Коррекция riaa: Фонокорректор RIAA

  • Корректор для винила с пассивной RIAA коррекцией
  • Фонокорректор RIAA
  • По настоящему качественный MM RIAA корректор

Содержание

Американская ассоциация звукозаписывающих компаний

(англ. Recording Industry Association of America, RIAA) — ассоциация, представляющая интересы звукозаписывающей индустрии США.

RIAA была сформирована в 1952. Её первым практическим достижением было утверждение стандартной схемы частотных предыскажений грамзаписи, ставшей известной как «кривая RIAA» или «коррекция RIAA».

RIAA продолжила принимать участие в создании и поддержке технических стандартов звукозаписи и звуковоспроизведения, таких как магнитная лента, магнитофонная кассета, DAT, компакт-диск, программные технологии записи звука.

RIAA также управляет лицензированием и авторскими вознаграждениями в области музыки.

RIAA отвечает за так называемую сертификацию RIAA альбомов и синглов в США, которая заключается в присвоении им статусов золотой, платиновый (и нескольких других менее известных).


Вариант сборки лампового корректора для винила с пассивной RIAA коррекцией

Рис. 1

Данная статья для тех кто до сих пор любит и ценит виниловый звук, вопреки всем цифровым современным штучкам 🙂

Корректор используется, чтобы усилить и корректировать сигнал, который поступает с электропроигрывающей головки ЭПУ с алмазной либо корундовой иглой. В основе работы корректора лежит стандарт RIAA, в нём регламентированы основные требования к записи и воспроизведению грамзаписи с виниловых дисков. По стандарту RIAA вид АЧХ имеет вид, представленный на рис. 2. По этой причине, чтобы достичь линейность АЧХ воспроизводящего трэка нужно применить фонокорректор, его АЧХ представлена на рис. 3.

Рис. 2

Рис. 3

Схема практического усилителя — фонокорректора представлена на рис. 4, а схема блока электропитания показана на рис. 5.

Рис. 4

Рис. 5

Основа схемы состоит из двухкаскадного усилителя, который построен по классической схеме усилителя напряжения с резистивной нагрузкой. Частотную коррекцию сигнала создаёт пассивная цепь частотной коррекции. Чтобы работа фильтра была надёжной он поставлен в разрез между двумя каскадами усиления.

График реальной АЧХ фонокорректора показан на рис. 6. Как видите, вид практической характеристики почти не имеет отличия от теоретической.

Рис. 6

Элементы, конструкция и налаживание

Для правильной и надёжной работы корректора все элементы, которые применяются при его сборке должны быть наилучшего качества и должны иметь минимальный допуск погрешности номинала. Максимальный допуск номинала для цепей частотокорректирующей цепи ±1%. Для остальной схемы ±5%. Допускается применение элементов с большим допуском, но тогда нужно индивидуально подбирать элементы по номиналу. Так же рекомендуется применение радиоламп с военной приёмкой и маркировкой ЕВ ( то есть с повышенной долговечностью и механической прочностью ).

Корпус этого устройства может быть выполнен с закрытыми и с открытыми радиолампами. Корпус можно изготовить из металла ( сталь, медь, латунь и др. ), пластмассы и дерева. В двух последних случаях обязательно нужна ещё дополнительная экранировка внутренней схемы медной либо латунной фольгой. На рисунках 1 и 7 представлен один из возможных вариантов конструкции фонокорректора.

Рис. 7

Особое внимание нужно уделять и блоку питания фонокорректора, поскольку главной проблемой предварительных усилков считается большой уровень фона. Чтобы максимально уменьшить уровень фона при сборке блока питания нужно принять несколько мер. Прежде всего, блок питания должен быть сделан в своём отдельном корпусе ( чтобы предотвратить влияние электромагнитных полей сетевого трансформатора ). Сетевой трансформатор лучше разместить в экран, либо как минимум намотайте на него дополнительную экранную обмотку. На схеме показаны минимальные номиналы всех электролитических конденсаторов. Чтобы надёжно устранить фон их ёмкости лучше увеличить в 1.5 – 2 раза. Особенно важен номинал конденсатора C1, потому что накальное напряжение устройства ( в отличие от анодного ) не стабилизировано. Стабилизация анодного напряжения достигнута при помощи “Электронного дросселя”. Разделение питания стерео каналов не нужно, поскольку разделение каналов при грамзаписи совсем небольшое.

