4-ПОЛОСНЫЙ НЧ-ЭКВАЛАЙЗЕР

Наиболее часто встречающаяся и наи­более широко используемая обработка звуковых сигналов — это обработка, свя­занная с изменением их тембра. Сегодня часто можно встретить радиолюбителей, имеющих встроенный в трансивер или расположенный за его пределами эква­лайзер — устройство, способное вырав­нивать амплитудно-частотную характери­стику канала передачи сигнала (англ equalize — уравнивать equalizer — урав­ниватель, компенсатор).

Речь не идет о выравнивании АЧХ в буквальном смысле слова и идентичнос­ти амплитуды сигнала во всем спектре ча­стот микрофонного усилителя, поскольку в этом нет необходимости. Создание необ­ходимой АЧХ микрофонного тракта, способ­ной резко повысить удобочитаемость сиг­нала — вот в чем состоит задача.

Эквалайзер — это регулятор частотной характеристики, который позволяет как исправлять некачественное звучание, так и создавать совершенно новую АЧХ в со­ответствии с необходимостью.

Простейший пример эквалайзера — это обычные пассивные регуляторы тембра высоких, низких, а иногда и средних час­тот Регуляторы тембра — крайне прими­тивный вид эквалайзера, так как они состо­ят лишь из двух или трех управляемых фильтров. В связи с простотой конструк­ции, фильтры, входящие в состав регу­ляторов тембра, обычно соединяют меж­ду собой последовательно

Современная элементная база позво­ляет использовать более совершенные устройства, собранные на активных эле­ментах. Речь идет об активных полосо­вых фильтрах на ОУ. Следует отметить, что чем больше фильтров, тем сильнее можно изменять АЧХ Обычно их приме­няют 8-10.

Все типы эквалайзеров могут быть из­готовлены по двум сильно различающим­ся между собой принципам построения — по последовательной или параллельной схеме. В последовательной схеме сигнал

проходит все элементы и узлы схемы не­зависимо от того, будет ли данная часть спектра сигнала изменяться в этом кас­каде, или нет. В параллельной схеме входной сигнал разделяется набором па­раллельно включенных фильтров на ряд частотных полос, выходные сигналы ко­торых затем складываются со входным сигналом или вычитаются из него.

Параллельное соединение фильтров в регуляторе тембра, в отличие от после­довательного, позволяет уменьшить фа­зовые искажения, вносимые эквалайзе­ром в сигнал. Особенно это важно при 10 или 32 полосах графического эквалайзе­ра, где приемлемым оказывается только параллельное соединение фильтров.

Существуют два принципиально раз­личных типа эквалайзера — графический и параметрический.

Графический эквалайзер — это, в сущности, одна из разновидностей темброблоков, сконструированных для регули­рования тембра на нескольких фиксиро­ванных частотах. Органы управления им выполнены в виде движковых регулято­ров, благодаря чему положение их ручек как бы отображает АЧХ устройства в гра­фическом виде, откуда и произошло само название. В эквалайзерах этого типа мож­но регулировать только величину подъе­ма и завала АЧХ, остальные параметры определяются схемотехникой, и изменять их невозможно.

Параметрический эквалайзер обла­дает наибольшей гибкостью своих регу­лировок.Он позволяет управлять не толь­ко коэффициентом усиления фильтра, но и его средней частотой, а также доброт­ностью (шириной регулируемой полосы). Параметрический эквалайзер, таким об­разом, имеет для каждой полосы регули­рования по три органа управления — по числу устанавливаемых параметров. Та­ким образом, если в эквалайзере на каж­дую полосу регулирования приходится по три ручки управления, то это параметри­ческий эквалайзер.

Как и графические, параметрические эквалайзеры также могут быть выполне­ны по параллельной или последователь­ной схеме. Диапазоны изменения пара­метров в параметрическом эквалайзере достигают значительных величин.

Полупараметрический эквалайзер применяется иногда в микшерных пуль­тах. Он позволяет управлять коэффици­ентом усиления фильтра и его средней частотой. Отличается он от параметричес­кого тем , что не имеет возможности изме­нения добротности эквалайзера, те ши­рины полосы захватываемых им частот.

