Лабораторный стенд «Спектр»

Добрый день, уважаемые радиолюбители.

Сегодня мы хотели бы продолжить тематику лабораторных стендов для практического изучения некоторых особенностей восприятия звука человеком. Итак, сегодня мы расскажем вам о стенде «Спектр».

Описываемый в данной статье стенд позволяет исследовать влияние компрессии сигнала, а также вклад тех или иных частотных интервалов на особенности звучания музыкальных инструментов [1, 2]. Схема электрическая принципиальная стенда представлена на рисунке ниже. Рассмотрим кратко её работу.

Схема электрическая принципиальная стенда

Итак, сигнал с выхода аудиоустройства, через разделительный конденсатор С1 поступает на вход первого каскада стенда, реализованного на половинке операционного усилителя DA1. Фактически первый каскад представляет из себя компрессор сигнала, выполненный по классической схеме с применением диодов в отрицательной обратной связи. Амплитудная характеристика такого компрессора соответствует амплитудной характеристике логарифмического усилителя. При этом наклон характеристики можно регулировать путём изменения положения движка переменного резистора R3 (резистор «Характер ограничения»).

С выхода логарифмического усилителя сигнал поступает на вход буферного усилителя, выполненного на второй половинке операционного усилителя DA1 по схеме повторителя. Буферный усилитель необходим для согласования выходного сопротивления компрессора сигнала с входным сопротивлением последующих каскадов.

С выхода буферного усилителя сигнал поступает на вход многополосного эквалайзера через регулятор выходного уровня сигнала R3  (резистор «Выходной уровень»), а также разделительный конденсатор С3.

Фактически многополосный эквалайзер представляет из себя операционный усилитель DA4.2 в обратную связь которого включен набор синтезированных последовательных колебательных контуров с заданными резонансными частотами. При этом роль индуктивностей контуров играют гираторы, выполненные на операционных усилителях DA2.1-DA4.1. Такое решение позволяет избавиться от громоздких катушек индуктивности в конструкции эквалайзера. Более подробно прочесть про устройство и расчет подобных эквалайзеров можно в [3].

Транзисторы VT1, VT2 необходимы для повышения общего коэффициента усиления эквалайзера с разомкнутой петлёй обратной связи, а также повышения отношения сигнал/шум.

R24, C16 – цепь высокочастотной коррекции, необходимая для предотвращения самовозбуждения эквалайзера на высоких частотах.

Конденсаторы С14, С15, С17, С18 – дополнительный фильтр напряжений питания лабораторного стенда.

Стенд питается от выпрямленного стабилизированного источника питания напряжением +/- 12 Вольт.

В подборке фото ниже представлен сборочный чертёж печатного узла описываемого лабораторного стенда (на первом рисунке – с проводящим рисунком, на втором рисунке указано только расположение компонентов схемы). Тут следует отметить, что компоненты устанавливаются с обратной стороны от проводящего рисунка. При этом сборочный чертеж выполнен так, если бы мы смотрели на печатный узел как раз со стороны проводящего рисунка. Это необходимо учитывать при установке микросхем, а также полярных конденсаторов и транзисторов.

В файле sp-1_z.zip представлен сборочный чертеж печатного узла в формате Sprint Layout 6 для возможности самостоятельного изготовления печатной платы стенда, а также схема электрическая принципиальная стенда в формате SPlan.

В подборке фото ниже представлен внешний вид собранного стенда без источника питания при проведении испытаний.

Данный лабораторный стенд был представлен на международной научно-практической конференции школьников «Политех-2023».

Политех-2023

А на этом на сегодня всё. С уважением, Андрей Савченко, Ульяна Коновалова.

Список использованной литературы:

  1. И. Алдошина, Р. Приттс. Музыкальная акустика. Учебник.-СПб.: Композитор Санкт-Петербург, 2006.-720с.
  2. И. Алдошина. Основы психоакустики (подборка статей).
    Атаев Д.И, Болотников В.А. Практические схемы высококачественного звуковоспроизведения. — М.:
  3. Радио и связь, 1986.-136 с. (Массовая радиобиблиотека. Выпуск 1109).