plik

W sprzęcie średniej i wyższej klasy powszech-
nie stosowane były i są korektory barwy
dźwięku. Korektory można zrealizować bez
jakichkolwiek elementów wzmacniających,
niemniej wykorzystanie wzmacniaczy ope-
racyjnych pozwala zrealizować je w prosty i
elegancki sposób.

Zacznijmy od bardzo pożytecznego i bar-

dzo popularnego korektora dwupunktowego,
zwanego często motylkiem, bo charaktery-
styki regulacji przypominają trochę skrzydła
motyla. Korektor ten pozwala niezależnie
regulować tony niskie i wysokie, a częstot-
liwości średnie, zwykle w okolicach 1kHz,
przechodzą przez korektor bez zmian.

Podstawą tego rodzaju regulatorów jest

wzmacniacz odwracający o wzmocnieniu
równym 1. Korekcja polega po prostu na
zmianie wzmocnienia tonów niskich i wyso-
kich. Znacznie więcej szczegółów podanych
jest w Technikaliach.

W literaturze można spotkać kilka wersji

dwupunktowych korektorów, różniących się
pewnymi szczegółami budowy. My zacznij-
my od schematu z rysunku 21. Nie jest to
może najlepsza wersja, ale zrealizujemy ją
bez trudu za pomocą elementów, które masz
w zestawie EdW A07. Mój model pokazany
jest na fotografii 22.

Taki regulator barwy możesz łatwo

wypróbować w praktyce. Na przykład na
wejście możesz podać sygnał z empetrójki,
a do wyjścia dołączyć albo słuchawki, jak w
poprzednim układzie, albo za pomocą kabla
z wtykami chinch
(RCA) podać
wygnał na wejście
AUX dowolnego
wzmacniacza mocy.
Przekonasz się, że
zakres regulacji
i tonów niskich, i
wysokich jest duży.

Zauważ, że w

układzie połączy-
łem równolegle
dwa kondensatory
C4, C5, by uzyskać

pojemność 20nF. Tylko
dlatego, że w zestawie
EdW A07 mamy po
dwa kondensatory 1nF
i 10nF. Ale warto prak-
tycznie sprawdzić, jak
wartości kondensatorów
C

(C4+C5) oraz C

(C6) wpływają na cha-
rakterystyki regulacji.
Rysunek 23 pokazuje
charakterystyki regu-
lacji przy wartości C

= C4+C5 = 20nF przy
maksymalnym podbiciu
i maksymalnym tłumie-
niu. Natomiast rysunek
24 przedstawia wpływ
pojemności C

przy

skręceniu potencjometrów na minimum. Jak
widać z tego rysunku, zwiększanie pojem-
ności C

przesuwa częstotliwość graniczną

w lewo, czyli w stronę niższych często-
tliwości i zmniejsza tym samym zakres
regulacji. Natomiast z pojemnością C

(C6)

jest odwrotnie: czym mniejsza wartość C6,
tym mniejszy jest zakres regulacji tonów
wysokich. Zmieniając te pojemności, może-
my śmiało zmieniać właściwości korektora.
W świetle rysunku 24 optymalną wartością
C

wydaje się 47nF (33nF...68nF) oraz C

= 1nF, ponieważ zwykle uznajemy czę-
stotliwość 1kHz jako „środkową”. Ale w

zasadzie środek pasma akustycz-

nego 20Hz...20kHz to częstotliwość 632Hz
i niektóre korektory tego typu mają „punkt
neutralny” właśnie w okolicach 640Hz, a
nie 1kHz.

