有趣的新闻：

▪ 防弹牙

▪ 氢气火车

免费技术图书馆的有趣材料：