Как снять ачх фонокорректора

16

Проведение измерений фоно корректоров

При проведении измерений фоно корректоров следует учитывать особенности сигналов, выдаваемых магнитной головкой. Магнитная головка звукоснимателя является преобразователем скорости в напряжения. Поэтому амплитуда сигнала на ее выходе значительно зависит от частоты. При этом амплитуда растет с частотой. Возьмем типичные параметры магнитной головки с подвижным магнитом (ММ). Амплитуда выходного сигнала на частоте 1кГц составляет 3мВ. В этом случае отдача на частоте 20Гц составит 0.5мВ, а на частоте 20кГц — 30мВ. При избыточной модуляции амплитуда сигнала на выходе головки достигает 160мВ, конечно это на высокой частоте. Скорее всего такой сигнал может быть получен при воспроизведении очень сильного удала по тарелкам. Из сказанного следует, что для измерений работы корректоров не подойдет сигнал линейно подаваемый на вход с генератора, по крайней мере придется сильно крутить регулятор выходного уровня при изменении частоты. Правильнее собрать простую схему, вносящую обратные частотные предискажения, такие, что бы уровень выходного сигнала при изменении частоты оставался бы постоянным. Простейшая такая цепь показана на рисунке.

Если на вход такой схеме подать сигнал амплитудой около 155мВ, то на выходе получится уровень сигнала стандартной ММ головки. После 20кГц схема потихоньку начинает занижать уровень выходного сигнала, но это уже за звуковой диапазон, в котором и многие головки не сильны. Входное сопротивление этой схемы падает с частотой и достигает примерно 7кОм на частоте 20кГц. Такую нагрузку держат большинство операционных усилителей (ОУ), которые используются в звуковых платах. Следовательно эту схему можно использовать для измерений с использованием персонального компьютера. Чем лучше у Вас звуковая плата, тем более точные измерения Вы сможете производить. Но даже установленная на материнской плате звуковуха не так плоха. Обычно она тянет 48кГц частоты квантования и 16 бит разрядности. Заранее обмерив ее на сквозном тракте можно, в дальнейшем производить измерения с точностью до долей децибела. Да и искажения у нее обычно не превышают 0.05-0.1%. С моей точки зрения одной из самых удобных программ для проведения звуковых измерений является SpectraLAB 4.21.17 . В начале работы Вам потребуется милливольтметр переменного тока для калибровки звуковой платы. Вызовите окно генератора в SpectraLAB ( F11) , поставьте режим генерации 1кГц и амплитуда 0дБ полной шкалы. Включите генератор и замерьте уровень выходного сигнала. Полученный уровень занесите в соответствующее поле в окне задания уровня. Учтите, что этот уровень зависит от положений движков в регуляторе Windows по синтезу и мастеру. Рекомендую сделать два измерения при дефолтных положениях и при максимальных. В обычной жизни пользуйтесь дефолтными, обычно на них достигается минимум собственных искажений звуковой платы, а максимальные могут пригодиться при исследованиях на перегрузочную способность. На разных платах я получал номинальный уровень выходного сигнала от 400мВ до 1.2В, а максимальный от 1В до 5.5В. Следующим шагом надо откалибровать вход звуковой платы. Есть платы с регулируемым уровнем входа, а есть без регулятора. В первом случае не трогайте дефолтные настройки регулятора, поскольку при работе SpectraLAB дает команду сброса плате и настройка неожиданно уходит на место. Подайте на вход такой уровень, что бы не перегрузить вход. Даже если сигнализатор перегрузки у SpectraLAB не загорается, все равно лучше проверить в окне Time series , что не наступает клиппинг (ограничение). Постарайтесь попасть в зону 70-90% от уровня входной модуляции, при этом измерения окажутся максимально точными. Замерьте уровень милливольтметром и внесите его в окне калибровки и не забудьте там нажать на кнопку измерения и сохраните новый калибровочный файл. Теперь Ваш SpectraLAB может и сгенерить сигнал необходимой амплитуды и замерить.

Расчёт цепи частотной коррекции стандарта RIAA

Частотная коррекция RIAA является общепринятым стандартом как на студиях записи виниловых дисков, так и при разработке устройств для их воспроизведения.
Причём любая попытка видоизменить стандартную кривую RIAA каждый раз встречала ожесточённое сопротивление, в результате чего на сегодняшний день, именно первоначальный стандарт кривой RIAA используется большинством звукозаписывающих компаний, а соответственно, и подавляющим большинством производителей музыкальной аппаратуры.

