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Controlli del volume fortemente compensati

Elenco / L'arte dell'audio

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È noto che quando il livello del volume viene ridotto, una persona percepisce peggio le componenti a bassa e alta frequenza del segnale sonoro. Per questo motivo i moderni dispositivi di riproduzione del suono sono dotati di controlli del volume dipendenti dalla frequenza (compensati in modo sottile) che forniscono un aumento delle frequenze alte e basse a livelli di volume bassi secondo curve di volume uguali. In questo modo migliorano la percezione soggettiva dell'immagine sonora. L'articolo pubblicato descrive i controlli del volume degli altoparlanti più comuni.

La coincidenza delle curve di compensazione del volume con le curve di volume uguale, anche per un controllo del volume idealmente progettato (TRG), è possibile solo con un coefficiente di trasmissione rigorosamente definito dell'intero percorso del segnale, a partire dalla sorgente del segnale e terminando con l'altoparlante. In altre parole, il livello di volume al quale è stato effettuato il bilanciamento del timbro durante il processo di registrazione dovrebbe essere raggiunto nella stessa posizione del controllo del volume per qualsiasi sorgente di segnale. La deviazione del coefficiente di trasmissione da quello calcolato porta a una violazione del bilanciamento tonale.

Nelle apparecchiature combinate per la riproduzione del suono con altoparlanti incorporati, tutte le parti del percorso sono adattate in termini di livello del segnale e questa condizione, sebbene con alcune riserve, è soddisfatta. Gli amplificatori dei dispositivi a blocchi devono funzionare con sorgenti di segnale con un intervallo abbastanza ampio di tensioni di uscita (0,25...1,5 V) e altoparlanti di sensibilità sconosciuta (84...94 dB/W/m), quindi in molti apparecchi di alta qualità gli amplificatori, insieme ai TRG, utilizzano un regolatore del volume massimo o regolatori della sensibilità di ingresso e, più recentemente, regolatori della profondità del volume.

Il volume è solitamente implementato da divisori dipendenti dalla frequenza (raramente filtri) associati al controllo del volume. L'inconveniente fondamentale dei più noti regolatori su resistori variabili con prese è l'insufficiente grado di correzione della risposta in frequenza nella regione delle basse frequenze a basso volume. Per una migliore approssimazione delle curve di uguale intensità sonora, è necessario utilizzare resistori variabili con più prese [1] o implementare un controller con correzione di frequenza distribuita [2]. Tuttavia, tali dispositivi di controllo sono molto difficili da implementare e quindi sono usati raramente.

Ris.1

I più utilizzati nei progetti sia industriali che amatoriali sono i TRG basati su un resistore con una presa, il cui diagramma è mostrato in fig.1. (in questa e in tutte le successive figure, accanto al diagramma del TEG, sono riportate le sue caratteristiche di regolazione). La presa è solitamente composta da 1/10 della resistenza totale del resistore variabile (contando dal basso nel diagramma di uscita), che corrisponde a circa 1/4...1/3 dell'angolo di rotazione della slitta del regolatore . Il collegamento alla presa del circuito RC trasforma il regolatore in un divisore dipendente dalla frequenza. Il circuito R1C1 fornisce un aumento della risposta in frequenza alle frequenze più alte della gamma audio e R2C2 alle frequenze più basse. Tuttavia, tali regolatori presentano notevoli inconvenienti. Pertanto, il grado di correzione della risposta in frequenza fornito nella regione delle frequenze più basse è chiaramente insufficiente (non più di 8...10 dB a una frequenza di 50 Hz) e durante il processo di regolazione si nota la natura graduale della correzione .

Poiché il volume diminuisce dopo aver attraversato il rubinetto, il grado di correzione non cambia più, mentre a volumi bassi dovrebbe essere massimo. I tentativi di aumentare il grado di correzione diminuendo la resistenza del resistore R2 portano alla comparsa di un calo caratteristico nella risposta in frequenza alle frequenze medie nel momento in cui passa la presa. Eppure, nonostante questi svantaggi, molti progettisti di amplificatori AF scelgono proprio un TRG di questo tipo per la sua semplicità. Le classificazioni degli elementi indicate nella Fig. 1 sono tipiche per la maggior parte dei progetti. A volte potrebbe mancare il resistore R1. In questo caso, la capacità del condensatore C1 dovrebbe essere circa la metà.

Ris.2

Un grado leggermente maggiore di correzione della risposta in frequenza nella regione delle basse frequenze è fornito dal regolatore, il cui diagramma è mostrato in fig.2. Il suo prototipo fu utilizzato negli anni '50 nei ricevitori radio Philips [3]. L'autore non è a conoscenza di esempi di utilizzo di tali regolatori nei moderni progetti industriali. Il circuito R2C2R3 forma un filtro passa-basso, il cui segnale di uscita viene alimentato alla presa del regolatore. Questo TRG presenta gli stessi svantaggi del precedente, anche se in misura minore.

