Пассивные схемы тонового контроля: проектирование, применения и аудио-преимущества

Схема тонового контроля

Источник: Flickr

Зачем нужна схема аудио тонового контроля? Во-первых, позволяет регулировать полосу пропускания сигнала, идущего в аудио усилитель мощности. Если полоса не ограничена, может не получиться исходный сигнал. Во-вторых, пассивная схема тонового контроля помогает наслаждаться музыкой. Если хотите разделить частоты в аудиосигнале — нужны схемы тонового контроля.

Существует два типа: пассивная и активная. Разница: у пассивной нет усилителя, у активного — есть.

Статья фокусируется на пассивной схеме тонового контроля: принцип работы, применения и больше.

Начнем!

Что такое пассивный тоновой контроль?

Пассивной системе не нужно электрическое питание. Пассивные части — конденсаторы и резисторы.

Активная система имеет компоненты вроде интегральных схем: оп-ампы, транзисторы и др. Работают только с внешним питанием.

Интегральная схема

Источник: Wikimedia Commons

Пассивный тоновой контроль может срезать высокочастотный спад. Можно определить как ФВЧ с конденсатором и потенциометром (переменным резистором).

Схема пассивного тонового контроля показывает эффективную работу — даже при низком выходном сопротивлении источника и высоком входном сопротивлении нагрузки.

Плохая идея делать усилением и ослаблением (в терминах контроля) — из-за пассивных особенностей схемы.

Схема имеет потери, если настроена на усиление высоких или низких частот. В реальности дает убывающие потери вместо повышения уровня сигнала. Идеально считать ~12 дБ основных потерь при работе с этим дизайном.

Можно ли использовать пассивный тоновой контроль для выхода на наушники? Да, возможно. Но нужно уменьшить затухание сигнала, изменив значения резисторов. Следовательно, скорректирует отклик схемы.

Как работает пассивный тоновой контроль?

Сначала подайте входной сигнал на вход схемы. Звуковой сигнал пойдет двумя путями. Первый — через ФНЧ. Состоит из C1, R1, C2, R2.

ФНЧ также имеет VR1. Можно изменить VR1 для коэффициента усиления низких частот или баса.

Второй путь — через ФВЧ. Состоит из VR2, R5, C4, C5. Можно регулировать значения для контроля высоких частот (требли).

После этого сигналы от ФНЧ и ФВЧ идут на выход через R3 и R4. Шумовый сигнал уходит через C3.

Проектирование схемы пассивного тонового контроля

Схема пассивного тонового контроля

Источник: Wikimedia Commons

Компоненты:

• VR1
• R1
• R2
• VR2
• R3
• C1
• C2
• C3
• C4
• C5

Где:

• VR — потенциометры
• R — резисторы
• C — керамические конденсаторы

Схема пассивного тонового контроля имеет две части.

Первая — предусилительная стадия (на базе оп-амп). Вторая — схема (пассивный тоновой контроль Баскендалла).

R2 — резистор обратной связи. Предусилительная стадия — неинвертирующий усилитель на базе TL072. R2 с R1 задают усиление этой стадии.

Уравнение для напряжения усиления в неинвертирующем режиме: Av = 1 + (R2/R1). Значение R3 получают из оценки выходного сопротивления TL072.

C2 устанавливает низкочастотный предел. C2 — входной разделительный конденсатор постоянного тока. R4 уменьшает влияние смещения выходного напряжения на выход усилителя. R4 — резистор минимизации смещения. Значение R4 — оценка параллельного соединения R1 и R2 (R1 || R2).

Предусилительную стадию можно запитать двухполярным питанием (+15/-15). C3 соединяет стадию тонового контроля и предусилительную.

Стадия тонового контроля

Стадия тонового контроля — пассивная схема Баскендалла. Дает усиление или ослабление (20 дБ). Потенциометр R9 управляет треблем. Потенциометр R6 регулирует бас.

Функция R10 и R11? R10 — громкость, R11 — баланс. R8 обеспечивает изоляцию между стадиями контроля требля и баса.

Зачем пассивная схема Баскендалла? Критична для качественных аудиоприложений. Позволяет независимо регулировать требл и бас. Производительность относительно высокая даже с пассивными компонентами.

Схема тонового контроля Баскендалла

Источник: Science Direct

Симуляция

Пассивная тоновая схема не имеет линейного отклика. При установке 15% — плоский отклик. Схема больше фокусируется на снижении сигналов, чем повышении.

При 100% требля и баса — большее снижение средних частот. Эффект как усиление требля и баса. Схема идеальна для высокоуровневых источников: выходы на наушники и др.

Важные замечания

• Лучший вариант сборки — печатная плата. Можно перф-плату или вероборд.
• Важно установить TL072 (IC1) в панельку.
• Можно изменить предусилительную стадию, меняя коэффициент усиления (R1 и R2).
• R2, C1, C2 влияют на уровень баса. Увеличение конденсаторов и уменьшение резистора поднимает бас.
• C3 и C4 регулируют требл сигнал.

Преимущества схемы аудио тонового контроля

• Довольно портативна
• Помогает при слабом слухе
• Дешевая
• Меньше компонентов
• Маскирует дефекты записи
• Позволяет регулировать звук по предпочтению

Применения схемы аудио тонового контроля

• Диско-блок
• Стереоусилитель
• Выход на наушники
• Музыкальные плееры
• Акустический выход

Заключение

Пассивная схема тонового контроля эффективна для регулировки баса и требля. Возможна только для высокоуровневых источников — схема может только снижать сигнал.

Если используете для выхода на наушники — критично изменить значения резисторов. Уменьшит затухание сигнала, модифицируя отклик схемы.

Как вы относитесь к теме? Нужна помощь с пассивной схемой тонового контроля? Обращайтесь к нам.