Шумоподавлювач Довбай

Л. ІВАНОВ

Як відомо, принцип дії шумоподавлювача Довбай полягає в стисненні динамічного діапазону високочастотних складових сигналу при записі і відповідному розширенні його при відтворенні. Ці перетворення відбуваються при малих рівнях сигналу, коли шуми магнітної стрічки особливо помітні. Нелінійні спотворення, неминуче виникають при цьому в шумоглушник, мало відчутні на слух. Пропоноване увазі читача пристрій (виконано на мікросхемах серії К140УД1Б і польових транзисторах КП103Л) нескладно в налагодженні і може бути використано як у складі магнітофона, так і в якості приставки практично до будь-якого магнітофону.

Розглянемо роботу шумоподавлювача (рис. 1) в режимі запису (перемикачі S1 і S2 в положеннях, показаних на схемі). Напруга звукової частоти через регулятор рівня R1 поступає на вхід істокового повторювача на транзисторі V1, який разом з суматором на операційному підсилювачі А1 утворює основний канал шумоподавлювача. Його коефіцієнт передачі при натиснутій кнопці S2 з-за рівності опорів резисторів R5 і R7 дорівнює -1.

З виходу суматора через нормально замкнуті контакти S1.3 сигнал подається на вхід кінцевого каскаду підсилювача запису. Так як по постійному струму мікросхема А1 працює з 100%-ної негативного зворотного зв'язком, то рівень постійної складової на її виході не перевищує напруги зміщення нуля ± 10 мВ.

Канал додаткової обробки сигналу включає в себе керований дільник напруги на польовому транзисторі V2, істоковий повторювач на транзисторі V3, неінвертуючий підсилювач на мікросхемі А2, підсилювач на транзисторі V6 і детектор сигналу на діодах V7 і V8. З істокового повторювача основного каналу через фільтр верхніх частот C2R12 (частота зрізу 1,6 кГц) сигнал надходить на керований дільник напруги, що складається з резистора R13 і опору каналу польового транзистора V2.

Технічна характеристика

Робочий діапазон частот, Гц 10—20000
Діапазон придушення шумів, Гц 1600—20000
Придушення високочастотних шумів, дБ 10
Рівень власних шумів, дБ —60
Номінальна вхідна напруга, мВ 250
Максимальна похибка відновлення АЧХ,
при рівні вхідного сигналу -30 дБ на частоті 10 кГц, дБ
3
Коефіцієнт передачі при номінальному вхідній напрузі 1
Вхідний опір, МОм 2
Вихідний опір, Ом 400

Істоковий повторювач усуває вплив неінвертуючий підсилювача на роботу дільника.

Коефіцієнт передачі керованого дільника напруги залежить від рівня високочастотних складових сигналу. Якщо він менше -36 дБ, транзистор V2 закрито негативним напругою на його витоку, яке встановлюють підлаштування резистором R11. При цьому коефіцієнт передачі подільника максимальний і близький до одиниці. А так як сигнал з дільника після посилення мікросхемою А2 подається на суматор у фазі з основним сигналом, то на виході останнього виходить посилений сигнал.

Зі збільшенням рівня високочастотних складових коефіцієнт передачі подільника зменшується, так як на затвор транзистора V2 надходить все більше негативне напругу з пристрою, що складається з підсилювача на транзисторі V6 і випрямляча, зібраного за схемою подвоєння напруги на діодах V7 і VS. При рівні високочастотних складових сигналу вище -20 дБ транзистор V2 відкриється настільки, що коефіцієнт передачі керованого дільника стає близьким до нуля, і канал додаткової обробки перестає чинити на сигнал істотний вплив. Таким чином, для сигналів великого рівня пристрій має коефіцієнт передачі, рівний одиниці, а малого – більше одиниці. При рівні сигналу, що становить приблизно -40 дБ, підйом посилення становить 10 дБ (3,16 рази). Досягається це при цілком певному коефіцієнті посилення До неінвертуючий підсилювача каналу додаткової обробки, який неважко розрахувати за формулою:

де Км – необхідний коефіцієнт посилення малого сигналу. При Км, що дорівнює 3,16, і опорах резисторів R5 і R6, зазначених на схемі, коефіцієнт підсилення каналу додаткової обробки повинен бути дорівнює 21,6. Необхідна посилення встановлюється підлаштування резистором R16, який регулює коефіцієнт передачі ланцюга негативного зворотного зв'язку неінвертуючий підсилювача.

Обмежувач амплітуди, виконаний на діодах V4 і V5, зменшує перевантаження входу суматора А1 при можливому перевищенні вихідним сигналом, що надходить з мікросхеми А2, нормального рівня. Перевищення обумовлене інерційністю випрямляча (V7, V8) при дуже швидких змінах вхідного сигналу. Виникаючі при цьому нелінійні перекручування на слух практично непомітні, оскільки додатковий сигнал досить малий у порівнянні з сигналом в основному каналі.

У режимі відтворення сигнал напругою 250 мВ (його встановлюють підлаштування резистором R2) з лінійного виходу магнітофона надходить на вхід основного каналу, а з його виходу – на вхід підсилювача. У канал додаткової обробки сигнал подається з виходу суматора основного каналу. Так як цей сигнал інвертувати щодо вхідного лінійного сигналу, то після підсумовування результуюче напруга виявляється зменшеним і при малих рівнях коефіцієнт посилення шумоподавлювача на 10 дБ менше, ніж для сигналу з номінальним рівнем.

На рис. 2 представлено сімейство амплітудно-частотних характеристик при різних рівнях вхідного сигналу.

На рис. 3 зображені амплітудні характеристики шумоподавлювача в режимах запису і відтворення, а також наскрізна, що має малу нелінійність.

У пристрої застосовані постійні резистори МЛТ-0, 125, підлаштування резистори СПЗ-16 (R2, R11, R16 і R21), конденсатори КЛС (С2, С4, С5, С6, С7, С9), КМ (С10, С12), К50-6 (С1, СЗ, С8, С11).

Опору резисторів R1 і R2 вибирають з умови узгодження з вихідними опорами відповідно джерела записуваних сигналів і підсилювача відтворення. Транзистор V2 (КП103Л) бажано підібрати по напрузі відсічки, яка повинна бути в межах 2,6-3,6 В.

Налаштування шумоподавлювача починають з перевірки відповідності режимів по постійному струму зазначеним на схемі значень. Потім до затвору транзистора V1 через конденсатор ємністю 0,1 мкФ підключають генератор сигналів звукової частоти, а до виходу шумоподавлювача – вольтметр змінного струму. Ручки резисторів R1 і R2 повинні бути у верхньому по схемі положенні, ручки всіх подстроечніков – в середньому положенні. Настроювати шумоглушник можна як в режимі запису, так і в режимі відтворення.

При установці в режим запису на вхід подається сигнал частотою 5 кГц і напругою 2,5 мВ, що відповідає рівню -40 дБ. При натиснутій кнопці S2 на виході мікросхеми повинно бути також напругу 2,5 мВ. Після відпускання кнопки вихідний сигнал зростає. Тепер підбирається положення ручки подстроеч-ного резистора R11, при якому транзистор V2 буде закритий і не буде спостерігатися помітного збільшення вихідного сигналу. Після цього за допомогою підлаштований резистора R16 встановлюють необхідний коефіцієнт посилення мікросхеми А2 (K = 21), при якому на виході шумоподавлювача буде напруга 7,9 В. Далі, подавши від генератора на вхід пристрою номінальний сигнал 250 мВ, встановлюють подстроечніком R21 необхідний для повного відкривання транзистора V2 мінімальний коефіцієнт посилення каскаду на транзисторі V6. При цьому вихідний сигнал не повинен суттєво перевищувати 250 мВ. Відрегульована таким чином шумоглушник, знімають його амплітудні та амплітудно-частотні характеристики.

При роботі шумоподавлювача як приставки до магнітофона положення ручки регулятора рівня останнього повинен бути незмінним і відповідати вхідного сигналу 250 мВ. Це положення визначається експериментально за показаннями індикатора, подаючи на вхід підсилювача сигнал 250 мВ. Надалі установку рівня запису здійснюють резистором R1 шумоподавлювача за показаннями індикатора. У режимі відтворення положення ручки резистора R2 має бути таким, щоб з нього знімався номінальний сигнал 250 мВ.