Muszę też zwrócić Ci uwagę na kilka istot-

nych kwestii. Otóż układ ten z konieczności
jest zrealizowany jak najoszczędniej, żeby
wykorzystać elementy z zestawu EdW A07.
Po części wzorowałem się na nietypowym
„minimalistycznym” układzie z rysunku 25,
opisanym w materiałach Texas Instruments

Elektronika dla początkujących,

czyli wyprawy na oślą łączkę

Ćwiczenie 4. Korektor barwy dźwięku

EdW A07

Ośla łączka

Wrzesieñ 2010

Elektronika dla Wszystkich

100nF

R2
100kW

U1A

U1B

TL082

R4
1MW

100nF

C3
100 F

100 F

1000 F

10kW

P2 10kW

100kW

10kW

22kW

100kW

C4=C5=10nF

C6 1nF

C =C +C

+9...+12V

Rys. 21

Fot. 22

Rys. 23

Rys. 24

Ośla łączka

(SLYT155), gdzie
oprócz niewielkiej
liczby elementów,
zwraca uwagę obec-
ność trzech kon-
densatorów o jed-
nakowej wartości, a
potencjometry mają
wartości różniące się

10-krotnie. Jednak w zdecydowanej więk-
szości tego rodzaju regulatorów stosuje się
potencjometry o jednakowej wartości, a kon-
densatory włączone są inaczej. Także i Ty,
jeśli będziesz chciał zrealizować praktycz-
ny regulator barwy dźwięku, wykorzystasz
inne rozwiązania. Omówimy je w następnym
odcinku.

Piotr Górecki

Zasada działania klasycznych regu-
latorów barwy dźwięku jest prosta,
ponieważ są to w sumie wzmacniacze
odwracające, a podstawowy obwód
regulacyjny wygląda jak na rysun-
ku B1. Przy ustawieniu suwaka w
środkowym położeniu, wzmocnienie
wynosi 1, czyli nie ma zmian (ściślej
–1, bo wzmacniacz odwracający zamienia
fazę na przeciwną, ale to nie ma znaczenia).
W położeniach skrajnych sygnał jest albo tłu-
miony, albo wzmacniany. O wartości wzmoc-
nienia/tłumienia decyduje stosunek rezystan-
cji potencjometru do wartości „rezystorów
pomocniczych”. Przy wartościach rezystorów
R1 = R2 = 11k

Ω, P1 = 100kΩ, zakres regula-

cji wynosiłby 1/10...10, czyli w mierze decy-
belowej dokładnie –20dB...+20dB. W prak-
tyce należy wziąć pod uwagę, że tolerancja
potencjometrów wynosi zwykle 20%, więc
nie trzeba silić się na dokładność. Dlatego z
reguły stosuje się wartości R1 = R2 = 10k

i P1 = 100k

Ω.

Dodanie jednego kondensatora C1 według

rysunku B2 powoduje poważną zmianę. Dla
bardzo niskich częstotliwości kondensator
ten ma bardzo dużą reaktancję i możemy
uznać, że go w ogóle nie ma. Wtedy zgod-
nie z rysunkiem B1 zakres regulacji wynosi
–20dB...+20dB. Z kolei dla bardzo wysokich
częstotliwości można przyjąć, że kondensator
C1 stanowi zwarcie. Wtedy układ zachowuje
się jak wersja z rysunku B3. Potencjometr
jest zwarty przez maleńką reaktancję C1 i nie
można niczego regulować. Rs to rezystancja
wypadkowa równoległego połączenia połó-
wek potencjometru. W pozycji środkowej

potencjome-
tru P1 war-
tość rezy-
stancji Rs
jest równa
p o ł o w i e
wartości P1,
przy innych
ustawieniach
P1 rezystan-
cja Rs jest
mniejsza, w
s k r a j n y c h
położeniach potencjometru, Rs jest równa
zeru. Zmienia się wprawdzie wartość rezy-
stancji Rs, ale dla tych wysokich częstotliwo-
ści niczego to nie zmienia – wzmocnienie jest
wtedy stałe, dokładnie równe 1, wyznaczone
tylko przez stosunek rezystorów R2/R1.

