Этот шумоподавитель выполнен на двух биполярных и одном полевом транзисторах. На транзисторах VT1 и VT2 собран усилитель высших частот. Диоды VD1 и VD2 образуют выпрямитель по схеме удвоения напряжения. Стабилитрон VD3 ограничивает уровень напряжения на затворе транзистора VT3. На этом транзисторе, резисторах R8, R9 и конденсаторе С5 собран управляемый постоянным напряжением фильтр нижних частот (ФНЧ). Рассмотрим подробнее работу этого узла. Элементы R8, R9, C5 составляют пассивный Т – образный фильтр нижних частот, настроенный на частоту среза около 10 кГц. При подключении нижнего по схеме вывода конденсатора С5 к общему проводу фильтр обладает максимальной крутизной среза сигнала высших частот. если же этот конденсатор отключить от общего провода, фильтр никакого влияния на сигнал не окажет. При поступлении на вход шумоподавителя сигнала ЗЧ конденсатор С1 пропускает на вход усилителя только сигналы высших частот. Если такие сигналы отсутствуют, напряжение с выхода выпрямителя будет небольшим-значительно ниже напряжения отсечки полевого транзистора. Транзистор будет открыт, ФНЧ включен. Фильтр будет подавлять высокочастотный шум, не оказывая влияния на полезный сигнал. При появлении в спектре сигнала ЗЧ составляющих высших частот напряжение на выходе выпрямителя станет больше напряжения отсечки полевого транзистора. Транзистор закроется, и сигнал пройдет через отключенный фильтр практически без ослабления. Вместе с ним проникнет и шум. Но благодаря эффекту маскировки (шум как бы скрывается полезным сигналом), заметность шума значительно падает.
Как только полезный сигнал высших частот снизится или пропадет вовсе, начнет падать и напряжение на выходе выпрямителя из – за разрядки конденсатора С4 через резистор R7. Скорость разрядки конденсатора зависит как от его емкости, так и сопротивления резистора R7. А от нее, в свою очередь, зависит скорость включения фильтра.
Как уже было сказано, стабилитрон VD3 ограничивает максимальное напряжение на затворе транзистора, тем самым защищая его от пробоя. Резистором R1 устанавливают порог срабатывания ФНЧ. Светодиод HL1 служит индикатором подачи напряжения питания на шумоподавитель.
Выключателем SA1 можно вообще отключать ФНЧ, поскольку при замыкании контактов выключателя положительное напряжение поступает через резистор R6 на затвор полевого транзистора и закрывает транзистор. Вместо указанных на схеме, можно использовать кремниевые биполярные транзисторы как структуры п-р-п, так и р-п-р, например, КТ315А – КТ315И, КТ312 – КТ312В, КТ342А – КТ342В, КТ361А -КТ361Д. В случае установки транзисторов структуры р-п-р нужно изменить на обратную полярность питания, включения светодиода и конденсатора С3. Вместо полевого транзистора КП103 с любым буквенным индексом можно использовать любые транзисторы серий КП302 и КП303, но придется изменить полярность включения диодов и стабилитрона. Стабилитрон может быть как КС156А, так и КС147А, КС133А. Рисунок печатной платы шумоподавителя приводится в [61].
Николаев А.П., Малкина М.В.
Н82 500 схем для радиолюбителей. Уфа.: SASHKIN SOFT, 1998, 143 с.
Посторонний акустический шум и методы его подавления
Акустические шумы сопровождают радиолюбителя на протяжении всех его занятий радио. Проблема усугубляется, если в составе радиостанции имеются устройства, производящие шум, например: компьютер, усилитель мощности со встроенным вентилятором. Сюда можно добавить расположенные рядом бытовые приборы: телевизор, холодильник, вентилятор, обдувающий собственно самого оператора в зонах с жарким климатом, а также пребывание рядом других людей, создающих дополнительную шумовую нагрузку.
