Взвешивающий фильтр - звуковой шумоподавитель
Для снижения уровня шумов в отечественных бытовыхкассетных магнитофонах широко используют так называемые динамические фильтры. Принцип действия этих систем шумопонижения (СШП) состоит в автоматическом регулировании полосы пропускания звуковоспроизводящего тракта в зависимости от содержания в спектре сигнала составляющих высших частот. Если этих составляющих нет или их уровень невелик, частота среза динамического фильтра не превышает 1...2 кГц, с ростом же их амплитуды она повышается до 11... 12 кГц.
В соответствии с отраслевым стандартом ОСТ4.054.066-83 («Магнитофоны бытовые. Методы настройки и контроля») эффективность работы динамической СШП оценивают, сравнивая относительные уровни шумов и помех на линейном выходе магнитофона при включенной и выключенной СШП.
Чтобы избежать занижения результатов из-за наличия в воспроизводимой фонограмме компонентов, не обрабатываемых СШП (например, наводок и пульсаций с частотой питающей сети, помех от электродвигателей, флуктуационных шумов оксидных конденсаторов и т. д ), между линейным выходом и милливольтметром переменного тока включают взвешивающий фильтр, АЧХ которого имеет подъем в полосе частот от 1 до 11 кГц и довольно резкий спад за ее пределами.
Схема возможного варианта фильтра с такой АЧХ (на ОУ К544УД1А) приведена в упомянутом стандарте. К сожалению, его нельзя отнести к числу легко повторимых в любительских условиях: для получения требуемой АЧХ необходимы конденсаторы, емкость которых подобрана ~с точностью до десятка пикофарад, и катушки с отклонением индуктивности, не превышающим нескольких миллигенри.
Принципиальная схема
Более пригоден для повторения взвешивающий фильтр, схема которого изображена на рис. 1. Он состоит из соединенных последовательно пассивного фильтра верхних частот (ФВЧ) R1C1, формирующего АЧХ на частотах ниже 1 кГц, масштабного усилителя на ОУ DA1 и двух (на ОУ DA2 и DA3) активных фильтров нижних частот (ФНЧ), задающих ее в области частот выше 11 кГц. Крутизна спада АЧХ каждого из ФНЧ выше частоты среза - около 40 дБ на декаду.
Рис. 1 Схема устройства.
Для получения требуемой АЧХ всего устройства частоты среза ФНЧ сдвинуты одна относительно другой соответствующим выбором емкости конденсаторов С3, С 4 и С5, С6. Коэффициент усиления масштабного усилителя регулируют подстроечным резистором R3, АЧХ в полосе пропускания и за ее пределами - резисторами R7, R10. Конденсаторы С7, С8 устраняют самовозбуждение фильтра из-за связи каскадов по цепям питания.
Детали и конструкция
Детали устройства монтируют на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита. Все постоянные резисторы - МЛТ, конденсаторы С9, С10 - К50-16, остальные - КМ-6Б (С1-С6 - группы М750 или М1500).
В качестве регулировочных (R3, R7, R10) рекомендуется использовать проволочные подстроечные резисторы СП5-2 или СП5-3; применять резисторы без верньерного устройства нежелательно, так как с их помощью трудно получить нужную точность настройки.
При возможности полярные оксидные конденсаторы К50-16 целесообразно заменить одним неполярным (например, марки К50-6, К50-15, К52-8 и т. п.) емкостью 10 мкФ. Возможная замена ОУ К140УД6 - К140УД7.
Рис. 2. Печатная плата.
При налаживании движки всех подстроечных резисторов устанавливают в среднее положение, к входу устройства подключают генератор сигналов ЗЧ, а к выходу - милливольтметр переменного тока. Настроив генератор на частоту 1 кГц и установив его выходное напряжение равным 0,5 В, подбирают такое сопротивление подстроечного резистора R3, при котором коэффициент передачи устройства равен 1.
Затем подстроечными резисторами R7, R10 добиваются максимального выходного напряжения фильтра на частоте 6 +- 0,1 кГц, после чего тем же резистором R3 еще раз добиваются коэффициента передачи на частоте 1 кГц, равного 1.
В большинстве случаев после такой настройки АЧХ фильтра укладывается в нормируемое стандартом поле допусков (см. таблицу). Если же подстроечными резисторами R7, R10 сделать это не удастся, можно изменить в небольших (до +10%) пределах емкость конденсаторов С2-С6. Направление подбора нетрудно определить из соотношений, связывающих частоты среза первого (f1) и второго (f2) ФНЧ с параметрами частотозадающих цепей: f1= 1/2*п*sqrt(C3C4R6R7); f2 = 1/2*п*sqrt(C5C6R9R10).
Уровень собственных шумов устройства при замкнутом накоротко входе не должен превышать 0,8 мВ.
Для оценки эффективности работы СШП к входу магнитофона, предназначенному для записи от другого магнитофона, подключают настроенный на частоту 1 кГц генератор сигналов ЗЧ, устанавливают его выходное напряжение равным номинальному для данного входа и записывают с номинальным уровнем в течение 15...20 с. Затем генератор отключают, шунтируют вход резистором сопротивлением 22 кОм±5 % и продолжают запись еще примерно Столько же времени.
Записанную таким образом фонограмму воспроизводят вначале с включенной, а затем с выключенной СШП, измеряя каждый раз на линейном выходе напряжение сигнала частотой 1 кГц (Uc1 и Uc2) и напряжение шумов в его отсутствие (Uш1 и Uш2). Для измерений используют среднеквадратичный милливольтметр, например, марки B3-38A. Эффективность СШП (в децибелах) рассчитывают по формуле Асшп= = 20*lg(Uш2/Uс2) - 20*lg(Uш1/Uc1).
Работу системы можно считать вполне удовлетворительной, если Асшп = 4...8 дБ.
Поскольку коэффициент передачи фильтра на частоте 1 кГц равен 1, эффективность работы СШП удобно оценивать по шкале децибел (если, конечно, она есть у используемого милливольтметра): для этого достаточно сравнить показания прибора (в децибелах) во время воспроизведения второй части фонограммы при включенной и выключенной СШП.
Э. Хисамов. г. Уфа. Радио 1989, 11.