МИХАИЛ ПОПОВ · ИЮНЬ 14, 2014


Ламповый предусилитль (RIAA)

Была задача сделать ламповый предусилитель (фонокорректор RIAA) для винилпроигрывателя с выходом под низкоомную нагрузку. Хотелось человеку наслаждаться рок-музыкой с виниловых дисков. Как всегда, всё начинается с теории. Рисуем схему. Здесь собственно ничего особенного нет. Всё взято из справочников и годами отточенных схем.

Далее,надо прикинуть как будет выглядеть монтаж. Всё делается навесным способом, желательным для ламповых схем.

Основная теоретическая часть готова. Если не вникать глубоко в подробности.

Переходим к изготовлению корпуса. Для меня важно,что бы изделие имело законченный вид и радовало глаз, а не было кучей спаянных деталей. Инструмент и материалы подобраны. Самым оптимальным вариантом для изготовления корпуса мне показался фольгированный текстолит.

Расчет цепей коррекции riaa. Кривая коррекции RIAA: предыстория

На днях на форуме «Отечественная радиотехника ХХ века» завязался разговор по поводу ламповых корректоров RIAA. Я так же «ввязался» в эту беседу и по ходу разговора вспомнил про ещё одну свою старую, забытую конструкцию. Это ламповый предусилитель с RIAA корректором для ММ-головки, который я делал ещё в 1999 году. Собран он по схеме Ю. Макарова «Неофит» и был описан в журнале «Hi-Fi & Music» № 11 — 1997 год .

Принципиальная схема корректора-предусилителя.

Пришлось потратить немало времени, что бы отыскать эту конструкцию в «залежах» в кладовой. Найти то я его нашёл, но оказалось, что за эти годы я его капитально «распотрошил». И хотя нашлись и остальные блоки (кроме силового трансформатора и дросселя), конструкция уже представляет собой «жалкое зрелище»:

На фото: остатки когда-то готовой конструкции.

Когда и зачем я её разобрал — уже не помню. Но помню, что довольно продолжительное время слушал грампластинки через этот корректор (у меня тогда был проигрыватель «Вега-106») и «Аркам». Да и с помощью предусилителя я проводил эксперименты: пытался «облагородить» гармониками звучание CD-проигрывателя.
Плата предусилителя нашлась в другой коробке. Подозреваю, что она то же ещё рабочая:) Когда-то она стояла рядом с платой RIAA. Ну и сохранился ещё анодный БП. На входе стоял кенотрон, потом LC-фильтр, потом стабилизатор на КТ805 на +300 В.

На фото: платы предусилителя и анодного стабилизатора.

Собственно, я хотел проверить работоспособность корректора и, если он ещё рабочий, послушать его и сравнить с тем, который я сейчас «слушаю». Для этого я демонтировал плату из корпуса, осмотрел монтаж, проверил отсутствие КЗ и т.д. — ведь плата, как минимум, лет 8-9 не включалась:

На фото: вид на плату корректора сверху и снизу.

На плате написана дата её изготовления: 26 января 1999 года. Естественно, у меня тогда ещё не было РС (ну, кроме самодельного «Синклера», естественно:)), а про ЛУТ, Sprint Layout и другие радиолюбительские «полезняшки» я узнал много позже:) Поэтому плата нарисована по-старинке, стеклянным рейсфедером и лаком для ногтей.

Чертёж печатной платы корректора и дата изготовления платы.

Осмотром я остался доволен, поэтому подключил её к своему «медному» БП (в БП пришлось сделать небольшую доработку — вывести на колодку напряжение после кенотрона и фильтра, поскольку стабилизатор выдает максимум +220 В). После включения ничего не задымилось и не взорвалось, что уже хорошо:) Под нагрузкой анодное напряжение оказалось равным +291 В, что вполне нормально (штатно д.б. +300 В). Проверил и немного подстроил постоянные напряжения на электродах обеих ламп 6Ж32П. Небольшие отклонения от указанных на схеме есть, но всё в пределах нормы.
После этого подключил его к ресиверу Denon и немного послушал музыку. Откровенно не понравилось. Звук совершенно плоский, как из ведра. Погонял его в «фоновом» режиме часика полтора-два, после чего ещё разок решил послушать музыку.
Аппарат как буд-то бы заменили! Звук стал сочным, насыщенным, таким, какой и ждёшь от пластинки:) Ради интереса, подключил проигрыватель к своему «штатному» корректору. В принципе, отличия есть, но на уровне «нюансов». Но опять-таки, если «Неофит» смонтировать в нормальном корпусе, сделать хороший БП, развести землю, тщательно выставить все режимы, да ещё и заменить проходные конденсаторы (а стоят там не очень качественные ёмкости — поставил те, что удалось тогда найти) — думаю, он «зазвучит» очень хорошо.

