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LIVROS E ARTIGOS
Controles de tom passivo
Neste artigo, os leitores são convidados a conhecer diversos circuitos e funcionalidades de controles de tom, que podem ser usados por radioamadores no desenvolvimento e modernização de equipamentos de reprodução de som. A principal desvantagem dos controles de tom ativos recentemente populares é o uso de feedback profundo dependente da frequência e as grandes distorções adicionais que eles introduzem no sinal controlado. É por isso que é aconselhável utilizar reguladores passivos em equipamentos de alta qualidade. É verdade que eles apresentam deficiências. O maior deles é a atenuação significativa do sinal correspondente à faixa de controle. Mas como a profundidade do controle do timbre em equipamentos modernos de reprodução de som é pequena (não mais que 8...10 dB), na maioria dos casos não é necessário introduzir estágios de amplificação adicionais no caminho do sinal. Outra desvantagem não tão significativa de tais reguladores é a necessidade de usar resistores variáveis com uma dependência exponencial da resistência no ângulo de rotação do motor (grupo "B"), que proporcionam uma regulação suave. No entanto, a simplicidade do design e os indicadores de alta qualidade ainda inclinam os designers a usar controles de tom passivos. Deve-se notar que esses reguladores requerem uma baixa impedância de saída do estágio anterior e uma alta impedância de entrada do estágio subsequente.
Desenvolvido pelo engenheiro inglês Baxandal em 1952, o controle de tom [1] tornou-se talvez o corretor de frequência mais comum em eletroacústica. A versão clássica do circuito consiste em dois links de primeira ordem formando uma ponte - R1C1R3C2R2 de baixa frequência e C3R5C4R6R7 de alta frequência (Fig. 1, a). As características logarítmicas aproximadas de amplitude-frequência (LAFC) de tal regulador são mostradas na Fig. As dependências calculadas para determinar as constantes de tempo dos pontos de inflexão da resposta em frequência também são fornecidas ali. Teoricamente, a inclinação máxima de resposta em frequência alcançável para enlaces de primeira ordem é de 6 dB por oitava, mas com características praticamente implementadas, devido à ligeira diferença nas frequências de inflexão (não mais que uma década) e à influência dos estágios anteriores e subsequentes, é não excede 4...5 dB por oitava. Ao ajustar o tom, o filtro Baxandal altera apenas a inclinação da resposta de frequência sem alterar as frequências de inflexão. A atenuação introduzida pelo regulador nas frequências médias é determinada pela relação n=R1/R3. A faixa de regulação da resposta em frequência depende não apenas do valor de atenuação n, mas também da escolha das frequências de inflexão da resposta em frequência, portanto, para aumentá-la, as frequências de inflexão são definidas na região de média frequência, que, por sua vez, está repleto de influência mútua dos ajustes. Na versão tradicional do controlador em consideração, R1/R3=C2/C1=C4/C3=R5/R6=n, R2=R7=n*R1. Neste caso, consegue-se uma coincidência aproximada das frequências de inflexão da resposta de frequência na região de sua subida e descida (no caso geral são diferentes), o que garante uma regulação relativamente simétrica da resposta de frequência (o declínio, mesmo em neste caso, revela-se inevitavelmente mais acentuado e mais extenso). Com o comumente utilizado n=10 (para este caso, os valores mínimos das classificações dos elementos estão indicados na Fig. 1,a-3,a) e a escolha de frequências de crossover próximas de 1 kHz, o controle de tom em frequências de 100 Hz e 10 kHz em relação à frequência de 1 kHz é +- 14 ...18 dB. Conforme observado acima, para garantir uma regulação suave, os resistores variáveis R2, R7 devem ter uma característica de regulação exponencial (grupo “B”) e, além disso, para obter uma resposta de frequência linear na posição intermediária dos reguladores, a relação das resistências das seções superior e inferior (de acordo com o circuito) dos resistores variáveis, neste também deve ser igual a n. Com “high-end” n=2...3, que corresponde à faixa de controle +- 4...8 dB, é bastante aceitável usar resistores variáveis com uma dependência linear da resistência no ângulo de rotação do motor (grupo “A”), mas ao mesmo tempo é um pouco grosseiro o ajuste está na região de declínio na resposta de frequência e se estende na região de subida, e uma resposta de frequência plana não é de forma alguma obtida no posição intermediária dos controles deslizantes do regulador. Por outro lado, a resistência das seções dos resistores variáveis duais com dependência linear é melhor casada, o que reduz a incompatibilidade na resposta de frequência dos canais do amplificador estéreo, de modo que a regulação desigual neste caso pode ser considerada aceitável. A presença do resistor R4 não é importante, sua finalidade é reduzir a influência mútua dos links e aproximar as frequências de inflexão da resposta em frequência na região de altas frequências. Via de regra, R4=(0,3...1,2)*R1. Conforme mostrado abaixo, em alguns casos pode ser totalmente abandonado. A versão “básica” do regulador é geralmente usada em equipamentos de rádio de última geração. Nos equipamentos domésticos, é utilizada uma versão um tanto simplificada (Fig. 2). As características logarítmicas aproximadas de amplitude-frequência (LAFC) de tal regulador são mostradas na Fig. A simplificação de sua seção de alta frequência levou a alguma imprecisão de regulação na região de frequências mais altas e a uma influência mais perceptível das cascatas anteriores e subsequentes na resposta de frequência nesta região. Um corretor semelhante com n=2 (com resistores variáveis do grupo “A”) foi especialmente popular em amplificadores amadores simples [2] no final dos anos 60...início dos anos 70 (principalmente devido à baixa atenuação), mas logo o valor de n aumentou para os valores a que estamos habituados hoje. Tudo o que foi dito acima sobre o leque de regulação, coordenação e seleção de reguladores também se aplica a uma versão simplificada do corretor. Se abandonarmos o requisito de regulação simétrica da resposta de frequência nas áreas de sua subida e descida na resposta de frequência (aliás, a necessidade de declínio praticamente não surge), então o circuito pode ser ainda mais simplificado (Figura 3 , a). As características LFC do regulador mostradas na Fig. 3b correspondem às posições extremas dos controles deslizantes dos resistores R2, R4. A vantagem de um tal regulador é a sua simplicidade, mas como todas as suas características estão interligadas, para facilitar a regulação é aconselhável escolher n=3...10. Deve-se notar que à medida que n aumenta, o grau de aumento aumenta e o grau de declínio diminui. Tudo o que foi dito acima sobre as versões tradicionais do corretor Baxandal se aplica totalmente a esta versão extremamente simplificada. No entanto, o circuito Baxandal e suas variantes não são de forma alguma a única implementação possível de um controle passivo de tom de duas bandas. O segundo grupo de controles de tom não é baseado em pontes, mas em um divisor de tensão dependente de frequência. Um exemplo de design de circuito elegante para controle de tom é o bloco de tom, que foi usado em diversas variações em amplificadores valvulados para guitarras elétricas. O “destaque” deste regulador é a mudança nas frequências de inflexão da resposta em frequência durante o processo de regulação, o que leva a efeitos interessantes no som de uma guitarra elétrica “clássica”. Seu diagrama básico é mostrado na Figura 4,a, e os LFCs aproximados são mostrados na Figura 4,b. As dependências calculadas para determinar as constantes de tempo dos pontos de inflexão também são fornecidas lá. É fácil ver que o ajuste na região de frequências de áudio mais baixas altera as frequências de inflexão sem alterar a inclinação da resposta de frequência. Quando o controle deslizante do resistor variável R4 está na posição inferior (de acordo com o esquema), a resposta de frequência em frequências mais baixas é linear. Quando o motor é movido para cima, um aumento aparece nele e o ponto de inflexão no processo de regulação muda para a região de frequências mais baixas. Com o movimento adicional do controle deslizante, a seção superior (de acordo com o circuito) do resistor R4 começa a desviar o resistor R2, o que causa uma mudança no ponto de inflexão de alta frequência para frequências mais altas. Assim, ao ajustar, o aumento das baixas frequências é complementado pela queda das médias. O regulador de alta frequência é um filtro simples de primeira ordem e não possui recursos especiais. Com base neste circuito, você pode construir diversas variantes de blocos de tom que permitem ajustar a resposta de frequência na região de frequências mais baixas e mais altas. Além disso, na região de frequências mais baixas é possível tanto um aumento quanto um declínio na resposta de frequência, e na região de frequências mais altas há apenas um aumento. Uma variante do bloco de timbre com regulação da frequência de inflexão da resposta de frequência na região de baixa frequência é mostrada na Fig. 5, a, e seu LFC é mostrado na Fig. 5 B. O resistor R2 regula a frequência de inflexão da resposta de frequência e R3 regula sua inclinação. A atuação conjunta dos reguladores permite limites significativos e maior flexibilidade regulatória. O diagrama de uma versão simplificada do bloco de tom é mostrado na Fig. 6, a, seu LFC é mostrado na Fig. 6, b. É, em essência, um híbrido do link de baixa frequência mostrado na Fig. 3, a e do link de alta frequência, mostrado na Fig. 4, a. Ao combinar as funções de ajuste da resposta de frequência nas regiões de baixa e alta frequência, você pode obter um controle de tom combinado simples com um controle, muito conveniente para uso em equipamentos de rádio e automotivos. Seu diagrama de circuito é mostrado na Fig. 7,a, e o LFC é mostrado na Fig. 7, b. Na posição inferior do motor com resistor variável R1 no diagrama, a resposta de frequência é quase linear em toda a faixa de frequência. Quando é movido para cima, um aumento na resposta de frequência aparece em frequências mais baixas, e o ponto de inflexão de baixa frequência durante o processo de regulação muda para a região de frequências mais baixas. Com o movimento adicional do motor, a seção superior (de acordo com o diagrama) do resistor R1 liga o capacitor C1, o que leva a um aumento nas frequências mais altas. Ao substituir o resistor variável R1 por uma chave (ver Fig. 8, a e 8, b), o regulador considerado se transforma no registro de tom mais simples (posição 1-clássico, 2-jazz, 3-rock), popular nos anos 50 -60 e novamente usado em equalizadores de gravadores de rádio e centros de música dos anos 90. Apesar de no campo do controle de tom parecer que tudo já foi dito há muito tempo, a variedade de circuitos de correção passiva não se limita às opções propostas. Muitas soluções de circuitos esquecidas estão agora renascendo em um novo nível qualitativo. Muito promissor, por exemplo, é um controle de volume com ajuste separado de compensação de volume para frequências baixas e altas [3]. Literatura
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