Как уменьшить сигнал до необходимого уровня?

Очень часто случается заметное изменение уровня звука при смене источника. Тем не менее, вы можете быстро положить этому конец с помощью простого аттенюатора.

Авторы:  Neville Frewin (идея) and Sjef van Rooij (текст)

К счастью, с современным звуковым оборудованием эта проблема не так актуальна, как раньше. Несколько лет назад различия между обычными уровнями выхода и чувствительностью входа были, мягко говоря, поразительными. Просматривая несколько старых спецификаций усилителя 1970-х годов, мы видим «стандартную» чувствительность входа для тюнера и магнитофона 155 мВ, 180 мВ, 200 мВ, 220 мВ, 250 мВ и 300 мВ. В настоящее время ситуация не так плоха, но различия все же есть.

Перегрузка

На самом деле есть две отдельные проблемы. В дополнение к изменению стандартных уровней входа и выхода (что, к счастью, встречается реже, чем раньше), также существует риск перегрузки усилителя. Это, к сожалению, по-прежнему серьезная проблема.

Если мы кратко рассмотрим характеристики современного аудиооборудования, то увидим, что чувствительность линейных входов (тюнера, кассеты и CD) составляет 200 мВ для большинства усилителей. Примечательно, что приемники отклоняются от этого значения; большинство из них придерживаются стандартной чувствительности 150 мВ. Непонятно, почему есть такая разница, но она относительно мала и, по сути, не так важна. 

Гораздо важнее тот факт, что «старомодный» уровень 200 мВ является полным несоответствием стандартным уровням выходного сигнала современных проигрывателей CD, DVD и MD. Все без исключения эти устройства обеспечивают максимальное напряжение 2 В на выходе. Это в десять раз выше, чем чувствительность входа, к которому подключен сигнал!

Конечно, верно, что средний уровень записи на CD на 12 дБ ниже максимального, что означает, что средний выходной уровень составляет всего 500 мВ. Хотя этот коэффициент все еще слишком высок, он выглядит уже не так страшно. Однако это иллюзия, поскольку, даже если компакт-диск правильно записан на предписанном уровне, пики сигнала все равно будут достигать 2 вольт. Если рассматриваемый усилитель уже полностью приводится в действие при 200 мВ, такие пики вызовут сильное ограничение, что имеет много нежелательных последствий. 

Резистивный делитель

К счастью, источник сигнала, который подает слишком большое напряжение, либо в абсолютном выражении, либо по сравнению с другими источниками сигнала, может быть легко исправлен. Простой делитель напряжения, как показано на рисунке 1, это все, что вам нужно. Степень затухания определяется соотношением резисторов R1 и R2. В примере, показанном на рисунке 1, ослабление составляет 0,5 или коэффициент 2. Затухание также может быть выражено в дБ; в этом случае это –6 дБ. Формула для расчета затухания в дБ:

attenuation = 20 log[R2/(R1+R2)].

В целях иллюстрации и для того, чтобы избавить практически ориентированных читателей от необходимости выполнения расчетов, мы подготовили ряд примеров, которые приведены в таблице 1. Они основаны на стандартных значениях сопротивления серии E12. Вероятно, вам не понадобятся версии на 2,5 дБ и 3,3 дБ очень часто, но в свете ранее упомянутых различий в уровнях вам, вероятно, будут нужны аттенюаторы –6 дБ и –12 дБ.

Рисунок 1. Простой резистивный делитель может быть использован для ослабления сигнала в любой необходимой степени.

Согласование

В дополнение к отношению R1 к R2, мы также должны учитывать абсолютные значения этих резисторов. Каковы основныепринципы?

На входе аттенюатора мы должны рассмотреть выходное сопротивление источника сигнала, а на выходе мы должны рассмотреть входное сопротивление усилителя.

В высокочастотных технологиях цель всегда заключается в максимизации передачи мощности. Это означает, что рекомендуется убедиться, что входное сопротивление аттенюатора соответствует выходному сопротивлению источника сигнала.

В аудио технологии применяются совершенно другие правила. Здесь цель состоит в том, чтобы загрузить источник сигнала как можно меньше, поскольку перегрузка может вызвать затухание в зависимости от частоты. Это ухудшает линейность источника сигнала, что, естественно, недопустимо в системе Hi-Fi. Кроме того, слишком большое затухание увеличит уровень шума. 

Есть ли правило, которое мы можем или должны соблюдать? Ответ - да, и правило состоит в том, что полное сопротивление нагрузки должно быть как минимум в десять раз выше, чем выходное сопротивление источника сигнала. Эта ситуация показана на рисунке 2. 

Рисунок 2. Импеданс источника должен быть принят во внимание при выборе значений R1 и R2.

Выходное сопротивление большинства источников сигнала обычно составляет от ста до нескольких сотен Ом. Если мы сохраняем сумму R1 и R2 между 10 кОм и 20 кОм, мы, таким образом, всегда будем в безопасности, и нам не нужно беспокоиться о перегрузке источника сигнала. Это было учтено при расчете значений, перечисленных в таблице 1. 

Входное сопротивление усилителя почти всегда составляет 47 кОм. Это сопротивление стоит параллельно с сопротивлением R2, и это естественно влияет на коэффициент делителя сети. На практике, однако, возникающие отклонения не так уж серьезны. Например, если вы сделаете точные вычисления, вы обнаружите, что аттенюатор 9,9 дБ фактически дает затухание 10,8 дБ при импедансе источника 600 Ом и импедансе нагрузки 47 кОм. Это действительно незначительная разница. 
Таблица 1

Конструкция

С точки зрения конструкции, существуют различные способы достижения одной и той же цели. Прилагаемые фотографии показывают, что вы можете очень легко сделать линейный аттенюатор, используя штекер Cinch и кабельный разъем Cinch. Если вы используете резисторы 1/8 Вт, они легко поместятся в пространство между вилкой и розеткой. При желании вы можете надеть кусок металлической или пластиковой трубки на сборку и завершить его термоусадочной трубкой. Отметьте значение затухания на наклейке, нанесенной на модуль, и все готово.

Рисунок 3. Штекер Cinch и кабельный разъем можно использовать для создания удобного линейного разъема со встроенным аттенюатором.

Обратите внимание, что соединение между такой «заглушкой аттенюатора» и входом усилителя должно быть либо прямым, либо с помощью максимально короткого кабеля. Вы можете использовать более длинный кабель для соединения (с низким сопротивлением) между источником сигнала и аттенюатором.

Если вы часто экспериментируете с различными частями вашей аудиоинсталляции, вам, вероятно, будет полезно иметь полный набор аттенюаторов, перечисленных в таблице 1. Для активного любителя звука такой набор практически необходим!

Источник
Предыдущий пост

Посмотреть

Другие статьи

Комментарии0

Оставить комментарий