На фото: корректор с блоком питания и общий вид «тестового стенда»

Следующим этапом был эксперимент с заменой ламп. В хозяйстве нашлось 3 лампы EF86 фирмы Tesla. Причём, у одной лампы нет 2 и 7 ножек (экрана). Я думал, их кто-то отрезал, но когда присмотрелся, то увидел, что, похоже, их не было с завода.

На фото: лампы EF86; красными кружками обведены отсутствующие ножки.

После того, как я их установил и включил корректор, в колонках началась настоящая «пальба», треск, да такой, что быстренько сработала защита Денона. Вобщем, дал им прогреться с пол-часа, после чего снова аккуратно включил Денон. Стрельба закончилась и мне удалось послушать корректор с этими лампами. Со слухом у меня вроде бы всё нормально, но я, честно говоря, не услышал никакой разницы. Ну вообще никакой. Единственное отличие — когда я колотил рукояткой отвертки по работающей 6Ж32П, звук был очень чётким и звонким, а у Тесловской лампы он «глухой». В этом смысле, конечно, EF86 выглядят лучше.
Одним словом, проверил старенький корректор и теперь с чистой совестью отправлю его своему коллеге. Если он приложит немного усилий, то получит очень хороший корректор для приятного прослушивания пластинок. 🙂

Напоследок ещё пара симпатичных фотографий.

На фото: лампы корректора в работе и проигрыватель «Yamaha TT-400».

Случайно в мои руки попал проигрыватель пластинок «Арктур-006-стерео». Поэтому появилась острая нужда в фонокорректоре. На просторах Интернета наткнулся на схему А. Бокарёва , по которой и решил сделать столь необходимый девайс.
Сзади у проигрывателя есть два выходных разъёма (СГ-5/DIN): один со встроенного фонокорректора (500мВ), второй в обход, для подключения к внешнему (5мВ). При использовании встроенного фонокорректора во второй выход устанавливается перемычка.

Характеристики встроенного корректора мне не понравились, а при включении выяснилось, что он неисправен — я услышал в динамиках только гул 50 Гц. Желания его восстанавливать не возникло, отключил плату встроенного корректора совсем.
Буду слушать свой вариант.

Источник фото: vega-brz.ru


Электропроигрыватель высшей группы сложности «Арктур-006-стерео» с 1983 года выпускал Бердский радиозавод. Проигрыватель выполнен на базе двухскоростного ЭПУ G-2021, со сверхтихоходным электродвигателем и прямым приводом. Имеются регулятор прижимной и компенсатор скатывающей силы, подстройка частоты вращения диска по стробоскопу, автостоп, микролифт, переключатель скорости и автовозврат тонарма по окончании грампластинки.

Схема винил-корректора


Рис. 1


Схема довольно проста, что очень хорошо для начинающего радиолюбителя, но при этом отлично справляется со своей задачей.

Цитата: Бокарёв Александр

Операционные усилители применяю в таком варианте: входной ОУ ОРА2134. Выходной ОУ NE5532. Как вариант — TL082, но у него нагрузочная слабее, а сдвиг побольше.


Рис. 2. Оригинальная схема корректора «WEEKEND»


Питание схемы выполнено по предельно простой схеме: двуполярный однополупериодный выпрямитель с параметрической стабилизацией на стабилитронах 2C175А, их по два последовательно на плечо ставим. Шикарные стабы, разброс мизерный, неполярные.

В выпрямителе работают диоды Шоттки 1N5819 или 1N5822, неважно. задача получить Вольт 25-27 на входе стабилизатора.

Пробовал запитать схему в наглую, без стабилизаторов вовсе, подал 12 Вольт переменки, получил два по 16 Вольт, схема не заметила такого хамства и играла как и прежде.

Сразу совет: первичку сетевого трансформатора обязательно шунтируйте ёмкостью 1 мкф 600в, иначе при выключении иногда возникают жуткие щелчки.

Печатная плата корректора изготовлена на основе чертежа М. Васильева. Я добавил отверстия для конденсаторов разных размеров и скорректировал ПП под свои детали.
Плату блока питания разрабатывал я сам.


Рис. 3. Вид на ПП

Главной задачей для меня стало изготовление блока питания. Схеме необходимо двуполярное напряжение ±15 Вольт. В заначке нашёл только трансформатор с одной вторичкой на 15 Вольт в виде внешнего БП.


Рис. 4. Схема БП на чипах 78/79


Набросал в Sprint Layout плату, на которой двуполярное питание реализовал двумя однополупериодными выпрямителями со стабилизаторами 7815 и 7915 на выходе. Конденсаторы использовал от разобранного компьютерного ИИП, диоды 1n4007.


Рис. 5. Вид на ПП блока питания


Изготовление плат и запайка деталей заняли у меня около 3 часов. После чего не утерпел, припаял временные провода и подключил всё это дело к проигрывателю.


На моё удивление всё заработало с первого включения! Без «спецэффектов» и фона. Прослушивание музыки тоже порадовало: звук чистый, прозрачный и воздушный.


Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»


Принципиальная схема и руководство пользователя на «Арктур-006-стерео»

Данная статья для тех кто до сих пор любит и ценит виниловый звук, вопреки всем цифровым современным штучкам 🙂

Корректор используется, чтобы усилить и корректировать сигнал, который поступает с электропроигрывающей головки ЭПУ с алмазной либо корундовой иглой. В основе работы корректора лежит стандарт RIAA, в нём регламентированы основные требования к записи и воспроизведению грамзаписи с виниловых дисков. По стандарту RIAA вид АЧХ имеет вид, представленный на рис. 2. По этой причине, чтобы достичь линейность АЧХ воспроизводящего трэка нужно применить фонокорректор, его АЧХ представлена на рис. 3.

Рис. 2

Рис. 3

Схема практического усилителя — фонокорректора представлена на рис. 4, а схема блока электропитания показана на рис. 5.

Рис. 4

Рис. 5

Основа схемы состоит из двухкаскадного усилителя, который построен по классической схеме усилителя напряжения с резистивной нагрузкой. Частотную коррекцию сигнала создаёт пассивная цепь частотной коррекции. Чтобы работа фильтра была надёжной он поставлен в разрез между двумя каскадами усиления.

График реальной АЧХ фонокорректора показан на рис. 6. Как видите, вид практической характеристики почти не имеет отличия от теоретической.

Рис. 6
Элементы, конструкция и налаживание

Для правильной и надёжной работы корректора все элементы, которые применяются при его сборке должны быть наилучшего качества и должны иметь минимальный допуск погрешности номинала. Максимальный допуск номинала для цепей частотокорректирующей цепи ±1%. Для остальной схемы ±5%. Допускается применение элементов с большим допуском, но тогда нужно индивидуально подбирать элементы по номиналу. Так же рекомендуется применение радиоламп с военной приёмкой и маркировкой ЕВ (то есть с повышенной долговечностью и механической прочностью).

Корпус этого устройства может быть выполнен с закрытыми и с открытыми радиолампами. Корпус можно изготовить из металла (сталь, медь, латунь и др.), пластмассы и дерева. В двух последних случаях обязательно нужна ещё дополнительная экранировка внутренней схемы медной либо латунной фольгой. На рисунках 1 и 7 представлен один из возможных вариантов конструкции фонокорректора.

Рис. 7

Особое внимание нужно уделять и блоку питания фонокорректора, поскольку главной проблемой предварительных усилков считается большой уровень фона. Чтобы максимально уменьшить уровень фона при сборке блока питания нужно принять несколько мер. Прежде всего, блок питания должен быть сделан в своём отдельном корпусе (чтобы предотвратить влияние электромагнитных полей сетевого трансформатора). Сетевой трансформатор лучше разместить в экран, либо как минимум намотайте на него дополнительную экранную обмотку. На схеме показаны минимальные номиналы всех электролитических конденсаторов. Чтобы надёжно устранить фон их ёмкости лучше увеличить в 1.5 — 2 раза. Особенно важен номинал конденсатора C1, потому что накальное напряжение устройства (в отличие от анодного) не стабилизировано. Стабилизация анодного напряжения достигнута при помощи “Электронного дросселя”. Разделение питания стереоканалов не нужно, поскольку разделение каналов при грамзаписи совсем небольшое.

Это всё. До свидания.

14-04-2010

Gabor Toth

Описание

Чтобы слушать старые виниловые пластинки с полноценным звучанием, вам понадобится схема, называемая RIAA корректор. Эту можно найти в старых усилителях, но в современную домашнюю аппаратуру ее уже давно не встраивают. Если вы захотите заархивировать ваши виниловые записи на ПК, вам также будет необходим RIAA корректор. Было бы хорошо, если бы корректор имел встроенный усилитель мощности для небольших динамиков или наушников. В описываемом здесь устройстве такой усилитель есть. Оно состоит из двух частей: корректора и усилителя.

Корректор выполнен на сверхмалошумящей микросхеме NE5532 . В схеме корректора используются металло-пленочные резисторы с допуском 1%, мощностью 0.6 Вт, конденсаторы должны быть с допуском 5% или лучше, с рабочим напряжением 63…100 В. Корректор имеет прямой выход на внешний усилителя или ПК.

Усилитель выполнен на микросхеме LM1877 . Он обеспечивает выходную мощность 2 Вт на канал с очень низкими искажениями. Потенциометр P1 служит для регулировки выходной мощности усилителя.

Вся схема питается от внешнего источника постоянного напряжения 12…16 В. Схему, фотографии устройства и печатную плату можно скачать по соответствующим ссылкам.

Перечень компонентов

Компонент

Количество

Резистор

Резистор

Резистор

Резистор

Резистор

Резистор

Резистор

Резистор

Потенциометр

2 × 50 кОм
логарифмический

Конденсатор

Конденсатор

Конденсатор

Конденсатор

Конденсатор

Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор

Электролитический конденсатор

Микросхема

Микросхема

Стабилитрон

RCA разъем для монтажа на п/п, одинарный, красный (правый канал)

RCA разъем для монтажа на п/п, одинарный, белый (левый канал)

Разъем питания для монтажа на п/п 5×2.5 мм

Разъем для наушников для монтажа на п/п

Внешний источник питания 12 В/не менее 5 Вт

Печатная плата

Загрузить рисунок печатной платы или в

Кривая RIAA

При записи виниловых дисков уровень низких частот уменьшают, а высоких — поднимают. Это связано с тем, что для одного и того же уровня звука низкие частоты требуют более широкой гравировки, что создает следующие сложности:

  • Малое время записи
  • Игле считывающей головки труднее отслеживать такую канавку записи, и это приводит к повышенным искажениям.

На противоположном, конце звукового спектра, вследствие механического контакта иглы с дорожкой записи, возникают высокочастотные шумы. Увеличивая уровень высоких частот при записи, мы получаем лучшее соотношение сигнал/шум.

До кривой RIAA существовало несколько других кривых воспроизведения, но RIAA полностью вытеснила их в течении 60-х годов 20 века.
Ниже представлена формула для получения оригинальной кривой RIAA:

N — уровень в дБ
f — частота
t 1 — высокочастотная временная константа, 75 мкс
t 2 — среднечастотная временная константа, 318 мкс
t 3 — низкочастотная временная константа, 3180 мкс

В 1976 году IEC представила модификацию этой кривой, введя новую временную константу, влияющую только на нижнюю часть низкочастотного диапазона. Эта кривая получила название RIAA/IEC. Этот тип коррекции так и не получил широкого признания, первоначальная кривая RIAA все же стала наиболее распространенной.

Для информации здесь представлена формула:

t 4 — введенная IEC временная константа, 7950 мкс

Кривая воспроизведения RIAA:

где s = j ω, ω = 2πf , а j — мнимая единица.

Прежде, чем начать усердное решение проблемы, связанной с выравниванием (коррекцией) частотной характеристики в соответствии со стандартом RIAA, необходимо попытаться определить понятие частотной коррекции, соответствующей стандарту RIAA. Параметры, используемые для выравнивания частотной характеристики, могут быть точно и однозначно выражены с использованием постоянных времени: 3180 мкс, 318 мкс и 75 мкс (то есть путем использования элементов или отдельных цепей, задающих данные постоянные времени). Постоянная времени связана с частотой колебаний соотношением t = 1/(2πf ) то есть постоянная времени 318 мкс соответствует периоду колебаний с частотой 500,5 Гц. Уравнение, которое выражает коэффициент передачи G s , необходимый для ответной реакции системы на коррекцию в соответствии со стандартом RIAA, имеет следующий вид:

Решение данного уравнения, оперирующего с комплексными числами, является достаточно громоздким и представляет определенные трудности, поэтому наиболее простым способом получить результаты вычислений является использование компьютерной программы на языке QBASIC, которая приводится ниже. Результатом вычислений, выполненных с использованием данной программы, являются данные, приведенные в табл. 8.5. Данная программа рассчитывает только необходимую характеристику эквалайзера; предварительно идеально откорректированный сигнал, проходя через идеальный эквалайзер, дает отклонение амплитудной характеристики, равное 0 дБ, и сдвиг по фазе частотной характеристики, равный 0° для всех частот.

