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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Módulo de filtro para combater o feedback acústico. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Alto-falantes No artigo, o autor propõe um bloco simples de filtros notch, projetado para funcionar como parte de um console de mixagem modular (“Radio”, 2003, nº 2, 3) de um sistema de reforço de som. Este bloco permite suprimir o acoplamento acústico parasita entre os microfones e o sistema de alto-falantes sem degradação perceptível na qualidade. Conforme já indicado no primeiro artigo, um conjunto variável de módulos amplia significativamente o escopo deste console de pequeno porte para gravação e reforço sonoro. O maior problema no reforço sonoro costuma ser a ocorrência de feedback acústico (“feedback”), e um grande número de publicações é dedicado a combatê-lo. Para suprimir esse efeito, existem muitos dispositivos que apresentam suas desvantagens e vantagens. Mas seria estranho recomendar a instalação de filtros digitais caros ou deslocadores de espectro de frequência em um simples console amador [1]. Portanto, vamos nos concentrar em opções mais simples. Acredita-se que na maioria das vezes o “fixação” acústica ocorre na faixa de frequência de 125 Hz... 4 kHz, principalmente em frequências de maior sensibilidade de microfones e sistemas de alto-falantes quando estão mal posicionados ou há reflexos sonoros na sala. É claro que para interromper a geração em um sistema de reforço sonoro é necessário reduzir o ganho ou alterar a fase do sinal. Quando o ganho geral é reduzido, o significado da própria amplificação sonora é perdido. Você pode usar uma porta de ruído de limiar simples e reduzir o ganho apenas dos sinais de baixo nível, mas esse método é útil se você quiser amplificar apenas a voz de uma pessoa. Mas os sons cujas fontes estão mais distantes do microfone serão suprimidos; Isto nem sempre é aceitável. Isso significa que é necessário reduzir o ganho do sinal apenas na frequência em que ocorreu o “empate”. Isso pode ser feito usando filtros notch ajustáveis. Para não introduzir distorções de frequência perceptíveis no sinal, os filtros de rejeição devem ser de banda estreita. Acredita-se que “cortar” uma banda de frequência do espectro do sinal com largura inferior a 0,1 oitavas é completamente imperceptível mesmo quando se ouve música sinfônica, e na fala é bastante aceitável aumentar essa banda para 0,2...0,3 oitavas. Na prática, os equalizadores gráficos de um terço de oitava lidam com essa tarefa com sucesso, mas são muito complicados. É muito mais conveniente usar equalizadores paramétricos ou filtros notch ajustáveis de banda estreita. Normalmente, os filtros de banda estreita têm uma atenuação muito grande na frequência de sintonia, mas a partir de suas características de amplitude-frequência (AFC) segue-se (curva 1 na Fig. 1) que ocorre uma diminuição no ganho de 4...5 dB ao longo de uma banda bastante larga, e isso já causa danos significativos à qualidade do som.
Não há necessidade de introduzir muita atenuação para eliminar o “empate”. Portanto, ao trabalhar, seria possível não utilizar parte da resposta de frequência do filtro notch: se na parte superior da resposta de frequência do filtro você “cortar” 20...30 dB, então a banda notch ficará muito estreito e a atenuação introduzida pelo filtro permanecerá suficiente. A maneira mais fácil de resolver este problema é usar um amplificador sintonizável de banda estreita em vez de um filtro e misturar (soma) o sinal do filtro em antifase com o sinal principal na proporção necessária. Esta “proporção” garantirá a formação da parte necessária da resposta de frequência. Curva 2 na Fig. 1 mostra a resposta de frequência de um amplificador de banda estreita sintonizado em uma frequência de 100 Hz, e a curva 3 corresponde à característica do filtro obtida na saída do somador O módulo utiliza dois desses filtros (Fig. 2), montados nos microcircuitos DA2 e DA3.
Os circuitos de filtro são exatamente iguais e diferem apenas nos valores dos capacitores C15, C17 e C20, C21. O primeiro deles pode ser sintonizado na banda de frequência 50...750 Hz, e o segundo - na banda 0,5...7 kHz. Se desejar, você pode alterar o fator de qualidade e o ganho do amplificador passa-banda [2]. Esses parâmetros determinam as seguintes proporções de resistências de resistores nos filtros: Q=R17/R18; K = R17/R16. Deve-se ter em mente que com uma banda de frequências de corte muito estreita é difícil sintonizar a frequência “inicial” e é muito fácil perder a sintonia. Com uma ampla banda de filtro, as distorções de frequência que introduz são perceptíveis ao ouvido. Os resistores trimmer R15 e R27 (SPZ-19a) permitem selecionar a parte usada da resposta de frequência definindo a proporção da soma dos sinais. Deve ser lembrado que ao ajustar a frequência de filtragem, o ganho do amplificador passa-banda muda ligeiramente. Cada um dos filtros é ativado, se necessário, pelas chaves seletoras SA1, SA2. Às vezes é necessário habilitar ambos os filtros. O módulo fornece adicionalmente um filtro de fase sintonizável com amplificador operacional DA1.3. Seu circuito é bem mais simples, mas ao mudar a fase do sinal, é muito provável que a geração ocorra em uma frequência diferente. Na prática, para eliminar o “empate” de alta frequência, é melhor escolher um capacitor C6 com capacidade de 2200 pF e, para um de baixa frequência, aumentá-lo para 0,01 µF. Além disso, o amplificador operacional DA1.4, incluído como inversor de fase, permite alterar a fase no caminho de amplificação em 3° usando a chave seletora SA180. Os demais amplificadores operacionais (DA1.1, DA1.2) operam nos estágios de entrada e saída, respectivamente. O amplificador operacional do estágio de saída desempenha simultaneamente a função de um somador. Ao conectar o bloco de filtro ao controle remoto após a linha de entrada, você precisa enviar um sinal diretamente para o pino 13 do DA1. Em vez dos elementos C1, R1, são instalados jumpers, pois já existe um circuito semelhante na saída da linha de entrada. Pode-se ver no diagrama que os interruptores permitem ligar e desligar qualquer link à vontade. Os filtros de fase são desligados pela chave seletora SA4 (na posição “OFF”, modo “bypass”), e a chave seletora SA3 comuta o sinal para inversão de fase do sinal ou para ajuste suave da mudança de fase. O design do módulo de filtro é semelhante ao design dos módulos de um console de mixagem amador [1].
O desenho da placa de circuito impresso é mostrado na Fig. 3, e o layout do painel frontal do módulo é mostrado na Fig. 4.
O projeto usa microcircuitos TL084 (TL074, K1401UD4). Todos os capacitores de filtro devem ser de filme, por exemplo, K73-17 Na prática, tal bloco quase sempre permite eliminar de forma estável o feedback acústico. O ajuste do filtro deverá ser feito durante o processo de verificação da funcionalidade do sistema antes do início do evento, e após isso os sistemas de alto-falantes e microfones não deverão ser movimentados. Aliás, em equipamentos com filtros digitais muito mais complexos, se você alterar a posição relativa do microfone e dos alto-falantes, os filtros serão reconfigurados automaticamente. Literatura
Autor: E.Kuznetsov, Moscou
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