Система ЭБОС в низкочастотном тракте АС

"Чем больше человек знает, тем больше он сомневается..." Ю. М. Лотман

Часть 2. Продолжение...
Назад. Часть 1.

   ФВЧ для устранения перегрузок в ЭМОС.

Повторюсь: с понижением среза частоты на октаву, т.е. в 2 раза, нужно увеличить подводимую мощность к НЧ ЭДГ в 8 раз [4]. Хотя это видимо опечатка, надо увеличивать в 16 раз! Посмотрите внимательно на рис.23. Где черные кривые - это SPL сигнала при изменении громкости, а красные - выходное напряжение УМЗЧ с ЭМОС.

Рис.23.

Предположим что с выхода УМЗЧ можно без искажений снять сигнал в 30дБ (абсолютное значение), т.е. максимальное среднеквадратичное значение может достигать 31,6В. На графике красная горизонтальная полоса. Все что находиться выше, область желтого цвета, перегрузка усилителя, будет сопровождаться большими искажениями. Получается, чтобы не было искажений выходное напряжение сигнала в СЧ и ВЧ диапазоне должно быть не более 8дБ. Но при этом громкость будет мала. Какой выход из этого положения? Можно смириться с потерей низких частот при большой громкости, чтобы не испортить УМЗЧ и НЧ ЭДГ, а при малом сигнале наслаждаться полным диапазоном. Конечно НЧ при повышении громкости можно ограничить тембром НЧ. Но это не является выходом из положения, лучше, чтобы это происходило автоматически, как показано на рис.24, где при изменении громкости, уровень на выходе УМЗЧ не превышает заданный уровень. Конечно же при этом страдает SPL сигнала, но это намного лучше чем слушать хрипы.

Рис.24.

Кривые показаны при использовании ФВЧ Баттерворта 4порядка. При Uвых 13, 23 и 29дБ в СЧ и ВЧ диапазоне, срез фильтра соответствует 10, 20 и 30Гц. При этом НЧ по -3дБ будет соответствовать 14, 37 и 58Гц. Можно попробовать использовать ФВЧ 2порядка, но ФВЧ 1порядка с этой задачей не справится. АЧХ с фильтром 1порядка показан на Рис.25. Заметьте, примерно тоже самое будет происходить при использовании тембра НЧ. Но при использовании системы ЭМОС по скорости и вводе авто-ограничения во входной интегратор хоть и будет являтся ФВЧ 1порядка но работать будет, т.к. именно этот интегратор задает АЧХ на ИНЧ.

Рис.25.

Такие ФВЧ использованы в некоторых хороших АС и сабвуферах. Но при их изготовлении можно столкнуться с трудностями, и вроде при налаженом и настроенном фильтре качество звучания может упасть. Это выражается в искажении динамики музыкального произведения. Проявиться может как в модуляции основного сигнала от перестройки ФВЧ, так и в уменьшение громкости сабфувера при увеличении общей громкости и т.п.

Чтобы лучше понять надо сначала разобраться в работе авторегулятора уровня (АРУР) [5]. АРУР делятся на безинерционные, которые реагируют на входной сигнал мгновенно, и инерционные, время реакции, как правило, выбирают в пределах 1-5мсек. Безинерционные АРУР очень сильно искажают сигнал, поэтому не используются. По этой причине применяются только инерционные. Но кроме времени реакции у АРУР есть время восстановления, и вот к этому параметру надо подойти более ответственно, т.к. после громкого сигнала слабые начинают звучать тише, и надо их громкость восстановить так чтобы на слух не было заметно что громкость изменяется. Времени восстановления у речевых АРУР может быть ~0,3сек, но для музыкалных фрагметов ее увеличивают до 2-4сек. Если время восстановления выбрать 8-12сек то это уже называется автостабилизатор (АСТ) уровня, и его работа практически не заметна на слух.

Так как музыкальная фонограмма уже смонтированна режиссером, отпадает надобность в постоянном слежении за перегрузками в фрагменте. Исходя из того что на диске бывают паузы между треками, и некоторые треки начинаются довольно тихо, а в классике и инструментальной музыке очень часто "пиано и форте соседствуют в перемежку", нам нужен автостабилизатор уровня, т.е. в данной конструкции нужно НЧ сигналу подстроится под определенный диск и громкость. Получается, если прибавить громкость, АСТ быстро увеличит частоту среза ФВЧ чтобы не было большой перегрузки, а при уменьшении громкости, АСТ восстановит (снизит) частоту среза за 8-12сек.

