ре R7 и конденсаторе С8, частота среза которого управляется напряжением/ выпрямителя, выполненного на диодах VD2, VD3, включенного на выходе канала управления, состоящего из каскадов на транзисторах VTI, VT2. Начальная частота среза определяется напряжением, снимаемым с диода VD1. Нагрузкой выпрямителя с удвоением напряжения служит резистор R9. Цепочка C4R10 устраняет проникновение напряжения управления в цепь сигнала.

Для уменьшения нелинейных искажений входной сигнал перед подачей на управляемый фильтр ослабляется делителем напряжения на резисторах R3, R4, а после обработки усиливается каскадом на транзисторе VT4.

Изменение порога срабатывания ограничителя осуществляется переменным резистором R2.

Работает ограничитель следующим образом. Полезный сигнал усиливается каскадом на транзисторе VT1. Часть усиленного сигнала с эмиттерной нагрузки,

ВхоО >-

180"

Рис. 2.26. Структурная схема динамического ограничителя шумов.

Рис. 2.27. Принципиальная схема динамического фильтра.

резистора R4 снимается и через управляемый фильтр (VT3R7C8), конденсатор С7 и каскад усиления на транзисторе VT4 поступает на выход ограничителя. Одновременно с резистора R12 сигнал (преимущественно высокочастотные составляющие) через конденсатор С2, каскад усиления на транзисторе VT2 и конденсатор СЗ поступает на выпрямитель. Выпрямленный сигнал выделяется на нагрузке выпрямителя (R9) пульсации напряжения, сглаживается конденсаторами С6, С5 и поступает на базу транзистора VT3, включенного в схему управляемого фильтра в качестве динамического сопротивления. Выходное сопротивление этого транзистора включено параллельно резистору R7. Очевидно, что чем больше положительное напряжение на базе VT3, т. е. больший уровень высокочастотных составляющих, тем меньше сопротивление транзистора и большее шунтирование им резистора R7. Это приводит к увеличению частоты, ограничивающей полосу пропускания фильтра, что и требуется при больших уровнях сигнала.

Уровень высокочастотных составляющих, подаваемых в канал управления, а следовательно, и порог срабатывания зависит от положения движка переменного резистора R2. Нижнее положение движка соответствует минимальному порогу срабатывания.

Основное достоинство динамического фильтра - возможность снижения шумоу не только при записи или воспроизведении, но и самой фонограммы. К недостаткам шумоподавителей такого типа относятся изменение динамического диапазона и эффект модуляции шума, который, в принципе, присущ любой системе понижения шума. Этот эффект проявляется в слышимых колебаниях уровня шума при изменениях уровня составляющих полезного сигнала.

Влияние указанных недостатков на качество работы канала звукопередачи в значительной мере ослаблено в отечественном динамическом фильтре «Маяк». Это стало возможным благодаря повышению точности управления

Выход

t I

Рис. 2.28. Структурная схема динамического фильтра «Маяк».

полосой пропускания в зависимости от спектра звуковой программы.

Структурная схема динамического фильтра «Маяк» представлена на рис. 2.28. Он состоит из управляемого 2 и неуправляемого / фильтров нижних частот, алгебраического сумматора 3, весового фильтра 4, ограничителя минимума 5, дифференциатора 6 и амплитудного детектора 7.

Обрабатываемый сигнал поступает одновременно на оба фильтра. Частота среза фильтра 1 выбирается равной верхней частоте рабочего диапазона, а частота среза фильтра 2- переменная (в исходном состоянии она равна 1,5 кГц). Сигналы с выходов фильтров поступают на входы сумматора. В сумматоре сигналы преобразуются таким образом, что на его выходе будут присутствовать составляющие сигналы, расположенные выше частоты среза управляемого фильтра. Весовой фильтр 4, куда поступает сигнал с сумматора, ослабляет влияние низкочастотных составляющих на качество работы магнитофона. Далее сигнал поступает на ограничитель минимума, устанавливающего порог шумопонижения, и на дифференциатор 6, изменяющий напряжение управления, превышающего порог срабатывания пропорционально частоте. В амплитудном детекторе 7 напряжение управляющего сигнала преобразуется в постоянное с требуемым временем установления и восстановления. Выходное напряжение, снимаемое с нагрузки детектора, подается на управляющий вход управляемого фильтра 2 и изменяет его частоту среза.

