Шумоподавитель Долби
Шумоподавитель Долби
Л. ИВАНОВ
Как известно, принцип действия шумоподавителя Долби состоит в сжатии динамического диапазона высокочастотных составляющих сигнала при записи и соответствующем расширении его при воспроизведении. Эти преобразования происходят при малых уровнях сигнала, когда шумы магнитной ленты особенно заметны. Нелинейные искажения, неизбежно возникающие при этом в шумоподавителе, мало ощутимы на слух. Предлагаемое вниманию читателя устройство (выполнено на микросхемах серии К140УД1Б и полевых транзисторах КП103Л) несложно в налаживании и может быть использовано как в составе магнитофона, так и в качестве приставки практически к любому магнитофону.
Рассмотрим работу шумоподавителя (рис. 1) в режиме записи (переключатели S1 и S2 в положениях, показанных на схеме). Напряжение звуковой частоты через регулятор уровня R1 поступает на вход истокового повторителя на транзисторе V1, который вместе с сумматором на операционном усилителе А1 образует основной канал шумоподавителя. Его коэффициент передачи при нажатой кнопке S2 из-за равенства сопротивлений резисторов R5 и R7 равен —1.
С выхода сумматора через нормально замкнутые контакты S1.3 сигнал подается на вход оконечного каскада усилителя записи. Так как по постоянному току микросхема А1 работает со 100%-ной отрицательной обратной связью, то уровень постоянной составляющей на ее выходе не превышает напряжения смещения нуля ±10 мВ.
Канал дополнительной обработки сигнала включает в себя управляемый делитель напряжения на полевом транзисторе V2, истоковый повторитель на транзисторе V3, неинвертирующий усилитель на микросхеме А2, усилитель на транзисторе V6 и детектор сигнала на диодах V7 и V8. С истокового повторителя основного канала через фильтр верхних частот C2R12 (частота среза 1,6 кГц) сигнал поступает на управляемый делитель напряжения, состоящий из резистора R13 и сопротивления канала полевого транзистора V2.
| Техническая характеристика | |
| Рабочий диапазон частот, Гц | 10—20000 |
| Диапазон подавления шумов, Гц | 1600—20000 |
| Подавление высокочастотных шумов, дБ | 10 |
| Уровень собственных шумов, дБ | —60 |
| Номинальное входное напряжение, мВ | 250 |
| Максимальная погрешность восстановления АЧХ, при уровне входного сигнала —30 дБ на частоте 10 кГц, дБ |
3 |
| Коэффициент передачи при номинальном входном напряжении | 1 |
| Входное сопротивление, МОм | 2 |
| Выходное сопротивление, Ом | 400 |
Истоковый повторитель устраняет влияние неинвертирующего усилителя на работу делителя.
Коэффициент передачи управляемого делителя напряжения зависит от уровня высокочастотных составляющих сигнала. Если он менее —36 дБ, транзистор V2 закрыт отрицательным напряжением на его истоке, которое устанавливают подстроечным резистором R11. При этом коэффициент передачи делителя максимален и близок к единице. А так как сигнал с делителя после усиления микросхемой А2 подается на сумматор в фазе с основным сигналом, то на выходе последнего получается усиленный сигнал.
С увеличением уровня высокочастотных составляющих коэффициент передачи делителя уменьшается, так как на затвор транзистора V2 поступает все большее отрицательное напряжение с устройства, состоящего из усилителя на транзисторе V6 и выпрямителя, собранного по схеме удвоения напряжения на диодах V7 и VS. При уровне высокочастотных составляющих сигнала выше —20 дБ транзистор V2 откроется настолько, что коэффициент передачи управляемого делителя становится близким к нулю, и канал дополнительной обработки перестает оказывать на сигнал существенное влияние. Таким образом, для сигналов большого уровня устройство имеет коэффициент передачи, равный единице, а малого — больше единицы. При уровне сигнала, составляющем примерно —40 дБ, подъем усиления составляет 10 дБ (3,16 раза). Достигается это при вполне определенном коэффициенте усиления К неинвертирующего усилителя канала дополнительной обработки, который нетрудно рассчитать по формуле:
где Км — необходимый коэффициент усиления малого сигнала. При Км, равном 3,16, и сопротивлениях резисторов R5 и R6, указанных на схеме, коэффициент усиления канала дополнительной обработки должен быть равен 21,6. Необходимое усиление устанавливается подстроечным резистором R16, который регулирует коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи неинвертирующего усилителя.
