Помощь
Уважаемые участники, по просьбе трудящихся, предлагаю вашему вниманию очередную схему компрессора. Помимо самой схемы, считаю нужным предоставить всю информацию, коей располагаю, относительно принципов её работы и касательно отдельных узлов устройства.
По ходу изложения мне придётся озвучить некоторые свои взгляды и принципы, если кому-то они покажутся неправильными или еретичными, не трудитесь меня переубеждать — просто не читайте дальше. Что же касается усовершенствования схемы -- готов выслушать самую разрушительную критику.
Всё нижесказанное ни в коем случае не претендует на сравнение с энциклопедическим исчерпывающим описанием, это всего лишь личный опыт и личное представление о том, как должно быть правильно. Прошу прощения за возможные грубые и просторечные выражения, которые могут быть допущены в тексте ниже. Буду очень рад, если поток моего подсознания окажется кому-нибудь полезным.
Все устройства на ОУ я питаю двуполярным напряжением, стабилизированным интегральными стабилизаторами типа КРЕНок или их зарубежных аналогов. Переводом схем на однополярное питание не занимаюсь, как поведёт себя схема в таком случае, говорить не берусь. Правильно настроить данное устройство без осциллографа достаточно трудно, особенно для начинающих, у меня, к примеру, так не получилось.
КОМПРЕССОРОВ!
Думаю, нет смысла лишний раз детально описывать принципы работы компрессора. Информации об этом полно во всемирной сети. Разберёмся лишь в принципе работы сходных приборов.
По-хорошему счёту, полноценный компрессор должен не только ограничивать сигналы, превышающие заданный порог максимума, но и усиливать слабые сигналы, лежащие ниже уровня заданной точки минимума. Помимо этого, необходимо управлять углами наклона линии динамической характеристики, располагая возможностью изменять жёсткость ограничения в зависимости от амплитуды. Для наглядности можно посмотреть программный компрессор, скажем в Adobe Audition 1.5. В аппаратном исполнении я таких приборов не видел, схем тоже не нашёл. Есть пара идей, но даже не знаю насколько мне, как музыканту-любителю, это нужно, тем более что, в конечном итоге, я записываюсь на обычный компьютер под виндоус, с неизбежной обработкой VST плагинами и программным сведением в многодорожечном редакторе...
Компрессор, представленный на схеме выше, как и все промышленные и любительские приборы, схемы которых мне удалось отыскать, работает по принципу ограничения амплитуды входного сигнала после превышения им определённого уровня. То есть по сути это ограничитель (limiter), хотя, поскольку ограничитель также уменьшает динамический диапазон входного сигнала, это так же компрессор. По принципу действия такие устройства, представляют собой усилитель с Автоматической Регулировкой Усиления сигнала (АРУ) или усилитель, управляемый напряжением. В звуковой цепи таких приборов могут использоваться либо специализированные микросхемы с АРУ, либо дискретные элементы с оптопарой или транзисторами в качестве регулирующего элемента. В дальнейшем речь пойдёт именно об оптических компрессорах-ограничителях. Компрессоры-ограничители всегда используют обратную связь для управления амплитудой входного сигнала.
Блок-схема приборов подобного рода представлена ниже.
Устройство состоит из двух основных частей: усилителя с управляющим элементом (оптопара или полупроводниковый активный элемент) и так называемого генератора огибающей, устройства, которое, в зависимости от амплитуды входного сигнала звуковой частоты, предоставляет на своём выходе постоянное напряжение соответствующей величины — так называемое напряжение огибающей. Выделенный сигнал огибающей в дальнейшем поступает на управляющие цепи, которые в нашем случае представлены потенциометрами «ВРЕМЯ» и «КОЛЕНО», а также сглаживающим фильтром между ними — конденсатором 1 мкФ и резистором 1 кОм. Управляющие цепи позволяют устанавливать требуемое время атаки, спада и наклона линии компрессии — так называемого колена. То есть отвечают за динамику работы компрессора.
