Автоматические регуляторы уровня звуковых сигналов

АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ УРОВНЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ

Э, КУЗНЕЦОВ, канд. техн. наук, г. Москва

В последнее время в продаже появи­лось огромное количество импортной бы­товой аудиоаппаратуры, и качество ее, как правило, соответствует цене. Например, применяемая в простых магнитолах авто-матичесская регулировка уровня записи (AРУЗ) не позволяет получить высокое ка­чество записи. Лучшее звучание обеспе­чивает более дорогое оборудование, час­то цифровое или даже ламповое, но и оно не "любит" перегрузок и только наличие хорошего инерционного автоматического регулятора уровня сигнала — АРУР* — полностью реализует возможности носи­телей и тракта звукопередачи. Поэтому интерес к схемотехнике авторегуляторов не ослабевает, особенно после того, как стала доступной импортная элементная база, позволяющая разработчикам звуко­вой аппаратуры выйти на более высокий уровень качества.

К числу особенно часто применяемых АРУР, которые при правильном примене­нии могут значительно улучшить звучание записей и передач радио и ТВ, относятся ограничители уровня (лимитеры), ком­прессоры, экспандеры и пороговые шумо-подавители (гейты). Вся эта классифика­ция достаточно условна, и зачастую авто­регуляторы с совершенно одинаковыми амплитудными характеристиками, но с разными временными параметрами или в разных режимах, выполняют совсем иные функции (Э].

В основном же эффективность работы любого АРУР в режиме сжатия определя­ется его временными характеристиками. Например, для работы в качестве речево­го компрессора обычно выбирают время срабатывания 1...3мс, а время восстанов­ления около 0,3 с. Авторегулятор с такой же амплитудной характеристикой (рис. 1), но срабатывающий быстрее при времени восстановления 2...4 с, считается класси­ческим ограничителем уровня и призван работать в сторожевом режиме, защищая от перегрузки последующие звенья при случайных выбросах сигналов.

В режиме ограничения эффектив­ность сжатия диапазона уровней речевого сигнала ограничителем будет значительно ниже, но зато меньше и заметность его ра­боты на слух. Если такой же АРУР сделать еще более инерционным, т. е. с временем срабатывания 0,2-.0,3 с и временем вос­становления 8...12 с, то он практически не

нарушит динамику музыкальных сигналов. Не выполняя роли компрессора, АРУР от­лично поддерживает среднее значение уровней сигналов [2], выступая в роли ав­тостабилизатора уровня (ACT).

Не следует бояться применения авто­матических регуляторов: если при записи точно выдерживать уровни сигналов, ли-митер (ОУР) просто не будет срабатывать. Но известно, что даже опытные звукоре-жиссеры иногда регулируют уровни с по­грешностью до 4 дБ [З], а затем вынужде­ны медленно снижать уровень сигнала, чтобы изменение не было заметно на слух. В таких случаях авторегулятор, призван­ный помогать человеку, сработает значи­тельно быстрее и незаметнее. Авторегуля­торы срабатывают уже при длительности сигналов менее 1 мс. Профессиональные измерители уровня имеют время интегра­ции 5 мс [4], поэтому на коротких выбро­сах уровня сигнала длительностью 5 мс они занижают показания примерно на 20 %. Измерители средних значений, не­

редко используемые в бытовой аппарату­ре, имеют время интеграции 200 мс, по­этому при записи ориентироваться на по­казания такого прибора очень трудно.

Во всех случаях основой АРУР являют­ся регулируемые элементы. Временные параметры регуляторов легко изменяются заменой резистора или конденсатора. Многие из применявшихся раньше регу­лируемых звеньев или устарели, или стали недоступными по разным причинам, но не всегда стоит отказываться от проверенных и хорошо зарекомендовавших себя схе­мотехнических решений. Например, если нужен достаточно простой, но хорошо ра­ботающий на слух речевой компрессор, полезно вспомнить о регулируемом звене с полевым транзистором, включенном в плечо неуравновешенного резистивного моста, одна диагональ которого соедине­на с источником сигнала, а другая — с дифференциальным входом ОУ [5].

Полная схема простого компрессора приведена на рис. 2. В качестве детектора применена микросхема К157ДА1 (DA3), представляющая собой двухканальный двухполупериодный выпрямитель, кото­рый можно с успехом применять и в изме­рителях уровня. Микросхема дополнитель­но усиливает сигнал в 3... 10 раз; нужный же наклон участка ограничения амплитудной характеристики компрессора при обрат­ной регулировке [6] получают, изменяя ко­эффициент усиления дополнительного ОУ в канале управления (DA2 на рис. 2).

Нормированным значением входного и выходного уровней регулятора выбрано 250 мВ. При меньшей его величине увели­чивается уровень шумов, вносимых АРУР. а при большей — уменьшается диапазон ограничения. Вторую разновидность наст­ройки регулируемого звена можно пред­ложить в другом варианте АРУР (рис. 3);

нужно заметить — каждый из них имеет свои достоинства.

В любом случае сначала, чтобы сигнал в канале управления не влиял на настрой­ку, вход 2 (или 6) микросхемы DA3 надо со­единить с общим проводом с помощью переменного резистора Rп (движок в ниж­нем по схеме положении).

Затем движок подстроечного резисто­ра R1 переводят в нижнее по схеме поло­жение и полностью открывают полевой транзистор, при этом коэффициент пере­дачи регулируемого звена может дости­гать минимального значения.

На вход компрессора подают с генера­тора синусоидальный сигнал напряжени-

--------* В звукотехнической аппаратуре АРУР имеет более широкое применение, чем систе­мы АРУЗ, предназначенные для использова­ния в магнитофонах.

Рис. 4