Ограничитель амплитуды, выполненный на диодах V4 и V5, уменьшает перегрузку входа сумматора А1 при возможном превышении выходным сигналом, поступающим с микросхемы А2, нормального уровня.
Превышение обусловлено инерционностью выпрямителя (V7, V8) при очень быстрых изменениях входного сигнала. Возникающие при этом нелинейные искажения на слух практически незаметны, так как добавочный сигнал достаточно мал по сравнению с сигналом в основном канале.
В режиме воспроизведения сигнал напряжением 250 мВ (его устанавливают подстроечным резистором R2) с линейного выхода магнитофона поступает на вход основного канала, а с его выхода — на вход усилителя. В канал дополнительной обработки сигнал подается с выхода сумматора основного канала. Так как этот сигнал инвертирован относительно входного линейного сигнала, то после суммирования результирующее напряжение оказывается уменьшенным и при малых уровнях коэффициент усиления шумоподавителя на 10 дБ меньше, чем для сигнала с номинальным уровнем.
На рис. 2 представлено семейство амплитудно-частотных характеристик при разных уровнях входного сигнала.
На рис. 3 изображены амплитудные характеристики шумоподавителя в режимах записи и воспроизведения, а также сквозная, имеющая малую нелинейность.
В устройстве применены постоянные резисторы МЛТ-0,125, подстроечные резисторы СПЗ-16 (R2, R11, R16 и R21), конденсаторы КЛС (С2, С4, С5, С6, С7, С9), КМ (С10, С12), К50-6 (С1, СЗ, С8, С11).
Сопротивления резисторов R1 и R2 выбирают из условия согласования с выходными сопротивлениями соответственно источника записываемых сигналов и усилителя воспроизведения. Транзистор V2 (КП103Л) желательно подобрать по напряжению отсечки, которое должно быть в пределах 2,6—3,6 В.
Настройку шумоподавителя начинают с проверки соответствия режимов по постоянному току указанным на схеме значениям. Затем к затвору транзистора V1 через конденсатор емкостью 0,1 мкФ подключают генератор сигналов звуковой частоты, а к выходу шумоподавителя — вольтметр переменного тока. Ручки резисторов R1 и R2 должны быть в верхнем по схеме положении, ручки всех подстроечников — в среднем положении. Настраивать шумоподавитель можно как в режиме записи, так и в режиме воспроизведения.
При установке в режим записи на вход подается сигнал частотой 5 кГц и напряжением 2,5 мВ, что соответствует уровню —40 дБ. При нажатой кнопке S2 на выходе микросхемы должно быть также напряжение 2,5 мВ. После отпускания кнопки выходной сигнал возрастает. Теперь подбирается положение ручки подстроеч-ного резистора R11, при котором транзистор V2 будет закрыт и не будет наблюдаться заметного увеличения выходного сигнала. После этого с помощью подстроенного резистора R16 устанавливают необходимый коэффициент усиления микросхемы А2 (K = 21), при котором на выходе шумоподавителя будет напряжение 7,9 В. Далее, подав от генератора на вход устройства номинальный сигнал 250 мВ, устанавливают подстроечником R21 необходимый для полного открывания транзистора V2 минимальный коэффициент усиления каскада на транзисторе V6. При этом выходной сигнал не должен существенно превышать 250 мВ. Отрегулировав таким образом шумоподавитель, снимают его амплитудные и амплитудно-частотные характеристики.
При работе шумоподавителя в качестве приставки к магнитофону положение ручки регулятора уровня последнего должно быть неизменным и соответствовать входному сигналу 250 мВ. Это положение определяется экспериментально по показаниям индикатора, подавая на вход усилителя сигнал 250 мВ. В дальнейшем установку уровня записи осуществляют резистором R1 шумоподавителя по показаниям индикатора. В режиме воспроизведения положение ручки резистора R2 должно быть таким, чтобы с него снимался номинальный сигнал 250 мВ.