Рис.1 АЧХ фонокорректора стандарта RIAA, нормализованная к 0 дБ на частоте 1 кГц

При записи оригинала фонограммы на виниловый диск сигнал обрабатывается цепью предыскажений с постоянными времени 3180, 318 и 75 мкс, что соответствует частотам перегиба АЧХ 50, 500 и 2122 Гц. В результате амплитудно-частотная характеристика записи приобретает форму, которую можно представить в виде таблицы из ряда контрольных точек с зависимостью коэффициентов передачи (относительно уровня 1 кГц) от частоты:

При воспроизведении же пластинки электромагнитным звукоснимателем исходный спектр сигнала необходимо восстановить при помощи корректирующей цепи с теми же постоянными времени, но обратной характеристикой АЧХ. Пример такой характеристики АЧХ приведён на Рис.1.

Частотная коррекция по стандарту RIAA может быть реализована как активными, так и пассивными фильтрами. Однако в высококачественной аппаратуре использование активных схем является нежелательным, причём это касается не только фонокорректоров, но и таких элементов, как регуляторы тембра.

Одной из классических схем, предназначенных для пассивной коррекции RIAA, является схема, приведённая на Рис.2.
Соотношения для расчёта номиналов цепей коррекции выглядят следующим образом:
R1*C1 =2187мкс;
R1*C2 = 750 мкс;
R2*C1 = 318 мкс;
R2*C2 = 109,05 мкс;
C1 /C2 = 2,916; R1 /R2 = 6,877.

ОНЛАЙН КАЛЬКУЛЯТОР ЦЕПИ RIAA ДЛЯ ФОНОКОРРЕКТОРА

Номиналы элементов следует подобрать с точностью 1% от расчётных посредством параллельного/последовательного их соединения.
Следует отметить, что стремление к идеальной точности по отношению стандартной кривой RIAA не имеет большого смысла, так как многое зависит от применяемого звукоснимателя, тонарма, да и диски записываются с большим количеством вариаций используемых коррекций. Гораздо важнее правильно сбалансировать каналы, т. е. выдержать идентичность АЧХ левого и правого каналов.

А на странице – ссылка на страницу можно познакомиться со схемой транзисторного фонокорректора для высококлассной звуковой аппаратуры.

Усилитель-корректор RIAA

В предыдущей статье я рассказал про проигрыватель Вега-ЭП-110-стерео. Мы рассмотрели его схемотехнику и начал рассказывать про его восстановление. В этой статье расскажу про создание нового блока усилителя-корректора с характеристикой RIAA.

Как всегда, я начну с небольшой экскурсии по теме.

RIAA и фонокорректоры

Что такое фонокорректор и для чего он нужен? Что такое RIAA? Виниловые пластинки записывают не с равномерной АЧХ, а с довольно своеобразной. Она имеет сильный завал по низким частотам и достаточно сильно выходит в +db на высоких. Это из-за компромиссов между качеством записи и механическими возможностями записывающих систем. Например, низкие частоты требуют бОльший габарит канавки, из-за чего для нормального считывания габариты иглы должны быть больше, но тогда она начнёт хуже считывать более тонкие неровности – высокочастотные. И наоборот. Но золотая середина не даёт равномерной АЧХ. Что бы все пластинки были универсальны и проигрыватели тоже, был принят стандарт. Этот стандарт имеет название по аббревиатуре Recording Industry Association of America (Американская ассоциация звукозаписывающих компаний) RIAA. До RIAA были и другие стандарты, но они как-то отпали, а общепризнанным стал RIAA. Более подробно о истории можно почитать на википедии или разных тематических ресурсах про винил. Есть довольно интересные и курьёзные случаи с историей винила.

Ну и не могу обойти мимо то, что и в союзе были ГОСТы, есть на виниловую звукозапись и диски.

Главное, что говорит нам стандарт RIAA: АЧХ записи имеет три перегиба, которые описываются формулами, либо в зависимости от времени 3180, 318 и 75 мкс, либо от частоты 50,05, 500,5 и 2122,1 Гц.

Первый перегиб = 3180 мкс, задаёт частоту подъёма низких частот = 50,05 Гц чтобы уменьшить низкочастотный шум.

Второй перегиб = 318 мкс, задаёт частоту раздела низкочастотной и среднечастотной областей = 500,5 Гц.

Третий перегиб = 75 мкс, задаёт частоту раздела среднечастотной и высокочастотной областей = 2122,1 Гц.

Вот картинка из интернета, какой АЧХ обладают пластинки и какой должен обладать усилитель, восстанавливающий её:

Так вот. Мы взяли пластинку и звукоснимающей иглой получаем с неё музыку, но она очень непохожа на знакомого исполнителя. Для восстановления АЧХ, приведения её к нормальной, ровной, нам необходимо сделать корректор‑усилитель имеющий АЧХ обратную записывающей. То есть отразить её по вертикали. Кажется, задачка не сложная. Тем более формулы для этого всего есть.

Создание фонокорректора

В предыдущей статье было рассказано про восстановление аппарата. Мне там сразу не понравились типы конденсаторов, а отличие некоторых номиналов от схемы намекнули на не очень добросовестный подход к сборке того времени. Так как всё равно мне предстояло менять некоторые подгнившие (в прямом смысле этого слова) электронные компоненты, будучи человеком не сильно далёким от электроники, решил всё сделать заново. И даже немного лучше.

Вообще говоря, в одном из изданий моего любимого art of electronics есть как раз разбор такого усилителя с вот такой характеристикой:

Для начала сформировал у себя в голове что конкретно хочется улучшить и что хочется иметь на выходе. Потом определился какие блоки Веги пока останутся не тронутыми. И после такого мысленного составления ТЗ приступил к работе.

Блок питания

Трансформатор было решено оставить имеющийся, а вот стабилизатор напряжения изменить. Было принято решение немного лучше по-фильтровать напряжение и немного увеличить нагрузочную способность. Так как делается в единичном экземпляре для себя любимого, то можно на цену не сильно смотреть и не оптимизировать для серийного производства. Нарисовал схему стабилизированного блока питания. И даже на вырост, не со стабилитронами, как был до этого, а с линейными стабилизаторами. Мало ли какой я в будущем каскад туда захочу поставить. Может резисторов перед стабилитронами то уже и не хватит…

После была образмерена старая плата питания и в её габариты, на её посадочное место, разработал новую.

Для тех, кто не разрабатывает платы или остался далеко в прошлом, напомню, что сейчас двусторонняя плата стоит столько же сколько и односторонняя.

А заказывая их в Китае ещё и не надо платить за подготовку производства.

А вот и плата уже стоит на своём месте. Увы, но фото только такое осталось.

Усилитель – корректор

Схема, кажется, максимально классическая. Первый каскад – сам корректор-усилитель. А вот второй уже далеко не часто встретишь в таких проигрывателях. Многие ограничиваются одним каскадом и экономят один ОУ. Когда делается один электронный блок, без видов на серию, могу позволить себе потратится на 2 корпуса DIP8 вместо одного. Тут мне захотелось иметь запас по усилению. Вот в чём дело. Выбранный, достаточно популярный для аудио схем ОУ, имеет полосу частот при единичном усилении до 10 МГц. Казалось бы, крути усиление до безумия, но вспоминаем, что с усилением то полоса будет падать.

Максимум могу закрутить на 800, не выходя из звуковой полосы с ровной характеристикой. Уровень с иглы звукоснимателя в лучшем случае 3.5мВ. То есть 2.78В я получу на выходе. А запас по фазе? А если захочу на выходе уровень больше или нагрузка будет с некой ёмкостью, ну провода там всякие, или мало ли чего. Генератор не хочу получить взамен усилителя. В итоге считаю, что второй каскад не просто блажь, а вполне себе обоснованное решение. Далее докидываю на схему всякие компоненты: R1, R2 (кстати это универсальное место, куда и конденсатор поставить удобно), С33, С34, R15, R16, что бы была возможность поиграться в процессе отладки с разными вариантами.

В итоге получилась вполне универсальная схема.

Номиналы корректирующей цепи взяты из классики от Хоровица и Хилла, их немного изменил в процессе настройки.

Далее родная плата была образмерена. И по её контуру отрисована новая.

Тоже ничего особенного. Два слоя и выводные элементы. Почему выводные? Не знаю. Дома всё это есть и это всё достаточно хорошего качества. Одни только конденсаторы Wima чего стоят.

Вот и картинки в 3D подъехали.

А вот такую плату мне прислали из поднебесной.

Настройка

Вообще процесс настройки мне показался самым увлекательным из всего этого интертеймента.

Как проверить, что я точно восстанавливаю характеристику? Тут есть несколько путей.

Не обязательно иметь измеритель АЧХ для того, чтобы измерить АЧХ. Вы можете составить план испытаний. Подключить к входу усилителя генератор. Выставить на обычном перестраиваемом генераторе нужное значение амплитуды выходного сигнала. И менять частоту сигнала на нём по шагам. Смотреть на выходе исследуемого прибора амплитуду выходного сигнала и каждый шаг отмечать в Excel. После этого просто построить там график. Для визуального соответствия масштаб стоит сделать логарифмическим. А ещё лучше по функции кривой RIAA построить референс и на него наложить измеренное.

А есть такие приборы как измеритель АЧХ. Он упрощает данную работу и сокращает время. Особенно радует, когда подбираешь какие-то компоненты и тебе не нужно пробегаться по всем точкам генератором для измерения новых результатов.

Наша цивилизация развивается по экспоненциальной (кажется) функции. И то, о чём в радиокружке я мог только мечтать, крутя ручки генератора, теперь у меня есть в приставке к ноутбуку (там и генератор, и осциллограф, и АЧХ, и спектроанализатор, и ещё что-то, всё в одном). А работа с маркерами совсем упрощает работу.

В итоге блок приобрёл следующую конфигурацию:
R11, R12, C33, C34 не установлены.
С21, С22 стали 1нФ, а С31, С32 стали 3,9нФ.

А вот настроенная плата стоит на своём рабочем месте.

Сам блок усилителя размещается внутри металлического экрана внутри корпуса.

Далее осталось ещё немного работы по внешнему виду и, если появится время переделать всё-таки блок управления скоростью. Не очень мне он нравится. А сейчас уже можно наслаждаться музыкой.

Форумы сайта "Отечественная радиотехника ХХ века"

Уважаемые форумчане подскажите пожалуйста. Радиотехника У101 фонокорректор УПЗ-15. Вообщем вопросов к нему нет, всё работает как и должно, ни фона, ни шума нет. Появилась в наличии LM381. Если заменить К548УН1А на LM381. Просто тупо меняется одна на другую, или нужно и номиналы в обвязке корректировать? Заранее извиняюсь за наивный, если для спеца, вопрос, спасибо.

У меня немного различие в отличие от данной схемы
R1,R2 — 47ком. C18, C19-0,22мкф. R19,R16-64,9Ком С1, С2 — 100пкф.

Re: К548УН1А — на — LM381

К548УН1А это аналог LM381.
Значит, «Просто тупо меняется одна на другую» — да.
Но нет в этом смысла. Характеристики не улучшатся.
Если уж менять, то весь корректор.
Вот, например, простейшая схема:

Правда, двухполярное питание, но это правильно.

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Поставил панельку, при замене на LM381 звук стал суховат. Но это субъективно. не уверен. Конечно АЧХ возможности замерять нет. Голова АТ95Е. может под неё я в принципе обвязку входа не грамотно сделал?

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Вот, кстати, ради интереса влияние изменения входной емкости

Re: К548УН1А — на — LM381

Думал что схема корректора уже так «избита», что есть рекомендации и алгоритм для всех голов.

ГЗМ005 ёмкость-180-220пкф. а АЕ95Е-100-200пкф.
То есть если для ГЗМ005 стоит ёмкость по входу 1000пкф, то для АТ95Е ну ни как не меньше должна быть? Но схем много а головы наверняка были ГЗМ105.

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

johnsilver писал(а): Вот, кстати, ради интереса влияние изменения входной емкости

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

johnsilver писал(а): Вот, кстати, ради интереса влияние изменения входной емкости

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Калькулятор расчета резонансной частоты контура
даёт
на 100, 180, 200 1000 пФ
соответственно
25, 19, 18, 8 кГц

Т.е., теоретически у вас будет подъём на разных частотах АЧХ
100 и 1000 пФ никуда не годятся.
Тут надо знать ёмкость кабеля.
Если корректор внутри (это наилучший вариант) — длина кабеля должна быть минимальна.
Если внешний, то тут кабель должен быть с тонкой центральной жилой и толстой изоляцией между ней и экраном.
И понятно, покороче.

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

LetItBe

Ещё вопрос из «песочницы» RC на выходе корректора как правильно- 0.22мкф./64.9ком. или 0.1мкф./147ком. На радиотехнике в начале делали первый вариант, потом стали второй делать? Схемки выше.

С1, С2 поставил 200пкф. но. появляется желание вернуться на 100пкф. Неужели 1000пкф. это не опечатка?

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

Re: К548УН1А — на — LM381

А смысл? Без измерения реальной АЧХ это гадание на кофейной гуще. Вам нравится. гадайте, а остальным это зачем надо. Для измерения АЧХ нужен хороший вольтметр, генератор НЧ, листок и карандаш. Если приборов нет, но есть желание, то можно их собрать самому. Методика расчёта корректора АЧХ хорошо описана в этой книге: