СХЕМА ТЕМБРОБЛОКА И ЕГО РАСЧЕТ

    Оценка качества воспроизведения звукового сигнала ламповым УНЧ, как и любым звуковоспроизводящим устройством, осуществляется каждым слушателем индивидуально, на основании субъективного восприятия усиливаемого сигнала. При этом каждый пользователь в процессе прослушивания какой-либо фонограммы не только оценивает ее качество, но и желает иметь возможность изменять параметры воспроизводимого сигнала в соответствии со своими личными запросами. Качество воспроизведения, в первую очередь, определяется частотной характеристикой звуковоспроизводящего устройства, поэтому в нем необходимо использовать регулятор частотной характеристики, который позволил бы устанавливать наилучшее для слушателя соотношение напряжений в диапазоне воспроизводимых частот. Для этой цели в УНЧ применяются специальные каскады, представляющие собой регуляторы частотной характеристики. В этих каскадах, часто называемых регуляторами тембра, обеспечиваются подъем или завал сигналов определенных частот по отношению к сигналам других частот в пределах полосы пропускания. Довольно часто задача таких регуляторов ограничивается подъемом или завалом сигналов крайних частот звукового диапазона относительно сигналов средних частот. В ламповых УНЧ эффективно действующие регуляторы частотной характеристики позволяют скорректировать характеристику усиливаемого сигнала в соответствии с акустическими свойствами помещения, компенсировать возможные отклонения от типовых характеристик вследствие возможных искажений, добиться наиболее естественного звучания фонограммы.
      Со времени появления первых ламповых УНЧ в звуковоспроизводящей аппаратуре применялось множество схемотехнических решений регуляторов тембра. Некоторые из них не выдержали проверку временем, так как не удовлетворяли постоянно растущим требованиям пользователей. Другие же, после многочисленных модернизаций и усовершенствований, и сейчас используются в современной промышленной и радиолюбительской высококачественной ламповой аппаратуре. Ограниченный объем предлагаемой книги не позволяет подробно рассказать обо всех возможных вариантах регуляторов тембра для ламповых УНЧ. Поэтому ниже будут рассмотрены лишь наиболее часто используемые схемы.
      Подавляющее большинство схемотехнических решений регуляторов тембра базируется на использовании переменных сопротивлений и постоянных конденсаторов. Работа этих регуляторов основана на том, что с увеличением частоты сопротивление конденсатора уменьшается. Необходимо отметить, что обычно в высококачественной звуковоспроизводящей ламповой аппаратуре регулировка тембра осуществляется с использованием отдельных регуляторов для сигналов низших, средних и высоких частот. Однако часто, особенно в радиолюбительских конструкциях, можно встретить регуляторы тембра, объединенные механически. Элементы схемы таких каскадов подбираются так, чтобы при одновременном регулировании тембра получить сбалансированное изменение полосы пропускания лампового УНЧ, чем обеспечивается приятное звучание усиливаемого сигнала даже при сравнительно узкой полосе пропускания.
      Чаще всего в каскадах регуляторов тембра высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры непосредственно в качестве регуляторов используются переменные резисторы, позволяющие постепенно или плавно изменять усиление в пределах воспроизводимого диапазона частот. Однако нередко в ламповых усилителях НЧ применяются и ступенчатые регуляторы, которые иногда называют тон-регистрами. С их помощью для наилучшего воспроизведения определенной фонограммы можно сразу выбрать соответствующую частотную характеристику усилительного тракта. Особого внимания заслуживают многоканальные (чаще всего трехканальные) регуляторы тембра, которые применяются совместно с раздельными усилительными трактами, например, для высших, средних и низших частот, работающих на соответствующие отдельные акустические системы. Преимущества этих систем особенно заметны в больших аудиториях и при больших мощностях.
      В ламповых УНЧ промышленного производства каскады, обеспечивающие регулировку тембра, обычно входят в состав предварительного усилителя. Регуляторы тембра могут устанавливаться и на входе усилителя, а также между предварительным и оконечным усилителями. Аналогичные схемотехнические решения применяются и в некоторых радиолюбительских конструкциях.
      В современной ламповой аппаратуре высокой верности воспроизведения звука регулирование тембра обычно осуществляется с использованием как частотно-зависимых регуляторов усиления, так и регуляторов уровня частотно-зависимой отрицательной обратной связи. Помимо этого возможно построение регуляторов тембра с применением различных комбинаций указанных способов. При выборе схемы регулятора тембра необходимо учитывать, что для первого способа регулирования характерна переменная крутизна наклона частотной характеристики на границах диапазона и неизменная частота перехода. Регуляторы тембра, установленные в цепи частотно-зависимой отрицательной обратной связи, имеют переменную частоту перехода и неизменную крутизну наклона частотной характеристики.
      Одним из важнейших условий, определяющим выбор схемы регулировки тембра в ламповом УНЧ, является устойчивость работы усилителя и отсутствие нелинейных искажений или генерации. На практике довольно часто регуляторы тембра, включенные в цепь отрицательной обратной связи, являются причиной искажений. Эти искажения обусловлены изменениями фазовой характеристики при глубокой регулировке частотной характеристики. Поэтому в любительских конструкциях предпочтение нередко отдается схемам, в которых регулировка тембра осуществляется в канале усиления, а не в цепи отрицательной обратной связи.
      Необходимо отметить, что заметное на слух изменение тембра обычно происходит, когда соответствующие регуляторы обеспечивают изменение усиления на данной частоте не менее чем на 6 дБ, то есть в 2 раза. Однако для высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуры этого минимального изменения усиления оказывается недостаточно. Поэтому, для того чтобы слушатель мог в широких пределах изменять тембр звучания любой фонограммы, регуляторы тембра должны обеспечивать изменение усиления на крайних частотах звукового спектра не менее чем до 15-20 дБ. При этом выбор пределов для каждого отдельного регулятора тембра должен определяться и с учетом свойств и особенностей акустической системы.
      Следует также учитывать, что для регулирования тембра в широких пределах и с подъемом частотной характеристики на крайних частотах полосы пропускания при любом способе регулирования необходимо иметь в усилителе соответствующий запас по усилению.
      Отличительной особенностью простых регуляторов тембра, применяемых, чаще всего, в маломощных ламповых УНЧ, является обеспечение относительного подъема сигналов низших частот, достигаемого за счет завала высших частот. В свое время такие регуляторы получили широкое распространение по нескольким причинам. Во-первых, простейшие акустические системы на низких частотах имеют весьма заметный завал частотной характеристики, а во-вторых, чувствительность человеческого слуха к низким тонам несколько понижена, особенно при малой громкости. Помимо этого, такие регуляторы просты в обращении.

      Для облегчения расчетов рекомендуется программа моделирования темброблоков Tone Stack Calculator. Данная программа позволяет расчитать любой из популярных пассивных темброблоков, причем как для лампового усилителя мощности, так и для полупроводникового.

      Слева приведена принципиальная схема исследуемого темброблока, справа - его амплитудочастотная характеритика. Двигая движки переменных резисторов, которые находятся ниже принципиальной схемы на графике АЧХ будет изменяться кривая, показывая коррекцию АЧХ выбранной схемой.
      В программе имеется семь вкладышей с различными схемами темброблоков:

      Схема данной программы интерактивна - два раза щелкая по элементу появляется окошко для введения желаемых номиналов элемента, что позволяет подбирать компоненты в зависимости от реальных выходных сопротивлений используемого источника сигнала и входного сопротивления усилителя мощности.
      В даннйо версии программы так же имеется функция для сохранения полученных результатов, а так же распечатки формы полученной АЧХ и номиналов используемых в темброблоке компонентов. Правда саму схему темброблока программа не распечатывает, к сожалению.
      В настройках принтера устанавливается орентация бумаги - по умолчанию стоит "Книжная", что не очень удобно при распечатке графика амлитудо частотной характеристики, поэтому галочку лучше переставить на "Альбомную".
      Скачать программу для расчета темброблока Tone Stack Calculator можно нажав ССЫЛКУ.