ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ЭКВАЛАЙЗЕРА

ОБЗОР СХЕМ

НАЧАЛО

     Следующий регулятор тембра имеет уже шесть полос регулирования, причем для каждой полосы используется отдельный операционный усилитель. Оригинальный вариант этого эквалайзера был пятиполосным, однако расширив количество полос и используя счетьверенные операционные усилители можно обойтись всего навсего 4-мя корпусами DIP14 для стереофонического варианта, вместо 16-ти DIP8, которые потребовались бы при использовании одинарных ОУ. Принципиальная схема этого эквалайзера приведена на рисунке 22. Этот вариант уже можно смело называть графическим эквалайзером, поскольку при использовании ползунковых переменных резисторов устанвленных в одну линию будет уже визуально видно общую АЧХ эквалайзера, т.е. графическое отображение произведенных регулировок.

Рисунок 22 Принципиальная схема шестиполосного графического эквалайзера.
УВЕЛИЧИТЬ

    На рисунках 23-28 приведены кривые показывающие измение АЧХ в зависимости от изменения сопротивления регулирующих резисторов.

Рисунок 23 Регулировка 20 Гц.


Рисунок 24 Регулировка 100 Гц.


Рисунок 25 Регулировка 500 Гц.


Рисунок 26 Регулировка 2000 Гц.


Рисунок 27 Регулировка 1000 Гц.


Рисунок 28 Регулировка 20000 Гц.

    Как видно из рисунков кривые изменения АЧХ имеют достаточно симметричную форму как в частотном диапазоне, так и в предела увеличения-уменьшения той или иной полосы, что позволяет использовать данный эквалайзер в аппаратуре среднего и высокого класса.
   

    Использование полосовых фильтров может быть организовано не только так, как в предыдущем варианте, но и несколько иначе. Примером может служить эквалайзер показанный на рисунке 29. Каждый полосовой фильтр по сути это электронный аналог соединенных последовательно конденсатора и катушки индуктивности.

Рисунок 29 Принципиальная схема шестиполосного графического эквалайзера. УВЕЛИЧИТЬ

    На рисунках 30-35 показанны АЧХ при крайних положениях переменных резисторов. Кстати сказать, диапазон регулировок можно немного расширить умешив номиналы резисторов по "краям" перемеников, но не менее чем 1,5 кОм. Добротность фильтров конечно оставляет желать лучшего, тем не менее схемотехника данного эквалайзера довольно популярна.

Рисунок 30 Регулировка 30 Гц


Рисунок 31 Регулировка 90 Гц


Рисунок 32 Регулировка 200 Гц


Рисунок 33 Регулировка 700 Гц


Рисунок 34 Регулировка 2000 Гц


Рисунок 35 Регулировка ВЧ

    Частотный диапазон немного сдвинут в НЧ сторону, поэтому лучше персчитать, если планируется использовать данную конструкцию не в бытовых условиях.
   

    Еще один вариант восьмиполосного эквалайзера показан на рисунке 36. По схемотехнике данный регулятор тембра представляет собой шесть полосовых фильтров, сигналы после которых просто суммируются и усиливаются буферным усилителем. Свой собственный коф усиления у этого варианта достаточно большой, поэтому входной усилитель Х1 служит делителем входного сигнала, т.е. изначально ослабевает его.

Рисунок 36. Принципиальная схема графического эквалайзера на ОУ
УВЕЛИЧИТЬ

    При построении АЧХ эквалайзера выяснилась довольно интересная вещь - данный регулятор только усиливает выбранную полосу, а ослабление настолько маленькое, что им можно принеберечь (рисунок 37).

Рисунок 37 Измение АЧХ в зависимости от положения движка переменного резистора Х2.

    Разумеется, что такое поведение вызвало подозрения в правильности переноса принципиальной схемы в симмулятор. Тщательная проверка ошибок не выявила, поэтому было решено проверить что собственно происходит в самих фильтрах в зависимости от измения положений переменных резисторов. Для начала ВСЕ движки переменных резисторов были перемещены в положение увеличивающее подъем каждой полосы и на выхода ОУ Х10-Х17 былы сняты АЧХ. То, что получилось глаз порадовало - измение формы довольно симметричныи и добротность не плохая (рисунок 38).

Рисунок 38 АЧХ каждого фильра при увеличении коф усиления фильтров

    Далее движки переменных резисторов передвинули на уменьшение каждого фильтра и снова сняли АЧХ на выходе каждого фильтра. Картина получилась тоже весьма краисвая - ни частота, ни добротность не изменились (рисунок 39).

Рисунок 39 АЧХ каждого фильра при уменьшении коф усиления фильтров

    Чтож в таком случае происходит, если и диапазон регулировок фильтров и добротность хорошие а в финале подъем всего на 9 дБ, а завал и тоо меньше?
    Ответ на этот вопрос довльно прост. Виновата во всем схемотехника эквалайзера, а именно суммирование сигналов после полосовых фильтров. Дело в том, что при увеличении амплитуды одного участка частотного диапазона проходя сумматор сигнал довоьно сильно ослабляется и в результате увеличение амплитуды происходит не на 20 ожидаемых дБ, а всего на 9 дБ. При ослаблении амплитуды одного участка частотного диапазона само слабление происходит, но только в фильтре, а на выходе сумматора это ослабление компенсируется ровными АЧХ на ослабляемом участке другими фильтрами. Таким образом чем больше будет полос в эквалайзере по этой схемотехнике, тем меньше будет диапазон регулировки.
    Исходя из всего выше сказанного можно сдеелать вывод, что автор этой публикации ВСЕ расчеты делал собрав всего один-два фильтра и все расчеты и замеры проводились не в полноценном устройстве, а лишь используя его фрагменты, посколькув готовм устройстве не возможно получить пятиполосный эквалайзер с диапазоном регулировки ±12 дБ, особенно -12 дБ.
    Однако совсем говорить ФУУУУ!!! на эту схемотехнику не стоит, поскольку на ее базе можно построить довольно не плохой регулятор тембра НЧ-ВЧ, причем подъем-завал будет происходить именно там, где нелинейность АЧХ акустической ситемы максимальна и где чаще всего требуется немного приподнять амплитуду. Для этого необходимо оставить лишь верхний и нижний полосовые фильтры, а номиналы резисторов R37, R44 и R46 уменьшить до 10 кОм. В результате получиться вполне достойная регулировка АЧХ на краях звукового диапазона (рисунок 40).

Рисунок 40 Форма изменения АЧХ при крайних положениях движков перменных резисторов "укороченного" эквалайзера.

    Эти же фильтры можно использовать в устройствах, где требуется только подъем АЧХ на определенной частоте или выделения какой то частоты, напрмер спектранализатор или светодинамическая установка (цветомузыка).
   

    В качестве следующего устройства для корректировки АЧХ рассмотрим принципиальную схему эквалайзера с регулируемыми полосовыми фильтрами и не совсем обычной схемотехникой. Принципиальная схема этого устройства покзана на рисунке 41.

Рисунок 41 Принципиальная схема профессионального пятиполосного эквалайзера.
УВЕЛИЧИТЬ

    От предыдущих вариантов данный эквалайзер отличается прежде всего использованием двух операционных усилителей для одного полосового фильтра. Это увеличение деталей прежде всего окупается получением дополнительных возможностей, а именно возможностью регулировки частоты псевдорезонанса фильтра и регулировки добротности. Это в совю очередь полностью исключает подбор частотозадающих элементов (в эквалайзера рекомендуется использовать детали с разбросом не более 1%, в противном случае необходим подбор для получения необходимых частот и аналогичности регулировок в стереофонических вариантах). Кроме этого, если подстроечные резисторы на 22 кОм в полосовых фильтрах заменить на 10 кОм и соеденить последовательно с переменными на 22 кОм можно получить параметрический эквалайзер имеющий гораздо большие возможности по сравнению с графическими эквалайзерами. Главным достоинством параметрических эквалайзеров является возможность регулировки не только уровня той или иной частоты, но и выбирать саму частоту, а так же изменять крутизну завалов или подъемов изменяемой частоты. Имеено по этому трехполосный параметрический эвкалайзер предпочтительней пятиполосного графического, ну а про пятиполосный параметрический эквалайзер и говорить нечего - это устройство для студий звукозаписи и требует подготвленного оператора.
    Но вернемся к схеме и пока расмотрим работу одного полосового фильтра. На рисунке 42 показано изменение АЧХ всегоустройства при максимальной и минимально добротности среденчастотного полосового фильтра (точно так же происходит изменение добротности в остальных фильтрах).

Рисунок 42 Измение добротности, регулируется резисторами Х14-Х18.


Рисунок 43 Измение частоты, регулируется резисторами Х8-Х12.

    На рисунке 43 показаны изменения частоты полосового фильтра. На рисунках довольно четко просматривается волнообразность частотной характиристики на краях регулируемой частоты. Появление этого эффекта связано с необоснованным увеличением диапазона регулировки - до уровня ±16 дБ, что само по себе уже слишком большой диапазон. При снижении диапазона регулировки (увеличением номинала резисторов R1-R5) можно добиться довольно существенного уменьшения этой волнообразности и при диапазоне ергулировки ±12 дБ максимальные пики "волн" будут на уровне 1-1,5 дБ, что на слух уже довольно затруднительно различить.
    На рисунке 44 приведена принципиальная схема десятиполосного графического эквалайзера с использованием той же схемотехники. По сути от предыдущей эта схема отличается лишь увеличенным количеством полос, все остальное полностью одинаковое.   

Рисунок 44 Принципиальная схема десятиполосного графического эквалайзера.
УВЕЛИЧИТЬ

    Примерная чатотная полоса в данном варианте настраивается соответсвующими резисторами и имеет вид, показанный на рисунке 45, хотя может быть изменена в зависимости от потребностей конкретного звукорежисера.

Рисунок 45 Примерная частотная сетка десятиполосного эквалайзера.
УВЕЛИЧИТЬ

    Кроме постройки эквалайзеров полосовые фильтры могут использоваться и по одному, для коррекции какой то определенной частоты или диапазона. Например если использовать только самый низкочастотный полосовой фильтр, то можно получить довольно интересный фильтр для сабвуфера.
   
    Ну вот собственно и все основные варианты регуляторов тембра со всеми плюсами и минусами.

    Частоты, которые полезно помнить

    Сеть (питание) шумит на частоте 50 Гц (и умножается). Для устранения этого надо убрать частоты 50 и 100 Гц при помощи параметрического эквалайзера, ширина полосы которого достаточно узка. Тогда это не повлияет заметно на общий звук, но устранит шумы сети. Графический эквалайзер (треть октавы) тоже применим в этой ситуации, но остальными типами эквалайзеров лучше для этого не пользоваться, так как они имеют слишком широкую (зону влияния) и регулировка может серьезно изменить звук 6ac-гитары.

    Нижние частоты бас-гитары и бас-барабана лежат в области 40 Гц и менее. Чтобы придать этим звукам мощь (атаку), регулируйте частоту 80 Гц. Многие современные микрофоны, разработанные для баобарабана, имеют небольшой пик на этой частоте, что позволяет добится хорошего, густого звука.

    Нижняя частота электрогитары - 80 Гц. Для устранения бочковатости надо вырезать частоту 200 Гц; для устранения неприятного резкого призвука - ослабить в районе 1 кГц. В любом случае, sweep эквалайзер надо настраивать на слух. Чтобы добиться высокого резкого звука, используйте фильтр плавного нарастания и спада (hi shelving control). Можно также поэкспериментировать с bell equaliser (6 кГц - 10 кГц). Чтобы "добавить яду", сделать "жалящим" звучание рок-гитары, просмотрите область от 1.5 кГц до 4 кГц, найдите нужную частоту и убирайте ее до тех пор, пока атака не станет такой, как нужно.

    Основная проблема с акустическими гитарами, как правило состоит в том, что они звучат бочковато (из-за неподходящих микрофонов, положения микрофона, акустических характеристик помещения - или просто из-за того, что инструмент плохой). Для исправления этого недостатка можно использовать sweep equaliser: область "вредной" частоты обычно находится между 200 Гц и 500 Гц; ее надо вырезать. Усиление в области нижней середины скорее всего сделает звук резким, поэтому всегда лучше применять верхний фильтр плавного нарастания и спада, если требуется придать звуку гитары особую яркость.

    Вокал также занимает большую часть частотного диапазона, при этом область 2-4 кГц регулируется для улучшения артикуляции. Стремитесь по возможности избегать большого усиления, так как естественное звучание голоса может быть потеряно. Пользуйтесь верхним фильтром плавного спада и нарастания для придания голосу яркости, если нужно; bell equaliser здесь вряд ли применим.   

АРХИВ С МОДЕЛЯМИ ДЛЯ МИКРОКАП

    Описание методики построения моделей эквалайзеров в симуляторе МИКРОКАП: