KOREKTORY FREKVENČNÍ CHARAKTERISTIKY NFZ Korektory mohou fungovat jako pasivní nebo aktivní. Pasivní korektory jsou zapojeny přímo v cestě nf signálu, aktivní korektory se skládají ze zesilovače v přímé cestě nf signálu a pasivními korektory ve smyčce ZZV. pasivní korekční obvod
zesilovač
pasivní korekční obvod
obr. 1
1. PASIVNÍ KOREKTORY 1.1 TÓNOVÁ CLONA Úkol: potlačit výšky (většinou u rozhlasových přijímačů s rozsahy AM).
au
zlom způsobený odporovým děličem R1 a R2//RZ
0 dB
fd
f/h
fh
obr. 1.1-1 Realizace: Tónová clona je tvořena impedančním děličem s frekvenčně závislým přenosem. Je-li spínač vypnut, prochází nf signál rezistorem R1, který spolu se zátěží RZ (většinou potenciometrem pro regulaci hlasitosti, tj. regulaci velikosti nf signálu) tvoří odporový dělič. Frekvenční charakteristika má průběh podle modré čáry na obr.. Jestliže spínač sepneme, na nízkých a středních frekvencích se prakticky nic nezmění, avšak na vysokých frekvencích se paralelně k RZ zařadí R2, což povede k výraznému poklesu frekvenční charakteristiky. Frekvenční charakteristika má nyní průběh podle červené čáry na obr. (čárkovaný úsek fr. charakteristiky by připadal v úvahu v případě, že by byl rezistor R2 nahrazen zkratem - to však není výhodné,
-1-
f
neboť by byl na vysokých frekvencích signál potlačen příliš a mohl by se uplatnit vlastní šum následujícího zesilovače.
R1
C
u2
R2
u1
S
RZ
Poznámka: Nevýhodou uvedeného uspořádání obvodu je skutečnost, že se mění horní mezní frekvence obvodu s polohou jezdce potenciometru hlasitosti, neboť paralelně k jeho odporu se řadí (a to podle polohy jezdce pokaždé jinak) vstupní odpor následujícího zesilovače. Jestliže bychom obvod tónové clony zařadili až za potenciometr hlasitosti, byla by situace ještě horší, neboť by se výrazně měnil jeho výstupní odpor, který by byl v tomto případě zařazen do série s rezistorem R1.
obr. 1.1-2 1.2 KOREKTOR HLOUBEK Úkol: umožnit zdůraznění H+ nebo potlačení H- nízkých frekvencí (tedy umožnit relativní potlačení nebo zdůraznění středních a vysokých frekvencí).
au
0 dB -3 dB
největší možný rozsah regulace zdůraznění a potlačení hloubek
-6 dB/okt.
6 dB/okt.
f0
využitelný rozsah regulace zdůraznění a potlačení hloubek
H+
potřebný útlum na středních a vysokých frekvencích, aby bylo možné realizovat požadované zdůraznění hloubek
H-
f1
obr. 1.2-1
-2-
f
Realizace: Korektor hloubek je na středních a vysokých frekvencích tvořen odporovým děličem (kondenzátory C1 a C2 mají malou reaktanci), na nízkých frekvencích se začíná reaktance kondenzátorů C1 a C2 uplatňovat a do hry tak vstupuje potenciometr PH, který byl na středních a vysokých frekvencích zkratován právě kondenzátory C1 a C2).
R1
C1
H+ R0
u0
u1
PH HR2
u2
C2
RZ
obr. 1.2-2
Poznámka: Je možné volit i různé hodnoty zdůraznění nebo potlačení hloubek na frekvenci f0 (znamená to ovšem, že pro zdůraznění nebo potlačení hloubek vyjdou dvě různé frekvence f1 a f/1). Postup návrhu korektoru hloubek Zadání:
potlačení a zdůraznění na f0; vstupní odpor na středních a vysokých frekvencích (musí vyhovovat dále uvedeným předpokladům)
Předpoklady:
R0 (R1 + R2); RZ (R1 + R2)
Vstupní impedance na středních a vysokých frekvencích: Zvst = R1 + R2 Přenos na středních a vysokých frekvencích: H0
U2 R2 U1 R1 R 2
-3-
Základní útlum na středních a vysokých frekvencích:
b0 20 log
R1 R2 1 20 log b Z 3dB R2 H0
Velikost rezistoru R2: R 2 (R1 R 2 ) 10
b0 20
Velikost rezistoru R1: R1 Z vst R 2
Protože pod f1 je strmost frekvenční charakteristiky p = 6 dB/okt, bude zřejmě platit b
0 f f1 0 f0 2 p H0
Velikost kondenzátoru C2: C2
1 2 f0 (R1 R 2 )
Velikost kondenzátoru C1:
C1
1 2 f1 (R1 R 2 )
Velikost potenciometru PH:
PH Kontrola:
1 2 f 0 C 1
PH R1 + R2
Výstupní odpor korektoru na středních a vysokých frekvencích (musí vyhovovat výše uvedeným předpokladům): R výst
R 0 R1 R 2 R 0 R1 R 2
Poznámka: V případě vzájemné odlišnosti zdůraznění a potlačení musíme návrh pro každý případ provést zvlášť.
-4-
1.3 KOREKTOR VÝŠEK Úkol: umožnit zdůraznění V+ nebo potlačení V- vysokých frekvencí (tedy umožnit relativní potlačení nebo zdůraznění středních a nízkých frekvencí).
au 0 dB -3 dB
V+ 6 dB/okt. potřebný útlum na středních a nízkých frekvencích, aby bylo možné realizovat největší možný požadované zdůraznění rozsah regulace výšek zdůraznění a potlačení výšek
využitelný rozsah regulace zdůraznění a potlačení výšek
-6 dB/okt.
f2
V-
f3
f
obr. 1.3-1 Realizace: Korektor výšek je na středních a nízkých frekvencích tvořen odporovým děličem R3 a R4 (kondenzátory C3 a C4 mají velkou reaktanci), na vysokých R3 frekvencích se začíná C 3 V+ reaktance kondenzátorů C3 a C4 zmenšovat a do PV hry tak vstupuje potenciometr PV, který byl u1 na středních a nízkých R0 Vfrekvencích „odpojen“ C4 u2 RZ právě kondenzátory C3 a C4). S ohledem na u0 odstup s/š na výstupu R5 R4 korektoru výšek je na vysokých frekvencích do série s PV připojen rezistor R5. obr. 1.3-2
-5-
Poznámka: Je možné volit i různé hodnoty zdůraznění nebo potlačení výšek na frekvenci f3 (znamená to ovšem, že pro zdůraznění nebo potlačení výšek vyjdou dvě různé frekvence f2 a f/2). Postup návrhu korektoru výšek Zadání:
potlačení a zdůraznění na f3; vstupní odpor na středních a nízkých frekvencích (musí vyhovovat dále uvedeným předpokladům)
Předpoklady:
R0 (R3 + R4); RZ (R3 + R4)
Vstupní impedance na středních a nízkých frekvencích: Zvst = R3 + R4 Přenos na středních a nízkých frekvencích: V0
U2 R4 U1 R 3 R 4
Základní útlum na středních a nízkých frekvencích:
b 0 20 log
R3 R4 1 20 log b Z 3dB R4 V0
Velikost rezistoru R4:
R 4 (R 3 R 4 ) 10
b 0 20
Velikost rezistoru R3: R 3 Z vst R 4
Protože nad f2 je strmost frekvenční charakteristiky p = 6 dB/okt, bude zřejmě platit b
0 f 1 f2 3 f2 2 p V0 2 C 3 R 3
Velikost kondenzátoru C3:
C3
1 2 f 3 R 4
-6-
Velikost kondenzátoru C4:
C4
1 2 f2 R 4
Velikost rezistoru R5:
R5
1 2 f 3 C 4
Velikost potenciometru PV: PV R3 + R4 (např. PV = 10R3)
1.4 KOMBINOVANÝ KOREKTOR HLOUBEK A VÝŠEK Jestliže se rozhodneme pro stejná zdůraznění a potlačení na hloubkách i výškách, můžeme oba výše uvedené korektory spojit v jeden. Základní útlum je pak určen odporovým děličem R1 a R2. Rezistor R potom poněkud odděluje jezdec potenciometru korektoru hloubek od jezdce potenciometru korektoru výšek. Jeho hodnota bývá v rozmezí mezi hodnotami R2 a R1.
R1
C3
C1 PV
R R0
u1
PH C4
u0 R2
u2
C2
R5
obr. 1.4-1
-7-
RZ
2. AKTIVNÍ KOREKTORY 2.1 AKTIVNÍ KOREKTORY HLOUBEK A VÝŠEK H+ 10
H-
10k
100k
33n
10k
33n 10k
R0
-
u1
+
3k3 u0
100k
3n3 V+
3n3
u2
RZ
68k
V-
obr. 2.1-1 V případě aktivních korektorů bývá nejčastěji aplikovaným zesilovacím prvkem operační zesilovač, v jehož zpětnovazební větvi je zapojen pasivní korektor. Existuje řada zapojení, která je možné aplikovat. Nejjednodušší variantou je zapojit pasivní korektor (např. podle obr. 1.4-1) do větve ZZV zesilovače (obr. 2.1-1). Častěji se však používají korektory, které umožňují hlasitost v jednotlivých akustických subpásmech regulovat odděleně. Nejjednodušším řešením je zapojení na obr. 2.1-2, které umožňuje odděleně regulovat úroveň na nízkých, středních a vysokých frekvencích akustického pásma.
-8-
56n 10k
100k
10k 10k
5n6 10
3k3
100k
3k3 22n
1k8
R0
500k
1k8 4n7
u0
u1
+ u2
RZ
obr. 2.1-2
Protože se v zapojení na obr. 2.1-2 jednotlivé regulátory vzájemně ovlivňují, je lépe použít regulátorů hloubek a výšek podle obr. 2.1-3. Protože je realizace cívky s indukčností 20 H obtížná, používá se běžně syntetický induktor (mezi bod X a zemní svorku je potom zapojen obvod podle obr. 2.1-4.
-9-
22k + H
25k V
25k
22k
X R0
u1
2k7
2k2
u2
RZ
u0 20H
2n2
obr. 2.1-3
X 10
100n 2k7 + 2k7
68k
68k
obr. 2.1-4
2.2 EKVALIZÉRY Ekvalizéry umožňují v jednotlivých akustických pásmech regulovat hlasitost odděleně. Bývají zapojeny obdobně jako korekční obvody na obr. 2.1-3, obsahují však větší množství regulátorů. Při jejich realizaci je zapotřebí značného počtu indukčností, které jsou opět realizovány pomocí syntetického induktoru. Jako příklad je na obr. 2.2-1 uveden sedmipásmový ekvalizér.
-10-
6k8
22k
22k
22k
6k8
+
X 4n7
CX 1k
CY R0
u2
u1 1k +
-
u0 100k
obr. 2.2-1
-11-
RZ
