EdW 12 1998.pdf
(
8554 KB
)
Pobierz
Projekty AVT
SSM−2165
Inteligentny
przedwzmacniacz
2312
W numerze 9/98 EdW ogłosiliśmy konkurs.
Zadaniem Czytelników było zaproponowa−
nie schematu blokowego ich zdaniem
idealnego przedwzmacniacza mikrofono−
wego. Rozwiązanie konkursu zamieszcza−
my na końcu tego artykułu. Nieprzypadko−
wo nagrodami są katalogi firmy Analog De−
vices. Właśnie ta firma niedawno wypuści−
ła na rynek rodzinę układów scalonych,
będących znakomitymi przedwzmacniacza−
mi, zbudowanymi z wykorzystaniem blo−
ków modyfikacji dynamiki: limitera, kom−
presora i bramki szumu.
Układy te przeznaczone są na przykład
do dźwiękowych kart komputerowych,
gdzie odpowiednio obrabiają sygnał uzyski−
wany z mikrofonu, by przed przetworze−
niem na postać cyfrową bez zbędnych
zniekształceń uzyskać jak największą dyna−
mikę i duży odstęp od poziomu szumów.
Dzięki obecności ogranicznika nie dopu−
szczającego do przesterowania, układy te
znakomicie nadają się nie tylko do roli
przedwzmacniaczy mikrofonowych, ale
także znakomicie sprawdzą się wszędzie
tam, gdzie sygnał dźwiękowy jest zapisy−
wany bądź przesyłany.
Opisany dalej układ doskonale współ−
pracuje z mikrofonem elektretowym, ale
bez przeróbek może też współpracować z
innymi źródłami sygnału. Może więc pełnić
funkcję uniwersalnego niskoszumnego
przedwzmacniacza mikrofonowego z auto−
matyką. W tej roli znajdzie zastosowanie
we wszelkich systemach nagłośnienia, w
układach telekomunikacyjnych i radioko−
munikacyjnych, telekonferencyjnych, w dy−
skotekach, systemach rozgłaszania (np.
dworce PKP i PKS), itp. Będzie też znako−
mitą pomocą przy wszelkich nagraniach,
pełniąc rolę skutecznego ogranicznika, nie
dopuszczającego do przesterowania toru
zapisu. Szczególne właściwości układu u−
możliwiają wykorzystanie go jako gitarowe−
go efektu wybrzmiewania (sustain) o bar−
dzo dobrej jakości.
W niniejszym artykule zaprezentowano
dwie produkowane obecnie wersje układu
scalonego SSM2165. Układ ten umie−
szczony jest w 8−nóżkowej obudowie i jego
schemat aplikacyjny uproszczony jest do
niezbędnego minimum. We−
wnętrzna struktura jest jednak zło−
żona, a uzyskiwane parametry
– znakomite. Budowa świetnego
przedwzmacniacza o niespotyka−
nych dotąd właściwościach nawet
początkującym nie sprawi trudnoś−
ci. Układ nie wymaga uruchamiania
czy regulacji. Jedyną regulacją jest
dobranie za pomocą potencjome−
tru współczynnika kompresji, a tę
regulację użytkownik może prze−
prowadzić w warunkach normalnej
pracy, oceniając "na ucho" uzyski−
wane efekty. Prezentowany układ
stanowi nową jakość w dziedzinie
przedwzmacniaczy mikrofonowych i dlate−
go zapoznać się z nim powinien każdy, kto
praktycznie zajmuje się elektroakustyką i
nagłaśnianiem.
Co prawda, do pełnego zrozumienia
działania układu potrzebna jest wiedza o
procesorach dynamiki, podana w kilku o−
statnich numerach EdW. Należy jednak wy−
raźnie podkreślić, że wiedza ta nie jest ko−
nieczna do zbudowania i praktycznego wy−
korzystania przedwzmacniacza – na rzeczy−
wisty stopień trudności tego projektu
wskazuje jedna gwiazdka. Dlatego nawet
początkujący, którzy nie do końca zrozu−
mieją sens przedstawionych wykresów
mogą bez obaw podjąć się budowy tego ar−
cyciekawego wzmacniacza.
