8.4. Корректоры с подъемами и спадами диаграммы Боде

В технике звукозаписи и звуковоспроизведения наряду с простейшими корректорами, описанными выше, используются корректоры с комбинацией подъемов и спадов диаграммы Боде. Примерами таких корректоров могут быть усилители-корректоры магнитного звукоснимателя, усилители-корректоры канала магнитной звукозаписи и другие [7, 18, 19]. Диаграммы Боде корректоров с комбинацией подъемов и спадов приведены на рисунках 8.6 и 8.7.

Схемотехническая реализация корректоров, имеющих диаграмму Боде, соответствующую рисунку 8.6, может быть выполнена разными способами.

Простейшим вариантом является каскадное соединение усилителей-корректоров: корректор с подъемом АЧХ (интервал частот ) плюс корректор со спадом АЧХ (интервал частот ) плюс еще один корректор со спадом АЧХ (интервал частот ). При этом АЧХ корректора в интервале частот от и далее формируется диаграммами Боде ОУ каскадируемых корректоров (то есть суммарная диаграмма Боде имеет крутизну ската 18 дБ/октава при одинаковых корректорах). Расчет этого варианта (после распределения усиления между каскадами) прост и сводится к расчетам описанных выше вариантов корректоров.

Однако такой вариант реализации громоздок конструктивно и нецелесообразен по экономическим соображениям, так как требует утроенный (для двухкаскадного корректора - удвоенный) комплект ОУ и пассивных элементов.

Практическая схемотехническая реализация корректоров ограничивается использованием одного ОУ с усложненной структурой цепи ОС (рисунок 8.8). При этом не только сокращается расход комплектующих для изготовления корректоров, но и несколько улучшается отношение сигнал/шум. В этой схеме цепи и формируют скаты диаграммы Боде, цепь - подъем диаграммы Боде (рисунок 8.5).

При “разносе” соседних нулей и полюсов не менее декады (десятикратного изменения частоты) расчет элементов схемы можно приближенно произвести на основе приведенных выше соотношений для корректоров с подъемом и со спадом диаграммы Боде. В этом случае при расчете остальные конденсаторы условно считаются отключенными (их сопротивления значительно превышают сопротивления параллельно включенных резисторов в диапазоне частот от до (рисунок 8.8)). При расчете (диапазон частот от до ) - заменяется коротким замыканием (его сопротивление мало), а считается отключенным (его сопротивление велико). И, наконец, при расчете - конденсаторы и заменяют коротким замыканием.

При малых “разносах” соседних нулей и полюсов расчет усложняется из-за взаимного влияния всех резисторов и конденсаторов на частоты нулей и полюсов. Другими словами, комплексный коэффициент передачи зависит от сопротивлений всех элементов схемы, знаменатель его – полином четвертого порядка по степеням частоты (третьего, если не учитывать частотную зависимость коэффициента передачи ОУ), а числитель – полином третьего порядка. В этом случае расчеты выполняют с применением ЭВМ или с использованием справочных данных (которые представляют собой результаты расчетов на ЭВМ) в виде нормированных значений элементов схемы [7].

Схемотехническая реализация корректоров, имеющих диаграмму Боде, соответствующую рисунку 8.7, также может быть различной. Используют или каскадное соединения корректоров, один из которых имеет крутизну ската диаграммы Боде 6дБ на октаву, а другой - диаграмму Боде с крутизной подъема 6дБ на октаву, или один каскад с частотно-зависимыми сопротивлениями в каждом из плеч делителя в цепи ОС (рисунок 8.9). Последний вариант оказывается предпочтительным, как более экономичный и имеющий несколько лучшее отношение сигнал/шум.

При “разносе” соседних нулей и полюсов не менее декады (десятикратного изменения частоты) расчет элементов схемы можно приближенно произвести на основе приведенных выше соотношений для корректоров с подъемом и со спадом диаграммы Боде. В этом случае при расчете остальные конденсаторы условно считаются отключенными (их сопротивления значительно превышают сопротивления параллельно включенных резисторов в диапазоне частот от до (рисунок 8.9)). При расчете (диапазон частот от до ) - заменяется коротким замыканием (его сопротивление мало).

Обычно в таких корректорах бывает достаточно большой разнос по частотам нулей диаграммы Боде ( и отличаются более чем на два порядка). Это обстоятельство приводит к весьма малому взаимному влиянию и на частоты нулей и полюсов диаграммы Боде. В таком случае (с дополнительной погрешностью не более 1-2 %) расчеты корректоров можно производить приближенно по соотношениям, аналогичным описанным выше:

; ;

;

; ;

; . (8.9)

При выборе типа ОУ с внутренней коррекцией ориентируются на частоту единичного усиления (8.8)

(8.8а)

или ОУ, имеющего второй полюс диаграммы Боде в полосе частот до ,-

. (8.8б)

Расчеты коэффициента гармоник, отношения сигнал/шум, допусков на параметры элементов схемы корректора производится аналогично изложенному выше (раздел 6).