В нашем случае атака и спад регулируются общим потенциометром «ВРЕМЯ», поскольку для работы с гитарой или вокалом нет особого смысла делать раздельную регулировку атаки и спада. После цепей управления напряжение огибающей замыкает петлю обратной связи, поступая на управляющий элемент усилителя. Его можно сравнить с обычной ручкой громкости, которая прикручивает звук, когда он становится слишком громким. При работе компрессора, напряжение на входе может превышать установленный порог, к примеру, в семь раз, при этом оставаясь неизменным на выходе. Это очень зд?орово при оцифровке аналоговых сигналов в процессе записи и при предохранении усилителей мощности от перегрузки. Кроме того, умеренная компрессия положительно сказывается на звучании инструментов и голоса, широко используется при работе с ударными инструментами. В общем, железный компрессор-ограничитель в домашней студии — штука полезная настолько, что текут слюни. Однако, пару раз наступив в темноте на грабли, можно быстро потерять аппетит...
ЧРЕВАТО БОКОМ
При проектировке и реализации компрессора, молодого инженера подстерегают факторы, которые могут быть чреваты боком. К ним в большей степени относятся неудачные схемотехнические решения, а так же проблемы, вызванные регулируемым элементом — оптопарой. Кроме этого качество работы устройства во многом зависит от режима генератора огибающей. Рассмотрим по порядку.
Ниже будут описаны схемные решения, которые не кажутся мне самыми удачными. Это субъективное мнение, посему не обязательно принимать его близко к сердцу, если у вас это работает — замечательно.
ФОТОРЕЗИСТОР В ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Такое решение применяется исключительно из-за однополярного питания и чревато возникновением дополнительных искажений. Потенциометры регулятора громкости действительно лучше работают в цепях обратной связи, но скачкообразное изменение сопротивления в данной цепи при работе компрессора c минимальной атакой может нарушать режим ОУ по постоянному току. Напряжение на выходе ОУ будет скачкообразно изменяться в течение короткого времени, что на слух проявляется как потрескивание или искажения.
На мой взгляд, фоторезистор лучше включать, опирая на общий проводник на входе ОУ последовательно с резистором, образуя делитель напряжения. В таком случае изменение сопротивления фоторезистора не влияет на режим ОУ по постоянному напряжению, поскольку его смещение осуществляется от средней точки.
В добавок к словам вот ссылка на статью об использовании оптопар в устройствах АРУ: http://www.cresttech...evelcontrol.pdf
ФОТОРЕЗИСТОРЫ И ОПТОПАРЫ
Далеко не всякие из них пригодны для компрессора. И в первую очередь нас интересуют характеристики фоторезистора. Основные из них: сопротивление в засвеченном состоянии, сопротивление при отсутствии освещения, а так же время изменения сопротивления при засветке и затемнении. Именно от этих показателей зависят важнейшие параметры компрессора, такие как минимальное время атаки, глубина копрессии, и годится ли выбранный фоторезистор вообще. Крайне тяжело отыскать фоторезистор со временем срабатывания менее 20 мсек. Мне этого так и не удалось. С другой стороны, атака в 20 мсек более чем достаточна для работы с голосом и гитарными партиями и даже пригодна для обработки сигналов ударных инструментов. Сопротивление фоторезистора в затемнённом состоянии не должно превышать 500 кОм. Этого достаточно для обеспечения компрессии около 30 дБ, опять же, для гитары и голоса едва ли понадобится больше. Нужно больше — включаем два компрессора последовательно.
ИСТОЧНИК СВЕТА
В качестве источника света в устройствах данного типа может выступать сверхъяркий светодиод или лампа накаливания. При подборе дискретной оптопары, инженер может выбирать источник засветки в зависимости от требований, предъявляемых к устройству.
Светодиоды предпочтительны для получения максимально короткого времени атаки и спада и могут найти применение в компрессорах, пригодных для обработки не только партий гитары и голоса, но и для работы с ударными инструментами, в частности при снятии звука с малого «рабочего» барабана. Время срабатывания оптопары со светодиодом может достигать 20 мсек. Вопреки расхожему мнению, красный цвет излучения не лучший вариант для получения минимального сопротивления фоторезистора при засветке. Пиковая чувствительность фоторезисторов может припадать на разные длины волн светового диапазона, например, фоторезисторы MLG обладают наибольшей чувствительностью к излучению с длиной волны 560 нМ, что соответствует жёлтому цвету. Посему, оптимальными для компрессорной оптопары будут сверхъяркие светодиоды с тёплым белым светом.
Лампа накаливания. Особенность лампы накаливания — высокая инертность при включении и выключении. Применение лампы накаливания в компрессорной оптопаре накладывает ограничения на минимальную атаку и спад. Такой компрессор сгодится не для всех гитарных партий и совсем не подойдёт для работы с ударными инструментами. Но за то он будет очень хорош для голоса. Иннерция лампы накаливания позволяет ей сглаживать пульсации огибающей. Компрессор с лампой в оптопаре вносит в сигнал намного меньше гармонических искажений по сравнению со светодиодной оптопарой и управляющими элементами на активных компонентах.
Характеристики фоторезисторов и некоторых оптопар ниже.
http://www.silonex.c...ndex.html#nsl32
MLGXXXX.pdf (76,55К)
Количество загрузок:535
ГЕНЕРАТОР ОГИБАЮЩЕЙ (ГО)
Что такое генератор огибающей? По большому счёту это выпрямитель напряжения звуковой частоты. В зарубежной терминологии они так и называются wave rectifier. Но, в отличие от выпрямителя сетевого напряжения, к генератору огибающей предъявляются более высокие требования, такие как высокое быстродействие в относительно широком спектре частот, а так же низкий уровень искажений и хорошее подавление пульсаций.
Но такие показатели как быстродействие и хорошая фильтрация постоянного напряжения противоречивы для аналогового выпрямителя: либо он работает быстро, но плохо сглаживает постоянное напряжение на выходе, либо его фильтрация хороша, но время срабатывания больше. Именно этот фактор обуславливает более чистую работу компрессора при больших значениях атаки и увеличение искажений при её минимальном значении. Кроме этого, звуковой сигнал чрезмерного уровня, поступающий на ГО, может вызвать на его выходе дополнительные искажения, которые после неизбежно проникнут через управляющие цепи в звуковой сигнал и проявятся на слух крайне негативным образом.
Однополярное питание большинства промышленных приборов, попадающих под описание выше, обуславливает различные ухищрения при построении ГО. Не буду тыкать пальцем в схемы, которые мне не нравятся. Взамен этого предлагаю вашему вниманию схемы, которые считаю толковыми. Они заимствованы из сопроводительных листов к аналоговым измерителям уровня, которые так же основываются на выделении напряжения огибающей.
ХОД РАБОТЫ ПРИ СБОРКЕ НА ИСПЫТАТЕЛЬНОМ СТЕНДЕ
1. Напаиваем блок усиления без управляющего элемента. Проверяем. Должен работать как обычный усилитель: чисто, без искажений, ручка громкости работает.
2. Собираем генератор огибающей. Подключаем вход к блоку усиления. Включаем осциллограф, устанавливаем режим отслеживания постоянного напряжения и смотрим сигнал на выходе ГО. При отсутствии сигнала на входе, напряжение на выходе ГО отсутствует. Подсоединяем на вход компрессора шнур и касаемся входного проводника пальцами (помним о безопасности: за батарею и трубы отопления при этом не держимся). На экране осциллографа горизонтальная линия должна переместиться вверх, то есть при касании входного проводника компрессора на выходе ГО должно установиться постоянное напряжение не менее 500 мВ. Смотрим на линию. Это управляющее напряжение, которое затем пойдёт в оптопару. Чем ровнее и чище линия, тем меньше искажений будет вносить компрессор. Допускаются пульсации в виде ступенек без пиков и выбросов, не более 15% относительно общего напряжения на выходе.
3. Не отсоединяя осциллографа, крутим ручки порога компрессии и времени срабатывания и отпуска. Добиваемся минимальных искажений управляющего сигнала, убеждаемся, что время атаки и спада регулируется в нужных пределах, при необходимости подгоняем номиналы. Подключаем управляющий элемент. Если это не промышленная оптопара, а раздельные фоторезистор и светодиод, нужно организовать их правильную состыковку.
4. Отключаем осциллограф, подключаем выход компрессора к усилителю, а вход к реальному источнику сигнала, с которым он будет работать. Играем, поём, крутим ручки и слушаем. Всё должно работать так, как вам нравится. Если нет — изменяем схему так чтоб нравилось.
5. Теперь можно срисовывать принципиальную схему со стенда и готовить печатную плату и корпус.
ИНФОРМАЦИЯ К РАЗМЫШЛЕНИЮ
Схема, опубликованная выше, предлагается как тестовый вариант. Полноценный прибор пока не реализован, поскольку многие важные параметры не измерены. Например, реальная глубина компрессии, реальные искажения и АЧХ, реальная компрессионная кривая. кроме этого есть смысл поробовать фильтровать сигнал огибающей перед поступлением на управляющие цепи. Интересна зависимость сопротивления фоторезистора от прилагаемого к светодиоду напряжения. Интересны графики реальных процессов компрессии.
ИДЕАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР
Каким же должен быть идеальный компрессор? С уверенностью могу сказать, что это должен быть прибор с аналоговым усилительно-регулируемым блоком и полностью цифровыми цепями управления. То есть генератор огибающей представляет собой аналогово-цифровой преобразователь и в дальнейшем поведение управляющего напряжения в зависимости от динамики входного сигнала полностью контролируется программно. Такое решение позволит избавиться от проблем искажений напряжения огибающей и сделает регулировку атаки, спада и положения динамической кривой гибкой и независимой. Однако всё это возможно только в случае, если мы будем располагать качественной оптопарой. Так или иначе, прибор придётся калибровать, потребуется микроконтроллер и, главное, толковый инженер-программист. В аналоговой цепи усиления можно будет устанавливать, кому что нравится: лампы, ОУ или полевые транзисторы.
ПРИВЕТ ТОРГОВЦАМ
Самое печальное даже не то, когда в схеме бока — фигли, схему переделать можно. Настоящая засада, когда нужных деталей нигде нет. Вообще нет. Ни заказать, ни хрен в задницу! У нас в Харькове это касается прецизионных и вообще хоть каких-нибудь транзисторных сборок, фоторезисторов и оптических пар. Передаю привет торговцам. Ленивые жопошники! Торгуют тем, чем сами хотят: мастер-китами, готовыми модулями, всякой кичью! На вопрос о том, почему не заказываете стандартный ответ «это никто не спрашивает», «это никому не нужно». При этом головушка не кумекает, что подобные детали — основа и простор для инженерной деятельности, что наличие таких деталей в какой-то мере престиж конторы, в которой действительно есть всё, а не хер ночевал! К примеру, на вопрос о прецизионной сборке транзисторов SSM2210, мне говорят, что её нет в наличии и предлагают построить микрофонный усилитель на специализированной микросхеме SSM2167, при этом чувака совершенно не смущает, что специализированная микросхема стоит почти в пятеро дешевле чем одна прецизионная сборка, которых, кстати для предусилителя нужно две. Неужели нельзя раз в полгода заказать немного фоторезисторов?! Ведь полные полки говна просто валяются годами! В конце концов, любовь к живому всё же, берёт верх, и желание торговцам подохнуть сменяется желанием им включить мозг и немного уважения к покупателям.
Схему исправил.
