ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Equalizadores de som. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Áudio Juntamente com uma generalização de informações sobre vários tipos de equalizadores, o autor fornece vários esquemas de dispositivos multibanda baseados em novos microcircuitos especializados importados, fornece recomendações sobre como configurar os próprios dispositivos e configurar sistemas de áudio com uma unidade equalizadora. Equipamentos de áudio modernos e sistemas de alto-falantes fornecem reprodução de som de alta qualidade apenas em uma sala especialmente equipada projetada para ouvir música. A maioria das instalações residenciais, especialmente as pequenas, são inadequadas para esse fim. Em qualquer ponto dessas instalações, ocorre o fenômeno da interferência (adição com diferentes fases) de ondas sonoras que vêm diretamente dos sistemas acústicos e são refletidas nas paredes, tetos, pisos e móveis. Ao mesmo tempo, em algumas frequências, surgem ondas estacionárias - antinós e quedas na intensidade do som com desigualdade de até 20 dB. o que torna necessário ajustar a resposta de frequência do sistema de áudio em determinadas bandas de frequência. O isolamento acústico insuficiente da sala faz com que você tenha que ouvir programas de som com um nível significativamente reduzido em relação àquele em que são formados (cerca de 90 phon). Com isso, para manter o timbre do som, é necessário aumentar o nível de volume nas frequências abaixo de 200 e acima de 5000 Hz. A compensação apropriada, que é inserida nos controles de volume, como regra, é incompleta. A regulação da resposta de frequência também é necessária para resolver outros problemas: corrigir o som de fonogramas de baixa qualidade e erros de resposta de frequência do equipamento, compensar as mudanças auditivas relacionadas à idade, selecionar o som do timbre ao gosto do ouvinte. Para ajustar a resposta de frequência, controles de tom e equalizadores são usados. Os controles de tom - passivo e ativo - são relativamente simples. Informações detalhadas sobre seus esquemas com fórmulas de cálculo são fornecidas em [1]. Eles permitem que você altere suavemente a resposta de frequência em frequências baixas e altas em até ±14 ... 18 dB nas bordas da faixa. A inclinação máxima da resposta de frequência em reguladores reais pode atingir 4...5 dB por oitava. É muito ou pouco? Em salas pequenas, as vibrações sonoras com frequências abaixo de 40 Hz são bastante atenuadas, e na faixa de 80 ... 200 Hz, ao contrário, são um pouco amplificadas. O declínio em frequências mais baixas pode chegar a 10 dB ou mais. Parece que o controle de tom tem recursos suficientes para compensar esse declínio. Mas é fundamentalmente impossível equalizar a resposta de frequência nesta área com um simples controle de tom. Quando o nível das frequências mais baixas é elevado, os sinais já superestimados na faixa de 80 ... 200 Hz serão amplificados simultaneamente. A situação pode ser corrigida apenas por um equalizador - um regulador multibanda que permite definir o coeficiente de transferência necessário em uma banda de frequência estreita. Existem equalizadores manuais e eletrônicos. As primeiras, por sua vez, dividem-se em gráficas, paramétricas e paragráficas. Até recentemente, os equalizadores gráficos (GE) eram os mais utilizados. Neles, a faixa de frequência de áudio é dividida em bandas (máximo - 24 bandas no equalizador Technics SH-8020). O ajuste do coeficiente de transmissão em bandas individuais é realizado com resistores variáveis, por exemplo, tipo SPZ-23. com um regulador linear, de modo que a posição de seus controles deslizantes no painel de ajuste reflita claramente a forma da resposta de frequência, isso determina o nome - gráfico. Em (2] vários desses dispositivos para amplificadores valvulados e transistorizados são considerados, tendo cinco ou seis bandas de ajuste com frequências de 40, 90, 250, 2000, 6000, 15 Hz. Os filtros passa-banda com circuitos LC não encontraram ampla aplicação devido ao seu volume e à necessidade de triagem. Os equalizadores modernos usam apenas filtros RC passivos e ativos. O dispositivo do HE com filtros passa-banda ativos é considerado em detalhes em [3]. onde um equalizador de cinco bandas é proposto. Tendo construído tal equalizador, me deparei com o fato de que a introdução da correção pelos reguladores causa uma violação perceptível do equilíbrio estéreo da imagem sonora. A razão para este fenômeno foi nomeada em [4]. Para manter o equilíbrio estéreo em qualquer posição dos controles, é necessário que os valores da frequência de ressonância e do fator de qualidade do filtro nos canais esquerdo e direito difiram entre si em não mais de 5%. Sua diferença em relação aos valores calculados é menos significativa. Para fazer isso, o dispositivo usa componentes passivos com tolerância não superior a ± 3%. É difícil fazer isso em condições amadoras. O problema é resolvido aplicando filtros montados de acordo com o esquema mostrado na Fig. 1. O circuito de ajuste de frequência em cada um deles é formado pelos resistores R2 - R5 e pelos capacitores C1, C2. Os resistores trimmer R1 e R2 permitem definir com precisão os valores necessários do fator de qualidade (largura de banda) e a frequência central do filtro. Em [4], é dada a descrição de um equalizador de oitavas de dez bandas montado de acordo com este esquema usando peças com tolerância de ± 10%. As configurações do filtro são iguais a 30, 60, 120, 240, 480, 960, 1920, 3840, 7080, 15360 Hz. O equalizador acaba sendo pesado - na versão estéreo contém 11 amplificadores operacionais do tipo K157UD2, mais de 250 resistores e capacitores. Mas isso é uma taxa pela capacidade de construir um dispositivo a partir de peças sem seleção. A viabilidade do uso de tais filtros passa-banda foi confirmada no trabalho detalhado sobre o projeto do filtro (5). Ele afirma que sua sensibilidade à propagação dos valores dos componentes é duas a três vezes menor do que nos filtros usados anteriormente. Os equalizadores gráficos são amplamente utilizados em equipamentos de áudio. O equalizador de cinco bandas do amplificador estéreo Las-pi-005 fornece ajuste de resposta de frequência nas frequências de 40, 250, 100 * 0, 5000, 15 Hz. No sintonizador doméstico "Corvette-000-stereo" é utilizado um GE de seis bandas, e em um equalizador estacionário da mesma marca existem dez bandas com frequências de 004; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Hz. Em receptores de rádio modernos e amplificadores de frequência de áudio, os GEs são feitos em microcircuitos especializados que simplificam esses produtos. O lado positivo desses GEs também é seu baixo custo, que geralmente não ultrapassa US$ 1. Na fig. As Figuras 2 e 3 mostram os circuitos BA3822LS da ROHM e LS2009 da SGS-Thomson, que formam equalizadores de cinco e dez bandas. Esses diagramas são muito simples e não precisam de explicações. Agora - sobre equalizadores paramétricos (PE). Eles diferem dos gráficos em menos listras e temas. que as frequências centrais das bandas e sua largura (fator de qualidade do filtro) podem ser alteradas pelo ouvinte. As versões de três a cinco bandas desses dispositivos permitem um ajuste de resposta de frequência eficiente com meios simples, com resultados alcançáveis em HEs com 8-11 bandas. Mas em cada faixa de PE são necessários dois elementos reguladores e dois controles. Métodos para implementação de dispositivos paramétricos baseados em controles passivos de tom com frequências variáveis dos pontos de inflexão da resposta de frequência são indicados em [1]. O primeiro exemplo de tal controlador de duas bandas foi descrito em [6]. O esquema e a descrição detalhada com fórmulas para calcular um PE de cinco bandas são dados em (7). Segundo o autor, ele tem amplas oportunidades. O ajuste de frequência em filtros passa-banda é fornecido nos intervalos 19...60...185; 62...190...600: 190...600...1850; 620...1900...6000; 1900...6000...18 Hz. aqueles. dois filtros por década de frequência, com cada filtro também cobrindo uma década. Resistores fixos e capacitores devem ter uma tolerância de pelo menos ± 500%. Como desvantagem deste circuito, deve-se notar a necessidade de usar resistores variáveis quádruplos para ajustar a frequência dos filtros. O fator de qualidade dos filtros varia entre 5...0,5. Os equalizadores paragráficos não diferem dos equalizadores paramétricos em termos de design de circuito. Eles usam apenas o lado externo do GE - uma representação visual da resposta de frequência. Existe outra classe de equalizadores - eletrônicos, permitindo definir uma das várias respostas de frequência pré-formadas. Formas de tais características para ouvir programas sonoros de várias naturezas e gêneros musicais já se desenvolveram. A Sony, por exemplo, usa as seguintes configurações de resposta de frequência fixa em seus produtos:
