Описанный в [1] УМЗЧ высокой верности разрабатывался для субъективной экспертизы звучания цифровых лазерных проигрывателей компакт-дисков (ПКД). При проведении экспертизы к выходу УМЗЧ подключались мощные высококачественные акустические системы (АС), а его вход соединялся с выходом ПКД с целью обеспечения минимальных фазовых и нелинейных искажений, а также снижения уровня шумов посредством простейшего резистивного делителя напряжения, в качестве которого использовался проволочный переменный резистор СП5-21-А-2 сопротивлением 15 кОм. Этим делителем можно установить громкость 90—94 фон, необходимую для проведения субъективной экспертизы, поскольку при такой громкости обеспечивается нормальный баланс спектра и нет необходимости в дополнительной частотной коррекции. В дальнейшем регулировка осуществлялась только при смене типа АС или отличии номинального выходного напряжения испытуемого ПКД от стандартного (2В эфф). При использовании описанного УМЗЧ в качестве базового усилителя высококачественного звуковоспроизводящего комплекса его необходимо дополнить тонкомпенси-рованным регулятором громкости и регулятором тембра,. имеющим чувствительность 150...200 мВ. Описание такого блока регулировки, разработанного автором, и приводится в публикуемой ниже статье.
Основные технические характеристики
Входное сопротивление, кОм ....................................................................................150
Номинальное входное напряжение, мВ.....................................................................150
Номинальное выходное напряжение, мВ...................................................................800
Относительный уровень собственных шумов:
взвешенное значение, дБА........................................................................-94
невзвешенное значение, дБ.......................................................................-88
Глубина регулирования громкости, дБ..........................................................................36
Глубина регулирования тембра, дБ..........................................................................+10... -10
Коэффициент гармоник, %, при номинальном уровне выходного сигнала..........<0,001 %
Перегрузочная способность, дБ................................................................................... +18
Принципиальная схема блока приведена на рис. 1. Первый его каскад собран на ОУ DA1.1 (DА2.1) и выполняет функции регулятора стереобаланса. Резистором R21 коэффициент усиления каждого канала можно изменять в пределах ±4 дБ. Второй каскад блока собран на ОУ DA1.2 (DA2.2) и представляет собой модификацию активного тонкомпенсирован-ного регулятора громкости, подробно описанного в [2]. Принцип частотной компенсации этого регулятора в области НЧ основан на изменении при регулировании громкости постоянных времени цепей ООС, охватывающих ОУ — C3R5R7.1 и R7.1R9C6 (C15R26R7.2 и R7.2R30C18), а также изменении АЧХ частотно-зависимого делителя R5R6C4 (R26R27C16) при перемещении движка регулятора громкости R7.1 (R7.2). Частотную компенсацию в области высших частот обеспечивает цепь C5R8 (C17R28), включенная параллельно части резистора R7.1 (R7.2). В крайнем левом (по схеме) положении движка R7.1 (R7.2) выполняется условие C3R5= C6(R9+R7.1) (C15R26=C18 (R30+R7.2).
Цепь C4R6 (C16R27) зашунтирована согласно принципу
виртуального замыкания входов ОУ, а цепь C5R8 (C17R28)
шунтирует соответствующая секция резистора R7.1
(R7.2), поэтому каскад имеет единичный и
частотно-независимый (в звуковом диапазоне)
коэффициент передачи. АЧХ, формируемые каскадом
в крайних и среднем положениях регулятора
громкости R7, показаны на рис. 2 и мало отличаются
во всем диапазоне регулирования от идеальных
кривых тонкомпенсации, построенных на основании
кривых равной громкости Флетчера — Мансона [3]. 
Особенность описанного
регулятора громкости — близкая к
экспоненциальной зависимость коэффициента
передачи на средних частотах при линейной
функциональной зависимости сопротивления от
угла поворота оси резистора R7. Это обеспечивает
максимальную плавность регулирования, так как
повороту оси на один и тот же угол соответствуют
равные приращения громкости. Электронные
коммутаторы на транзисторах VT1.1. и VT1.2 (VT1.3 и VT1.4)
позволяют отключить тонкомпенсацию. На ОУ DA3.1
(DA3.2) выполнен активный регулятор тембра низших
R13.1 (R13.2) и высших R14.1 (R14.2) частот [4].
На рис. 3 показаны АЧХ, формируемые этим каскадом в разных положениях регуляторов. Как видно из рисунка, максимальная глубина коррекции составляет 10 дБ, что вполне достаточно для звуковоспроизводящего комплекса высокой верности. В то же время ограничение глубины коррекции позволило уменьшить рассогласование АЧХ и ФЧХ правого и левого каналов до уровней соответственно не более 0,2 дБ и 3 град, в диапазоне частот 20... 20 000 Гц в любом положении регуляторов (то же самое относится и к регулятору громкости), что важно для сохранения неизменного положения кажущихся источников звука при натуральном стереозвучании. Применение активных регуляторов громкости и тембра позволило обеспечить требуемый динамический диапазон устройства в целом достаточно простыми средствами.
Для измерения коэффициента гармоник применялась методика с подавлением первой гармоники, описанная в [5]. На рис. 4 приведены спектрограммы сигнала на выходе блока регулировки громкости и тембра при подаче на его вход сигнала от генератора, спектр которого показан на рис. 5 (первая гармоника частотой 1 кГц на обеих спектрограммах подавлена на 60 дБ). Относительный уровень наибольшей второй гармоники составляет —108 дБ, что соответствует коэффициенту нелинейных искажений по второй гармонике 0,0004 %, а с учетом высших гармоник общий коэффициент гармоник не превышает 0,001 %.
Вследствие падения петлевого усиления ОУ на высших звуковых частотах уровень интермодуляционных искажений устройства несколько выше. На рис. 6 показаны спектрограммы выходного сигнала при подаче на вход устройства суммы двух синусоидальных напряжений частотой 19 и 20 кГц. На спектрограмме уровни полезных составляющих (19 и 20 кГц) подавлены на 45 дБ, относительный уровень интермодуляционной составляющей разностной частоты (1 кГц) равен —92 дБ, что соответствует коэффициенту интермодуляционных искажений 0,0025 %. Блок регулировки питается от стабилизаторов напряжения, выполненных на транзисторах VT2, VT3 и стабилитронах VD2, VD3 и подключенных непосредственно к шинам нестабилизированного источника питания УМЗЧ.
В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, сдвоенные переменные проволочные прецизионные резисторы СП5-21А-2 (R7, R13, R14) и СП5-21Б (R21). С несколько худшими результатами можно применять СПЗ-ЗОг (R7, R13, R14) и СПЗ-ЗОа (R21). В этом случае разбаланс громкости и АЧХ не будет превышать 2 дБ. В качестве оксидных конденсаторов используются К50-16, остальные КМ-4, КМ-5, КМ-6, К73-11. Номиналы всех постоянных резисторов и конденсаторов СЗ—С6, С9, С15—С18, С21 не должны отличаться от указанных на принципиальной схеме более чем на 5 %, конденсаторов С8, С10, С20, С23 — более чем на 10 %, остальных — на 20...80 %. Замена ОУ К157УД2 на другие нежелательна ввиду их хороших шумовых свойств и высокой линейности, а также возможности работать на сравнительно низкоомную нагрузку. Оба канала устройства собраны на печатной плате из стеклотекстолита. Рисунок печатных дорожек показан на рис. 7, а, а расположение деталей — на рис. 7, б.
При пониженных требованиях к разбалансу громкости АЧХ и ФЧХ пределы регулирования громкости и тембра могут быть расширены. Так, чтобы довести глубину регулирования громкости до 60 дБ, следует изменить номиналы четырех резисторов (R6=R27= 470 Ом, R9=R30=1 кОм) и двух конденсаторов (С4—С16= — 1 мкФ), а чтобы увеличить пределы регулирования тембра до ±16 дБ, нужно уменьшить сопротивления восьми резисторов (R15=R16 — R33= R34=300 Ом, R12=R17= R32=R36=2,7 кОм). Налаживания правильно собранный блок регулировки громкости и тембра не требует.
Н. СУХОВ, г. Киев
ЛИТЕРАТУРА:
1. Сухов Н. УМЗЧ высокой верности.— Радио, 1989, № 6, с. 55— 57.
2. Сухов Н., Бать С., Колосов В., Чупаков А. Техника высококачественного звуковоспроизведения.— Киев: Тэхника, 1985, с. 27, рис. 2.8, 6.
3. Newcomb A., Young R. Practical loudness: an active circuit design approach.— Journal of the Audio Engineering Society, 1976, Vol. 24, N 1, pp. 32—35
4. Сухов Н., Бать С., Колосов В., Чупаков А. Техника высококачественного звуковоспроизведения.— Киев: Тэхника, 1985, с. 35, рис. 2.17.
5. Сухов Н. УМЗЧ высокой верности.— Радио, 1989, № 7, с. 59, рис. 7.
РАДИО № 10, 1990 г.