Układ scalony SSM2165
Charakterystykę układu pokazuje rysu−
nek 1. Na osi poziomej zaznaczono poziom
napięcia wejściowego, czyli w praktyce
przebiegów z mikrofonu. Kolorem zielonym
pokazano przykładowy zakres sygnałów u−
żytecznych uzyskiwanych z mikrofonu (np.
elektretowego). Ale w niektórych sytua−
cjach mikrofon czy inne źródło może dać
znacznie większe sygnały – ten zakres za−
znaczony jest kolorem czerwonym. Kolo−
rem żółtym zaznaczono zakres najmniej−
szych sygnałów – nie są to sygnały użyte−
czne, tylko dźwięki tła (hałas otoczenia) i
szumy własne mikrofonu i otoczenia.
Zwykły wzmacniacz wzmacnia wszy−
stkie sygnały w jednakowym stopniu. Naj−
głośniejsze z nich (zakres czerwony) spo−
wodują przesterowanie przedwzmacnia−
cza, wzmacniacza mocy (lub jakiegokol−
wiek następnego urządzenia) i w konsek−
wencji bardzo głośne i nieprzyjemne efekty
przy odsłuchu. Jednocześnie cichsze
dźwięki użyteczne mogą okazać się jednak
Rys. 1 Charakterystyki wzmacniaczy
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/98
7
Projekty AVT
zbyt ciche. Charakterystyka zwykłego
wzmacniacza o wzmocnieniu 100 razy
(40dB) jest pokazana na rysunku 1 – jest to
fioletowa linia prosta.
Wzmacniacz z układem ARW (Automa−
tycznej Regulacji Wzmocnienia) likwiduje
część tych wad, ale niestety tworzy nowe.
Wzmacniacz taki co prawda utrzymuje na
wyjściu stały poziom sygnału, niezależnie
od poziomu sygnału wejściowego. Charak−
terystyka wzmacniacza z układem ARW
jest zaznaczona na rysunku 1 kolorem nie−
bieskim. Automatyka zapobiega przestero−
waniu zbyt dużymi sygnałami, ale wzmac−
niacze takie maja pewną bardzo nieprzy−
jemną właściwość: przy braku sygnału uży−
tecznego bardzo silnie wzmacniają szumy
własne i szumy otoczenia. Tym samym w
stanie spoczynku na wyjściu niepotrzebnie
występują spore sygnały, będące w istocie
niepotrzebnymi śmieciami, bardzo iry−
tującymi przy odsłuchu.
Aby pozbyć się wad zarówno zwykłego
wzmacniacza, jak i wzmacniacza z ARW,
należy zastosować znacznie bardziej inteli−
gentny układ, który w dobrze przemyślany
sposób zmieniałby wartość wzmocnienia
wzmacniacza zależnie od poziomu sygnału
wejściowego. Przy największych sygnałach
powinien skutecznie ograniczać poziom
sygnału wyjściowego do zadanej wartości.
W zakresie sygnałów użytecznych powi−
nien albo utrzymywać stały poziom wy−
jściowy, podobnie jak układ z ARW, albo
wprowadzać łagodniejszą kompresję. W
każdym razie w tym zakresie słabsze syg−
nały użyteczne powinny być wzmacniane
silniej, niż silniejsze sygnały użyteczne. Wy−
równa to poziom sygnałów użytecznych.
Natomiast przy najmniejszych sygnałach,
czyli w zakresie szumów i zakłóceń, układ
powinien mieć jak najmniejsze wzmocnie−
nie. Inaczej mówiąc w zakresie najmniej−
szych sygnałów powinien zachowywać się
jak bramka szumu, lub ogólnie – ekspandor.
Tym samym taki inteligentny wzmacniacz
powinien mieć jednocześnie właściwości li−
mitera, kompresora i ekspandora. Oczywiś−
cie taką właśnie charakterystykę uzyskuje
się przy użyciu układu scalonego
SSM2165.Charakterystyka naszego inteli−
gentnego wzmacniacza również pokazana
jest na rysunku 1 – jest to linia brązowa.
Dla przeciętnego użytkownika nie jest
najważniejsze, w jaki sposób konstrukto−
rom firmy Analog Devices (a może raczej
PMI) udało się to uzyskać. Rysunek 2 poka−
zuje uproszczony schemat blokowy tego u−
kładu. Kluczową rolę pełni oczywiście
wzmacniacz sterowany napięciem (VCA).