L'insufficiente grado di aumento della risposta in frequenza alle frequenze più basse per i regolatori discussi è spiegato dall'uso di circuiti correttivi del primo ordine. Nel TRG (Fig. 3), la profondità di correzione a basso volume viene aumentata grazie all'introduzione del circuito R4C3, che insieme al tratto del resistore variabile dal motore alla presa, forma un secondo circuito dipendente dalla frequenza divisore.

L'uso di una correzione a due stadi consente di aumentare la risposta in frequenza a un volume minimo fino a 20 ... 26 dB a una frequenza di 50 Hz. Il rovescio di questo vantaggio è il restringimento della gamma di controllo del volume a 45-50 dB, che, tuttavia, nella maggior parte dei casi risulta essere abbastanza sufficiente.

Ris.3

In alcuni casi, l'uso di resistori variabili con prese è indesiderabile. SU rys.4 mostra un circuito TEG su un resistore variabile senza prese, utilizzando un metodo di filtro per correggere la risposta in frequenza. Il filtro R2R3R4C1C2, che sopprime le frequenze medie del segnale, inizia a funzionare a livelli di volume bassi, grazie ai quali vengono aumentate le frequenze più basse e più alte della gamma audio. Le varianti di un tale regolatore sono ampiamente utilizzate negli sviluppi amatoriali. Il grado di aumento della risposta in frequenza a frequenze più basse al volume minimo può essere aumentato aggiungendo un circuito di correzione simile a quello mostrato in Fig. 3.

Ris.4

Tuttavia, tutti gli schemi considerati forniscono solo una correzione fissa e per nulla ideale della risposta in frequenza e in alcuni casi richiedono l'uso di controlli di tono per regolare il bilanciamento tonale. I tentativi di creare TRG con correzione regolabile o di combinare TRG con controlli di tono furono fatti già negli anni '50. Probabilmente una delle prime implementazioni di questa idea fu il controllo del volume del ricevitore della società tedesca "Kontinental" [3]. Nel circuito, insieme a un TEG passivo su un resistore con due prese, è stato utilizzato un circuito di feedback regolabile dipendente dalla frequenza, fornito al regolatore dal trasformatore di uscita dell'amplificatore.

È mostrato lo schema originale di un'unità passiva combinata per i controlli di volume e tono in un amplificatore a transistor rys.5 [4]. Qui, il resistore variabile R3, insieme ai circuiti R1C1, R2C2, R4C4, forma un circuito di regolazione della correzione a frequenze più elevate. La catena C5R5 collegata alla presa di controllo del volume R7 fornisce la correzione delle basse frequenze. Un leggero aumento della risposta in frequenza a frequenze più basse nella posizione di attenuazione minima viene creato dal resistore R2. La profondità della correzione delle basse frequenze è regolata dal resistore R6.

Ris.5

Gli ampi intervalli per la regolazione della risposta in frequenza ora sembrano ridondanti, quindi ha senso escludere il condensatore C2, sostituire il condensatore C1 e il resistore R1 con un ponticello e ridurre la resistenza del resistore variabile R6 a 100 kOhm. Dopo tale perfezionamento, la diminuzione della risposta in frequenza nella regione delle frequenze più alte viene eliminata e l'intervallo di regolazione della risposta in frequenza alle frequenze più basse viene ridotto a 10 dB.

Viene mostrato lo schema di un semplice TEG sviluppato dall'autore con correzione regolabile basata su un resistore con presa fig.6. La profondità di correzione viene regolata simultaneamente per le frequenze audio più basse e più alte utilizzando il resistore variabile R1. Se non è necessaria la regolazione nella regione delle frequenze più alte, è possibile eliminare il condensatore C2 e ridurre la resistenza del resistore R3 a 10 kOhm.

Lo svantaggio di un tale TRG (come, in effetti, di tutti i circuiti con circuiti del primo ordine) è la correzione insufficiente delle basse frequenze al volume più basso. Come già notato, aggiungendo un circuito di correzione simile a quello mostrato in Fig. 3, è possibile aumentare il grado di aumento della risposta in frequenza alle frequenze più basse. Utilizzando il principio proposto, è facile introdurre un regolatore di volume nelle apparecchiature industriali per la riproduzione del suono.

Ris.6

Il seguente circuito TEG (Fig. 7), anch'esso sviluppato dall'autore, utilizza sia il filtro di correzione C3R6R7 che il divisore dipendente dalla frequenza R2R3C2, ottenendo così un ampio intervallo di correzione. Il resistore variabile R2 è il controllo del volume, R1 è il controllo della correzione a bassa frequenza, R4 è la correzione ad alta frequenza.

Ris.7

Pubblicazione: www.bluesmobil.com/shikhman

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