パッシブトーンコントロール。オーディオの芸術

パッシブトーンコントロール

オーディオの芸術

この記事では、音響再生機器の開発と近代化においてアマチュア無線家が使用できる回路と機能の観点から、さまざまなトーンコントロールを読者に提供します。

最近普及しているアクティブトーンコントロールの主な欠点は、周波数に依存する深いフィードバックと、調整された信号に大きな追加の歪みが発生することです。このため、高品質の機器ではパッシブレギュレータを使用することが望ましいのです。確かに、それらには欠陥がないわけではありません。

そのうち最大のものは、制御範囲に対応する大幅な信号減衰です。しかし、現代の音響再生機器におけるトーンコントロールの深さは小さい（8 ～ 10 dB 以下）ため、ほとんどの場合、信号経路に追加の増幅段を導入する必要はありません。

このようなレギュレータのもうXNUMXつのそれほど重要ではない欠点は、スムーズな制御を提供するエンジンの回転角度に対する抵抗の指数関数的依存性を持つ可変抵抗器を使用する必要があることです（グループ「B」）。ただし、デザインのシンプルさと高品質のインジケータは、依然として設計者にパッシブトーンコントロールを使用する傾向があります。

これらのレギュレータは、上流段の低出力インピーダンスと下流段の高入力インピーダンスを必要とすることに注意してください。

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1952 年に英国の技術者バクサンダルによって開発されたトーンコントロール [1] は、おそらく電気音響学で最も一般的な周波数補正器になりました。回路の古典的なバージョンは、ブリッジを形成する 1 つの 1 次リンク (低周波 R3C2R2C3R5 と高周波 C4R6C7R1R1) で構成されます (図 XNUMXa)。このようなコントローラーの近似対数振幅周波数特性 (LAFC) を図 XNUMXb に示します。 AFC の変曲点の時定数を決定するために計算された依存関係もそこに示されています。

理論的には、一次リンクで達成可能な最大周波数応答勾配はオクターブあたり 6 dB ですが、実際に実装された特性では、変曲周波数のわずかな違い (4 年以内) と前後のステージの影響により、オクターブあたり 5 ... XNUMX dB を超えません。

トーンを調整する場合、Baksandal フィルターは、変曲周波数を変更せずに、周波数応答の傾きのみを変更します。レギュレーターによって中間周波数に導入される減衰は、比率 n=R1/R3 によって決まります。この場合の周波数応答制御範囲は、減衰値 n だけでなく、周波数応答の変曲周波数の選択にも依存します。したがって、周波数応答を大きくするには、変曲周波数を中周波数領域に設定します。ひいては、調整による相互影響をはらむことになります。

考慮されているコントローラの従来のバージョンでは、R1/R3=C2/C1=C4/C3=R5/R6=n、R2=R7=n*R1。この場合、周波数応答の立ち上がりと立ち下がりの領域における屈曲の周波数がほぼ一致し（一般の場合、それらは異なります）、これにより周波数応答の比較的対称的な調整が保証されます（この場合でも、落下は必然的により急勾配でより長くなることになります）。

一般的に使用される n = 10 (この場合、要素定格の最小値は図 1、a-3、a に示されています) と 1 kHz 付近のクロスオーバー周波数の選択により、トーンコントロールは 100 kHz に近づきます。 10 Hz と 1 kHz の周波数は 14 kHz の周波数に対して + - 18 ...2 dB です。上で述べたように、スムーズな制御を確保するには、可変抵抗器 R7、RXNUMX が指数関数的な制御特性 (グループ「B」) を持たなければなりません。さらに、レギュレーターの中間位置で線形の周波数応答を得るには、このときの可変抵抗器の上部と下部 (回路に従って) の抵抗も n に等しくなければなりません。

"Hyend" n=2...3 では、+-4...8 dB の制御範囲に対応し、エンジンの回転角に対する抵抗の線形依存性を持つ可変抵抗器を使用することはまったく問題ありません。（グループ「A」）ですが、同時に周波数特性の低下領域での調整がやや粗く、立ち上がり領域で伸びがあり、レギュレーターエンジンの中間位置では決してフラットな周波数特性が得られません。一方、線形依存性を持つデュアル可変抵抗セクションの抵抗はよりよく一致し、ステレオアンプのチャンネルの周波数応答の不一致が減少するため、この場合の不均一なレギュレーションは許容できると考えられます。

抵抗器 R4 の存在は重要ではありません。その目的は、リンクの相互影響を軽減し、高周波における周波数応答の変曲周波数を統合することです。原則として、R4=(0,3...1,2)*R1となります。以下に示すように、場合によっては完全に放棄される可能性があります。

上記の「基本」バージョンのレギュレータは、通常、ハイエンドの無線機器で使用されます。家電製品では、もう少し簡略化したバージョンが使用されます（図2）。このようなコントローラーの近似対数振幅周波数特性 (LAFC) を図 2b に示します。高周波リンクの簡素化により、高周波領域の規制がある程度曖昧になり、この領域の周波数応答に対する前後のカスケードの影響がより顕著になりました。

n = 2 の同様の補正器 (グループ「A」の可変抵抗器を使用) は、2 年代後半から 60 年代前半の単純なアマチュアアンプ [70] で特に人気がありました (主に減衰が低いため) が、すぐに n の値は今日は通常の値まで上昇しました。調整の範囲、調整、および調整器の選択に関して上で述べたことはすべて、補正器の簡素化されたバージョンにも当てはまります。

周波数応答の上昇と下降の領域で周波数応答を対称に調整するという要件を放棄すると（ちなみに、実際には下降する必要はありません）、回路はさらに簡素化できます（図3）。、a）。図 3b に示すレギュレータの LAFC は、抵抗器 R2、R4 のスライダの極端な位置に対応します。このようなレギュレータの利点は単純さですが、その特性はすべて相互接続されているため、調整の便宜のために n=3...10 を選択することをお勧めします。なお、ｎが大きくなるにつれて上昇度合いは大きくなり、低下度合いは小さくなる。バクサンダル補正器の従来のバージョンについて上で述べたことはすべて、この非常に単純化されたバージョンに完全に当てはまります。

ただし、バクサンダル回路とその変形は、パッシブ 4 バンドトーンコントロールの唯一可能な実装では決してありません。トーンコントロールの 4 番目のグループは、ブリッジに基づいてではなく、周波数依存の分圧器に基づいて作成されています。トーンコントロールの洗練された回路ソリューションの例として、真空管エレクトリックギターアンプのさまざまなバリエーションで使用されるトーンブロックを挙げることができます。このレギュレーターの「ハイライト」は、調整の過程での周波数応答の屈曲周波数の変化であり、これが「クラシック」エレキギターのサウンドに興味深い効果をもたらします。その基本スキームを図 XNUMX の a に示し、近似 LAFC を図 XNUMX の b に示します。変曲点の時定数を決定するために計算された依存関係もそこに示されています。

可聴周波数が低い領域で調整すると、周波数応答の傾きを変えずに屈折周波数が変わることが簡単にわかります。可変抵抗器R4のスライダーが（スキームに従って）低い位置にある場合、低い周波数での周波数応答は線形です。エンジンを上に動かすと、エンジンに上昇が現れ、調整過程の変曲点が低周波数の領域にシフトします。スライダーをさらに動かすと、抵抗R4の上部（回路による）セクションが抵抗R2をシャントし始めます。これにより、高周波の変曲点がより高い周波数にシフトします。したがって、調整するとき、低周波数の上昇は中間周波数の下降によって補完されます。高周波レギュレーターはシンプルな一次フィルターで、特別な機能はありません。

このスキームに基づいて、低周波数と高周波数の周波数応答を調整できる音色ブロックのいくつかのオプションを構築できます。さらに、より低い周波数の領域では周波数応答の増加と減少の両方が可能ですが、より高い周波数の領域では増加のみが可能です。

低周波数領域における周波数応答の周波数応答制御を備えたトーンブロックの変形例を図 5 の a に、その LAF を図 5 に示します。 2B. 抵抗 R3 は周波数応答の屈曲周波数を制御し、RXNUMX はその傾きを制御します。レギュレーターの組み合わせ動作により、大幅な制限とより優れた制御の柔軟性が得られます。

音色ブロックの簡略化されたバージョンの図を図 6 に示します。a、その LFC、図 6 です。 3b. これは本質的に、図 4a に示す低周波リンクと図 XNUMXa に示す高周波リンクのハイブリッドです。

低周波領域と高周波領域の周波数特性制御機能を組み合わせることで、7つのコントロールで簡単な複合トーンコントロールが得られ、ラジオや車載機器での使用に非常に便利です。その概略図を図7、a、およびLACHH - 図に示します。 1b. 可変抵抗器 RXNUMX のエンジン方式に従って低い位置では、周波数応答は周波数範囲全体にわたって線形に近くなります。

値を上げていくと、より低い周波数で周波数応答の上昇が現れ、調整の過程での低周波数変曲点がより低い周波数に移動します。エンジンがさらに動くと、抵抗器R1の上部（スキームに従って）がコンデンサC1をオンにし、これにより高周波数が上昇します。

可変抵抗器 R1 をスイッチに置き換えると (図 8、a および 8、b を参照)、検討中のレギュレーターは 1 年代に人気があった最も単純なトーンレジスター (ポジション 2 - クラシック、3 - ジャズ、50 - ロック) に変わります。 -60年代、そして90年代のラジオテープレコーダーやミュージックセンターのイコライザーで再び使用されました。

トーンコントロールの分野では、すべてが長い間言われてきたように見えるという事実にもかかわらず、さまざまな受動的補正回路は提案されたオプションに限定されません。忘れ去られていた多くの回路ソリューションが、新たな質的レベルで復活を遂げています。たとえば、低周波と高周波のラウドネスコントロールを個別に備えたボリュームコントロールなど、非常に有望です [3]。

文学

Shkritek P. サウンド回路のリファレンスガイド (ドイツ語から翻訳) - M. Mir 1991、pp. 151-153 。
クリロフ G. ブロードバンド ULF - ラジオ、1973 年、No 9、p.56,57、XNUMX。
Shikhatov A. 複合周波数応答制御ユニット - ラジオ、1993 年、No 7、p.16。

出版物: www.bluesmobil.com/shikhman

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