Регулятор громкости на транзисторах

Существует множество всевозможных регуляторов, от простого переменного резистора до современного цифрового регулятора. Каждому из них присущи как определенные достоинства, так и недостатки. Достоинство простого резистора в том, что он не вносит искажений, а недостаток — то, что со временем (сильно зависит от конструкции) в процессе регулировки он начинает вносить помехи в виде потрескиваний. Наиболее сильно этот дефект мешает в магнитофонах — в регуляторах уровня записи. Электронные регуляторы свободны от этого дефекта, не требуют монтажных проводов, подверженных внешним паразитным наводкам, но, как правило, имеют ограниченный диапазон перегрузочной способности, вносят собственные шумы и переходные помехи из цепей управления, а также (в зависимости от выбранного управляемого элемента и схемы его включения: биполярные транзисторы, полевые транзисторы, фоторезисторы, аналоговые перемножители, умножающие цифро-аналоговые преобразователи и др.) вносят относительно большие искажения.

Сразу оговоримся, что биполярные транзисторы из-за небольшого допустимого динамического диапазона малопригодны в качестве регуляторов и коммутаторов. Неплохие результаты можно получить на оптронных фоторезисторах и прецизионных аналоговых перемножителях. Цифровые регуляторы свободны от недостатков двух первых, но достаточно сложны, поэтому оправданы лишь в аппаратуре с дистанционным управлением. В качестве управляемых резисторов в таких регуляторах используют МОП-транзисторы с резистивным затвором, в которых изменения входного сигнала не оказывают никакого влияния на величину сопротивления. Нелинейные искажения такого регулятора не превышают 0,01%. В престижной же аппаратуре для этой цели используют обычные резисторы с дистанционно управляемым электроприводом, кроме того, аналоговый регулятор громкости обладает более высоким разрешением на малой громкости.

Если в разработках прежних лет регулятор громкости преимущественно устанавливался на входе предусилителя, то с целью уменьшения шумов, особенно на малой громкости, в последнее время регулятор громкости преимущественно устанавливают непосредственно на входе УМЗЧ.

С целью уменьшения шумов в некоторых моделях своих усилителей фирма Marantz использует «двухступеньчатую» регулировку, где помимо обычного регулятора громкости, который ослабляет уровень входного сигнала, с помощью второй ступени регулируется глубина ОС, причем малая громкость обеспечивается в основном за счет второй ступени, а не за счет ослабления входного сигнала, а значит и меньше увеличивается уровень шумов.

 Если обратиться к кривым равной громкости [3], учитывающим физиологические особенности нашего слуха, то станет ясно, что обеспечить требуемую АЧХ при малой громкости с помощью простых практически невозможно. Как показывает практика, большинство аудиофилов слушает музыку с крайним подъемом как высоких, так и низких частот. Правильно спроектированный тонкорректор (loudness) упрощает управление усилителем и позволяет существенно улучшить субъективно воспринимаемую звуковую картину, особенно при низких уровнях громкости.

В основу регулятора положен упрощенный вариант [42], который требует применения переменного резистора группы В, т.е. с логарифмической характеристикой.

Строго говоря, необходимая характеристика резистора несколько отличается от логарифмической. Для согласования с нагрузкой в качестве буферного каскада использован «суперэмиттерный» повторитель на транзисторах VT2...VT5. Сопротивление резистора R13 совместно с параллельно включенной нагрузкой (с входным сопротивлением УМЗЧ) должно быть равно сопротивлению R10. В этом случае ток транзистора VT4 = const, а значит постоянно и падение напряжения на его базо-эмиттерном переходе, что обеспечивает низкий коэффициент гармоник (< 0,001%). В регуляторе предусмотрена возможность отключения тонкоррекции, поскольку ее использование в ряде случаев связано с определенными проблемами:

• при данном положении регулятора заранее неизвестно, какой в действительности окажется субъективная громкость;
• любая коррекция АЧХ вносит определенные фазовые искажения;
• многие музыкальные инструменты при исполнении на них громких и тихих пассажей издают звуки с разной тембраль-ной окраской.

Подбором резистора R7 добиваются одинаковой громкости фонограммы при включенной и выключенной тонкомпенсации. В прототипе для увеличения глубины тонкомпенсации в области НЧ последовательно с резистором R2 включен конденсатор (ориентировочная величина емкости для данной схемы — 1,0 мкФ). Ее можно включить постоянно, т.е. не закорачивать при выключении тонкомпенсации.