Modulo filtro per combattere il feedback acustico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Nell'articolo, l'autore propone un semplice blocco di filtri notch progettato per funzionare come parte di una console di missaggio modulare ("Radio", 2003, n. 2, 3) di un sistema di amplificazione del suono. Questo blocco consente di sopprimere l'accoppiamento acustico spurio tra i microfoni e il sistema di altoparlanti senza alcun deterioramento apprezzabile della qualità. Come già accennato nel primo articolo, un set modificabile di moduli amplia notevolmente la portata di questa console compatta per la registrazione del suono e l'amplificazione del suono.

Il problema più grande nell'amplificazione è solitamente il verificarsi di feedback acustico ("feedback") e un gran numero di pubblicazioni è dedicato a combatterlo. Per sopprimere questo effetto, ci sono molti dispositivi che hanno i loro vantaggi e svantaggi. Ma sarebbe strano consigliare l'installazione di costosi filtri digitali o di un commutatore di spettro di frequenza in una semplice console amatoriale [1]. Pertanto, ci concentreremo su opzioni più semplici.

Si ritiene che molto spesso il "legame" acustico si verifichi nella gamma di frequenze di 125 Hz ... 4 kHz, principalmente a frequenze di maggiore sensibilità di microfoni e sistemi acustici con la loro sfortunata posizione o la presenza di riflessi sonori nella stanza. È chiaro che per interrompere la generazione nel sistema di amplificazione del suono, è necessario ridurre il guadagno o modificare la fase del segnale. Con una diminuzione del guadagno complessivo, si perde il significato dell'amplificazione del suono stesso. È possibile applicare un semplice squelch e ridurre l'amplificazione dei soli segnali di basso livello, ma questo metodo è utile se si ha la necessità di amplificare la voce di una sola persona. Ma i suoni la cui sorgente è più lontana dal microfono verranno soppressi; questo non è sempre accettabile. Ciò significa che è necessario ridurre il guadagno del segnale solo alla frequenza alla quale si è verificato il "tie". Questo può essere fatto con filtri notch regolabili. Per non introdurre evidenti distorsioni di frequenza nel segnale, i filtri notch dovrebbero essere a banda stretta.

Si ritiene che "tagliare" una banda di frequenza dallo spettro del segnale con una larghezza inferiore a 0,1 ottave sia del tutto impercettibile anche durante l'ascolto di musica sinfonica, e nel parlato è del tutto accettabile aumentare questa banda a 0,2 ... 0,3 ottave . In pratica, gli equalizzatori grafici a un terzo di ottava affrontano con successo questo compito, ma sono molto ingombranti. È molto più conveniente utilizzare equalizzatori parametrici o filtri notch sintonizzabili a banda stretta. Di solito, i filtri a banda stretta hanno un'attenuazione molto ampia alla frequenza di sintonia, ma dalle loro caratteristiche di ampiezza-frequenza (AFC) segue (curva 1 in Fig. 1) che si verifica una diminuzione del guadagno di 4 ... 5 dB con una banda abbastanza ampia, e questo è già dannoso per la qualità del suono.

Non è necessario introdurre una grande attenuazione per eliminare la "corda". Pertanto, durante il funzionamento, sarebbe possibile non utilizzare parte della risposta in frequenza del filtro notch: se 20 ... 30 dB vengono "tagliati" nella parte superiore della risposta in frequenza del filtro, allora la banda di reiezione diventerà molto stretto e l'attenuazione introdotta dal filtro rimarrà del tutto sufficiente. Il modo più semplice per risolvere questo problema è utilizzare un amplificatore a banda stretta sintonizzabile invece di un filtro e mescolare (sommare) il segnale dal filtro in controfase con il segnale principale nella proporzione richiesta. Questa "proporzione" garantirà la formazione della parte desiderata della risposta in frequenza. La curva 2 in fig. 1 mostra la risposta in frequenza di un amplificatore a banda stretta sintonizzato su una frequenza di 100 Hz, e la curva 3 corrisponde alla risposta del filtro presa all'uscita del sommatore

Il modulo utilizza due di questi filtri (Fig. 2), assemblati su microcircuiti DA2 e DA3.

(clicca per ingrandire)

I circuiti del filtro sono esattamente gli stessi e differiscono solo per i valori dei condensatori C15, C17 e C20, C21. Il primo può essere sintonizzato nella banda di frequenza 50...750 Hz e il secondo nella banda 0,5...7 kHz. Se lo si desidera, è possibile modificare il fattore di qualità e il guadagno dell'amplificatore passa-banda [2]. Questi parametri determinano i seguenti rapporti delle resistenze dei resistori nei filtri:

Q=R17/R18;

K = R17/R16.

Va tenuto presente che con una banda di frequenze tagliate molto ristretta è difficile sintonizzarsi sulla frequenza di “tie” ed è molto facile abbattere l'accordatura. Con un'ampia banda di filtro, la distorsione di frequenza da essa introdotta è evidente a orecchio. I resistori trimmer R15 e R27 (SDR-19a) consentono di selezionare la parte utilizzata della risposta in frequenza impostando la proporzione della somma dei segnali. Va ricordato che quando la frequenza di filtraggio è sintonizzata, il guadagno dell'amplificatore passa-banda cambia leggermente. Ciascuno dei filtri viene attivato, se necessario, dagli interruttori a levetta SA1, SA2. A volte diventa necessario abilitare entrambi i filtri.

Il modulo fornisce inoltre un filtro di fase sintonizzabile con op-amp DA1.3. Il suo circuito è molto più semplice, ma cambiando la fase del segnale, è altamente probabile che la generazione avvenga a una frequenza diversa. In pratica, per eliminare il "tie" ad alta frequenza, è meglio scegliere un condensatore C6 con una capacità di 2200 pF, e per una bassa frequenza aumentarlo a 0,01 μF. Inoltre, l'amplificatore operazionale DA1.4, incluso come invertitore di fase, consente di utilizzare l'interruttore a levetta SA3 per modificare immediatamente la fase nel percorso di amplificazione di 180 °. I restanti amplificatori operazionali (DA1.1, DA1.2) operano rispettivamente negli stadi di ingresso e di uscita. L'amplificatore operazionale dello stadio di uscita svolge contemporaneamente la funzione di un sommatore.

Quando si accende l'unità filtro nella console dopo la linea di ingresso, è necessario applicare un segnale direttamente al pin 13 di DA1. Invece degli elementi C1, R1, vengono installati i ponticelli, poiché una catena simile è già all'uscita della linea di ingresso.

Si può vedere dal diagramma che gli interruttori a levetta consentono di attivare e disattivare qualsiasi collegamento a piacimento. I filtri di fase vengono disattivati ​​dall'interruttore a levetta SA4 (nella posizione "OFF", la modalità "bypass"), e l'interruttore a levetta SA3 commuta il segnale per invertire la fase del segnale o per regolare dolcemente il cambio di fase.

Il design del modulo filtro è simile al design dei moduli della console di missaggio amatoriale [1].

Il disegno del circuito stampato è mostrato in fig. 3, e la disposizione del pannello frontale del modulo è mostrata in fig. 4.

Il design utilizza chip TL084 (TL074, K1401UD4). Tutti i condensatori di filtro devono essere condensatori a film, ad esempio K73-17

In pratica, un tale blocco consente quasi sempre di eliminare stabilmente il feedback acustico. La regolazione del filtro deve essere eseguita durante il controllo delle prestazioni del sistema prima dell'evento e, successivamente, non spostare gli altoparlanti e i microfoni. A proposito, in apparecchiature con filtri digitali molto più complessi, se si modifica la posizione relativa del microfono e degli altoparlanti, i filtri vengono riconfigurati automaticamente.

Letteratura

1. Kuznetsov E. Console di missaggio modulare amatoriale. - Radio, 2003, n. 2, pag. 12-15; N. 3, pag. 10-12.
2. Horowitz P., Hill W. L'arte dei circuiti. - M.: Mir, 1993.

Autore: E.Kuznetsov, Mosca

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