パッシブトーンコントロール。スキーム、説明

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パッシブトーンコントロール。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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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、レギュレートされた信号に大きな歪みが生じることです。そのため、高品質の機器で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、欠陥がないわけではありません。それらの最大のものは、制御範囲に対応する大幅な信号減衰です。しかし、最新の音響再生機器のトーンコントロールの深さは小さいため (8 ～ 10 dB 以下)、ほとんどの場合、信号経路に追加の増幅ステージ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では、前段の出力インピーダンスを低くし、後段の入力インピーダンスを高くする必要があることに注意してください。

1952年に英国のエンジニアBaksandal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。その古典的なバージョンは、ブリッジを形成する1つの1次フィルターユニット（低周波数R3C2R2C3R5と高周波数C4R6C7R1R1）で構成されています（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XNUMXに示します。 XNUMXb。 LAFC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。

パッシブトーンコントロール
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理論的には、6 次リンクで達成可能な最大周波数応答スロープは 4 オクターブあたり 5 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 (1 年以内) と前後のカスケードの影響により、オクターブあたり 3 ～ XNUMX dB を超えません。トーンを調整するとき、Baksandal フィルターは、変曲周波数を変更せずに、周波数応答の勾配のみを変更します。中周波数でレギュレータによって導入される減衰は、比 n=RXNUMX/RXNUMX 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するため、それを大きくするには、変曲周波数を中間周波数領域に設定します。順番に、調整の相互影響をはらんでいます。

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、次の周波数でのトーンコントロールが可能になります。周波数 100 kHz に対して 10 Hz および 1 kHz は±14..18dB です。上で述べたように、スムーズな制御を実現するには、可変抵抗器 R2、R7 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、レギュレータースライダーの中間位置で線形の周波数応答を得るには、可変抵抗器の上部セクションと下部セクション (スキームに従って) の抵抗比も n に等しくなければなりません。「Hyend」では n=2...3 で、±4 の調整範囲に対応します。 ..8 dB であれば、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」)。ただし、同時に、周波数特性の低下と上昇領域での伸びがあり、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減らし、より高い可聴周波数の領域で周波数応答の変曲周波数をまとめることです。原則として、R4= =(0,3...1,2)'R1 です。以下に示すように、場合によっては完全に放棄することもできます。前段と後段のコントローラへの影響を軽減するには、出力 Rout と入力 Rin の抵抗をそれぞれ Rout < >R3.

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、やや簡略化されたバージョンが使用されます（図2a）。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2,6に示します。 XNUMX。その高周波リンクの単純化は、より高い周波数の領域での規制のいくらかの曖昧さをもたらし、この領域での周波数応答に対する前後のカスケードのより顕著な影響をもたらしました。

パッシブトーンコントロール
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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 の値は次のように増加しました。現在の値。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。

上昇と下降の領域で周波数応答の対称的な調整の要件を放棄すると（ちなみに、下降の必要性は実際には発生しません）、回路をさらに簡素化できます（図3、a） . 図に示す。レギュレータのZ.b LACHHは、抵抗器R2、R4のエンジンの極端な位置に対応しています。このようなレギュレータの利点はシンプルさですが、そのすべての特性が相互に関連しているため、調整の便宜上、n = 3 ... 10 を選択することをお勧めします。 n が増加するにつれて、上昇の急峻さが増し、下降の勾配が減少します。 Baksandal コレクターの伝統的な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適用されます。

パッシブトーンコントロール
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ただし、Baksandal トーンコントロール回路とそのバリエーションは、決してパッシブ 4 バンドトーンコントロールの唯一の可能な実装ではありません。レギュレータの4,6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られています。レギュレーター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かつて使用されていた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、トーンコントロールの過程における周波数応答の変化の周波数の変化であり、「クラシック」エレクトリックギターのサウンドに興味深い効果をもたらします。その基本的なスキームを図 XNUMX に示します。近似した LFC を図 XNUMXa に示します。 XNUMX. 変曲点の時定数を決定するための計算された依存関係もそこに示されています。

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可聴周波数の低い領域での調整は、周波数応答の傾きを変えずに変曲周波数を変えることが容易にわかります。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、上昇が現れ、調整の過程で変曲点がより低い周波数の領域に移動します。スライダをさらに動かすと、抵抗器 R4 の上部 (回路によると) のセクションが抵抗器 R2 をシャントし始め、これにより高周波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、低周波数の上昇は中周波数の下降によって補完されます。より高い可聴周波数レギュレータは単純な一次フィルタであり、特別な機能はありません。

このスキームに基づいて、低音域と高音域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あり、より高い周波数では増加のみが可能です。

低周波数領域の周波数応答の変曲周波数を調整した音色ブロックの変形例を図に示します。 5、a、そのLACHH - 図。 5,6. 抵抗 R2 は周波数応答の変曲周波数を制御し、R5 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。

パッシブトーンコントロール
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音色ブロックの簡略版の図を図 6 に示します。図６ａ、そのＬＡＣＨＨ－図中。 6,6. 本質的には、図 3 に示す音色ブロックの低域リンクのハイブリッドです。 4、a、および図XNUMX、aに示す音色ブロックの高周波リンク。

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低域と高域の周波数特性コントロール機能を組み合わせることで、7つのコントロールでシンプルな複合トーンコントロールが得られ、ラジオやカー機器での使用に非常に便利です。その概略図を図に示します。 7、aおよびLACHH - 図中。 1b. 可変抵抗器R1のエンジンの（スキームによると）低い位置では、周波数応答は周波数範囲全体で線形に近くなります。上に動かすと低域に立ち上がりが現れ、調整過程の低域変曲点が低域にシフトします。エンジンがさらに動くと、抵抗器R1の上部（スキームによる）セクションがコンデンサCXNUMXをオンにし、より高い周波数が上昇します。

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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）、考えられるレギュレーターは、1年代に人気のある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 年代に使用され、90 年代にはラジオテープレコーダーや音楽センターのイコライザーで再利用されました。

パッシブトーンコントロール
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トーンコントロールについては長い間言われてきたように見えますが、受動的補正回路の種類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、非常に有望なのは、低周波と高周波に対して個別のラウドネス制御を備えたボリュームコントロールです [3]。

文学

Shkritek P. サウンド回路のリファレンスガイド (ドイツ語からの翻訳)。 - M.: ミール、1991 年、p。 151-153。
クリロフG.ブロードバンドULF。 -ラジオ、1973年、第9号、c.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.

著者: A. シハトフ、モスクワ。出版物: N. ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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