Параграфический эквалайзер — это гибрид параметрического и графическо­го эквалайзеров. Собственно это многополосный параметрический, но имеющий конструктивное исполнение регуляторов подъема/спада АЧХ как у графического, с потенциометрами в виде движков. Бла­годаря своим огромным возможностям, параграфический эквалайзер позволяет получать практически любые виды АЧХ. Из-за своей сложности и высокой стоимо­сти этот вид эквалайзера не получил большого распространения, однако вы­пускается некоторыми производителями.

Применение эквалайзера

В любительской радиосвязи эквалай­зер часто применяют как внешнее устрой­ство и устанавливают его между микро­фоном и балансным модулятором трансивера. Использовать же в этом случае встроенный в трансивер микрофонный усилитель не следует, т к он является ус­тройством более низкого класса.

В подавляющем большинстве случаев эквалайзер применяют для того, чтобы скорректировать АЧХ микрофонного уси­лителя, которая не соответствует опреде­ленным требованиям. Это вовсе не озна­чает, что, подключив капсюль типа ДЭМШ или какой-нибудь случайный микрофон, мы добьемся исключительного качества. Вспоминается правило, которое гласит "Лучше вычитать, а не добавлять'.

Речь идет о следующем реально, воз­можности эквалайзера и результат регу­лировки напрямую зависят от широкополосности входного сигнала, способности микрофона воспроизвести частоты, име­ющиеся в голосе оператора. Приветствуется применение широкополосных сту­дийных или вокальных микрофонов, име­ющих более широкую частотную характе­ристику. Из более широкого спектра час­тот легче создать необходимую АЧХ мик­рофонного тракта.

Существует такое понятие как индиви­дуальные настройки, учитывающие мно­гие факторы, например, голос оператора, тип применяемого микрофона, ширину полосы фильтра и частоту опорного ге­нератора в SSB-формирователе трансивера. Тем не менее, неплохой стартовой точкой могут быть установки в эквалай­зере, когда поднимают амплитуду, состав­ляющую спектр низких и высоких частот, в то время как средние частоты "завали­вают" примерно на 6 8 дБ.

Часто заводские устройства, например, десятиполосный графический эквалайзер "Феникс Э 009С" львовского производ­ственного объединения ФТА и другие,  не имеют предварительного каскада усиле­ния для микрофона, поскольку предназ­начены для работы в составе микшерных пультов или других устройств, обеспечи­вающих предусиление. В этом случае рекомендуется использовать непосред­ственно микшерный пульт или изготовить микрофонный усилитель с достаточно широкой АЧХ, включив его на входе эква­лайзера, а на выходе — установить ши­рокополосный эмиттерный повторитель для согласования с низким входным со­противлением балансного модулятора. Слово "широкополосный" не должно на­стораживать. Профессиональные эква­лайзеры часто охватывают диапазон 20...20000 Гц. Любительские эквалайзе­ры иногда перекрывают более узкий спектр —100...8000 Гц. Широкополосные микрофоны имеют диапазон частот 20...20000 Гц, хотя чаще встречаются имеющие полосу 50...15000 Гц.

Итак, с помощью регулирующих эле­ментов эквалайзера мы создаем ту АЧХ, которая необходима для конкретных усло­вий связи, будь то DX QSO или местная связь. Всем известно, как трудно работать в pile up, имея студийный сигнал, и, поверь­те, слушать своего собеседника с пробив­ным тестовым сигналом при местных свя­зях очень утомительно. Сделать сигнал универсальным поможет эквалайзер.

Ознакомившись с общими понятиями и различными типами эквалайзеров, предлагаю рассмотреть практическую конструкцию 4-полосного эквалайзера (рис.1), которую автор использует в те­чение нескольких лет.

Устройство представляет собой сбор­ную конструкцию.

Входная часть схемы, т.е. предвари­тельный усилитель, соответствует самым высоким требованиям. Искажения и шумы — на уровне теоретического мини­мума. Максимальное усиление — 1000 раз (60 дБ). Абсолютная стабильность к ВЧ-наводкам.

На роль предварительного каскада от­бирались десятки схем. Они изготавли­вались, снимались их характеристики — и, увы, убирались в сторону.

После тщательного отбора выбор пал на этот предварительный МУ, который оказался лучшим. Входное сопротивле­ние каскада — низкое. Рекомендуется при­менять микрофоны с номинальным сопро­тивлением 150...600 Ом. Вход симметри­чен, что предполагает применение микро­фонов с симметричной запиткой — МД80, МД380, BehringerXM8500, Shure SM58 или подобных. Они, как правило, имеют обо­значение полярности выводов, как hot (+ve) и cold (-ve). На принципиальной схеме име­ются аналогичные обозначения, так что при подключении симметричного микрофона полярность должна быть соблюдена.

К сожалению, хотя микрофоны МД80 и МД380 и являются микрофонами симмет­ричного типа, обозначение полярности на них отсутствует.

При подключении микрофона удобно использовать разъем и ответную часть — штекер типа "Стерео", применяемые в аппаратуре звукозаписи . Приме­няют микрофонный кабель, где имеются две центральные жилы и оплетка.

Распаяв сигнальную пару, следует об­ратить внимание на правильность под­ключения оплетки. Оплетка экранирован­ного кабеля распаивается таким образом, чтобы она проходила через разъем и под­ключалась к общему проводу "Ground" не­посредственно на плате эквалайзера. При использовании другого типа разъемов следует исключить контакт оплетки кабе­ля с шасси устройства на микрофонном разъеме.

Разъем является только переходным устройством как для сигнальной пары, так и для оплетки.

При работе с несимметричным микро­фоном (непопулярная мера, имея симмет­ричный вход в МУ, применять несиммет­ричный микрофон) вход, обозначенный на принципиальной схеме как cold (-ve), автоматически закорачивается на общий провод платы через штекер при его рас­пайке. Выглядит это так: на штекере кон­такт hot (+ve) используют как сигнальный, a cold (-ve) соединяют с контактом "Ground". Штекер вставляют в разъем, и, таким образом, вход схемы cold (-ve) ока­зывается на общем проводе "Ground" пе­чатной платы.

Альтернативный вариант — использо­вание штекера "Mono", при том , что мик­рофонный разъем на передней панели по-прежнему остается типа "Стерео".

Потенциометр VR1 "Микрофон" опреде­ляет усиление предварительного усили­теля. Правильно будет рассматривать его не как потенциометр, регулирующий уси­ление, а скорее как аттенюатор. С его помощью устанавливают уровень сигна­ла на входе микросхемы DA2 КР544УД1А, равный 250 мВ. Необходим именно такой уровень, чтобы "оторваться" от шумов последующего тракта. На передней пане­ли эквалайзера делается отметка, кото­рая соответствует этому уровню для кон­кретного микрофона.

Потенциометр VR1 имеет функцио­нальную характеристику вида В (Васи­лий), т.е. обратно логарифмическую (по­казательную) зависимость от угла пово­рота. Не путайте с английской буквой В (Bravo). Можно применить с буквой Б (Бо­рис) — с логарифмической зависимос­тью. Однако если вы не намерены посто­янно вращать этот потенциометр, меняя различные типы микрофонов, то подой­дет и с характеристикой А (Анна), т.е. име­ющий линейную зависимость.

Некоторые фирмы-производители в Англии, Японии выпускают потенциомет­ры, где линейная зависимость обознача­ется буквой В (Bravo), а логарифмичес­кая — A (Alfa), т.е. иначе, чем у нас. При покупке потенциометров рекомендуется пользоваться тестером для определения их функциональной характеристики.

Высокие параметры предварительного МУ достигаются за счет применения вы­сококачественных малошумящих транзи­сторов 2N4403 и ВС549. Именно эта пара, а не другая, и не какой-либо один тран­зистор обеспечивает очень высокие па­раметры схемы. Эти транзисторы не являются дефи­цитными, поэтому не следует искать им замену.

В качестве DA1 применяется малошумящий операционный усилитель TL071 хотя без заметного ухудшения качества можно применить и TL081.