Wzmocnienie tego wzmacniacza zależy od
poziomu sygnału wejściowego. Sygnał ten
jest prostowany (w przetworniku prawdzi−
wej wartości skutecznej True RMS ozna−
czonym LEVEL DETECTOR), uśredniany i
podawany na blok sterowania, który w za−
leżności od poziomu ustawia potrzebne
wzmocnienie.
Dla użytkownika istotna jest jedynie in−
formacja o wypadkowym przebiegu cha−
rakterystyki. Rysunek 3 (podobny do rysun−
ku 1) pozwala zrozumieć kluczowe parame−
try układu. Na rysunku tym dodatkowo na−
rysowano linię przerywaną reprezentującą
wzmacniacz o wzmocnieniu 1 (0dB).
W najzwyklejszym wzmacniaczu jedy−
nym kluczowym parametrem jest wzmoc−
nienie. W układzie z ARW kluczowym para−
metrem jest poziom sygnału wyjściowego,
a wzmocnienia generalnie nie podaje się,
bo zmienia się ono w szerokim zakresie –
niekiedy podaje się tylko wartość maksy−
malnego wzmocnienia (dla najmniejszych
sygnałów). W naszym układzie z kostką
SSM2165 sprawa jest bardziej skompliko−
wana. Ponieważ wzmocnienie zmienia się,
kluczowymi parametrami są trzy poziomy.
Dwa związane są z progiem ograniczania
(punktem przegięcia) zaznaczonym na ry−
sunku 3. Sygnały wejściowe o poziomach
większych od zaznaczonego poziomu V
RP
są wzmacniane lub tłumione tak, aby na
wyjściu utrzymać (w przybliżeniu) stały po−
ziom V
O
. W rzeczywistości poziom wy−
jściowy nieco się zmienia (trochę rośnie ze
wzrostem sygnału wejściowego), bo układ
ogranicznika (dla sygnałów większych niż
V
RP
) jest w istocie kompresorem o stopniu
kompresji około 15:1.
Sygnały użyteczne o poziomach mniej−
szych od V
RP
, ale większych od V
DE
, ró−
wnież podlegają kompresji. Ale uwaga, w
tym zakresie amplitud stopień kompresji
może być ustalony przez użytkownika za
pomocą zewnętrznego rezystora. Właśnie
dlatego na rysunku 3 zaznaczono obszar
możliwych do uzyskania charakterystyk
kompresji. Przy ustawieniu kompresji 1:1
(co oznacza brak kompresji) w zakresie uży−
tecznych poziomów wejściowych od V
DE
do VRP układ jest najzwyklejszym wzmac−
niaczem. Jego wzmocnienie jest w tym za−
kresie stałe i wynosi G (na rysunku 3 ozna−
czone dodatkowo VCA GAIN).
Gdy stopień kompresji jest maksymalny
(około 15:1), w zakresie wejściowych syg−
nałów użytecznych układ zachowuje się
praktycznie tak samo jak wzmacniacz z
ARW – z powodzeniem można przyjąć, że
sygnał wyjściowy dla napięć wejściowych
większych niż V
DE
jest równy V
O
.
Oznacza to także, że dla stopnia kompre−
sji różnego od 1:1, wzmocnienie wzmacnia−
cza zwiększa się odpowiednio przy zmniej−
szaniu sygnału wejściowego. Stopień kom−
presji można zmieniać według upodobania
i potrzeb w zakresie od 1:1 do 15:1.
Rysunek 3 pokazuje również, że dla syg−
nałów wejściowych mniejszych niż V
DE
u−
kład zachowuje się jak ekspandor, a właści−
wie bramka szumu. Należy zauważyć, że
zmiany stopnia kompresji nie wpływają na
poziom V
DE
– poziom ten jest stały dla obu
wersji kostki SMM2165. W zależności od u−
stawionego przez użytkownika stopnia
kompresji, zmienia się nieco przebieg cha−
rakterystyki ekspansji w zakresie sygnałów
mniejszych od V
DE
, ale dla praktyka nie jest
to istotne. Ważne jest tylko to, że w tym za−
kresie (szumów i zakłóceń) czym mniejszy
jest sygnał wejściowy, tym mniejsze jest
wzmocnienie i mniejszy sygnał na wyjściu.