Все это приводит к тому, что передача оператора сопровождается локальным шумом, снижающим разборчивость передающего сигнала. Негативный фактор этого явления проявляется еще больше, когда применяется компрессия или ограничение. Чем выше уровень обработки сигнала, тем больше слышны шумы в канале.
Иногда проблема успешно решается с применением антишумовой гарнитуры ГСШ-А-18, предназначенной для работы в условиях акустических шумов. Однако, характеристики настольного микрофона, как правило, будут выше, чем у гарнитуры даже такого высокого класса [1], поэтому многие используют настольные или даже студийные микрофоны.
Несколько снизить шумы в канале передачи можно, включив в противофазе два динамических микрофона, соединив положительный вывод одного из них с отрицательным выводом другого (рис.1).
Два свободных вывода подключают к микрофонному усилителю. В этой схеме, а также и в последующих других основной микрофон находится перед оператором, а другой, не основной, располагается рядом с источником шума, например, с усилителем мощности. Точное расположение второго микрофона и расстояние между ним и источником шума определяется экспериментально. Подбирая точное местоположение не основного микрофона, добиваются минимума локальных шумов в головных телефонах используя систему "Самоконтроль" в трансивере или контрольный связной приемник.
Принцип работы устройства прост. Окружающие шумы попадают на оба микрофона одновременно, происходит их взаимное подавление. Однако речь оператора поступает только на один микрофон и вторым микрофоном практически не улавливается. Следует сказать, что обозначение полярности выводов микрофонов чаще встречается у микрофонов зарубежного производства, причем, чем выше класс микрофона, тем больше есть вероятность того, что полярность обозначена. Например, динамический микрофон ХМ8500 фирмы Behringer, SM58 Shure, а также ряд других имеют обозначения выводов: hot (+ve) и cold (-ve) соответственно. У большинства наших динамических микрофонов автору так и не удалось найти обозначение полярности, поэтому соединения выводов производились экспериментально.
Это простой способ устранения шума в канале. Проблема, тем не менее, остается и требует серьезных решений. На мой взгляд, есть три пути решения этой проблемы.
Первый, в современном мире практически невыполнимый, поскольку предполагает полную изоляцию от людей окружающих нас в квартире, от компьютера, современного усилителя мощности с вентилятором, от открытого окна из которого слышен шум улицы.
Второй путь, это использование профессиональных цифровых устройств обработки звука, в состав которых наряду с основными функциями заложена функция подавления постороннего шума в канале в паузах между словами. Называется она системой Noise Gate и работает весьма успешно даже в условиях очень высоких акустических шумов. Автором используется одно из таких устройств — цифровой процессор эффектов DSP2024P фирмы Behringer, в котором заложен также и Noise Gate. При отработке данного вопроса включенными были компьютер, усилитель мощности с вентилятором, а также дополнительный вентилятор создававший комфортные условия в комнате, поскольку дело было летом. Испытания прошли успешно. Система Noise Gate работала превосходно. Выяснилось, что единственный недостаток подобных цифровых устройств — их высокая стоимость.
Третий путь решения проблемы более доступный многим радиолюбителям, это изготовление простых самодельных схем, которые в своем классе работают достаточно эффективно, хотя, безусловно, уступают работе сложных цифровых устройств.
Находясь в контакте с многими людьми, которые занимаются этой проблемой, автором был проведен анализ работы самых различных конструкций. При появлении первых успехов интерес к экспериментам сильно возрос, изготавливались различные системы шумоподавления, проводились испытания, что в последствии привело к неплохим результатам. Очевидным стало то, что самодельные, простые устройства тоже работают в своем классе и дают положительный результат.
Хочу выделить несколько схем, которые просты и эффективны.
Схема устройства, которое популяризировал G8SEQ, John [2] показана на рис.2.
Здесь используется два электретных микрофона. Подбор в цепи питания электретных микрофонов осуществляется резисторами R6 и R7, а при использовании динамических микрофонов эти резисторы из схемы исключаются. В зависимости от чувствительности микрофонов производится подбор резистора R3,
который определяет усиление каскада. Подбор по номиналу конденсатора С4 приводит к небольшому частотному изменению сигнала. Выход схемы подключают к Балансному Модулятору трансивера, а при отсутствии такой возможности, к микрофонному усилителю трансивера, при этом необходимое усиление каскада устанавливается с помощью резистора R3. Применение малошумящего операционного усилителя LF351 дает возможность иметь высококачественный микрофонный усилитель, хотя с успехом можно применить любые другие малошумящие ОУ, например, TL071, TL081 и особенно NE5534. Возможно применение К544УД1А нашего производства. Применять же то, что есть под рукой, например, К140УД7 или что-либо другое не оправдано, поскольку малошумящие ОУ в настоящее время найти не проблема, в том числе и импортные.
Рассуждения о том, что шумы в трактах наших передатчиков и приемников гораздо выше, чем уровень шумов в микрофонных усилителях изготовленных из случайных элементов несправедливы. Такие высказывания носят не технический характер, поскольку хоть при малейшем изучении вопроса становится ясно, что применение малошумящих элементов (даже резисторов!) во всех каскадах трансивера — залог выхода на высокий уровень качества.
Если говорить об отношении сигнал-шум, как об одном из важных параметров МУ, а также о снижении электрического фона в канале микрофонного усилителя, вспоминается старая теория, которая справедлива и по сей день. Речь идет о том, что микрофонный усилитель должен иметь на выходе амплитуду 250мв. Помните стандарт на линейный уровень сигнала в звукотехнике? Даже если Балансный Модулятор трансивера для формирования SSB сигнала требует НЧ сигнал порядка 70мв, желательно чтобы МУ развивал амплитуду 250мв, а затем уровень уменьшают до необходимого. У такого МУ, как правило, показатель сигнал-шум и другие параметры будут в норме. Например, если в тракте с таким уровнем сигнала применяется обработка как НЧ компрессия или работа эквалайзера, то это будет выполнено на более качественном уровне, нежели при малой амплитуде сигнала в канале. Симметричное включение микрофона приветствуется, равно как и двухполярное питание, а также правильный режим работы МУ по постоянному току.
Следующая схема шумоподавления, авторы WB9YBM и N9BRL [3] показана на рис.3.
Транзисторы VT1 и VT3 обеспечивают фазовый сдвиг, необходимый для подавления локальных шумов. VT2 и VT4 работают как буферные усилители. Далее сигнал идет к трансиверу. Резистор R2 подбирают или устанавливают вместо него потенциометр 22 к. Подстройка этого элемента также способствует максимальному подавлению постороннего шума в канале. Транзисторы желательно использовать те, что показаны на схеме. Они не являются дефицитными, хотя можно применить КТ315, КТ317, но лучше все же применить 2N2222. Не стоит применять КТ3102. Для них нужен свой режим и те компоненты, показанные на схеме не соответствуют их режимам по постоянному току. На рисунке показан стабилизатор +9в собранный 7809 (LM7809, IC7809) которым питают МУ и электретные микрофоны.
Более совершенное устройство шумоподавления с использованием современного ОУ NE5534 предложил Mark, GW0WVL при личной переписке. Блок схема устройства показана на рис.4.
Устройство состоит из Anti-phasе (противофазного) микшера, рис.5 и предусилителя микрофона, рис.6.
Как уже говорилось, местоположение не основного микрофона подбирают экпериментально, добиваясь минимума постороннего шума в канале. При этом подбирают оптимальное положение движка потенциометра VR1, рис.5, напрямую влияющего на полученный результат подавления шума. Предусилитель микрофона, рис.6 является дополнительным каскадом усиления и используется только в случае необходимости, т.е. при нехватке амплитуды МУ для нормальной раскачки трансивера.
Обсуждая тему подавления акустических шумов, нельзя не вспомнить еще один проект с использованием микросхемы SSM2166 фирмы Analog Devices. В заводском описании микросхемы (файл прилагается) дается полное включение микросхемы как достаточно высокого класса микрофонного усилителя с применением НЧ компрессии и системы Noise Gate. Здесь же полная информация по внутренней структуре SSM2166 и подробное описание по настройке устройства с помощью измерительной аппаратуры. Приводится принципиальная схема и заводской вариант печатной платы. Несмотря на простоту, устройство показало себя в работе положительно. НЧ компрессия и система шумоподавления работают на высоком уровне, однако, чувствительность микросхемы порядка 15мв, что предполагает применение электретного микрофона. Использование динамического микрофона возможно только в случае применения дополнительного каскада усиления, иначе невозможно выйти на заданный уровень компрессии. При использовании такого дополнительного каскада следует уделить внимание его качественным показателям, в частности АЧХ, которую будет все же трудно создать должным образом в каскаде на одном транзисторе.
Отдавая должное заводскому варианту включения микросхемы, я все-таки предпочел конструкцию под названием "MikeMaster", рис.7 автором которого является W6FR, Marv Gonsior [4].
Его вариант включения SSM2166 мало чем отличается от заводского, однако он более адаптирован для радиосвязи. Например, заводской вариант включения микросхемы предусматривает весьма большой уровень компрессии, который в радиосвязи можно обозначить как критический. Также в заводском варианте АЧХ тракта явно не для наших целей, а скорее больше соответствует стандартам обработки звука в Hi-Fi системах. В варианте включения микросхемы W6FR уровень компрессии оптимальный. Показатель АЧХ на порядок выше, тем не менее, требуется ее небольшая коррекция.
Если говорить о высоком качестве обработки сигнала, то у меня сложилось впечатление, что частотная характеристика тракта этого компрессора в любом включении оставляет желать лучшего. По логике сигнал с выхода устройства следует подавать на вход Балансного Модулятора трансивера, однако при такой коммутации окраска сигнала была слегка размазанной, что снижало разбираемость. Когда сигнал пропускался через встроенный в трансивер микрофонный усилитель, качество было безупречным. Очевидно МУ трансивера в этом случае работал не только как усилитель, но и как активный фильтр, влияя на частотный расклад тракта. Здесь сказывается то, что этот компрессор является относительно простым устройством всего на одной микросхеме, которая обеспечивает качественную работу НЧ компрессора и системы Noise Gate, но все же желательна небольшая коррекция АЧХ. W6FR, Marv также предлагает пропускать сигнал через МУ трансивера.
Тем не менее, обычно внешние устройства обработки звука как НЧ компрессор, НЧ ограничитель, эквалайзер, цифровой ревербератор всегда коммутируются непосредственно на БМ, а при его отсутствии (в некоторых современных трансиверах БМ как таковой отсутствует) на вход SSB формирователя, минуя встроенный в трансивер МУ. Это объясняется тем, что внешние устройства обработки сигнала по микрофону являются устройствами более высокого класса и не нуждаются в какой-либо коррекции со стороны МУ трансивера. Случай с микросхемой SSM2166 является исключением.
Несколько слов о конструкции MikeMaster W6FR.
Печатную плату разработал EW2CE, Александр (TKS Alex). Файл PCB MikeMaster.lay открывается программой Sprint layout v.4.0. Печатная плата разработана под микросхему SSM2166 в корпусе DIP и отражает вариант с эммитерным повторителем на выходе, а не с трансформатором как у W6FR. Оба варианта рабочие, просто трансформатор с коэффициентом трансформации 1:1 (600 ом : 600 ом) найти не всегда просто. При желании печатная плата легко переделывается и вместо повторителя устанавливается трансформатор. Все потенциометры расположены на печатной плате. На принципиальной схеме рядом с обозначением потенциометров мы видим сокращение — CW (Clockwise) — по часовой стрелке. Здесь соблюдена логика, когда увеличивают уровень компрессии, вращают потенциометр по часовой стрелке, и наоборот, уменьшают его против часовой стрелки. Так дело обстоит и с другими регулировками.
