|
Прежде всего, необходимо иметь в виду, что регулятор громкости высококачественного усилителя, — это не простейший потенциометр
с сопротивлением 100 кОм, ручка которого находится на верхней или лицевой панели корпуса усилителя. Он является весьма
существенным блоком предусилителя и должен рассматриваться с точно такой же тщательностью, как и все остальные блоки и компоненты
схемы усилителя. Прежде всего следует отметить, что чувствительность человеческого уха к уровню звукового давления, или силе
звука, изменяется в соответствии не с линейным, а с логарифмическим законом. Поэтому, при проектировании регулятора громкости
звука, который должен обеспечивать равномерную характеристику восприятия во всем звуковом диапазоне, необходимо использовать
потенциометр, сопротивление которого изменяется по обратно — логарифмическому закону (или, иначе, по закону показательной
функции). Это и является основной причиной всех проблем проектировщика.
Изготовление переменного резистора с линейной шкалой не представляет проблем. Для этого просто наносится полоска из углеродосодержащего
материала равномерной толщины и ширины на изолирующую подложку, изготавливаются контакты с каждого конца, затем тем, или
иным способом изготавливается подвижный контакт. Если нет смысла обременять себя проблемами с корпусом, то такой тип переменных
резисторов известен под названием скелетных. Для получения обратно — логарифмического закона изменения сопротивления токопроводящей
дорожки ее толщина изменяется по длине, устанавливаться металлические прессованные экраны, затем два потенциометра (для одноручечной
регулировки стерео-усилителя) насаживаются на единый вращающийся вал, на котором затем можно укрепить большую и блестящую
алюминиевую ручку. Технология же изготовления проводящего покрытия с изменяющейся по заранее заданному закону толщиной оказывается
не самым дешевым процессом, поэтому чаще всего обратно — логарифмический закон изменения сопротивления от угла поворота
движка потенциометра аппроксимируется набором прямолинейных участков (рис. 8.7).
Рис. 8.7 Кусочно-линейная аппроксимация логарифмической зависимости
Несколько ошеломляющим результатом является то, какое неплохое совпадение с идеальной обратно — логарифмической кривой
могут обеспечить всего четыре дискретные резистивные дорожки, однако, не должен вызывать удивления и тот факт, что переходы
с одного участка на другой приводят к скачкообразному изменению сопротивления
потенциометра при повороте рычажка такого потенциометра. Также следует ожидать, что механически связанные потенциометры
способны обеспечить равномерный уровень ослабления во всем диапазоне, начиная с нуля до 60 дБ. Часть углеродных потенциометров
имеет действительно замечательные характеристики, но, к великому сожалению, среда обитания потенциометров с углеродными дорожками
сохранилась только в уже покрытых тленом времени старых телевизионных приемниках.
Подгонка закона изменения сопротивления потенциометра
Одним из полезных и простых способов подгонки закона изменения сопротивления потенциометра под требуемую зависимость
является использование линейного потенциометра, имеющего однородную проводящую пластиковую дорожку, и подстраивающего под
необходимую зависимость изменения сопротивления подгоночного резистора, установленного между подвижным контактом и землей.
Такая искусственная характеристика не соответствует в точности, например, обратно — логарифмическому закону, но конечный
результат оказывается значительно лучше, чем при использовании простого потенциометра с линейной характеристикой.
У идеального регулятора громкости должно быть абсолютно одинаковое ослабление (выраженное в децибелах) для заданного
количества поворотов ротора потенциометра вне зависимости от того, производится ли такое вращение, когда подвижный контакт
потенциометра находится в середине токопроводящей дорожки, либо в ее конце, в непосредственной близости от начала.
Ниже приводится программа , написанная на языке QBASIC, которая позволяет детально исследовать влияние подгоночного резистора
на аппроксимируемую зависимость. Программа представляет модифицированный вариант обычного языка программирования низкого
уровня, предназначенного для операционной системы MS DOS. Несмотря на то, что большинство современных операционных систем,
совершенно не заботясь о последствиях, пытаются всеми способами откреститься от наследия DOS, операционная система Windows
XP работает с DOS-программами более, чем удовлетворительно.
Используя данную программу, можно рассчитать, что идеальное значение сопротивления для подгоночного резистора будет составлять
примерно 0,83 от значения сопротивления потенциометра, а применение более низких значений сопротивления значительно ухудшит
качество звучания. К сожалению, эта маленькая «военная» хитрость исправляет положение только в верхней части диапазона, однако,
если произвести оптимизацию уровня таким образом, чтобы на практике использовалось, как правило, только 12 дБ ослабления
в верхней части диапазона, то система подгоночный резистор — потенциометр будет работать очень хорошо.
CLS
Р = 1
PRINT "This program calculates the step size"
PRINT "resulting from shunting the output of a"
PRINT "linear potentiometer with a law faking"
PRINT "resistor
PRINT
PRINT "How many steps of resolution do you want to"
PRINT "investigate"; = = 503
INPUT N DIM LOSSDB (N)
PRINT "What value of potentiometer will you use'; INPUT R
PRINT "What value of law faking resistor will you" PRINT "use" INPUT L PRINT
PRINT "LOSS"; TAB(15); "STEP"
DO UNTILL P = N A = P * R / N UPPER = R - A LOWER = A * L /(A + 1)
LOSSDB (P) = ((86.8589 * LOG(LOWER / (LOWER + UPER))\1) / 10
REM THE 86/8598 FACTOR ARISES BECAUSE QBASIC USES NATURAL LOGS
P = P + 1
LOOP P = 2
DO UNTILL P = N + 1
CLICK = LOSSDB (P) - LOSSDB (P - 1)
PRINT ABS (LOSSDB(P)); "db"; TAB(15); ((10 * CLICK) \ D/10: "db"
P = P + 1 LOOP
Развитием данной идеи послужило бы изготовление нескольких отводов от точек, расположенных вдоль токопроводящей пластиковой
дорожки потенциометра с линейной характеристикой, как части его конструкции. Такой линейный аттенюатор с отводами от токопроводящей
дорожки имеет блестящее согласование отдельных участков и, следовательно, прекрасное совпадение с заданной обратно — логарифмической
зависимостью. Такие потенциометры частот имеют маркировку «Penny & Giles», нанесенную на внешнюю сторону и обеспечивают
прекрасный результат при их использовании. Следует отметить, что, строго говоря, они не являются потенциометрами и что измерение
их сопротивления между центральным подвижным выводом и концевыми неподвижными может дать совершенно неожиданный результат.
|