A prática mostra que a maioria dos proprietários de equipamentos de áudio escolhe exatamente essas configurações para controles de tom e equalizadores gráficos. Para implementar esse conjunto de configurações de resposta de frequência fixa, vários microcircuitos especializados foram lançados. Em particular, estes são M62412P da Mitsubishi e BA3842F SMD da ROHM. A comutação das opções de resposta de frequência é realizada nelas aplicando tensões de diferentes níveis às entradas do microcircuito. Em cada um dos canais estéreo M62412P, as formas de resposta de frequência podem ser ajustadas separadamente. O chip SMD BA3842F (Fig. 4 mostra um diagrama de sua inclusão) possui uma unidade de reforço de baixa frequência. Eles são selecionados por um filtro especial e, após amplificação adicional, são adicionados ao sinal processado. Existem três níveis desse ajuste. Os resistores R9, R10 estão sujeitos a seleção para obter as tensões indicadas no diagrama. Microcircuitos mais complexos também estão sendo produzidos, permitindo selecionar até 15 configurações de resposta de frequência fixa, como no centro de música Sony MHC RX110AV. Outros tipos de tais dispositivos fornecem ao ouvinte a oportunidade de formar de três a cinco configurações de resposta de frequência personalizadas junto com as fixas escolhidas durante o projeto do microcircuito. Mas todos esses dispositivos são controlados por um microcontrolador especial. Um exemplo é o chip TEA6360 da Philips. O número de componentes externos para ele é mínimo, não há resistores variáveis. Estritamente falando, um equalizador com tal microcircuito pode ser chamado de gráfico somente se, quando ajustado, a forma da resposta de frequência for exibida no visor. Software de microcontrolador apropriado e novos indicadores ergonômicos oferecem essas oportunidades. Devido ao fato de que o diagrama de fiação do chip TEA6360 é mostrado com erros em algumas publicações, na Fig. 5 mostra sua versão correta. Considere outras características técnicas dos equalizadores. largura de banda neles. via de regra, é igual a 20 ... 20 Hz. Esse parâmetro para equipamentos de áudio geralmente é indicado simultaneamente com o valor da desigualdade do coeficiente de transferência em uma determinada banda, mas em relação ao equalizador, tal característica parece redundante. O nível do sinal de entrada é de 000 ... 0,2 V e raramente excede o padrão de 0,5 V. O coeficiente de distorção não linear é inferior a 0,8%. O coeficiente de transmissão na posição intermediária dos reguladores é próximo da unidade. Os limites de seu ajuste são geralmente ±11 dB. embora na literatura existam descrições de projetos de equalizadores com limites de ajuste de ±15 ... 24 dB (um deles indicou a possibilidade de expandir esta faixa para ±40 dB). Com qualquer mudança de ganho em qualquer banda de frequência, o equalizador redistribui a energia do sinal de entrada de uma nova forma, amplificando ou atenuando a intensidade de seus harmônicos com frequências dentro da banda ajustável. Isso significa que na sua saída existe um sinal com uma composição harmônica diferente da entrada. Qualquer desvio dos reguladores da posição intermediária leva ao aparecimento de distorções de fase, cuja visibilidade aumenta com a profundidade da correção do coeficiente de transmissão e o aumento da faixa de frequência de regulação. A aparência de tais distorções no sinal que passou pelo equalizador é uma taxa para a possibilidade de um ajuste mais profundo da resposta de frequência. É amplamente aceito que quando o ganho nas bandas é alterado em não mais que ±4 ... 6 dB, as distorções resultantes são bastante aceitáveis e quase imperceptíveis, mesmo para uma pessoa com ouvido musical. Alterações significativas em uma ou duas bandas de um EQ de 10 a 12 bandas também são aceitáveis. Mas um uso mais amplo de suas capacidades causa o aparecimento de ruídos perceptíveis, toques e tons bruscos. Em equipamentos estacionários portáteis e de baixa qualidade, os controles passivos de tom bidirecional com pontos de inflexão de resposta de frequência fixa são agora mais comuns. descrito em [1], ou HEs de três e quatro bandas. As capacidades desses dispositivos são próximas, mas os equalizadores são preferíveis devido à maior visibilidade da forma da resposta de frequência. As baixas características dos equipamentos desta classe permitem utilizar toda a faixa de ajuste do nível de transmissão nas bandas sem grandes prejuízos à qualidade de reprodução do som. Em equipamentos de ponta, são utilizados equalizadores com cinco ou mais bandas de ajuste. Tendo em vista o exposto, a faixa operacional de regulação não deve exceder ± 4 ... 6 dB. Uma adição indispensável a esse equalizador é um analisador de espectro de sinal de saída. A conveniência de usar um equalizador em sistemas high-end (Hi-End) é questionada em muitas fontes. Vamos nos deter nos métodos de configuração da resposta em frequência, que praticamente não são abordados na literatura, embora sejam relativamente complexos. Um equalizador deve corrigir dois tipos de deficiências: as permanentes (baixo nível de volume, defeitos na resposta de frequência dos equipamentos, sistemas acústicos e salas), bem como as que surgem rapidamente - correção de fonogramas de baixa qualidade, seleção da coloração sonora desejada . Existem diferentes maneiras de corrigi-los. A correção de erro de resposta de frequência raramente é necessária - ao instalar um sistema de áudio em uma sala, depois de consertado ou depois de alterar o interior da sala. Recomenda-se iniciá-lo esclarecendo o local de instalação do sistema acústico para que, sem violar o tamanho da zona de manifestação do efeito estéreo, minimize a intensidade das ondas estacionárias na sala, que se manifesta na irregularidade do campo sonoro em baixas frequências. Para fazer isso, você deve tentar mover os alto-falantes para outro local ou virá-los em relação ao ouvinte. Pequenas mudanças na disposição dos móveis, espelhos em movimento, pinturas, fotografias podem fazer mudanças significativas na distribuição do campo sonoro. Os controles do equalizador neste estágio estão na posição intermediária. O campo sonoro (especialmente para as frequências mais baixas) deve ser difuso - sua intensidade em todos os pontos da sala deve ser a mesma ou diminuir uniformemente com a distância dos emissores de som. Na prática, só se pode aproximar desse ideal dentro da área em que o efeito estéreo é observado e os ouvintes estão localizados. Pode ser necessário usar emissores de som adicionais para isso. Então, nas frequências onde a uniformidade do campo sonoro não é alcançada, ela é corrigida ajustando o equalizador. Para realizar esta correção, são necessários equipamentos de medição: um gerador de ruído, um microfone com resposta de frequência conhecida para pressão sonora, um analisador de espectro. Equalizadores de alta classe fabricados por empresas estrangeiras líderes são equipados com esse equipamento para seu ajuste. Se o conjunto de equipamentos especificado não estiver disponível, ele será substituído por um gerador de som e um microfone com milivoltímetro. Por fim, você pode usar um cassete com uma fita magnética métrica e determinar a localização dos pontos de pressão sonora máxima (mínima) de ouvido. A posição resultante dos controles do equalizador (seus controles deslizantes devem estar dispostos em uma curva suave) deve ser considerada como zero para este sistema de áudio nesta sala. Nada mal se estiver marcado de alguma forma no painel de ajuste. Isso permitirá que você retorne facilmente a ele após qualquer alteração na resposta de frequência. O ajuste operacional deve ser feito apenas por um tempo, para obter qualquer som especial de uma determinada peça musical e, ao final dele, retornar à posição original dos controles. Nesse sentido, a melhor solução para o problema de ajuste do timbre do som é a situação em que o sistema de áudio possui dois equalizadores: um - para melhorar as propriedades acústicas do equipamento e da sala, e o segundo - para ajustar rapidamente o timbre da música que está sendo ouvida. Como primeiro, é racional instalar um GE de oitava de 10 a 12 bandas ou um PE de cinco bandas. Um grande número de órgãos de ajuste que eles possuem é uma benção, porque permite que você ajuste a resposta de frequência. Em segundo lugar, é melhor escolher um dispositivo mais simples: eletrônico com configurações fixas ou GE de cinco bandas. Uma maneira mais elegante de resolver esse problema seria usar um equalizador eletrônico que gera uma variedade de configurações de resposta de frequência personalizadas. Cada um deles deve realizar a correção das propriedades acústicas do equipamento e da sala, e também impor um dos efeitos sonoros mencionados anteriormente nessa correção. É geralmente aceito que, na maioria dos casos, o HE é ajustado às cegas, por enumeração aleatória das configurações do regulador, e sua melhor posição geralmente não é alcançada. Isso se aplica ainda mais ao PE.Este trabalho pode ser facilitado, tornado consciente apenas com a ajuda de um analisador de espectro embutido - um dispositivo para medir e exibir níveis de sinal em várias bandas de frequência. Incluído no caminho de áudio, permite controlar a distribuição de frequência da energia do sinal de entrada e controlar objetivamente esse processo para obter um som ideal. Literatura
Autor: V.Brylov, Moscou Veja outros artigos seção Áudio. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Máquina para desbastar flores em jardins
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