Работает устройство следующим образом. При отсутствии сигнала на выходе фильтра 2, а значит, и на соответствующем входе сумматора 3 присутствуют лишь составляющие шума, расположенные в полосе частот до 1,5 кГц. На второй вход сумматора поступает весь спектр шума. В результате вычитания узкополосного шума из широкополосного на выходе сумматора остаются только высокочастотные составляющие. Полученный сигнал проходит через весовой фильтр 4 и ограничитель минимума 5, на выходе которого управляющий сигнал будет отсутствовать, так как его уровень меньше порога срабатывания. Таким образом, при отсутствии входного сигнала частота среза управляемого фильтра

ВхоО >-

Ив S3 к

DA2 К137Ш2

81Q В20к

V\S,1K

VT1

Я7

47к

h1P№" 4

ктзт

ТВ 240

4?00

Св 240

, CIS 10

31,1 if

I

Р1В 2 к

. С11 0,42

И5&>-

632 Ю к

А

-т

SA1 Вкпюч. „Шумотни-

ч жеше " Рис. 2.29. Принципиальная схема динамиче-OSiu. ского фильтра «Маяк».

не изменяется и составляющие шума более высоких частот не проходят на его выход.

Рассуждая аналогично, можно показать, что при наличии сигнала на выходе устройства частота среза управляемого фильтра переместится в область более высоких частот и на выходе появятся высокочастотные составляющие обрабатываемого сигнала.

Принципиальная схема динамического фильтра «Маяк» показана йа рис 2 29 Она выполнена с применением аналоговых микросхем КДо/УД и дискретных элементов. Управляемый фильтр нижних частот выполнен на транзисторе VT2 и операционном усилителе DA2.2 микросхемы DA2 по схеме

DA3 К13РЩ2

активного фильтра второго порядка. Исходная частота среза фильтра (1,5 кГц) определяется параметрами элементов R7, С5, Сб. R12, СЮ и сопротивлениями полевых транзисторов микросборки DA1, включенных параллельно резисторам R7 и R12. Сопротивления транзисторов выполняют функции регулируемых резисторов, сопротивление которых регулируется управляющим напряжением на затворах транзисторов. С целью уменьшения нелинейных искажений, возникающих в процессе фильтрации, через цепь C1R4 на затвор левого транзистора микросборки подается часть напряжения входного сигнала. С этой же целью понижается делителем RIR2 напряжение на входе устройства с 500 до 25 мВ. Согласование делителя R1R2 со входом управляемого фильтра обеспечивается эмиттерным повторителем на транзисторе VT1.

В устройстве предусмотрены выходы, которые могут быть использованы в качестве линейного выхода шумоподавителя в целом (выход XI.7) и для подключения следующих за шумоподавителем устройств с низким входным сопротивлением (выход XI.6).

Алгебраический сумматор выполнен на операционном усилителе SA2.1 микросхемы DA2. На неинвертирующий вход сумматора поступает сигнал с эмиттера транзистора VT2, а на инвертирующий - с выхода неуправляемого фильтра нижних частот, образованного элементами RIO, С8 и С9. Весовой фильтр собран на элементах С14, R21 и операционном усилителе DA3.1 микросхемы DA3, охваченном цепью частотно-зависимой отрицательной обратной связи C15R22R24. Переменный резистор R32, подключенный к выходу весового фильтра (выход Х1.3), регулирует порог шумопонижения, Диоды VD1, VD2 выполняют функции ограничителя минимума сигнала. Резистор R33 ограничивает пределы регулирования порога шумопонижения.

Дифференциатор собран на операционном усилителе DA3.2 микросхему DA3. В цепь охватывающей его отрицательной обратной связи включен элементы R29, С16. Элементы R27 и С17 ограничивают полосу пропускания дифференциатора, что необходимо для ослабления влияния помех на сигнал управления. На инвертирующий вход этого операционного усилителя с делителя, образованного подстроечным резистором R28 и ограничивающего пределы регулирования резисторами R25, R2&, поступает часть напряжения положительной полярности, стабилизированного стабилитроном VD3. Коэффициент передачи этого усилителя по постоянному току выбран равным 1, поэтому напряжение с его неинвертирующего входа без изменения передается на его выход и, через резисоры R30, R31 подается на затворы полевых транзисторов сборки DA1. Изменение величины этого напряжения резистором R28 и определяет начальную частоту среза управляемого фильтра.