Tym samym najmniejsze szumy i zakłócenia
są wręcz tłumione i w efekcie przy braku na
wejściu sygnału użytecznego, poziom szu−
mów na wyjściu jest bardzo mały.
W klasycznych profesjonalnych proce−
sorach dynamiki, które mają podobne moż−
liwości i gdzie można ustawić przebieg cha−
rakterystyki dokładnie tak, jak na rysunku 3,
potrzebne nachylenia charakterystyki i pun−
kty charakterystyczne definiuje się i dobiera
nieco inaczej niż w omawianym układzie.
Dla osób, które nie miały do czynienia z ta−
kimi drogimi profesjonalnymi urządzeniami,
nie ma to żadnego znaczenia. Osoby, które
zetknęły się z takimi procesorami zauważy−
ły, że zarówno w poprzednich artykułach w
EdW, jak i w niniejszym materiale, sposób
opisu parametrów i właściwości układów
zmiany dynamiki jest odmienny, co wcale
nie zmienia istoty sprawy i nie powinno
sprawić trudności ze zrozumieniem działa−
nia kostki SSM2165.
Tabela 1 zawiera informacje na temat
kluczowych parametrów układu, który do−
stępny jest w dwóch wersjach: SSM2165−
1 oraz SSM2165−2. Działanie obu wersji
Rys. 3. Poziomy w układzie SSM 2165
Rys. 2 Blokowy schemat wewnętrzny
układu SSM 2165
8
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/98
Projekty AVT
SSM2165, zbudować z nią układ i zapoznać
się z jego działaniem. W ogromnej wię−
kszości przypadków efekt będzie bardzo
dobry dobry, i nie trzeba będzie sięgać po
kostkę SSM2166, której procedura regula−
cji jest niepomiernie bardziej skomplikowa−
na.
Tabela 1
układ
V
DE
V
RP
V
O
G
SSM2165−1
500µV (−64dBu)
40mV (−25,7dBu)
320mV (−6dBu)
18dB
A oto dalsze kluczowe informacje o obu
wersjach układu SSM2165.
Jak widać z rysunku 2, stopień kompre−
sji ustala się za pomocą rezystora włączone−
go pomiędzy nóżkę 6 a masę. Rysunek 4
pokazuje zależność stopnia kompresji od
wartości tego rezystora dla obu wersji ukła−
du. W praktyce informacje te nie są potrzeb−
ne, ponieważ zamiast stałego rezystora na−
leży zastosować potencjometr (100k
SSM2165−2
500µV (−64dBu)
100mV (−17,7dBu)
250mV (−8dBu)
8dB
podane napięcia są wartościami skutecznymi przebiegu sinusoidalnego,
a 0dBu = 0,775Vsk = 2,2Vpp
jest takie same, inne są tylko poziomy i
wzmocnienie charakterystyczne G.
Wartości poziomów (napięć) podane w
tabeli są skutecznymi wartościami przebie−
gu sinusoidalnego. W praktyce często uży−
teczna jest znajomość nie tyle wartości sku−
tecznej, co międzyszczytowej – oblicza się
ją mnożąc podaną w tabeli wartość przez
2,8 (dwa pierwiastki z dwóch). Przykładowo
poziom wyjściowy V
O
równy 250mV ozna−
cza, że maksymalny sygnał wyjściowy ma
amplitudę 350mV, a wartość międzyszczy−
tową 700mV. Jeśliby okazało się, że taka
wartość jest za mała dla następnego stop−
nia w torze, na przykład gdy czułość współ−
pracującego wzmacniacza mocy jest za ma−
ła, na wyjściu układu SSM2165 trzeba wsta−
wić prościutki wzmacniacz podwyższający
napięcie, nie można natomiast podwyższyć
tego poziomu w samej kostce SSM. Taki
wzmacniacz o wzmocnieniu 1,2...4x można
wykonać z pomocą jakiegokolwiek wzmac−
niacza operacyjnego.
Mniej zorientowanym Czytelnikom nale−
ży jeszcze wyjaśnić, że podane (niepo−
kojąco) małe wartości wzmocnienia G, wy−
noszące 8dB (2,5x) oraz 18dB (8x) wcale
nie są maksymalnymi wartościami wzmoc−
nienia tych układów. Taką (stałą) wartość
wzmocnienia układ ma (w zakresie sygna−
łów użytecznych) tylko przy ustawieniu
stopnia kompresji 1:1. Jak się łatwo zorien−
tować na podstawie rysunku 3, dla danego
(większego niż 1:1) stopnia kompresji
wzmocnienie jest największe dla sygnałów
o poziomie V
DE
(500µV
sk
czyli 1,4mVpp)
i zmniejsza się ono zarówno dla sygnałów
mniejszych (ekspansja), jak i większych
(kompresja). Wzmocnienie dla sygnałów
o jakimkolwiek poziomie można znaleźć
prowadząc pionową prostą w punkcie rep−
rezentującym dany poziom na osi poziomej.
Ta pionowa prosta przetnie w jakimś pun−
kcie charakterystykę wzmacniacza
o wzmocnieniu 1 oraz charakterystykę na−
szego układu. Odległość obu punktów
przecięcia pokazuje wartość wzmocnienia
dla sygnałów o danej wielkości.
Największe możliwe wzmocnienie mak−
symalne występuje przy kompresji 15:1,
napięciu wejściowym 500µV i wynosi po−
nad 50dB (500...600 razy). Dlatego podany−
mi w tabeli 1 wartościami wzmocnienia nie
należy się wiec niepokoić. Tym bardziej, że
w praktyce jedyną niezbędną regulację
można i trzeba przeprowadzić nie na pod−
stawie teoretycznych danych, tylko w rze−
czywistych warunkach pracy. W ogromnej
większości przypadków poziomy dobrane
przez specjalistów z "analoga" (jak nazywa−
my w skrócie firme Analog Devices) okażą
się wręcz idealne.
A teraz fragment tylko dla zaawansowa−
nych.
Trzeba przyznać, że konstruktor dobrze
rozumiejący zagadnienie może zastosować
dodatkowy przedwzmacniacz, bądź
wzmacniacz lub tłumik na wyjściu, aby je−
szcze lepiej wykorzystać możliwości kostki
SSM2165. W szczególności trzeba zwrócić
uwagę, że układ doskonale nadaje się do
współpracy z mikrofonami elektretowymi
dającymi dość duży sygnał. Przy wykorzy−
staniu go do współpracy z mikrofonem dy−
namicznym (o mniejszym sygnale), celowe
może być dodanie na wejściu niskoszum−
nego przedwzmacniacza o wzmocnieniu
20...30dB (10...30x) i to nie tylko ze wzglę−
du na szumy. Co prawda potrzebne
wzmocnienie z powodzeniem można uzys−
kać w układzie SSM2165, ale wymaga to
zmiany stopnia kompresji – porównaj rysu−
nek 3. Trzeba bowiem pamiętać, że zwię−
kszenie maksymalnego wzmocnienia
(możliwe przez zmianę stopnia kompresji)
nie jest równoznaczne z dodaniem na wej−
ściu dodatkowego przedwzmacniacza.
Powyższe pięć zdań naprawdę dotyczy
tylko zaawansowanych – w typowym za−
stosowaniu nie ma konieczności dodawa−
nia przedwzmacniacza, bo przy większych
stopniach kompresji układ dobrze radzi so−
bie także z sygnałem mikrofonu dynami−
cznego. Natomiast osoby, które dobrze roz−
umieją zagadnienie i chciałyby precyzyjnie
dostosować właściwości układu do kon−
kretnego źródła sygnału mogą zaintereso−
wać się kostką SSM2166, której aplikacja
jest bardziej skomplikowana i umożliwia sa−
modzielne dobranie nie tylko stopnia kom−
presji, ale także poziomów V
DE
,V
RP
,V
O
oraz G. Układ SSM2166 będzie zaprezento−
wany w EdW w późniejszym terminie, a już
teraz wszyscy, którzy interesują się elektro−
akustyką powinni zainteresować się z nie−
porównanie prostszą do regulacji kostką
lub
220k
) i dobrać jego wartość podczas prak−
tycznych prób w docelowym układzie pracy.
Dynamiczne charakterystyki układu
(czas ataku i czas opadania) mogą być do−
bierane za pomocą kondensatora uśrednia−
jącego, dołączonego do nóżki 5. Producent
zaleca tu wartości w zakresie 2,2µF...22µF.
W większości zastosowań optymalna oka−
że się wartość 10...22µF, ale jeśli układ
miałby pełnić funkcję szybkiego limitera,
można tę wartość zmniejszyć. Na margine−
sie można dodać, że pomimo obecności
tylko jednego kondensatora, czas ataku jest
znacznie krótszy niż czas opadania.
Pozostałe najważniejsze informacje po−
dane są w tabeli 2.
Tytułem komentarza można dodać, że po−
dany poziom szumów jest mniej więcej taki,
jak w popularnym wzmacniaczu operacyj−
nym TL072, który uchodzi za niskoszumny.
Podany poziom zniekształceń także jest nis−
ki jak na złożony układ kompresji dynamiki.
Opis układu
Schemat ideowy proponowanego inteli−
gentnego przedwzmacniacza podany jest
na rysunku 5. Kostka SSM2165 musi być
zasilana napięciem 5V. Dzięki zastosowaniu
stabilizatora oraz diody D1 możliwe jest za−
silanie urządzenia jakimkolwiek niestabilizo−
wanym napięciem stałym w zakresie
7V...25V, albo nawet napięciem zmiennym
6...17V. Stabilizator pełni też inną ważną
rolę – skutecznie tłumi "śmieci" (szumy i za−
Rys. 4. Zmiana stopnia kompresji
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/98
9
Projekty AVT
Szczegółowy o−
pis działania wnętrza
układu nie jest po−
trzebny użytkowni−
kowi. Kilka dalszych
wskazówek (ale też
bez szczegółów)
można znaleźć w o−
ryginalnej karcie ka−
talogowej kostki
SSM2165. Dla prak−
tyka jest ważne, że
układ zmontowany
ze sprawnych elementów od razu będzie
działał poprawnie.
prawdę znakomicie, i że w większości przy−
padków podczas pracy kompresja będzie u−
stawiona na maksimum (czyli na maksi−
mum rezystancji PR1).
Parametry układu można też sprawdzić
oscyloskopem, ale taki pomiar nie dostar−
czy żadnych informacji o pracy przy naj−
mniejszych sygnałach i ostatecznym o po−
ziomie szumów. Pomiary z pomocą oscylo−
skopu i generatora przekonają tylko, że u−
kład rzeczywiście działa tak, jak to wynika z
podanego wcześniej teoretycznego opisu.
Tabela 3 zawiera świadczące o tym wyniki
pomiarów egzemplarza modelowego. Przy
okazji okazało się, że dopuszczalne sygnały
wejściowe mogą być większe niż podaje
katalog – zauważalne zniekształcenia poja−
wiały się dopiero przy sygnale wejściowym
o wartości 3,8Vpp czyli 1,35Vsk.
Gotowy układ można wbudować w do−
wolne urządzenie audio, zwracając uwagę
na przebieg połączenia masy (krótkie
połączenia, grubym przewodem).
Układ nie zaskakuje niczym nieoczekiwa−
nym w przypadku zastosowania go w ukła−
dach zapisu dźwięku. Jednak wbudowanie
go do systemu nagłośnienia, gdzie w jednym
pomieszczeniu występuje głośnik i mikrofon
da efekty, które niejednego zaskoczą. Dają
się wtedy zauważyć specyficzne zjawiska.
Podobnie jak każdy układ, przy zbyt dużym
całkowitym wzmocnieniu, system z opisa−
nym modułem wzbudzi się (gwizd z głośni−
ków). Co bardzo pożyteczne, przy odpowie−
dnim dobraniu czułości (wzmocnienia)
wzmacniacza mocy, nawet przy takim samo−
wzbudzeniu wzmacniacz ten nie będzie pra−
cował pełną mocą ogłuszając słuchaczy, tylko
znacznie mniejszą mocą wynikającą z pozio−
mu wyjściowego modułu (250mV lub
320mV). Ta pożyteczna właściwość wynika z
obecności limitera. Z drugiej strony przy zbyt
Tabela 2
Zalecane napięcie zasilania:
5V ±0,5V
Pobór prądu:
typ. 7,5mA; max 10mA
Maksymalne napięcie
sygnału wejściowego:
1Vsk (2,8Vpp)
Zniekształcenia harmoniczne
(Uwe=−20dB):
typ. 0,2%; max 0,5%
nV
Gęstość napięcia szumów własnych: 17
Hz
kłócenia) napięcia zasilającego, które mog−
łyby mieć wpływ na działanie układu.
Sam przedwzmacniacz jest w zasadzie
typową fabryczną aplikacją. Potencjometr
montażowy PR1 umożliwia dobranie kom−
presji w zakresie 1:1 do 15:1. Uwaga! Jak
wynika z rysunku 4, dla wersji SSM2165−1
wartość tego potencjometru powinna wy−
nosić 220k
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na płytce dru−
kowanej pokazanej na rysunku 6. Montaż
jest klasyczny, nie sprawi trudności. Po−
czątkującym elektronikom można zalecić
zastosowanie podstawki pod bądź co bądź
delikatny układ scalony. Po zmontowaniu
wszystkich elementów (wraz z mikrofo−
nem elektretowym) należy najpierw spraw−
dzić poprawność montażu, zwłaszcza "elek−
trolitów" i układów scalonych, a potem pod−
łączyć regulowany zasilacz i stopniowo
zwiększać napięcie zasilające dołączone do
punktów P, O. Przy napięciach zasilających
w zakresie 7,5...16V pobór prądu nie powi−
nien przekraczać 20mA.
Następnie należy do wyjścia układu do−
łączyć jakikolwiek wzmacniacz mocy
(0,5W...100W), a współpracujący z nim
głośnik dołączony długim przewodem wy−
nieść do innego pomieszczenia, starannie
zamykając drzwi. Do prób odsłuchowych
potrzebna będzie pomoc drugiej osoby.
Próby polegają na tym, że przy różnych u−
stawieniach potencjometru regulacji dyna−
miki PR1 należy sprawdzić sygnał w głośni−
ku mówiąc do mikrofonu z różnej odległoś−
ci – od 1cm do 1m. W chwilach ciszy nale−
ży zwrócić uwagę na bardzo niski poziom
szumów w głośniku – jest to szczególna ce−
cha odróżniająca ten układ od klasycznych
układów ARW. Próby przeprowadzone
przez autorów wykazały, że układ działa na−
, a dla wersji SSM2165−2
– 100k
.
Dla zwiększenia uniwersalności przewi−
dziano miejsce na dzielnik rezystorowy R2,
R3, który będzie użyteczny przy dużych syg−
nałach liniowych. Typowo rezystory te nie
będą montowane. Zaawansowani użytko−
wnicy przemyślą, czy i o ile chcą stłumić syg−
nał, a następnie samodzielnie dobiorą po−
trzebne wartości rezystorów. Tłumienie syg−
nału nie jest bowiem konieczne nawet przy
korzystaniu z silnych sygnałów liniowych –
jak podano w tabeli 2, maksymalne napięcie
wejściowe wynosi 1Vsk, czyli 2,8Vpp.
W dużej ilości przypadków układ będzie
współpracował z mikrofonem elektreto−
wym, dlatego przewidziano obwód z ele−
mentami R1, R4, C1. Przy współpracy z mi−
krofonem dynamicznym i przy korzystaniu z
sygnałów liniowych, elementów tych nie
trzeba montować. Kondensator C3 w typo−
wym zastosowaniu nie jest konieczny. Wy−
magany jest jedynie przy współpracy ze
źródłem sygnału o oporności powyżej 5k
Wykaz elementów
Ω
i wtedy obniża impedancję widzianą od
strony wejścia kostki w zakresie większych
częstotliwości.