Кроме этого ограничение частоты нужно делать до частоты основного резонанса НЧ ЭДГ, где ГГ идет вразнос, к примеру возьмем 50Гц, то и время реакции можно сделать для 50Гц - 20мсек/4(1/4периода)=5мсек. Меньше - нет никакого смысла, но увеличить в 4раза можно (до 1 периода) можно, т.к. АСТ все равно отреагирует, перегрузка будет мала а заметность работы ниже. Из этого можно сделать вывод что для регулирования ФВЧ в ЭМОС нужен АСТ с параметрами: время реакции 10-20мсек и время восстановления ~8-12сек.

При использовании авто-ФВЧ еще нужно обратить внимание изменяется ли усиление фильтра при изменении частоты среза. Наверно никому не понравится если при увеличении общей громкости не только увеличится частота среза ФВЧ но и упадет громкость сабвуфера.

Рис.26.

Это хорошо продемонстрировано на рис.26, взято из [6]. Так что надо еще выбирать схемотехнику авто-ФВЧ. Но если на изменение усиления посмотреть с другой стороны, то этот недостаток можно обратить в достоинство, использовать как тонкомпенсацию на НЧ, но для этого надо это изменение откорректировать по кривым равной громкости.

Так же авто-ФВЧ желательно применять и с корректором Линквица.

   ЭАОС.

Если бародатчик поместить не внутри АС, а снаружи, перед НЧ ЭДГ, то эта система будет называться ЭАОС, а бародатчик станет датчиком-микрофоном. Такая симметричная конструкция микрофона очень привлекательна для ЭАОС. Во первых, пьезоэлементы могут выдержать большое звуковое давление НЧ ЭДГ без существенных искажений. Во вторых, при грамотно исполненой симметричной конструкции вибрации на корпус датчика-микрофона будут существенно понижены, в идеале до 30дБ, так что очень хорошо виброизолировать от удерживающей микрофон штанги и передней пенелью АС нет необходимости, хотя сама виброизоляция в любом случае нужна. Для удержания микрофона очень удобно применить толстостенный металлический (стальной для массы) уголок, выбранный по размеру так, чтобы в его желоб входил без внешних выступов, датчик. Датчик крепится в желоб через мягкую прокладку (резину). По этому-же желобу пропускаются соединительные провода. И сам уголок крепится через мягкую прокладку к передней панели. Хоть и конструкция получается более сложной, по сравнению с ЭБОС, но у ЭАОС есть некоторые преимущества. Можно более близко придвинуть датчик к диффузору НЧ ЭДГ, от этого уменьшится задержка в петле ЭАОС, по этой причине можно как расширить диапазон частот работы ЭАОС так и увеличить ее глубину. А так же не надо бороться со стоячими волнами внутри АС и искать подходящее место для датчика, т.е. не нужно будет использовать сложные фильтры корректора датчика.

Еще для ЭАОС нужно изменить схему предусилителя датчика-микрофона. Так как микрофон контролирует ускорение (SPL) а бародатчик - смещение диффузора, см рис.3 первой части статьи, а с выхода предусилителя датчика нужно снять скорость сигнала, то вместо дифференциатора нужно в схеме использовать интегратор. В этом случае остальная схема ЭАОС не будет отличатся от схемы ЭБОС, при условии изготовления системы по скорости.

Но у ЭБОС есть тоже преимущества, это простота реализации и можно использовать до 4 НЧ ЭДГ, но они должны находиться рядом, т.е. если 3, то раположены в углах треугольника, а если 4, то в углах квадрата. Бародатчик должен находиться между ними.

06.10.07г.

Автор: Лузянин Виктор Алексеевич

Литература:
5. Кузнецов Э. "Прибор для оценки изменений динамики сигнала" Радио 2007 №9 с.16-19.
6. Мухамедзянов Наиль. "Необычное использование давно забытой микросхемы." http://www.reanimator-h.narod.ru/dyn_filter.html