Некоторые номиналы потенциометров не соответствуют нашим стандартам. Без ухудшения работы схемы можно произвести следующие замены:
R3 50к на 47к
R5 50к на 47к
R6 5к на 6,8к (но не на 4,7к — иначе не выйдем на заданный уровень компрессии. Чем больше общий номинал резисторов R12 и R6 между выводом 10 микросхемы и общим проводом, тем выше уровень компрессии)
R7 500к на 470к
R11 20к на 22к
Примечание:
U2 -78L05 стабилизатор напряжения +5в, на ток 100ма
D1 -1N4001 или любой другой
С6,C7 — 4,7мк (обязательно одинаковые по номиналу)
С2 — 1мк (желательно танталовый)
Установив необходимое напряжение на выходе с помощью потенциометра R5 "Выход", устанавливают уровень компрессии с помощью R6 "Компрессия". При этом R10 "Усиление" устанавливают в оптимальное положение, вращая движок в направлении от минимума к максимуму. Потенциометр R3 "Rotation Point" определяет границу, где заканчивается область компрессии и наступает область легкого ограничения (лимитера пиков сигнала, устраняя выбросы). Его вращение по часовой стрелке уменьшает "Rotation Point" и наоборот, вращением против часовой стрелки увеличивает его.
Подбором R11 "Спад" и R7 "Noise Gate" добиваются правильной работы системы подавления акустических шумов в паузах между словами. Первоначальное положение движка R7 максимально закрученное по часовой стрелке, затем вращением против часовой стрелки добиваются четкой отработки Noise Gate.
Правильный подбор положений потенциометров — залог качества работы компрессора.
Не следует перекачивать микрофонный усилитель трансивера. Регулировка усиления МУ в трансивере, как правило, осуществляется между первым и вторым каскадами, поэтому первый каскад легко перегрузить.
Мы в социальных сетях
Главное меню
Реклама на сайте
категория Схемы для аудиотехники материалы в категории * Подкатегория Схемы приставок аудиоэффектов
Для снижения уровня шумов в отечественных бытовых кассетных магнитофонах широко используют так называемые динамические фильтры. Принцип действия этих систем шумопонижения (СШП) состоит в автоматическом регулировании полосы пропускания звуковоспроизводящего тракта в зависимости от содержания в спектре сигнала составляющих высших частот. Если этих составляющих нет или их уровень невелик, частота среза динамического фильтра не превышает 1. 2 кГц, с ростом же их амплитуды она повышается до 11. 12 кГц.
В соответствии с отраслевым стандартом ОСТ4.054.066-83 («Магнитофоны бытовые. Методы настройки и контроля») эффективность работы динамической СШП оценивают, сравнивая относительные уровни шумов и помех на линейном выходе магнитофона при включенной и выключенной СШП.
Чтобы избежать занижения результатов из-за наличия в воспроизводимой фонограмме компонентов, не обрабатываемых СШП (например, наводок и пульсаций с частотой питающей сети, помех от электродвигателей, флуктуационных шумов оксидных конденсаторов и т. д ), между линейным выходом и милливольтметром переменного тока включают взвешивающий фильтр, АЧХ которого имеет подъем в полосе частот от 1 до 11 кГц и довольно резкий спад за ее пределами.
Схема возможного варианта фильтра с такой АЧХ (на ОУ К544УД1А) приведена в упомянутом стандарте. К сожалению, его нельзя отнести к числу легко повторимых в любительских условиях: для получения требуемой АЧХ необходимы конденсаторы, емкость которых подобрана
с точностью до десятка пикофарад, и катушки с отклонением индуктивности, не превышающим нескольких миллигенри.
Схема динамического шумоподавителя
Для получения требуемой АЧХ всего устройства частоты среза ФНЧ сдвинуты одна относительно другой соответствующим выбором емкости конденсаторов С3, С 4 и С5, С6. Коэффициент усиления масштабного усилителя регулируют подстроечным резистором R3, АЧХ в полосе пропускания и за ее пределами — резисторами R7, R10. Конденсаторы С7, С8 устраняют самовозбуждение фильтра из-за связи каскадов по цепям питания.
Детали и конструкция шумоподавителя
Детали устройства монтируют на печатной плате (рис. 2) из фольгированного стеклотекстолита. Все постоянные резисторы — МЛТ, конденсаторы С9, С10 — К50-16, остальные — КМ-6Б (С1-С6 — группы М750 или М1500).
В качестве регулировочных (R3, R7, R10) рекомендуется использовать проволочные подстроечные резисторы СП5-2 или СП5-3; применять резисторы без верньерного устройства нежелательно, так как с их помощью трудно получить нужную точность настройки.
При возможности полярные оксидные конденсаторы К50-16 целесообразно заменить одним неполярным (например, марки К50-6, К50-15, К52-8 и т. п.) емкостью 10 мкФ. Возможная замена ОУ К140УД6 — К140УД7.
При налаживании движки всех подстроечных резисторов устанавливают в среднее положение, к входу устройства подключают генератор сигналов ЗЧ, а к выходу — милливольтметр переменного тока. Настроив генератор на частоту 1 кГц и установив его выходное напряжение равным 0,5 В, подбирают такое сопротивление подстроечного резистора R3, при котором коэффициент передачи устройства равен 1.
Затем подстроечными резисторами R7, R10 добиваются максимального выходного напряжения фильтра на частоте 6 +- 0,1 кГц, после чего тем же резистором R3 еще раз добиваются коэффициента передачи на частоте 1 кГц, равного 1.
В большинстве случаев после такой настройки АЧХ фильтра укладывается в нормируемое стандартом поле допусков (см. таблицу). Если же подстроечными резисторами R7, R10 сделать это не удастся, можно изменить в небольших (до +10%) пределах емкость конденсаторов С2-С6. Направление подбора нетрудно определить из соотношений, связывающих частоты среза первого (f1) и второго (f2) ФНЧ с параметрами частотозадающих цепей: f1= 1/2*п*sqrt(C3C4R6R7); f2 = 1/2*п*sqrt(C5C6R9R10).
Уровень собственных шумов устройства при замкнутом накоротко входе не должен превышать 0,8 мВ.
Для оценки эффективности работы СШП к входу магнитофона, предназначенному для записи от другого магнитофона, подключают настроенный на частоту 1 кГц генератор сигналов ЗЧ, устанавливают его выходное напряжение равным номинальному для данного входа и записывают с номинальным уровнем в течение 15. 20 с. Затем генератор отключают, шунтируют вход резистором сопротивлением 22 кОм±5 % и продолжают запись еще примерно Столько же времени.
Записанную таким образом фонограмму воспроизводят вначале с включенной, а затем с выключенной СШП, измеряя каждый раз на линейном выходе напряжение сигнала частотой 1 кГц (Uc1 и Uc2) и напряжение шумов в его отсутствие (Uш1 и Uш2). Для измерений используют среднеквадратичный милливольтметр, например, марки B3-38A. Эффективность СШП (в децибелах) рассчитывают по формуле Асшп= = 20*lg(Uш2/Uс2) — 20*lg(Uш1/Uc1).
Работу системы можно считать вполне удовлетворительной, если Асшп = 4. 8 дБ.
Поскольку коэффициент передачи фильтра на частоте 1 кГц равен 1, эффективность работы СШП удобно оценивать по шкале децибел (если, конечно, она есть у используемого милливольтметра): для этого достаточно сравнить показания прибора (в децибелах) во время воспроизведения второй части фонограммы при включенной и выключенной СШП.