Каскады на ОУ DA2 — буфер и DA3, DA4—темброблок, заимствованы из схе­мотехники старого микшерного пульта "Сонор М-08-3" и, на мой взгляд, являют­ся примером очень хороших схемных решений.

К сожалению, на готовом изделии не были указаны точные частоты регулиров­ки эквалайзера, а лишь обозначены как Высокие, Средние-2, Средние-1, Низкие. Эквалайзер имеет два выхода. Один, с выходным сопротивлением 47 кОм, пред­назначен для стыковки с другими внешни­ми блоками обработки звука, входное сопротивление у которых порядка 47 кОм. Автор применял цифровой ревербератор "Электроника РЦ-02", с выхода которого сигнал через эмиттерный повторитель подавался на балансный модулятор трансивера.

Второй, с выходным сопротивлением 620 Ом, используется для подачи сигна­ла непосредственно на БМ.

Низкоомный выход достигается за счет применения эмиттерного повторителя VT5 (КТ361Г).

VR7 "Выход" обеспечивает необходи­мый уровень сигнала на выходах эквалай­зера.

Потенциометры VR2 VR7 имеют ха­рактеристику вида А.

Конструктивно на край печатной платы, на ее диэлектрическую часть закрепля­ется дюралевый уголок с просверленны­ми отверстиями для потенциометров, ко­торый не должен быть связан с общим проводом печатной платы эквалайзера. Затем вставляют все (VR1 VR7) потен­циометры, которые, в свою очередь, так­же вставляют в отверстия на передней панели эквалайзера и закрепляют гайка­ми крепления. Конденсаторы

С7, С9, СЮ, С11, С12, С14, С15 — К73 (пленочные),  С8, С13 — КД (керамические диско­вые),  С6 — К10 (керамический) Все резисторы в конструкции — типа OMJ1T, желательно, с расбросом по номи­налу не более 5%.

Для соблюдения симметрии схемы ре­зисторы, имеющие одинаковые номина­лы, в предварительном каскаде МУ под­бирают по минимальному разбросу друг к другу.

Индивидуальные настройки.

Микрофон — МД380А. VR1 "Микрофон" — 80% (до уровня 250 мВ на входе DA2), VR2 "Усиление" — 90%, VR3 "Высокие" —100%, VR4 "Средние 2" — 100%, VR5 "Средние 1" — 50%, VR6 "Низкие" —100%, VR7 'Выход" (в положении "Выход 620 Ом") — 80% (в процентах дано поло­жение движка потенциометра при враще­нии по часовой стрелке).

Для питания эквалайзера необходим двухполярный стабилизированный блок питания напряжением 15 В и током до 100 мА.

Хотелось бы добавить, что эквалайзер — это не панацея, а средство коррекции сигнала. Он может удалить лишнее, но с его помощью крайне сложно добавить то, чего в тракте не было, поэтому важно все и голос оператора, и частотный спектр применяемого микрофона, и наличие са­мого эквалайзера.

Не менее важный вопрос — правиль­ность установки частоты опорного гене­ратора в SSB-формирователе и ширина полосы применяемого в нем фильтра Чем шире полоса фильтра на передачу, тем легче получить студийный сигнал.

Хочу поблагодарить Александра, EW1 РА, подарившего мне в свое время микшерный пульт "Сонор М-08-3", что спо­собствовало более детальному изучению данной темы.

Результатыследующие - микшерный пульт, после его глобального изучения и воссоздания принципиальной схемы, был разобран на субблоки, бывшие в нем во­семь 4-полосных речевых эквалайзеров безвозмездно переданы другим радио­любителям. Создан модернизированный 4-лолосный эквалайзер сдостаточно вы­сокими характеристиками.

Круг любителей Audio расширяется Благодарю F4ECJ, Erie, G4VPC, Егпеу, G4EKL, Tony, EW1DM, Serge, RW3PS, Serge и особенно EW1RU, Yuri за конст­руктивное обсуждение тем, связанных с обработкой звука

Печатную плату размером 170x50 мм (рис.4, вид со стороны установки дета­лей и рис.5, со стороны дорожек) разра­ботал EW2CE, Александр Раильченко

И.Подгорный , EW1MM , г МИНСК .