Dla jakichś często-

tliwości pośrednich
reaktancja konden-
satora jest porówny-
walna z wartościa-
mi R1, R2, P1 i dla
tego zakresu częstot-
liwości można regulo-
wać wzmocnienie, ale
w zakresie mniejszym,

niż –20dB...+20dB. Ilustruje to rysu-

nek B4. Linie przerywane poka-
zują idealizowany przebieg cha-
rakterystyki częstotliwościowej.
W rzeczywistości charakterysty-
ki nie są ostre, tylko łagodne – w
„punktach załamania” występu-
je różnica o 3dB, jak pokazu-
je pomarańczowa linia. Tak jak

to jest standardowo w filtrach,
liczbowa wartość reaktancji
kondensatora jest wtedy równa
współpracującej rezystancji.
Można powiedzieć w pewnym
uproszczeniu, że przy częstotli-
wości załamania f

reaktancja

kondensatora C1 jest równa R1

(i R2). Natomiast dla częstotliwości f

jest

równa rezystancji P1. W praktyce wartość

częstotliwości f

wynosi 100Hz...1kHz, co

przy dziesięciokrotnym stosunku P1/R1 daje
wartości f

odpowiednio 10Hz...100Hz.

A teraz rozważmy obwód z potencjometrem

P2 i kondensatorem C2 według rysunku B5.
Początkujący niesłusznie uważają, że działanie
drugiego potencjometru do regulacji tonów
wysokich jest niezależne od obwodu regulacji
tonów niskich. Prawda jest inna. Rysunek

B3 pokazał, że dla wysokich
częstot-liwości kondensator
C1 praktycznie stanowi zwar-
cie i wzmocnienie jest wtedy
równe 1. Przeanalizujmy teraz
sytuację przy wysokich czę-
stotliwościach, gdy C1 stanowi
zwarcie i gdy P1 jest w środko-
wym położeniu – wtedy sytua-
cja wygląda jak z lewej strony

Rys. 25

R =R

R <R

R >R

R =61k

R =11k

R =111k

R =61k

R =111k

R =11k

G = 1 = 0dB

G = 10 = +20dB

G = 0,1 = –20dB

G>1

G<1

11kW

100kW

11kW

Rys. B1

Rys. B2

przy wysokich czêstotliwoœciach

- zwarcie przez C1

przy wysokich czêstotliwoœciach

- zwarcie przez C1

R =

Rys. B3

tony

wysokie

tony

niskie

czêstotliwoœæ

Rys. B4

Rys. B5

TECHNIKALIA

R E K L A M A

Ośla łączka

TECHNIKALIA

rysunku B6, a wartość Rs =
0,5*P1. Jak pokazuje wersja
z prawej strony rysunku B6
(porównaj rysunek 3), gdy
P2 też jest w środkowym
położeniu, na jego suwaku
napięcie jest zawsze równe
zeru, a co ważne Rc = Rd,
więc kondensator C2 nie
ma wpływu na charaktery-
stykę częstotliwościową i
wzmocnienie jest równe 1,
ściślej –1. W jednym skraj-
nym położeniu suwaka P2
(w lewo na rysunku B6),
kondensator C2 jest dołączony wprost do
wejścia i wypadkowy schemat wygląda jak
na rysunku B7 (rezystancja potencjometru P2
jest wtedy włączona między wejście i wyjście
korektora i nie ma wpływu na charakterystyki
częstotliwościowe). Przy wzroście częstotli-
wości reaktancja C2 maleje i wzmocnienie
ze wzrostem częstotliwości się zwiększa, co
pokazuje charakterystyka częstotliwościowa.
W przeciwnym skrajnym położeniu suwaka
P2 (w prawo na rysunku B6), kondensator C2
jest dołączony do wyjścia według rysunku
B8. Wtedy z kolei ze wzrostem częstotliwości
wzmocnienie maleje, ponieważ maleje reak-
tancja C2. Idea pokazana na uproszczonych
schematach na rysunkach B7 i B8 jest bardzo
prosta, ale jest tu kłopot z obliczeniami.

C z ę s t o t l i w o ś ć

charakterystyczna dla
tonów wysokich (częstotli-
wość załamania) jest taka, przy
której reaktancja C2 staje się
równa współpracującej rezy-
stancji wypadkowej R1, R2,
Rs.

Wszystko pięknie, tylko

jaka jest ta wypadkowa war-
tość

współpracującej rezy-

stancji?

W grę wchodzą dwa problemy. Po pierw-

sze mamy układ gwiazdy, złożonej z rezy-
storów R1, R2, Rs i nie bardzo wiemy, jak
zabrać się do obliczeń. Po drugie, w prostym
układzie z rysunków B5, B6 rezystancja
Rs nie jest stała! Zależy ona od ustawienia
suwaka P1 – przecież Rs zmienia się od
zera do 0,5*P1 przy regulacji tonów niskich.
Sygnalizowałem już to przy okazji rysunku
B3. Oznacza to, że ustawienie potencjometru
tonów

niskich P1 zmienia Rs i tym samym...

wpływa na charakterystykę w zakresie tonów
wysokich! A to na pewno jest niepożądane.

Możemy zmniejszyć problem, wprowa-

dzając dodatkowy rezystor R3 w obwodzie
suwaka potencjometru P1, co zmniejszy
wpływ położenia suwaka P1. Ale jesz-

cze lepszym
s p o s o b e m

będzie i dodanie takiego rezystora, i
zastosowanie dwóch kondensatów
zamiast jednego C1. Oba sposoby poka-
zane są na rysunku B9. W tej drugiej
wersji przy wysokich częstotliwoś-
ciach kondensatory C1a i C1b zwierają
wszystkie trzy końcówki potencjometru
i wartość

współpracującej rezystancji

jest wtedy niezmienna, równa wartości
dodanego rezystora R3. Ale niestety
nadal nie wiemy, jaką wartość mają
rezystancje wypadkowe, z którymi
współpracuje C2. Aby to określić, nale-
żałoby wrócić do szkolnych rozważań,
którymi są męczeni uczniowie w pierw-
szych klasach technikum. Mianowicie
trzeba przekształcić gwiazdę na trójkąt

o takich samych właściwościach. Otóż taka
konwersja daje wyniki pokazane na rysunku
B10. Co najważniejsze, wartości interesu-
jących nas rezystancji R

, R

są równe i

wynoszą R1+2R3. Natomiast wartość rezy-
stancji R

nas nie obchodzi, bo nie ma wpły-

wu na działanie regulatora.

Teraz już wiemy, że w sytuacjach z rysun-

ków B7 i B8, pojemność C2 współpracu-
je z rezystancjami R

=R1+2R3, jak

pokazuje rysunek B11. Możemy więc okre-
ślić częstotliwość załamania w układach z
rysunków B7 i B8. W praktyce dobieramy
kondensator C2 tak, żeby jego reaktancja dla
częstotliwości złamania f

, zazwyczaj rów-

nej 1...3kHz, była równa rezystancji R1+2R3,
czyli według zależności:

C2 = 1 / 2

πf

(R1+2R3).

I oto mamy klasyczny regulator, zwany

regulatorem Baxandalla, którym bliżej zaj-
miemy się w następnym odcinku.

podbite

tony

wysokie

tony

niskie

czêstotliwoœæ

Rys. B7

st³umione

tony wysokie

tony

niskie

czêstotliwoœæ

Rys. B8

C1b

C1a

Rys. B9

=R1+2R3

podbicie tonów

st³umienie tonów

wysokich (rys. B7)

wysokich (rys. B8)

Rys. B10

Rys. B11

R E K L A M A

R =

U=0

R1 = R2

U=0

R1 = R2 i R = R , wiêc G = 1

dla wysokich czêstotliwoœci

Rys. B6