Микрофонный усилитель-компрессор для УКВ ЧМ-передатчика
При конструировании радиопередатчиков с ЧМ-модуляцией многие радиолюбители используют простейшие НЧ, сигнал с которых поступает непосредственно на варикап, установленный в контуре задающего генератора передатчика. Таким образом, на варикап воздействует не только частотная, но и амплитудная составляющая НЧ-сигнала. Высокочастотный сигнал такого передатчика обогащается ненужными гармониками, которые не только уменьшают КПД в режиме передачи, но и при слабых уровнях делают такой сигнал менее разборчивым при приеме.
При использовании микрофонного усилителя с компрессией (рис. 1) сжимается динамический диапазон низкочастотного сигнала, и на выход передатчика при той же выходной мощности передается больше полезной информации, несущей в себе частотную составляющую исходного колебания.
Схема, приведенная на рисунке, неоднократно описывалась в радиолюбительской литературе и при повторении показала очень хорошие результаты.
В схеме можно применить любые ОУ с малым уровнем собственных шумов. Резисторы типа МЛТ 0,125, конденсаторы КМ, К50-35 или любые другие. Питание усилителя от любого источника с минимальным уровнем пульсаций. Настройка заключается в установке чувствительности усилителя подбором резистора R4.
Автор статьи — С. Новиков. Статья опубликована в PЛ, №5,2001 г.
Схемы компрессоров и лимитеров аудиосигнала на полевых транзисторах
Звуковые FET компрессоры — лимитеры для трансиверов, музыкальных
инструментов, певцов-вокалистов и прочих,
нуждающихся в компрессии.
Популярное среди некоторых схемотехников расположение данного элемента в составе делителя на входе схемы с последующим усилением
сигнала посредством ОУ (либо схемой на дискретных элементах) имеет существенный недостаток. Заключается он в том, что при высокой степени
компрессии, коэффициент усиления ОУ Ku должен быть так же высок. Результат — постоянно присутствующий на выходе устройства шум,
равный приведённому ко входу уровню шума ОУ, умноженному на Ku усилителя.
Другое дело, если управляющий элемент включить цепь обратной связи усилителя и регулировать им коэффициент усиления компрессора.
При таком раскладе — максимальный уровень шумов на выходе будет присутствовать при нулевом, либо низком уровне входного сигнала,
т.е. до момента превышения им порога срабатывания компрессора. При желании отсечь этот шум, достаточно произвести дополнительную
обработку сигнала посредством простого порогового шумоподавителя.
Ну и хватит на этом — пора переходить к схемам. Начнём с самой простой.
Рис.1
Компрессор, изображённый на Рис.
1, отлично справится как с функцией АРУ в приёмниках прямого преобразования, так и будет неплох
в качестве микрофонного, либо гитарного компрессора.
Устройство реализовано на ОУ TL071 с нормированным коэффициентом шума и выполняет сжатие динамического диапазона звукового
сигнала за счёт каскада на полевом транзисторе Т1.
Напряжение звуковой частоты с выхода ОУ детектируется при помощи эмиттерного детектора (аналог катодного), выполненного на транзисторе Т2,
преобразуя его в положительное постоянное напряжение, формирующееся на накопительном конденсаторе С8.
Эмиттерный детектор позволяет заряжать эту ёмкость гораздо большими токами (а потому и значительно быстрее)
по сравнению с диодными и интегральными (К157ДА1) узлами, предоставляя пользователю приятную возможность получать более быстрые
значения атаки скомпрессированного сигнала.
Итак, время заряда накопительного конденсатора, оно же — время атаки (Attack), регулируется переменным резистором R14 в
диапазоне 1-50 мсек, а время разряда, оно же — время спада (Release) резистором R12 в диапазоне 0,3-3 сек.
Напряжение, сформированное на детекторе, воздействует на затвор полевого транзистора р-типа Т1.
При нулевом напряжении на затворе транзистора сопротивление сток-исток Rcи минимально (200-250 Ом), а усиление максимально:
Ku=1+300k/(R2+Rcи).
При увеличении уровня выходного сигнала увеличивается постоянное напряжение на затворе и, соответственно, возрастает сопротивление
перехода Rcи транзистора. Это приводит к изменению коэффициент обратной связи и, как результат, уменьшению коэффициента
усиления ОУ. А итогом такой работы является стабилизация напряжения звуковой частоты по амплитуде на выходе ОУ.
Изменением сопротивления переменного резистора R2 регулируется начальный (допороговый) коэффициент усиления ОУ, а заодно и степень компрессии (Ratio) звукового сигнала. Чем меньше значение R2, тем выше интенсивность сжатия сигнала.
Резистор R8 устанавливает начальное напряжение на затворе полевика, а по совместительству — пороговый уровень срабатывания
(Threshold) компрессора.
Цепочка обратной связи вокруг Т1, образованная элементами R5-С4-R11, улучшает линейность характеристик полевого транзистора и позволяет в 2-3 раза снизить коэффициент нелинейный искажений устройства при значительных уровнях входного сигнала.
Ну что ж, схема прочёсана, обсосана и обгрызена со всех сторон — не впустую! Время, потраченное на осознание
простейшего продукта, позволит нам не сильно тужиться, врубаясь в схемы посложнее.
Рис.2
На первый взгляд, может показаться, что схема, приведённая на Рис.2 отличается от предыдущей только присутствием входного усилителя
на полевом транзисторе Т1. Однако это не совсем так.
Так вот, приведённая на Рис.2 схема компрессора данного недостатка лишена.
Устройство не только усиливает слабые, но ослабляет сигналы высоких уровней. Допороговое усиление данной схемы составляет
Ku=R11/[2(R2+Rcи)], а ослабление мощных сигналов составляет значительную величину, зависящую только от точности
подбора номиналов резисторов R8-R11.
Входной каскад на транзисторе Т1 обеспечивает предварительное усиление низкоуровневых сигналов, а для источников, не требующих
усиления (таких как электрогитара и пр.), важным фактором будет являться высокое входное сопротивление компрессора.
Коэффициент усиления каскада регулируется переменным резистором R6 в пределах 0-26дБ (1-20 по напряжению).
Всё остальное работает по аналогии с предыдущей схемой.
И наконец, переходим к главной цели нашего сегодняшнего мероприятия — универсальному компрессору, позволяющему выполнять
широкий спектр задач по сжатию динамического диапазона звукового сигнала.
Рис.3
Главным отличием схемы, приведённой на Рис.3, от предыдущей является возможность работы устройства не только в режиме классической
компрессии, но и в режиме лимитера. Режим этот характеризуется очень низким временем атаки и умеренным временем спада и
напоминает действие диодного ограничителя, только без изменения спектральных характеристик обрабатываемого сигнала.
А поскольку R-C цепочка, определяющая время спада, одновременно является и сглаживающим фильтром эмиттерного детектора, то
уменьшение постоянной времени интегрирующей цепи приведёт к пропорциональному росту пульсаций на затворе управляющего элемента и,
как результат, такому же пропорциональному увеличению уровня нелинейных искажений компрессора.
Выход из сложившейся ситуации лежит на поверхности — сделать детектор двухполупериодным.
Наиболее просто эту задача решается введением дополнительного инвертирующего каскада (ОР1.2) и ещё одного транзистора (Т4),
отвечающего за детектирование отрицательной полуволны, которая после ОР1.
2 становится положительной.
Переключатель S1 отвечает за выбор режима сжатия «Лимитер»/»Компрессор», посредством изменения в 11 раз величины накопительного
конденсатора (С14 против С14+С12). В такое же количество раз изменяются времена атаки и восстановления компрессора.
Для расширения пределов регулировки степени сжатия в сторону уменьшения величины этого параметра, в схему введён дополнительный переменный резистор R27, ослабляющий регулирующие действия управляющего транзистора и позволяющий достигать уменьшение этого параметра вплоть до 1:1, т.е. полного отсутствия компрессии.
Работа всех остальных узлов была тщательно изложена в предыдущих повествованиях.
Технические характеристики итогового компрессора.