Завершающим звеном в цепи формирования напряжения, управляющего частотой среза фильтра в процессе обработки сигнала, является амплитудный детектор, выполненный на диоде VD4.

Следует отметить, что динамический фильтр «Маяк» по своим параметрам превосходит аналогичные системы шумопонижения и не уступает такой известной компандерной системе, как «Долби-В».

Основные технические параметры динамического фильтра «Маяк» следующие:

Ослабление шума:

на частотах выше 1,5 кГц, дБ, на октаву12

на частоте 20 кГц, дБ, не менее40

Минимальный порог шумопонижения, дБ

Пределы регулирования порога шумопонижения (при R33=2 кОм) Дб

Коэффициент передачи Номинальное входное напряжение, мВ Входное сопротивление, кОм, не менее

Неравномерность АЧХ, дБ, не более в диапазоне частот 20...15000 Гц 1 Коэффициент гармоник, %, не более0,3

50

10 1

500 90

В настоящее время широко применяется микросхема К157ХПЗ, реализующая основные принципы динамического фильтра «Маяк».

Компандерные системы шумопонижения. Принцип работы компандерных систем поясняет рис. 2.30. Компрессор (сжиматель), установленный в начале канала записи, преобразует сигнал таким образом, что составляющие с малым уровнем имеют относительно большое усиление и как бы «отрываются» от уровня шумов (кривая «сжатие» на рис. 2.30,6). Для восстановления первоначального закона изменения уровней на выходе усилителя воспроизведения включен экспандер (расширитель), действие которого обратно действию компандера (кривая «расширение» на рис. 2.30,6). Особенность такой системы заключается в том, что экспандер должен иметь амплитудную характеристику, обратную характеристике компандера, не только при плавных изменениях уровня сигнала, но и при скачках, чтобы исключить возникновение нелинейных искажений.

В настоящее время известно несколько компандерных систем шумопонижения, среди которых широкое распространение в аппаратуре магнитной записи получила система «Долби», названная так по имени своего изобретателя американского инженера Р. М. Долби. Известны три разновидности системы «Долби»: «Долби-А», «Долби-В» и «Долби-С».

Система «Долби-А» относится к наиболее сложным и применяется в профессиональной аппаратуре. Она содержит несколько (чаще два, четыре)

отдельных каналов с разделительными фильтрами на входе, перекрывающими весь диапазон частот записываемых и воспроизводимых сигналов. Таким образом, в данной системе работают практически несколько независимых шумоподавителей - каждый в своей полосе частот, что значительно повышает ее эффективность.

В системе «Долби-В» принцип деления на частотные полосы не используется. Шум подавляется лишь на частотах, превышающих 1 кГц, поскольку именно эти составляющие шумов наиболее заметны на слух. Частотные характеристики, реализуемые в системе «Долби-В» при записи, показаны на рис. 2.31. Максимальное шумоподавление на высших звуковых частотах составляет 10 дБ. При достаточно высоких уровнях (выше 20 дБ) высокочастотных составляющих сигнал проходит практически без преобразования,

ВхоО >-

Капая управления

Канал Записи-боспроизбедения

Помехи

Экспандер

Канал управления

Выход ->

IV Вых

Рис. 2.30. Структурная схема компандерной системы шумопонижения (а) и его амплитудные характеристики (б).

это исключает перегрузку ленты на высших частотах, уровень которых дополнительно поднимается в усилителе записи магнитофона.

Структурная схема устройства шумопонижения, работающего по принципу системы* «Долби-В», изображена на рис. 2.32. В режиме записи (переключатель SA1 в положении «3») каскады /, 2, 8 и 9 образуют основной канал прохождения сигнала, а каскады 3, 4 - вспомогательный, коэффициентом передачи которого управляют каскады 5, 6, 7. Управление осуществляется таким образом, что чем меньше уровень высокочастотных составляющих, тем больше коэффициент передачи каскадов вспомогательного канала. Сигналы от основного и вспомогательного каналов суммируются на входе каскада 9, чем и