4
Korektor fazy
12/2000 Elektronik
Umożliwia płynną regulację fazy sygnału podawanego do wzmacniacza subwoofera aktywnego. Dzięki temu można wyeliminować ewentualne tłumienie dźwięków o częstotliwościach leżących na granicy pasma subwoofera i zestawów głośnikowych przednich. Przeznaczony do zabudowania w układzie subwoofera aktywnego opisanego w PE.
■Działanie i schemat ideowy
Fabryczne subwoofery aktywne są ostatnio wyposażane w układ regulacji fazy sygnału wyjściowego. Najczęściej jest to tylko przełącznik umożliwiający zmianę fazy sygnału o 180°. Uzyskuje się to przez przełączenie faz zacisków wyjściowych wzmacniacza względem zacisków głośnika. Bez takiego przełącznika wymagana byłaby zamiana końcówek przewodu podłączonego do głośnika. Jest to do zrobienia w konstrukcji amatorskiej. Konstrukcje fabryczne nie umożliwiają bezpośredniego dostępu do wyjścia wzmacniacza i dlatego posiadają przełącznik. Jedynie subwoofery z tzw. ..górnej półki cenowej" wyposażane są w płynną regulację fazy.
Jaki jest cel stosowania tej regulacji? Powszechnie uważa się. że faza sygnału akustycznego nie zmienia jakości odtwarzania. Problemy pojawiają się już przy odtwarzaniu stereofonicznym, gdzie wymagana jest oprócz takich samych wzmocnień zgodność faz sygnałów kanałów L i R W przypadku subwoofera współpracującego z zespołami głośnikowymi kanałów przednich problem pojawia się na granicy przejścia między pasmem częstotliwości odtwarzanych przez subwoofer a pasmem odtwarzanym przez zespoły głośnikowe. Najlepiej ilustruje to rys. 1.
W pewnym zakresie częstotliwości, odtwarzane są jednocześnie dźwięki z subwoofera i kolumn. Przy zgodnych fazach obu fal akustycznych następuje ich sumowanie i płynne przejście z pasma odtwarzanego przez subwoofer do pasma kolumn -rys.Ib. Niezgodność faz. a zwłaszcza przeciwne kierunki fal (przesunięcie o 180°) powodują wytłumienie dźwięków z pasma pośredniego - rys.lc. Szerokość wytłumionego pasma zależy od nachyleń charakterystyk przenoszenia. Stroma charakterystyka częstotliwościowa filtru dolnoprzepusto-wego subwoofera powoduje jednak duże zmiany fazy sygnału wyjściowego. Układ regulacji fazy umożliwia skompensowanie tych zmian i uzyskanie poprawnego odtwarzania dźwięków z pasma pośredniego.
Proponowany do wykonania układ umożliwia płynną regulację przesunięcia fazy sygnału wyjściowego względem wejściowego w zakresie 360° poczynająć od częstotliwości 120 Hz. Dla częstotliwości mniejszych zakres regulacji jest mniejszy i osiąga przy częstotliwości 10 Hz około 180°. Wzmocnienie napięciowe przesuw-nika wynosi około 1 V/V. Rezystancja wejściowa równa jest 100 kft. wyjściowa natomiast jest bardzo mała. Przy napięciu zasilania ± 12 V zakres liniowości pracy wynosi około 7 V (wartość skuteczna). Pasmo przenoszenia zaczyna się od 0 Hz. Górna częstotliwość graniczna wynosi ponad 100 kHz. Pobór prądu z zasilacza nie przekracza 6 mA.
Układ zbudowano w oparciu o wzmacniacze operacyjne TL 081 i TL 082. Są to wzmacniacze z wejściem na tranzystorach polowych. Należą do tej samej rodziny co TL 071. Posiadają od niego nieco gorsze parametry. Z nawiązką jednak wystarczające do realizacji opisywanego układu.
Jeden ze wzmacniaczy pełni rolę wtórnika wejściowego. Na dwóch kolejnych zrealizowano właściwe przesuwniki fazy. Schemat ideowy układu prezentuje rysunek 2.
Sygnał wejściowy np. z filtru aktywnego subwoofera podawany jest przez rezystor R3 do wejścia nieodwracającego wzmacniacza USla. Wzmacniacz ten pracuje jako tzw. wtórnik po połączeniu wyjścia z wejściem odwracającym. Rezystor R4 ustala rezystancję wejściową układu, dzięki bardzo dużej rezystancji wejściowej wzmacniacza operacyjnego. Zadaniem wtórnika jest uniezależnienie warunków pracy przesuwnika od parametrów źródła sygnału. Jego mała rezystancja wyjściowa umożliwia uzyskanie pełnego zakresu regulacji przesunięcia fazy.
Właściwy przesuwnik fazy to dwa identyczne stopnie zrealizowane na wzmacniaczach USIb i US2. Każdy z tych stopni umożliwia uzyskanie przesunięcia fazy wynoszącego 180°. O wprowadzanym przesunięciu fazy decydują elementy podłączone do wejść nieodwracających przesuwników - C3 i R6 + PI (C5 i R9 +
PI). Rezystory R5 i R7 (R8 i RIO) określają wzmocnienie napięciowe przesuwników. ^
Dla najmniejszych częstotliwości prze®' suwniki działają jako wzmacniacze odwracające. wskutek dużych reaktancji kondensatorów C3. C5. Każdy wprowadza przesunięcie fazy 180°. co razem daje 360°. Wzrost częstotliwości powoduje zwiększanie napięcia podawanego na wejście nie-odwracające. Napięcie to jest zbierane z rezystora szeregowo połączonego z kondensatorem. Jego faza zmienia się wraz z częstotliwością. W skrajnym przypadku (przy dużej częstotliwości) gdy reaktancja kondensatora jest bardzo mała przesuwnik pracuje jako wzmacniacz nieodwracający. Przesunięcie fazy wynosi 0°. Tak więc wraz ze wzrostem częstotliwości przesunięcie fazowe zmienia się łącznie o 360°.
Zmieniając rezystancję układu wej-
z kolumnami przednimi