• Входное сопротивление: 1Мом
• Потребляемый ток: не более 6мА
• Порог срабатывания (Threshold): 0,1 — 2В
• Глубина компрессии (Ratio): 1:1 — 1:20
• Время атаки в режиме «Компрессор» (Attack): 1-50 мсек
• Время атаки в режиме «Лимитер» (Attack): 0,1-5 мсек
• Время спада в режиме «Компрессор» (Release): 0,3-3 сек
• Время спада в режиме «Лимитер» (Release): 30-300 мсек
• Коэффициент нелинейных искажений при Uвх=100мВ: не более 0,1% (1кГц)
Звуковые компрессоры, лимитеры, гейты, экспандеры аудиосигнала
1010music12» Inch3BoxA-Gift-RepublicAbletonAccessAcerACMEAcornAcoustic GroupADAMAdam HallAEAAFXAguilarAIAIAIAJAAKAIAKGAlctronAlertoAlesisAlhambraAliceAll4proAllen & HeathAlphayueAlpineAltoAM Clean SoundAMCAmerican AudioAmerican DJAmpegAmphenolAmphionAMS NeveAMT ElectronicsAnalogue SolutionsAnka VerlagANTARIAntelope AudioAnzheeAPartAPHEXAPi AudioApogeeAppleAriaARPArtART-SystemArthur FortyArturiaARXASDAshdownAshlyASMASTELL&KERNAston MicrophonesAT LASERATCAthleticAudacAudezeAudientAudinateAudio-TechnicaAUDIXAugspurger MonitorsAugustineAuratoneAurenderAvalon DesignAvantoneAVC LinkAvidAvolitesAxelvoxBaeBAG&musicBandshopBarefoot SoundBaton RougeBeatsBeckerBehringerBeldenBellman & SymfonBenchmarkBettermakerBeyerdynamicBi RayBiemaBig DipperBitwigBlack Lion AudioBlackmagic DesignBlackstarBlueBognerBoschBOSEBossBowers & WilkinsBOYABRAHNERBraunerBricastiBriteqBSSBugeraCameoCanareCarayaCasioCAYINCelestionCerwin-VegaChandlerChauvetCherubChiefCioksClaviaCloud MicrophonesCMEConductorContour DesignCopperSound PedalsCordialCortCOWONCrafterCrosleyCrownCyclone AnalogicCymatic AudioD&RD’AddarioD’AndreaDadiDangerous MusicDAP-AudioDarkglassDave SmithdB TechnologiesDbxDDrumDecksaverDecorAcousticDenonDexibellDIALightingDiGiCoDiGiGridDigiTechDirect Power TechnologyDirectOutDJ BagDJ TechToolsDj-TechDJPowerDoepferDPADragon EffectsDrakaDrawmerDreadboxDrNo-EffectsDTSDubreqDunlopDunuDynacordDynaudioEarthQuaker DevicesEbowEBSEchoEchoDesignEclerEcoFogEdifierEDSElationElectrixElectro-HarmonixElectro-VoiceElektronElixirElysiaEminenceEmpirical LabsEMWEndorphin.
esENGLEpiphoneErica SynthsErnie BallESIESPETCEURO DJEuroliteEurometEvansEVE audioEventEventideEVHExpoliteFaderfoxFameFBTFedosovFenderFerrofishFischer AudioFishmanFleetFlightFluid AudioFlyht ProFMR AudioFocalFocusriteFocusrite ProFoixFORCEFormula SoundFostexFractal AudioFredensteinFriedmanFujimiFulltoneFun GenerationFuture MusicFzoneG7THGalaxy AudioGallien KruegerGamechangerGardeniaGatorGE LightingGeminiGenelecGHSGibraltarGibsonGlobal TrussGlobal EffectsGLORIOUSGodinGolden AgeGrace DesignGravityGreat RiverGretschGuittoHAMAHampiHandpan OvertoneHarley BentonHaunHeadrushHearHeil SoundHeradesignHerculesHeritageHifimanHighendledHiwattHK AudioHohnerHomageHoraHughes & KettnerHyperXIbanezIbiza LightIconiConnectivityIK MultimediaImage-LineImlightINFOCUSInfrasonicINOYInterMInvolightInvotoneION AudioIriverISKINIsoAcou
Топ VST компрессоров у музыкантов
Компрессия является очень важным элементом на этапе сведения и мастеринга. Очень часто характер и особенности настройки компрессора влияют на саунд трэка.
Сейчас вцифровую эпоху появляется все больше и больше различных плагинов от различных разработчиков. Но как узнать, что лучше. И как выбрать самый подходящий?. Поэтому я решил представить вам топ 10 VST компрессоров.Этот топ составлен известным изданием Musicradar,на основе десятки тысяч мнений музыкантов из всего мира.
10 место. FXpansion DCAM Dynamics.
DCAM Dynamics— это набор из четырех плагинов моделирующие различные виды компрессоров: Bus Comp -это классический SSL канальный компрессор ,; ChanComp -это эмуляция известного прибора 1176LN ; CrossComp -это частотнозависмый Bus компрессор; и EnvShaper это транзиент шейпер.
Bus Comp специально разработан для групповой и финальной компрессии. Он очень прост в использовании, и является инструментом позволяющим найти нужный звук.
Особенности данного плагина в том, что он имеет ступенчатые настройки параметров Attack и Release, а также Ration в трех положениях 1:2, 1:4, 1:10.В целом, как уверяют разработчики, отлично подойдет для склеивания вашей ударной партии и придания целостности целого микса
ChanComp во многом повторяет звучание своего классического собрата 1176 работает С коэффициентами Ratio 4:1, 8:1, 12:01, 20:01 и Nuke (особый алгоритм повторяющий аналогвую рабоne) и не имеет параметра Treshold.
CrossComp это пожалуй самый креативный плагин из данного пакета DCAM Dynamics, Позволяющий производит раздельную частотно зависимую компрессию, без фазовых искажении, присущих многополосным компрессорам. Возможность параллельной обработки, простой интерфейс, и частотно зависимая компрессия делают данный плагин идеальным инструментом для компрессии цельного канала барабанов или готовых барабанных аудиолупов.
9 место. Cakewalk CA-2A T-Type Leveling Amplifier
Это классический винтажный опто-электричекий компрессор, созданный для эмуляции легендарного аналогового прибора Teletronix LA-2A. Этот прибор известен своим качеством во многих звестных платиновых звукозаписях
CA-2A имеет характерные регуляторы которые присущи почти всем моделям эмуляторам прибора Teletronix LA-2A: Peak Reduction (threshold), Gain (gain make-up), и два переключателя Ratio settings (Compress and Limit) Также плагин также включает функцию быстрого сброса памяти фотоэлемента (Fast Resetting Photocell Memory), что позволит процессору реагировать с большей гибкостью, чем оригинальный компрессор при необходимости работать с таким материалом, как, например, ударные и слэп-бас.
8 место. Klanghelm DC8C 2
Этот компресоор многие хвалят за его прозрачную и честную работу.
В режиме Easy, DC8C 2 выглядит так же, как любой другой компрессор, с обычным массивом параметров:Treshold, Ratio, Attack, Release, Mix и т.д. Чуть ниже метра VU, расположены не сколько кнопок, которые позволяют переключаться между четырьмя режимами сжатия .
Они определяют характер обработки, начиная от совершенно прозрачного (Smooth), панчевого и ударного (Punch), «транзиентного » (SNAP) и режима искажений с элементами дисторшена (Crush). Универсальность использования этих трех режимов и возможности отстройки действительно впечатляют.
Переключение в режим Expert и множество дополнительных элементов управления интерфейса, превращают DC8C 2 в одном из самых настраиваемых компрессоров, которые мы видели.
Будучи так нелепо гибким, было бы разочарование, если DC8C 2 не звучал бы великолепно, но, к счастью, я могу сообщить, что это так. Этот компрессор подойдет для работы с любым материалом, начиная от накаченных транзиентами перкуссивных звуков, заканчивая агрессивными дисторшен гитарами.
7 место. Sonoris Mastering Compressor
Этот плагин предлагает самый чистый звук сжатия , который я слышал на сегодняшний день, и он способен максимально компрессировать, когда это требуется.
В тестировании, первое, что поразило это гибкость этого прибора. Его управление будет понятно всем кто привык к приборам «старой школы. Sonoris Mastering Compressor позволяет очень точно подстраивать порог Ratio (коэффициенты от 1.01:1 до 100.0:1, а затем Inf: 1 (для использования в качестве BRICKWALL лимитера ).
Treshold снижается до -60 дБ с шагом 0.1 Дб, и атака и релиз может быть установлен на режимах сверх быстрого и медленного реагирования.
Прозрачный и умный, Sonoris Mastering Compressor является одним из самых утонченных инструментов динамики, которую мы когда-либо загружали на нашем мастер канале.
6 место.Kush Audio UBK-1
Компрессор UBK -1 привносит разного рода окраску и позволяет добавить аналоговости в микс. Звук, как правило, на выходе получается очень теплым и оченьжирным, и это особенно выделяется при обработке акустических барабанов, или других динамических инструментов
Это Vst имеет трехступенчатый алгоритм обработки звука: легкая сатурация позволяет обогатить обрабатываемый материал гармониками, сохранить и придать точность и транзиентам. Так же данный прибор имеет полезный регулятор Dry/wet для возможности работы с параллельной компрессией.
Наконец, имеет свою особенность: он добавляет плотности в среднечастотном диапазоне. Это полезно для раскачки по громкости ваших партий и приданию характерного звука им.
5 место. FabFilter Pro-C
Об этом компрессоре я не однократно рассказывал в своих статьях.
Pro-C является по-настоящему современным и инновационным VST / AU / RTAS компрессором.
Это означает, что эффект сжатия адаптируется в соответствии с сигналом аудио входа, для максимальной динамической манипуляции с минимальными нежелательными побочными эффектами.
Есть три индивидуальные стили сжатия на борту: Clean подходит для клинически точной работы со звуком с целью получения прозрачного микса. Classic предлагает подлинное аналоговый тепло. Opto обрабатывает аудио сигнал по технологии старинного оптического компрессора, имеющего очень мягкое колено и несколько более медленный отклик.
Возможности визуального контроля очень многогранны. Вы может точно наблюдать пики и gain reduction вашего сигнала, с целью правильной настройки обработки. А возможность Midi Learn позволит вам легко привязать все параметры данного плагина к вашему миди контролеру, для еще более удобной работы.
4 место. Softube Tube-Tech CL 1B
CL 1B представляет собой плагин, эмуляция аппаратного эквивалента с тем же именем, разработанный совместно с его создателей Tube-Tech, с целью удовлетворить его точные стандарты.
Это фантастическое, мало потребляющий ресурсы компрессор, который имеет своеобразный звук и окрас
Действие CL 1B примечательно тем, что он грамотно работает как со стерео так и моно сигналом, сохраняя все особенности обрабатываемого материала. Так же следует отметить, что параметры attack/release имеют всего три настраиваемых положения, что порой упрощает настройку и дает своеобразный характер звучания .
Я попробовал плагин на целом ряде звуков, в том числе акустической гитаре, барабанах, фортепиано, вокале и басе, и во всех случаях остался в восторге.
В целом, CL 1B действительно фантастический компрессор плагин, который способен как к тонкой, мягкой компрессии, так и к жесткому сжатию.
3 место. Cytomic The Glue
Этот компрессор является по существу превосходным эмулятором знаменитого аппаратного Bus компрессора SSL, но в отличие от многих VST не включает большинство классических функции, которые присущи аналоговым моделям.
Из главных фич, сделует отметить, наличие внутреннего и внешнего sidechain, Фильтр среза внутреннего сайдчена может подыматься до 2 кГц, что позволяет проводить компрессию сложных, перекаченных низкими частотами миксов и канальных групп.
В сочетании с простым интерфейсом, эмуляция SSL от Glue выглядит парой более выигрышно по сравнению с большинством, представленных на рынке моделей.
2 место. 112dB Big Blue Compressor
The Big Blue успешно сочетает в себе теплоту аналоговых приборов особенности современного компрессора, в результате чего можно добиться большого плотного звука и придать приближенный характер вашему сигналу (например вокал)
BBC предлагает большой набор функций, включая фильтр высоких частот для пропускания без изменений энергии баса от боковой цепи сигнала и различных форм Knee для более мягкой обработки сигнала. Параметр Choke позволяет вам работать отдельно с транзиентами.
Используя все эти параметры вместе, вы сможете понять весь широкий потенциал BBC: особенно при работе с барабанами. Между тем, режим Big Blue в обнаружение RMS может дать контроль естественного уровня, например баса, пианино и других стерео сигналов.
BBC также предлагает возможность переключения в режим Mid/side для раздельной обработки центральной или Side составляющих микса.
1 место. Slate Digital Virtual Buss Compressors
И фаворитом, по общему мнению, признан компрессор от компании Slate Digital.
VBC состоит из трех модулей — эмуляций: SSL 4000 Console Compressor, оригинальный стерео компресор/лимитер Red 3 от Focousrite, и очень вариативный Fairchild 670
Во время разработки, Компания Slate приняли сознательное решение сосредоточиться на нелинейности как гармонических искажений, фазовых искажений, характеристик шума, так и на базовых характеристиках сжатия прибора — так что в теории, мы действительно говорим о «лучшем компрессоре».
Этот прибор начинает отлично работать даже в режиме, когда индикатор gain reduction не срабатывает, при очень малом входном уровне. Он просто кристально чисто работает с высокочастотными компонентами, поэтому его, так любят использовать для работы с оверхэдами. Нужно просто попробовать поработать с данным плагином и вам станет все ясно.
ЭМОС в низкочастотном звене АС
ЭМОС в низкочастотном звене АС
Предисловие
Сколько дерева и выдумки было потрачено на акустику для получения из нее
басов! А сколько эпитетов было придумано для его описания! И «вялый»,
и «собранный», и «артикулированный», и «размазанный»,
и «отстающий», и «быстрый», и «медленный», и
«упругий», и «бубнящий», и «четкий», и «затянутый»,
и «выразительный», и «бумбоксовый», и «долбящий»,
и «благородный», и…. Можно еще долго перечислять, а можно просто
сказать — «правильный» и «неправильный».
Причем без толики
субъективизма. Разумное применение возможностей электроники для преодоления
ограничений электроакустики в рамках активных АС позволяет сделать бас более
«правильным» .
И тут уж Вам решать, что Вы хотите от такой акустики — приемлимого (почти
«правильного») баса в ограниченных габаритах, или «правильного»
баса в акустике классических размеров. Что такое «правильный» бас,
и как к нему приблизиться с помощью ЭМОС, и рассмотрено в этой статье.
1. Зачем это надо
Изложенное ниже не претендует на истину в последней инстанции, просто это мой взгляд на проблему воспроизведения звука в НЧ диапазоне.
Казалось бы, что для полноценного воспроизведения музыки в низкочастотном
диапазоне, акустике достаточно воспроизвести самые низкие ноты, которые могут
быть сыграны музыкальными инструментами (примерно 30 Гц) и все, что находится
ниже по частоте можно смело отбросить..gif)
Но есть большое НО… Рассмотрим
спектр музыкального произведения с высоким содержанием НЧ-составляющих.
Из него видно, что основная энергия спектра действительно резко возрастает, начиная с 40…50Гц. Ниже этих частот также что-то имеется, но децибелл на 15-20 ниже максимального уровня. Попробуем разобраться, что это и что с этим делать – выбросить (отрезать) или, несмотря ни на что, постараться воспроизвести.
Для простоты давайте сначала рассмотрим спектр тестового сигнала типа Tone Burst, легко генерируемый тем же Спектралабом. Зададим его параметры – частота – 50Гц, длительность тоновой посылки – 100мС, период повторения – 200мС.
Знакомая картина! Максимальная по амплитуде гармоника – 50Гц,
а вокруг нее масса других гармоник, как вверх по частоте, так и вниз. Причем
некоторые гармоники попали в инфранизкочастотную (ИНЧ) область.
После недолгого
размышления приходим к выводу, что гармоники, лежащие ВЫШЕ 50Гц, формируют
резкий излом осциллограммы в начале тоновой посылки и в ее конце. Гармоники,
лежащие ниже 50Гц – определяют вид ОГИБАЮЩЕЙ тоновой посылки – в нашем случае
– это прямоугольник.
Для УДОБСТВА описания процессов давайте договоримся
– гармоники, формирующие вид ОГИБАЮЩЕЙ основного ЗВУКОВОГО тона называть его
субгармониками, а все, что относится к основному ЗВУКОВОМУ тону называть его
гармониками. Хотя для данного вида сигнала первой гармоникой будет, как ни странно
на первый взгляд – частота в 5Гц – частота повторения тоновых посылок. Для знакомых
с РТЦС – считаем, что имеем такой, весьма специфический, вид амплитудной модуляции.
На НЧ трудно разделить гармоники, относящиеся к основному звуковому тону, от
гармоник, определяющих форму ОГИБАЮЩЕЙ, так как их частоты близки. И здесь скорее
нужно оперировать точностью воспроизведения (по ЗВУКОВОМУ ДАВЛЕНИЮ, разумеется)
МГНОВЕННЫХ значений исходного звукового сигнала в выделенном участке частотного
диапазона.
Чем собственно НЧ-звено АС, IMHO, и должно заниматься.
Посмотрим, что получится при прохождении такой тоновой посылки через ФВЧ 2-го порядка с частотой среза 50Гц и 20Гц. Ясно, что в первом случае субгармоники уменьшатся по амплитуде в большей степени, а как изменилась огибающая видно из графиков.
На нем зеленым обозначено все, что относится ко входному сигналу (Tone Burst), красным и синим – на выходе ФВЧ с частотой среза 50Гц и 20Гц, соответственно. Видно, какими «вялыми», «затянутыми» стали передний и задний фронты сигнала Tone Burst при срезе на 50Гц. Понятие «фронт» в данном контексте не относится к скорости нарастания выходного напряжения усилителя мощности – речь идет о форме ОГИБАЮЩЕЙ. Можно назвать это «атакой» или как-нибудь еще…
Но вернемся к музыкальному сигналу. Так какая же
связь между рассмотренной тоновой посылкой и музыкой? И там, и там мы имеем
НЕСТАЦИОНАРНЫЙ процесс, с низкочастотной и инфранизкочастотной модуляцией амплитуды,
только в музыкальном сигнале модуляция идет по псевдослучайному закону над большим
числом частотных составляющих, что приводит к образованию практически сплошного
спектра, также имеющего НЧ и ИНЧ составляющие.
Становится понятно, что пренебрегать
НЧ и ИНЧ компонентами нельзя, даже несмотря на их малость. На них «держится»
точность воспроизведения огибающей музыкального сигнала.
2. Во что это выливается
Поскольку расширение частотного диапазона вниз будет происходить
за счет коррекции АЧХ усилительного тракта, посмотрим, во что это выльется.
Так как в акустическом оформлении типа закрытый ящик (ЗЯ) ниже частоты среза
спад акустического давления происходит с крутизной 12Дб/окт.
требуется корректор
2-го порядка (с подъемом АЧХ 12Дб/окт.), что-то вроде корректора
Линквитца. Для расширения частотного диапазона вниз по частоте с
50 до 20Гц (по –3Дб) суммарный подъем АЧХ составит 16Дб. Диаграммы входного
(зеленый график) и выходного напряжения усилителя (синий график), а также
результирующего акустического давления (черный график – SPL) на выходе АС
наглядно показывают как приходится напрягаться динамику, чтобы обеспечить
требуемый частотный диапазон на нестационарном сигнале.