Rezystory
R1:
Ω
R2,R3: nie montować
R4:
1k
510
R5:
220k
PR1:
220k
dla wersji SSM2165−1
100k
dla wersji SSM2165−2
Rys. 5. Schemat ideowy modułu
Kondensatory
C1,C6: 100µF/10V
C2: 100nF
C3: 1nF
C4: 22µ/10V
C5,C8: 10µ/10V
C7:
100µ/25V
Półprzewodniki
D1:
1N4148
U1:
SSM2165−1 lub SSM2165−2
U2:
78L05
Inne
M1: mikrofon elektretowy
podstawka 8−nóżkowa
10
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/98
Projekty AVT
Możliwości zmian
Po pierwszych próbach można zmienić
pojemność kondensatora uśredniającego
C4 i sprawdzić jak to wpłynie na dźwięk.
Możliwości zmian, polegające na doda−
niu wzmacniaczy lub tłumików zostały za−
sygnalizowane wcześniej. Eksperymentów
takich powinni się jednak podejmować ra−
czej tylko ci, którzy dobrze rozumieją działa−
nie procesorów dynamiki. Zupełnie "zieloni"
w tej dziedzinie, podczas takich prób praw−
dopodobnie natkną się na zjawiska i właści−
wości, których nie potrafią wytłumaczyć.
Przez niewłaściwy dobór wzmocnienia do−
datkowych stopni mogą więcej zepsuć, niż
poprawić. Dlatego decydując się na mody−
fikacje trzeba dobrze przemyśleć ich sens i
cel. Dobrze byłoby też wyrysować na kar−
tce przewidywaną charakterystykę uzys−
kaną z dodatkowymi wzmacniaczami czy
tłumikami i starannie ją przeanalizować.
Tabela 3
Uwe
3mVpp
10mVpp
30mVpp
100mVpp
300mVpp 1Vpp
2,8Vpp
Uwy (PR1=0k)
10mVpp
27mVpp
75mVpp
250mVpp
720mVpp 820mVpp 880mVpp
Uwy (PR1=100k)
640mVpp
680mVpp 700mVpp 750mVpp
800mVpp 820mVpp 880mVpp
małej czułości wzmacniacza uniemożliwi to
uzyskanie odpowiedniej mocy i głośności.
Tym samym nieodpowiednia regulacja syste−
mu z opisanym modułem może wręcz po−
gorszyć jego właściwości.
Innym zjawiskiem będzie zagadkowe za−
chowanie się systemu przy powstawaniu sa−
mowzbudzenia. Przy zwiększaniu wzmocnie−
nia (którymkolwiek regulatorem) w czasie,
gdy na sali jest cisza, możliwe będzie nasta−
wienie znacznego wzmocnienia bez powsta−
nia samowzbudzenia. Jednak kiedy do mi−
krofonu dotrze jakikolwiek silniejszy dźwięk,
system wzbudzi się i trzeba będzie znacznie
zredukować wzmocnienie. Zjawisko takiej
swoistej histerezy wynika z działania bramki
szumu. W chwilach ciszy, gdy sygnały wej−
ściowe są bardzo małe, wzmocnienie kostki
SSM2165 jest zredukowane w celu zmniej−
szenia szumów. Pojawienie się sygnału o
znacznej wartości spowoduje zwiększenie
wzmocnienia, a tym samym powstanie i u−
trzymywanie się samowzbudzenia.
Omówione właściwości są charaktery−
styczne dla procesorów dynamiki, jednak
początkujących mogą one dziwić a nawet
powodować wyciąganie zupełnie błędnych
wniosków. Dlatego przy pierwszym kontak−
cie z tymi arcyciekawymi układami (także z
opisanym modułem) należy przeprowadzić
szereg praktycznych prób. Dopiero takie
"oswojenie się" z tymi układami pozwoli w
pełni wykorzystać ich cenne zalety.
Rys. 6. Schemat montażowy
Piotr Górecki
Zbigniew Orłowski
Komplet podzespołów z płytką
jest dostępny w sieci handlowej
AVT jako kit AVT−2312
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 12/98
11
Plik z chomika:
andrelis
Inne pliki z tego folderu:
EdW 01 1998.pdf
(9842 KB)
EdW 02 1998.pdf
(7418 KB)
EdW 03 1998.pdf
(7378 KB)
EdW 04 1998.pdf
(9525 KB)
EdW 05 1998.pdf
(7112 KB)
Inne foldery tego chomika:
1996
1997
1999
2000
2001
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin