Универсальный предварительный усилитель. На рис. 7Л7,а приведена схема предварительного усилителя, который может использоваться в качестве усилителя для электромагнитного и пьезоэлектрического преобразователей и предварительного усилителж

/1 82 а-

\ 1 Li\l,J3fK R3 J ! 5 I ,7а-

Рис. 7.17. Предварительный усилитель с регулируемой амплитудно-частотной характеристикой (а) и зависимость его коэффициента усиления от частоты (б) при различных положениях переключателя Si

для микрофона. Выбор режима работы осуществляется переклю--чателем SI, с помощью которого в петлю обратной связи ОУ включаются различные /?С-цепи, определяющие зависимость коэффициента усиления от частоты, и задается входное сопротивление схемы. Положение / переключателя 5У соответствует работе схемы в качестве усилителя для микрофона, положения 2 и 5- в качестве усилителей для электромагнитного и пьезоэлектрического преобразователей соответственно. При необходимости компенсация влияния входных токов и напряжения смещения ОУ может производиться изменением сопротивления резистора R4. Конденсатор С2 включен в схему для обеспечения развязки по постоянному току. Экспериментальные зависимости коэффициента-усиления схемы от частоты показаны на рис. 7.17,6, а ее основные характеристики в каждом режиме работы приведены в табл. 7.1.

Следует отметить, что при практической реализации данной схемы необходимо особенно тщательно выбирать расположение элементов на печатной плате, избегая перекрестных связей и близкого размещения входных и выходных элементов друг от друга. Кроме того, выводы 4 и 7 микросхемы нужно соединить с общей! шиной через конденсаторы емкостью 0,01-0,1 мкФ.

Регуляторы громкости. Человеческое ухо обладает нелинейной динамической характеристикой, и для компенсации этой нелиней-ности на выходе описанных выше предварительных усилителей

Таблица 7.1

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СХЕМЫ НА РИС. 7.17,а

обычно ставят регулирующие амплитуду потенциометры, обладающие нелинейной зависимостью сопротивления от угла поворота погенциометра. Однако такую же характеристику, но с меньшими затратами можно получить, использовав сочетание линейного потенциометра и операционного усилителя [103].

Характеристика нелинейного потенциометра, включенного на выходе усилителя звуковой частоты, описывается выражением С/вых/С/вх = [ (а) = 10( - , где относительный угол поворота движка потенциометра а может изменяться от О (положение против часовой стрелки до упора) до 1 (положение по часовой стрелке до упора). Коэффициент ослабления сигнала, проходящего через потенциометр, можно выразить в децибелах: 20 Ig ( С/вх/С/вых) = = 40(1-а) дБ.

Это выражение показывает, что коэффициент ослабления пропорционален углу поворота движка потенциометра относительно крайнего правого (по часовой стрелке) положения. Чтобы получить такую зависимость, обратную логарифмической, обычно используют нелинейные потенциометры. На практике между этими потенциометрами и нагрузкой включают усилительный каскад или повторитель напряжения, обладающий большим входным сопротивлением. Однако хорошую аппроксимацию обратной логарифмической характеристики можно получить, использовав линейный потенциометр, ОУ и постоянный резистор, соединив их, как показано на рис. 7.18,а. Операционный усилитель обеспечивает усиление по напряжению: в данной схеме максимальный коэффициент усиления по напряжению равен 8, т. е. 18 дБ. Схема на рис. 7.18,а имеет следующую переходную функцию по напряжению: С/вы.х/С/вх= (-8а)/(9-8а), близко аппроксимирующую характеристику ослабления 40(1-а)-18 дБ на большей части диапазона изменения а. При этом достигается дополнительное преимущество: при а = 0 коэффициент ослабления близок к бесконечности.

Сравнивать характеристику нелинейного потенциометра н переходную функцию, нормализованную к виду /(а) =а/(9-8а), позволяет рис. 7.18,6. Приближение хорошее во всем диапазоне 224

изменений а и особенно для малых значений а, где компенсация пониженной чувствительности слуха при малых уровнях звука особенно важна. Обе функции точно совпадают при а = 0,5. Поскольку в схеме используется линейный потенциометр, ее стоимость намного меньше, чем стоимость обычных схем регулировки громкости.

n,if 0,5 В)

Рис. 7.18. Схема для получения нелинейного сопротивления с помощью линейного потенциометра (а) и ее передаточная характеристика (б)

Ки,лб

Рис. 7.19. Регулятор громкости с большим коэффициентом усиления (а) и зависимость Ки от угла поворота линейного потенциометрз (б)

Значение а легко подбирается таким, чтобы оно согласовывалось с характеристиками операционного усилителя и выходным сопротивлением схемы: например, для ОУ 140УД1 применяется потенциометр, сопротивление которого 100 кОм, и постоянный резистор 12,4 кОм.

Еще одна схема активного регулятора громкости с использованием линейного потенциометра в цепи отрицательной ОС ОУ представлена на рис. 7.19,а [104]. Эта схема отличается большим коэффициентом усиления при максимальной громкости и довольно хорошей линейностью коэффициента усиления Kv в зависимости от угла поворота движка потенциометра.