Передачу фронта (атаку) огибающей, можно улучшать и дальше коррекцией АЧХ, но здесь мы вступаем в область компромиссов…(мощность УМ, максимальное объемное смещение, динамический диапазон, нелинейные искажения и т.д…)
Вот что произойдет, если мы попытаемся при тех же исходных условиях расширить АЧХ до 16Гц (по –3Дб):
При этом SPL, конечно, будет ближе по форме к исходной, но какой ценой! И учтите при этом, что удвоение напряжения на выходе усилителя приводит к учетверению мгновенной мощности…
Введение заранее известной НЧ-коррекции в электронный тракт
широко известно благодаря LINKWITZ LAB и относится к детерминистическим
(предопределенным) способам настройки АС.
То есть перед расчетом параметров
корректирующей цепи необходимо знать все параметры каждой конкретной будущей
АС и быть уверенным, что они не изменятся в процессе эксплуатации. Иначе —
неизбежное искажение АЧХ — повышенная неравномерность в рабочей области частот.
Необходимость подавать значительную мощность на головку во время работы приводит
к параметрическому динамическому изменению механических и электрических параметров
динамической головки, как то,- смещение резонансной частоты, изменение добротности
за счет температурных процессов в катушке, тепловая интермодуляция, повышенные
нелинейные искажения за счет нелинейности подвеса, диффузородержателя, краевой
неравномерности магнитного поля в зазоре. Перечисленные отрицательные моменты
можно уменьшить выбором более мощной, качественной, а значит и более дорогой
динамической головки. Немного скрашивает этот момент то, что в НЧ-области
частот пороги заметности искажений достаточно велики, а амплитудно-частотные
искажения АС меньше амплитудно-частотных искажений, вносимых комнатой для
прослушивания .
Другим способом, позволяющим эффективно решать проблемы расширения частотного
диапазона и повышения качества звучания, является ЭМОС – электромеханическая
обратная связь. Основная идея этого способа — включить такой критический элемент,
как динамическая головка — основной источник частотных и нелинейных искажений,
в цепь отрицательной обратной связи активной АС. Для этого необходим датчик
(преобразователь физической величины в электрическую), каким-то образом подключенный
к «выходу» динамической головки. Что это даст? Управление непосредственно
одним из динамических параметров движущегося диффузора (линейным смещением,
скоростью, ускорением) посредством ЭМОС позволяет формировать требуемый ход
АЧХ в НЧ и ИНЧ области одновременно со снижением нелинейных искажений. Также
значительно снижается влияние динамических изменений параметров ДГ в процессе
работы, происходит улучшение наиболее существенных параметров АС.
Степень
улучшения зависит от глубины получившейся ЭМОС (смотри теорию систем с ООС)
и, в том числе, в нашем случае, качества используемого датчика. Подходящий
для ЭМОС вид акустического оформления – это ЗЯ: единственная излучающая поверхность
(диффузор), перемещающаяся с контролируемым параметром движения и создает
требуемую АЧХ. В случае управления ускорением движения диффузора мы получим
SPL, пропорциональный входному сигналу, при управлении скоростью – потребуется
предварительная коррекция (подъем) НЧ сигнала в 6Дб/окт, при управлении смещением
– коррекция на НЧ составит 12Дб/окт. Здесь не предполагается рассматривать
достоинства и недостатки того или иного способа организации ЭМОС. Конкретно
будет рассмотрен вариант ЭМОС с пьезодатчиком ускорения, закрепленном на диффузоре
динамика.
Как уже было сказано, качество системы с ЭМОС сильно зависит от параметров
датчика.
Одна из конструкций, получившаяся в результате долгого эволюционного
пути , и будет рассмотрена.
3. Строим пьезодатчик для ЭМОС
Попробуем сформулировать требования к конструкции датчика ускорения.
Первое, и основное,– он должен измерять именно ускорение, в чистом виде, без
добавок от скорости (скоростного воздушного напора), положения (величины индукции
магнитного поля от магнитной системы, степени деформации диффузора), электрических
наводок и пр. Второе – датчик должен иметь минимальный вес, иначе за счет
увеличения массы подвижной части динамика упадет его чувствительность. Третье
– датчик должен иметь максимальную жесткость, так как это влияет на его частотные
свойства (АЧХ и ФЧХ), в том числе и на собственную частоту резонанса конструкции
датчика. Точки закрепления датчика на диффузоре должны быть как можно ближе
к звуковой катушке, чтобы уменьшить задержку распространения сигнала.
Конструкция
не должна иметь резко выраженных резонансов, обеспечивать экранировку чувствительного
элемента, как электрическую, так и магнитную, обеспечивать его нечувствительность
к деформациям диффузора. Предложенная конструкция, рассчитанная на изготовление
в домашних условиях, в основном, соответствует этим условиям. Все эти требования
не родились на пустом месте, был пройден определенный эволюционный ряд проб
и ошибок, с частью из которых (и проб и ошибок )
можно ознакомиться на следующей иллюстрации (отработка шла на 75ГДН1-4 с диаметром
керна 50 мм) —
В качестве чувствительного элемента выбран дисковый пьезоэлемент, который
можно добыть, например, из пьезоизлучателя HPA22D 22мм, (14.00 руб по прайсу
«Платана») или чего-то подобного (не ограничиваю вашу фантазию). Предостерегаю
от использования пьезоэлемента на стальной пластине (на фото слева) – могут
быть неожиданные эффекты
при работе такого датчика в мощном неоднородном поле постоянного магнита динамика.
Тут и магнитная экранировка не поможет. Просто, в выходном сигнале датчика
появляется компонента, зависящая от положения (позиции) датчика, и в нашем
случае получается, что это — ПОС, и от ее глубины зависит характер поведения
диффузора на ИНЧ (в том числе и пресловутая избыточная «болтанка»
диффузора на ИНЧ). Однако, вернемся к нашим «баранам»
—
В качестве подопытного динамика при написании статьи, был выбран 10ГД30Е с диаметром керна магнита – 40мм. Аналогичную конструкцию имеет 25ГД26Б. Изготовление датчика начинается с чертежа. Исходя из диаметра керна и диаметра имеющейся пластинки пьезодатчика рисуем собственную конструкцию:
По ней, по образу и подобию, вычерчиваем выкройку путем несложных геометрических построений или берем здесь (в формате PCAD4.5), если размеры совпадают.
Далее берем тонкую белую жесть (например, от банки из-под кофе)
и размечаем будущую заготовку в соответствие с выкройкой.
Если выкройка вычерчивалась
в каком либо CAD’е – можно воспользоваться лазерно-утюжной
технологией для переноса рисунка на жесть. Вырезаем, как на фото, слегка выправляем
неровности. Небольшими плоскогубцами сгибаем заготовку, подгоняем размеры
точнее по месту посадки пьезодиска.
Верхняя крышка должна получиться слегка выпуклой с целью повышения ее жесткости. Пропаиваем швы. Окончательно подгоняем посадочные места для пьезодиска остро отточенным скальпелем. Для сборки нам еще понадобятся пружинка (от «битой» дискеты 3.5) и пружинные ламели контактов переключателя типа П2К (3 штуки). Устанавливаем пружинку (от дискеты) на место по фото (ось пропаивается, длинные концы пружинки пока не обкусываем, иначе тяжело будет устанавливать пьезодиск). Ширина паза для установки пружинки по месту должна быть не менее 1мм.
Как видно из фото, крепление пьезодиска в держателе обеспечивается
за торцы посадочными гнездами типа «ласточкин хвост», причем две точки крепления
неподвижны, а третья получается за счет прижатия диска пружинкой к двум скошенным
ребрам.
Распрямиться пружинке не дает упор, припаянный к корпусу. Такой безлюфтовый
способ крепления не передает паразитные усилия от возможной деформации корпуса
при работе на датчик. Припаиваем стоечки из ламелей П2К как на фото. Гибкость
стоек способствует механической развязке конструкции датчика от деформаций
диффузора. К серебряной обкладке пьезодиска припаиваем тонкий (~0,05мм) вывод
из медной проволоки и покрываем обкладку лаком, чтобы не окислялась. Паяем
быстро, не перегревая обкладку, иначе серебро начнет растворяться в припое.
На обратную сторону пьезопластинки наклеиваем пару слоев тонкой импортной
изоленты, чтобы подавить добротность ее собственного резонанса. Устанавливаем
в держатели корпуса датчика, оттянув пружинку. При этом электрический вывод
должен попасть в отверстие в корпусе. Если диск стоит ровно (а скальпель на
что?), лишние концы пружинки можно откусить. Припаиваем нижнюю крышку, по
периметру. Также приклеиваем демпфирующую изоленту, как показано на фото:
Готовый датчик в сборе изображен на следующем фото:
На ней видно изолированную контактную площадку, приклеенную к корпусу. Это кусочек тонкого (получается расщеплением вдоль) фольгированного стеклотекстолита с отверстием в центре. Электрический вывод с датчика припаян к ней, без натяга, с небольшим изгибчиком внутри, вроде поросячьего хвостика .
Дальнейшие действия придется проделывать над диффузором динамика. Предельно осторожно и внимательно! Предварительно с него надо удалить центральный пылезащитный колпачок, растворив клей по его краю, или каким-то другим подходящим способом. Для крепления нашего датчика к диффузору надо изготовить 3 монтажных площадочки из той же жести и укрепить их на диффузоре как можно ближе к звуковой катушке по воображаемым углам равностороннего треугольника (чтобы не пришлось потом переделывать, заранее маркируем эти места), протыкая стенки диффузора «рожками», и загибая их с обратной стороны:
После этого надо тщательно проклеить точки крепления «суперклеем». На время работы внутрь звуковой катушки лучше поместить вату, чтобы потом не пришлось из магнитного зазора вытаскивать мусор .
На следующем фото показана установка (и ориентация) готового датчика (опять пайкой в 3-х местах). Если где-то клей отошел из-за воздействия температуры – надо не забыть подклеить. Чем хороша здесь пайка — во-первых, — прочность, во-вторых, всегда есть возможность демонтажа датчика, для проведения какой-либо доработки или деинсталляции …
На двух следующих фото показана подпайка коаксиала к датчику и его выход с диффузора на корпус динамика. Фиксация кабеля произведена термоклеем. Желательно использовать тонкий изолированный коаксиальный кабель с тонкой центральной моножилой. Пока что случаев перетирания или обрыва такого кабеля при работе — не зафиксировано .
Тестером убеждаемся в отсутствии замыканий, лишний раз (не повредит) проверяем отсутствии мусора в магнитном зазоре, потом приклеиваем центральный колпачек обратно к диффузору. Те, кто сомневается в качестве получившегося датчика, могут повременить с приклейкой колпачка, пока не опробуют его в работе. Кажется все.
Все сказанное — не догма, никто не препятствует вам разработать свою собственную конструкцию датчика. Это абсолютно нормально.
4. Озадачиваемся проблемами
Давайте более плотно познакомимся с динамиком, как объектом регулирования. Начнем это знакомство с изучения импедансной кривой. Без акустического оформления, она выглядит так –
На частоте механического резонанса 28Гц имеем значительный подъем импеданса, выше по частоте расположена область поршневого диапазона, который заканчивается на частоте 550-600Гц (видим рябь на кривой – к звуковой катушке вернулись отразившиеся от подвеса диффузора колебания деформации). Еще выше по частоте начинается плавный рост импеданса, обусловленный индуктивной компонентой импеданса звуковой катушки.
Поместим головку в ЗЯ (у меня – это тестовый бокс, объемом 13 литров) и опять замерим его импеданс –
Получили сдвиг резонансного максимума до частоты 61Гц; поршневой диапазон, естественно, не изменился, но добавилась некоторая неравномерность, связанная с резонансами корпуса на частотах 130, 160, 260Гц. Пички на 1200, 2300Гц связаны с резонансными явлениями в самом диффузоре и приблизительно кратны верхней частоте поршневого диапазона.
Теперь интересно посмотреть, как же выглядит сигнал с датчика –
Примечание: на всех графиках ФЧХ относится к графику АЧХ желтого цвета.
Поскольку пьезодатчик высокоомный, емкостного типа, необходим буферный каскад с высокоомным входом – будем использовать повторитель на ОУ с полевым входом. Величина входного сопротивления каскада определяет нижнюю граничную рабочую частоту датчика. В нашем случае, при емкости датчика равной 13,4 нанофарад и входном сопротивлении в 10 МегаОм она получается равной 1,19Гц, что очень хорошо.
На графике видны АЧХ и ФЧХ сигнала ускорения с пьезодатчика при запитке головки усилителем типа ИТУН (с высоким выходным сопротивлением). Стало четко видно, где заканчивается поршневой диапазон, на частоте 1500Гц получился основной резонанс конструкции датчика, на частотах 5600 и 11000Гц – резонансные явления в самой пластинке пьезодатчика. Задержка сигнала с датчика, за счет конечной скорости распространения звука в конструкционных материалах, составила 0,187 миллисекунд. Видим, что в предполагаемом диапазоне рабочих частот, фаза сигнала с датчика изменяется от +180 градусов до, примерно, +10 градусов. Вне поршневого диапазона фаза ведет себя труднопредсказуемо.
Интересно узнать получившуюся чувствительность датчика. Подаем на головку 50Гц, измеряем при этом смещение диффузора и выходное напряжение с датчика.2. При такой чувствительности датчика не должно быть проблем с реализацией необходимого динамического диапазона системы.
Сравним АЧХ, полученную с датчика ускорения (синий график) с сигналом, полученным с электретного микрофона (желтый график) в ближней зоне (10мм) АС –
Видно, что в поршневом диапазоне АЧХ, полученная с микрофона, практически совпадает с АЧХ с датчика ускорения. Отсутствие подъема АЧХ в диапазоне 1- 2КГц подтверждает наш вывод о принадлежности этого резонанса датчику ускорения, точнее его конструкции…
Проведем аналогичные измерения с усилителем типа ИНУН (с низким выходным сопротивлением). Видим аналогичный горб АЧХ (желтый график) в зоне 1-2КГц (выше по частоте нас мало волнует) –
К тому же исчез основной резонанс на НЧ за счет электрического демпфирования низким выходным сопротивлением усилителя. Но теперь фаза на НЧ изменяется в диапазоне от +270 до +20Градусов, что может создать дополнительные трудности с устойчивостью системы при введении ЭМОС. Задержка сигнала с датчика также несколько возросла из-за иного хода АЧХ выше 1 КГц, по сравнению с ИТУНом.
Для полноты картины можно рассмотреть поведение АЧХ на ИНУН при измерении микрофоном в ближней зоне (желтый график) –
Комментировать особенно нечего. Все предсказуемо. Можно было и не мерять…
Выводы: ЭМОС, в принципе может реализовать только в поршневом диапазоне работы ДГ. Необходима существенная коррекция петлевого АЧХ, чтобы обеспечить устойчивость системы с ЭМОС. Что-то надо делать с резонансом датчика ускорения. ИТУН как усилитель мощности предпочтительнее ИНУН, поскольку вращение фазы сигнала ускорения с датчика в полосе рабочих частот меньше, а резонансный горб легко выравнивается с помощью ЭМОС, к тому же увеличивая глубину ОС на этой частоте и повышая общий КПД системы. Параметры датчика удовлетворяют требованиям, необходимым для высококачественного воспроизведения звука.
5. Схемные решения
Для конкретности, рассмотрим применение ЭМОС в сабвуфере. На рисунке представлена его функциональная схема
На входе сигналы левого и правого канала суммируются и после регулятора уровня поступают в усилитель/переключатель фазы, а далее в корректор Z1, который нужен для регулировки верхней полосы пропускания сабвуфера, позволяющей согласовать его совместную работу с остальной акустикой. Элементы X3, Z2, X4, X6, X5, Z3 образуют петлю ЭМОС. Фильтр Z2 производит основную коррекцию в петле ЭМОС, необходимую для обеспечения устойчивости всей системы. Рассмотрим его схему —
Добавление конденсатора С1 в схему ФНЧ 2-го порядка придает ей интересные свойства – на передаточной характеристике фильтра появляется ноль. Выбирая частоту режекции (изменением С3) равной частоте резонанса конструкции датчика ускорения, мы убиваем двух зайцев – формируем требумый ход АЧХ корректора и нивелируем нежелательное влияние резонанса датчика, препятствуещее получению достаточной глубины ЭМОС. Фазовая характеристика такого фильтра, ИМХО, также должна способствовать повышению устойчивости системы.
Устойчивость системы с ЭМОС на ИНЧ повышается с помощью корректирующего звена Z3.
В цепи ОС включено дифференцирующее звено C4R3, что превращает этот корректор в неидеальный интегратор. При этом сигнал с датчика ускорения на ИНЧ после интегрирования превращается в сигнал, пропорциональный скорости, а это способствует повышению устойчивости ЭМОС на ИНЧ благодаря увеличению запаса по фазе в петле ЭМОС на этих частотах, а также одновременно с этим формирует требуемый ход сквозной АЧХ системы.
Принципиальная схема устройства обработки входного сигнала и цепей коррекции ЭМОС приведены ниже –
На ОУ Х1 выполнен усилитель/переключатель фазы входного сигнала. Номиналы резисторов R4, R5, R6, R7 рассчитаны так, чтобы входное сопротивление каскада оставалось неизменным при переключении SW1. На ОУ Х2 выполнен перестраиваемый ФНЧ (это Z1), на Х3 собран дополнительный неперестраиваемый ФНЧ и усилитель сигнала рассогласования цепи ЭМОС. Подстройка резистора R17 позволяет задать необходимую глубину ЭМОС не изменяя общей чувствительности схемы по входу. На Х4 выполнен основной корректор АЧХ ЭМОС (это Z2), резистор R20 позволяет ограничить максимальное усиление на ИНЧ. На ОУ Х5 выполнен усилитель/корректор сигнала с пьезодатчика (это Z3). Полевой транзистор J1 необходим для устранения переходных процессов при включении сабвуфера, и не только…
Усилитель мощности выполнен по схеме ИТУН, при использовании динамика с сопротивлением 4 Ом можно использовать традиционное включение микросхемы TDA2050, при сопротивлении 8 Ом – мостовое (с перекрестно-симметричными обратными связями).
Зачем нужен такой запас по мощности для 10/25-ваттных НЧ-головок, надеюсь, вопросов не вызовет. Кроме того, для предотвращения клиппинга, применен лимитер/компрессор, совмещенный со схемой софт-старта –
При включении питания, падения напряжения на стабилизаторе 79L12 недостаточно для открывания транзистора Q3, и конденсатор C1 остается в разряженном состоянии, поддерживаемом открытым транзистором Q2. По достижении напряжением питания номинального значения, открывается Q3 и запирает транзистор Q2. Через резистор R7 начинается заряд конденсатора C1 (сигнал «Mute»). При выключении питания, с началом спада питающего напряжения, аналогично запирается Q3 и открывает Q2, который быстро разряжает C1. Софт-старт через вход «Mute» снижает петлевое усиление в момент включения/выключения сабвуфера, а также при превышении выходным напряжением усилителя определенного порога (с постоянной времени ~20 мсек, выбранной из соображений минимальной заметности процесса регулирования для слуха). Для импеданса нагрузки 8 Ом надо повысить напряжение пробоя стабилитрона с 12V до 24V.
Любители MC7 могут могут познакомиться со схемотехникой поближе на модели или скачать ее здесь:
Реализованный (для компьютерной акустики 2.1) вариант печатной платы схемы управления также доступен (и в формате PCAD4.5) –
Предыдущий вариант конструкции усилителя в «железе» (без крышки), размещенный с тылу АС выглядит так (повернуто). Кстати, плату усилителя мощности (ИТУН по левому рисунку) можно также скачать в формате PCAD4.5
6. Настройка и замеры
Перед первым включением необходимо установить резистор R17 в положение минимального сопротивления, R20 – в среднее положение. Так как запросто можно не угадать с фазой сигнала датчика, при попытке увеличения R17 система может возбудиться. В этом случае необходимо поменять местами выводы на динамике, и далее регулировкой R17 выставить требуемую глубину ЭМОС (доводим до границы самовозбуждения и несколько откручиваем назад). Может потребоваться подстройка С10 под основной резонанс датчика.
Результирующая АЧХ настроенного усилителя с ЭМОС без корректирующих узлов Z1 и Z3 (цепочка R25, C15 закорочена) – на следующем графике (снято с выхода пьезодатчика через дополнительный буферный каскад) –
Видим «хороший» , высокодобротный, выброс на АЧХ на 20Гц. Ничего хорошего он нам не сулит. Задействуем коррекцию в узле Z3 – получаем гладенький спад АЧХ на НЧ с добротностью около 0,5 —
Зная, что выбором значения С15 можно изменять нижнюю граничную частоту, мы можем ее оптимизировать под примененную НЧ-головку. Регулировкой R20 также можно несколько влиять на ход АЧХ в ИНЧ области, но его лучше настраивать по форме переходного процесса (например, минимальной длительности ИНЧ «хвостов» при воздействии Tone Burst).
Результирующий вид АЧХ при задействовании входных ФНЧ 2-го и 4-го порядков – на следующих графиках.
Ну и контрольный замер микрофоном в ближней зоне –
Вид переходного процесса при подаче сигнала «Tone Burst» различной частоты можно посмотреть на следующих осциллограммах. На верхних графиках – сигнал с датчика ускорения, на нижних – на выходе усилителя мощности.
Поражает степень демпфирования диффузора — ЭМОС противится любым внешним воздействиям, стараясь при отсутствии сигнала удержать его в положении покоя, а при воспроизведении — точно отрабатывать входной сигнал.
Замер нелинейных искажений (с выхода датчика ускорения) дает следующие цифры –
30Гц — 1,6% | 40Гц — 0,69% | 50Гц — 0,4% | 60Гц — 0,26% | 75Гц — 0,36% | 100Гц — 0,43% | 150Гц — 0,63%
Еще несколько слов в пользу ИТУНа — его применение полностью исключает эффект термокомпрессии и тепловой интермодуляции в звуковой катушке, что важно на таких низких частотах, поскольку также приводит к искажениям огибающей сигнала, а также нивелирует влияние нелинейности импеданса головки, связанное с собственной нелинейностью магнитной цепи. Все это облегчает задачу ЭМОС по линеаризации передаточной характеристики и способствует уменьшению суммарных нелинейных искажений АС. А ведь этот параметр напрямую влияет на «локализуемость» НЧ-звена АС и субъективное восприятие «качества» баса.
Небольшой комментарий к необходимости лимитера/компрессора –
Без него при входе усилителя мощности в клиппинг на большом сигнале, слышен неприятный призвук, связанный с разрывом ЭМОС и входом схемы регулирования в ограничение. Уменьшение петлевого усиления ЭМОС лимитером, при приближении клиппинга, позволяет этот эффект ликвидировать. Это, конечно, зло, так как при этом увеличивается уровень гармонических искажений, но гораздо меньшее зло, чем такой клиппинг
7. Что дальше?
Естественно, с такой головкой трудно получить высокий уровень звукового давления на НЧ. Тем более при таком неоптимальном объеме ЗЯ. Войдя во вкус — можно перейти к использованию головок большего размера, с большим линейным ходом, в объемах ЗЯ, приближенных к оптимальным. В этом случае можно опустить нижнюю граничную частоту до 16-20Гц, без особого насилия электроники над механикой . Учитывая режим работы усилителя мощности НЧ звена, когда пиковая мощность значительно превышает среднюю, можно рекомендовать усилитель с двухуровневым питанием, как имеющий больший КПД. Можно увеличить качество компрессора/лимитера, использовав в качестве регулирующего элемента резисторный оптрон, подключенный параллельно полевому транзистору J1, незначительно изменив схему. Должен заметить, что использование других головок, существенно отличающихся по параметрам от вышеприведенных, потребует пересчета параметров корректирующих звеньев Z2 и Z3.
Ну, а теперь (не?)большая ложка дегтя в бочку с медом… Не следует забывать,
что каким бы качественным не был датчик ЭМОС и как хорошо бы не была настроена
и скорректирована петля ООС, общее качество системы остается напрямую зависимым
от основного ее элемента — головки громкоговорителя. Дело в том, что ЭМОС
способна корректировать только перемещение звуковой катушки и совершенно
не контролирует все остальные движущиеся части громкоговорителя. Этот факт
действительно часто остается за скобками при проектировании систем ЭМОС. Все
промежуточные элементы выпадают из рассмотрения, и кажется, что сигнал с датчика
представляет собой непосредственно звуковое давление системы. Однако это не
так. Разницу между сигналом с датчика и звуком, который мы слышим, определяет
целый ряд промежуточных элементов, таких как: диффузор (распределенная поверхность,
не обладающая абсолютной жесткостью), краевой гофр, центрирующая шайба, пылезащитный
колпачок, гибкие выводы звуковой катушки, диффузородержатель. Кроме этого,
остаются, всегда присутствующие, вибрации различных частей акустического оформления
(ящика). Все эти неидеальные элементы в реальной АС вносят свою отрицательную
лепту — дополнительную нелинейность и шумы, что не может быть исправлено датчиковой
ЭМОС, так как они находится вне петли ООС. Поэтому для достижения наилучших
результатов с такой системой ЭМОС (близких к требованиям Hi-End) следует изначально
выбирать качественные (а это, как правило, дорогие) головки, с большим линейным
ходом, с большой механической прочностью подвижной системы, с жестким диффузором,
способные работать на частотах ниже собственного резонанса с небольшими посторонними
призвуками, обусловленными перечисленными факторами. Качество изготовления
и продуманность акустического оформления также играет немаловажную роль. В
случае же применения головок низкого качества или неудачной конструкции корпуса,
затраты времени и средств на изготовление и настройку ЭМОС могут морально
не окупиться и не принести желаемого удовлетворения от полученного результата.
Хотя, я бы посоветовал самодельщикам сразу не унывать, и начинать эксперименты
с ЭМОС с того, что более доступно и не так затратно, а, получив и осмыслив
первые результаты, решать для себя куда идти дальше… Аппетит ведь
приходит во время еды
Да и все-таки сам человек — мера всех вещей!
Не зря я в самом начале страницы поместил рисунок Эшера с лестницей, по которой
можно бесконечно идти вниз (по частоте), ведущей вверх (качеству
звуковоспроизведения)…
Ну, а дальше — поживем — увидим…
Приношу благодарность всем участникам форума Вегалаб, принявшим участие в плодотворном обсуждении чернового варианта этой статьи.
При разработке системы с ЭМОС и подготовке этой статьи, была проработана, перелистывая пожелтевшие страницы, следующая литература по этой теме (интернет не в счет):
1. Митрофанов Ю. Пикерсгиль А. «Электромеханическая обратная связь в
акустических системах» — Радио 1970 №5 с.25,26.
2. Акилов Б. «Еще раз об электромеханической обратной связи в усилителях
низкой частоты»- Радио 1973 №3 с.43,44.
3. Эфрусси М. «О воспроизведении низких звуковых частот» — Радио
1974 №7 с.32,33.
4. Митрофанов Ю. Пикерсгиль А. «Новое в электромеханической обратной
связи» — Радио 1975 №3 с.28,29.
5. Митрофанов Ю. «Усилитель с ЭМОС на интегральных микросхемах»
— Радио 1976 №6 с.32,33.
6. Салтыков О. «ЭМОС или отрицательное выходное сопротивление» —
Радио 1981 №1 с.40-44.
7. Имас А. «Усилитель с ЭМОС по ускорению диффузора» Радио 1981
№9 с.42-44.
8. Беспалов И. Пикерсгиль А. «И снова об ЭМОС» Радио 1985 №7 с.33-36.
Мухамедзянов Наиль (aka Nota Bene) (c)2005 reanimator-h yandex.ru
Четная гармоника и дембельский аккорд / Stereo.ru
Посмотрите видео недавней «Академии винила», где аудитория внемлет лекции об ультразвуковых способностях МС-картриджей. Спору нет, вот спектрограммы и формально сказанное является правдой, но лектор не договорил главного. Много лет назад я уже в примерах показывал, что все эти супер-обертона в реальности вообще никогда не были записаны на пластинку. Все, что мы видим свыше 30 кГц, является следствием самодеятельности контура звукоснимателя с подвижной катушкой.
Но аудитория не желает признать факт технологических ограничений и продолжает ловить жар-птицу вместо того, чтоб сберечь время для других приятных хлопот – влюбляться, заниматься творчеством, спортом и т.п. Особенность аудиофилов еще и в том, что они, в общем-то, и не взыскуют первородных звуковых волн, хотя на словах, конечно, всю жизнь только за это и воюют. Коммерческих изданий в виде непосредственного акустического слепка, т.е. прямых записей как на диктофоне, без редактирования и эффектов – выпущено единицы. Даже в классической музыке звук микшируется из множества микрофонов в стереодорожку. Остальная продукция, в том числе и на всяких системообразующих «дак-сайтах» – плод студийных ревербераторов и куртуазных игр с фазой. Поэтому граждане немного потопчутся на краю всех этих ультраформатов HD-разрядности, а затем откатываются от них назад, хватая что ни попадя в надежде внести разнообразие. То деревянные картриджи, то винтажный литцендрат, то подставки, то кассеты!
В звукорежиссуре существует понятие шкалы Dry/Wet, где Dry – это входящий сигнал, «сухой микс», который «мокнет» по мере усиления обработки. В принципе, все эти бесконечные нагромождения компонентов, ламп, монструозных проводов с бешеной индуктивностью – продиктованы лишь желанием контроля хоть над чем-то в своей жизни. Сначала заполучить редкую пластинку, затем раскрасить фонограмму подобием студийных эффекторов, но теперь уже на стороне хозяина музыкальной консервы. Заканчиваем созерцать старушечьи скарбы из заботливо выложенных конвертов, катушек, диджипаков и кассеток, поговорим о главном домашнем эффекторе более предметно.
Четная гармоника родимая. Ее, как видим, ценят не только в гитарных комбиках, но и в домашних системах, хоть и не всегда отдают себе в этом отчет. Четная гармоника отстоит от базового сигнала на октаву и придает аккорду плотность. В случае доминирования вторая гармоника будет маскировать всякую гадость – нечетные искажения более высоких порядков, которые даже при малых величинах создают противные на слух диссонансы. Многие современные источники в десятки, а то сотни раз по уровню искажений превосходят старые компоненты. Но ноли после запятой зачастую достигались за счет нейтрализации большой второй гармоники, делавшей паспортные цифры не очень красивыми. А потом начинаются разговоры о старом-добром саунде… Как будем недорого добывать четную гармонику, если источник упорно фонит третьей?
Вообще толковые ламповые усилители мощности – дорогое удовольствие из-за необходимости качественного трансформатора, да и в обслуживании не все так просто. Если что-то проще и дешевле, то когда-то Musical Fidelity предлагала в своей X-серии «бочонков» ламповый буфер X-10D. Сегодня, если нет желания связываться с китайскими лампадками Али-бабы, у которых решетки гнутся как пластиковые, то можно ограничиться предом Schiit Freya. Эта модель дает возможность выбора между транзисторным и ламповым каскадом. Правда, здесь тоже имеется недостаток – ламповая секция всегда остается под напряжением и греется при любом варианте использования. Однако не стоит отождествлять четную гармонику с одними лишь ламповыми агрегатами. Ее можно найти где угодно – на упомянутых МС-картриджах, и даже среди всякого дешевого старья вроде дискменов или мини-дисков. Ну, или среди кассетных дек.
На этом месте обзор должен был свернуть на некую легендарную модель, влюбленным шепотом перечисляя все компадерные шумодавы и регулировки подмагничивания, но нет. Как-то сложно себе представить – зачем сегодня нужен кассетник, что с ним делать? Допустим, у слушателя тысяча альбомов музыки неважно в чем – файлы, сидишки или пластинки. Это что, надо теперь что-то переписывать в реальном времени, делать сборники, да? Приглашение к подобной деятельности звучит как издевательство, особенно когда часы жизни тикают и человек уже очевидно перевалил за половину своей жизни. Поэтому я предлагаю радикальный выход. Нет, не убиться с размаху о Hi-Fi-стойку.
Чтобы слушать и радоваться своей второй гармонике, кассеты вообще не понадобятся. Точнее кассета может и понадобится, если дека двухголовая, а вот лента точно нет. Магнитофон вообще может быть со спиленными головками и задубевшим тонвалом. Это даже лучше – тем дешевле вам достанется домашний Hi-Fi-эффектор. Просто подключите деку между своим источником и усилителем, включите запись на паузу и наслаждайтесь новым звуком, обогащенным винтажными потрохами и веселыми огоньками в такт музыке. Чтобы не быть голословным, продемонстрирую это на примере деки 6100 полумифической марки NAD.
В 90-е годы бренд презентовался как британский Hi-Fi, затем как канадский, но вообще генеалогия компонентов NAD весьма фрагментарна. Упомянутая модель кассетного магнитофона была выпущена в Японии в самом конце 70-х и была еще не очень похожа на тот формат NAD, который все знают. Позже в 1988-м магнитофон с тем же номером 6100 собирался на заводах тайванской Fulet/Proton, но уже с классической пластиковой панелью. За давностью лет не так важно, была ли та серая мордочка NAD с зеленой кнопкой приветом дизайну Braun, либо просто утилитарной экономией. Однако несомненно, что бывший президент Acoustic Research, американец Мартин Бориш, основав в Лондоне штаб-квартиру NAD, первым сделал шаг к виртуальным Hi-Fi-брендам, умело размещавшим заказы у OEM-производителей.
Внутри нашей 6100-й модели стоит привод Sankyo, который знаком нам по декам Nakamichi. Сендастовые головки Canon тоже применялись в солидных аппаратах вроде Revox или Tandberg. Вам, кстати, ничего не мешает попробовать именно эти аппараты – они, без сомнения, украсят интерьер.
АЧХ сквозного тракта кассетного магнитофона NAD 6100Будучи пропущенным через тракт NAD 6100, отношение сигнал/шум падает до -82 дБ, но это по-прежнему достаточно для прослушивания музыки на аудиосистеме. Люди слушают 14-битные CD-плееры Philips первого поколения и до сих пор радуются. Частотка сквозного канала 6100 вполне годится и для хайрез фонограмм – чуть-чуть приподымаясь от 3 до 20 кГц с целью компенсации возможного спада на ленте, АЧХ спокойно снижается на 30 кГц и далее.
Гармонические искажения на 1 кГц через сквозной тракт кассетного магнитофона NAD 6100Подросли искажения до 0,075%, но это в основном за счет второй гармоники, которая теперь достигает –66 дБ, это уже вполне различимый на слух уровень. В реальной жизни мы слушаем не 1 кГц, а сложный мультитональный сигнал, где гармоник будет гораздо больше. Вот их и послушаем.
Для этого возьмем заведомо малоинтересный для аудиофилии источник с высоким джиттером вроде Airport Express и пошлем на него с Tidal по AirPlay какую-нибудь композицию. Например, что-нибудь каноническое вроде Dire Straits. Далее по пути включим NAD 6100 на запись/паузу и снимем внешним рекордером с его выходов аналоговый сигнал, не прибегая к собственно записи на магнитную ленту. Результат в разрешении 24 бит / 384 кГц можно скачать здесь и сравнить с оригиналом, который использует Tidal. Столь высокое разрешение выбрано неслучайно, чтобы исключить влияние любых фильтров в цепи АЦП и максимально приблизиться к оригиналу.
Ну что же, эксперимент определенно удался, равно как и мои предположения. AirPort Express и электролиты кассетника в общем бюджете одной сотни долларов сумели сделать именно то, что так ищут адепты аналогового откровения. Ушла жесткость и пришла душа. Иными словами, «сухой» микс Brothers In the Arms стал «мокрым». Сравнивайте оригинал и обработку и не забывайте, что в любом случае реальный сигнал после подобного Hi-Fi-эффектора прозвучит еще лучше, чем сама запись данного примера. И никакой детонации и прочей мороки с сервисным обслуживанием. А теперь шагом марш на физкультуру!
Приводы с низким уровнем гармоник | Разъяснение качества электроэнергии
При использовании активного фильтра в шунте можно сэкономить много электроэнергии по сравнению с использованием последовательных фильтров или пассивного или активного внешнего интерфейса.
Я собрал несколько примеров и то, что они значат для пользователя. Если смотреть на активный фильтр в шунтирующем режиме как на систему, он предлагает значительно более низкие общие системные потери, чем пассивный фильтр.
Пассивные фильтры гармоник
Потери пассивного фильтра находятся в пределах 0.6-1,5%.
Предполагая, что потери в 6-пульсном приводе составляют 2%, общие потери в системе являются суммой потерь.
Pdrive * PFilter = 2% + (1,5 <-> 0,6)% => от 3,5% до 2,6% общих потерь в системе.
ВНИМАНИЕ! Этот расчет не включает возможное падение напряжения через пассивный фильтр и его влияние на потери в двигателе.
Front End — последовательный активный фильтр
Потери привода Active Front End практически вдвое больше, чем у стандартного привода, из-за того, что мощность должна проходить через два IGBT.
Pafe = 2% + 2% + 1% для LCL-фильтра = 5% потерь. Общие системные потери, указанные в документации, составляют 4,7-5%.
Шунтирующий активный фильтр
Шунтирующий активный фильтр, в отличие от серийных решений, необходимо подбирать только в соответствии с фильтруемыми гармоническими токами. В нормальных условиях это означает, что в приложении IEEE-519 или G5 / 4 достаточно фильтра, рассчитанного на 15-30% от 6-импульсной нагрузки. Это также дает гораздо более низкие общие потери в системе, несмотря на то, что эффективность активного фильтра составляет:
.Pdrive + Padf = 0.02 + 0,02 * (0,15 — 0,3) = 2,3 — 2,6% от общих потерь системы.
С точки зрения владельца системы — сводка
Шунтирующие активные фильтры гармоник обеспечивают снижение энергопотребления на 0–1,17% по сравнению с пассивными фильтрами гармоник. Это не включает никакого эффекта от падения напряжения через последовательный пассивный фильтр.
Шунтирующие активные фильтры гармоникобеспечивают снижение энергопотребления на 2,7–2,4% по сравнению с приводами Active Front End.
Потери мощности — значительны для расчета стоимости жизненного цикла
Со временем, сводя к минимуму потери в промышленных процессах при работе более 8000 часов в год, экономия на потребляемой мощности на один процентный пункт приводит к значительной финансовой стоимости.
(Pdrive + Pcooling) (кВт) * Годовые часы работы (ч) * Чистые потери (%) = Общий потенциал экономии затрат
Оценка стоимости энергии
Смета затрат на электроэнергию и цены на электроэнергию различаются, но соотношение между охлаждением и электричеством примерно эквивалентно:
Pcooling = 0,3 * Pdrive
При обсуждении окупаемости и AFE есть случаи, когда все решение по подавлению гармоник окупается за 2,5 года. Это за счет использования шунтирующих активных фильтров гармоник вместо активного входного каскада — все благодаря более низким потерям мощности.
Активный фильтр гармоник очень конкурентоспособен по сравнению как с пассивными фильтрами, так и с активными интерфейсными фильтрами. Необходимые капитальные затраты очень похожи, а это означает, что более низкое энергопотребление делает активный фильтр гармоник очень хорошим общим выбором.
Еще одним преимуществом шунтирующей установки является повышенная доступность процесса. Из-за непоследовательного подключения активного фильтра гармоник привод может продолжать работать даже в случае сбоя подавления.
Как это:
Как это:
Sundyne LF 2000 API 617 / ISO 10439 Базовые многоступенчатые компрессоры технологического газа со встроенным редуктором
Надежные и экономичные, Многоступенчатые компрессоры Sundyne со встроенным редуктором по API 617 / ISO 10439
Компрессоры технологического газа — это сердце процесса. Их надежность напрямую влияет на производительность и эффективность предприятия по переработке углеводородов или химического производства.
Sundyne LF 2000, обычно называемый Pinnacle, представляет собой компрессор, который можно оснастить в соответствии со строгими стандартами API и ISO.LF 2000 имеет от одной до шести ступеней центробежных компрессоров на одной коробке передач. Такой дизайн экономит ценное пространство и снижает затраты на электроэнергию. Инженеры-технологи используют эти многоступенчатые компрессоры для промежуточных целей, обработки углеводородов и химических производств, включая осушку на молекулярном сите, регенерацию деметанизатора, отработанный газ, рециркуляцию водорода и производство специальной химии. Каждый компрессор сконструирован специально для обеспечения работы без пульсаций и вибрации, а также для подачи технологического газа, не содержащего масла, с нулевыми выбросами.
- Расход до 10 000 акфутов в минуту (17 000 AM³ / ч)
- Максимальное рабочее давление 350 бар (5000 фунтов на кв. Дюйм)
Построенный в соответствии со строгими стандартами API-617 / ISO 10439, LF 2000 будет работать непрерывно от 5 до 7 лет без дорогостоящего обслуживания или капитального ремонта. Эти компрессоры с горизонтальной конфигурацией идеально подходят для установки на салазках — благодаря своей уникальной модульной базовой плите — и их легко установить в любой производственной среде. Упаковка и оборудование можно настроить в соответствии с вашими потребностями и спецификациями.Компрессоры Sundyne, соответствующие требованиям NACE, не ржавеют и не подвержены коррозии.
Газовые компрессоры Sundyne обеспечивают диапазон производительности, набор функций, рейтинги надежности и бескомпромиссную эффективность, необходимые для достижения точки максимальной эффективности (BEP) для любого применения технологического газа в самых сложных условиях.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
- Дегидратация на молекулярном сите
- Регенерация деметанизатора
- Отработанный газ
- Рециркуляция водорода
- Производство специальной химии
- Повышение давления топливного газа для выработки электроэнергии
Активные фильтры — Harmonic Solutions Oil and Gas
Спектр, представленный ниже, был получен на буровой установке 600 В (приводы SCR постоянного тока) на одной платформе.Uthd составлял 29,71%, из которых 21,27% было выше 21 st заказа из-за 11 МВт 24-импульсных частотно-регулируемых преобразователей ESP, подключенных к шинам 11 кВ. Примерно 12,2% Uthd ниже 21 st также было связано с 24-импульсными приводами ESP, все из которых передавались через трансформатор 11 кВ / 60 В на буровую установку в качестве фонового Uthd. (Рекомендуемый предел общего гармонического напряжения на установке составлял 5%). Высокий Uthd и, что более важно, высокочастотные гармоники создают проблемы безопасности для взрывозащищенных двигателей.PTB рассчитывает, например, дополнительное повышение температуры на 23% на основе спектров напряжения, что, возможно, превышает температурный класс двигателя и указывает на безопасность.
Если проблемы PQ возникают из-за искажения фонового напряжения, может оказаться невозможным обработать гармоники в источнике. Альтернативой является изоляция источников напряжения, на которые непосредственно влияет чрезмерное фоновое искажение, путем параллельного подключения фильтров Comsys ADF подходящего размера на вторичной стороне трансформатора (ов), питающего эти нагрузки.В результате бессенсорное управление Comsys ADF устраняет или значительно снижает «фоновые» искажения или, можно сказать, эффективно изолирует затронутые нагрузки от искажений фонового напряжения.
Если у вас есть проблемы с низковольтным оборудованием, возможно, из-за высокого фонового гармонического искажения напряжения, пожалуйста, свяжитесь с нами.
Важный инструмент…
Активные фильтры при правильном применении являются важным инструментом в наборе инструментов для подавления гармоник.Однако ни одна форма подавления гармоник не является идеальной. Секрет успеха заключается в распознавании плюсов и минусов всех типов активного (и пассивного) смягчения последствий и в возможности применить наиболее подходящую форму смягчения для любого конкретного приложения.
Персонал Harmonic Solutions Oil & Gas занимается применением активных фильтров с 1996 года и применил активные фильтры для большого количества требовательных морских и морских приложений.
При необходимости также может быть поставлен полный набор сопутствующих сетевых дросселей переменного тока для активных фильтров до 3000 А.
Свяжитесь с нами и расскажите о своей заявке, и позвольте нам помочь вам.
Каковы функции компрессоров кондиционеров? | Домашние руководства
Херб Кирхгоф Обновлено 14 декабря 2018 г.
Кондиционер работает путем преобразования хладагента из газа в жидкость и обратно в непрерывном цикле. Кондиционеры состоят из четырех основных механических частей: компрессора, конденсатора, расширительного клапана и испарителя.
Функции компрессора
Компрессор является сердцем цикла охлаждения. Цикл начинается, когда компрессор всасывает холодный газообразный хладагент под низким давлением из помещения. Единственная функция компрессора с приводом от двигателя — «сжимать» хладагент, повышая его температуру и давление, так что он выходит из компрессора в виде горячего газа высокого давления.
Теплопередача
Компрессор подталкивает горячий газ к оребренному змеевику конденсатора на внешней стороне кондиционера, где вентиляторы продувают холодный внешний воздух через змеевик и через ребра, отбирая тепло от хладагента и передавая его наружный воздух.
Turns Liquid
Когда от хладагента отобрано достаточно тепла, он конденсируется в теплую жидкость, которая проходит под высоким давлением к расширительному клапану, который превращает хладагент в холодную жидкость с низким давлением. Хладагент поступает от расширительного клапана к оребренному змеевику испарителя, расположенному внутри помещения или со стороны помещения кондиционера.
Поглощает тепло
Когда хладагент попадает в змеевик испарителя, где давление намного ниже, он химически вынужден испаряться в газ.Для этого процесса требуется тепло, которое исходит от теплого воздуха помещения, обдуваемого змеевиком испарителя другим вентилятором. По мере передачи тепла в помещении испаряющемуся хладагенту воздух в помещении становится холоднее. Хладагент, который теперь снова превращается в холодный газ низкого давления, втягивается обратно в компрессор, чтобы продолжить цикл.
R-1 Звук:,
(). ,. ? -! ,,. -,.
СОФТ -.Низкое соотношение сторон для баллад, обеспечивающее более широкий динамический диапазон. «». «».
| Порог | Соотношение | Атака | Выпуск | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| -8,2 дБ | 1,8: 1 | 0,002 мс | 9015UM | 38 мс Больше ограничений, чем предустановка 1, для более узкого динамического диапазона. Это движет вокал
больше впереди в миксе.
|