OPTION BASE I DATA

0.10,20,50.05,70,100,200,500.5,700,1000,2000,2122,5000,

7000,10000,20000,50000,70000,100000,20000

W = 2*3. 2

MAG = SQR

GAIN = (((19.91102 + 8.68589 * LOG(MAG))*1000)\1)/ 1000

REM THE 8.68589 FACTOR ARISES BECAUSE QBASIC USES NATURAL LOGS

PHASE = ((572.96 * ATN(IMAGU / REALU))\ 1)/ 10

PRINT F, GAIN, PHASE

Необходимо отметить, что порядок операций, установленный при использовании этой программы, имеет жизненно важное значение, и что числа, следующие после команды DATA должны быть напечатаны в одну линию, даже несмотря на то, что они могут не умещаться по ширине экрана (или страницы) на дисплее.

Из результатов, приведенных в табл. 8.5, видно, что высокое значение усиления (коэффициента передачи) необходимо в диапазоне низких частот, тогда как ослабление на высоких частотах должно продолжаться безгранично, что исключает применение последовательной обратной связи, так как усиление не может падать до значения меньше единицы. Хотя такое снижение и может достаточно точно компенсироваться за точкой схемы, соответствующей точке введения обратной связи усилителя, в действительности это означает, что характеристика перед компенсацией возрастает, что вызывает опасность роста искажений и увеличенного запаса в ультразвуковой области.

Таблица 8.5
Частота, Гц Коэффициент передачи, дБ
относительно уровня 1 кГц
Фаза, градусы
0 19,911 0
10 19,743 -10,4
20 19,274 -20
50,65 16,941 40,6
70 15,283 -48,4
100 13,088 -54,8
200 8,219 -59,6
500,5 2,6443 -52,6
700 1,234 -49,7
1000 0 -49
2000 -2,589 -55,9
2122 -2,866 -56,9
5000 -8,210 -72,1
7000 -10,816 -76,8
10 000 -13,734 -80,6
20 000 -19,620 -85,2
50 000 -27,341 -88,1
70 000 -30,460 -88,6
100 000 -33,556 -89
200 000 -39,575 -89,5

Выравнивание частотных характеристик путем введения пассивных цепей

Так как коэффициент передачи на частоте 1 кГц примерно на 20 дБ ниже максимального уровня в диапазоне нижних частот, любая пассивная цепь коррекции, должна обеспечивать уровень потерь более, или равный 20 дБ в силу того, что эта цепь оказывается включенной параллельно с резистором сеточного смещения следующей лампы, что вызовет дополнительное ослабление. Так как рассчитать предусилитель с приемлемым уровнем шумов и устойчивостью к перегрузкам с использованием подобной схемы достаточно трудно, то данная топология обычно исключается из рассмотрения.

Если же все-таки будет принято решение использовать любую из двух ранее приведенных топологических схем, соответствующие уравнения можно найти в материалах Лифшица (Lipshitz), приводимых в документах Спецификация среды прикладных программ (AES).

Рис. 8.16 Пассивная схема устранения высокочастотных составляющих блока частотной коррекции RIAA

Соответствующие соотношения для расчета рассматриваемой пассивной цепи выглядят следующим образом:

R 1 C l =2187мкс;

R 1 C 2 = 750 мкс;

R 2 C l = 318мкс;

C l /C 2 = 2,916.

Приведенные значения являются точными величинами и не могут округляться.

Необходимо учесть, что любой резистор сеточного смещения включается параллельно нижнему плечу пассивной схемы, так как в противном случае не равное нулю выходное сопротивление задающего каскада изменяет эффективное значение сопротивления резистора R 1 , что вытекает из рассмотрения схемы цепи. Следовательно, значения элементов пассивной схемы должны рассчитываться с использованием эквивалентной схемы замещения Тевенина.

Для любой другой схемы, использующей топологию «все сразу и все вместе», но отличающейся от рассмотренного топологического варианта схемы, необходимо будет обратиться к материалам, приводимым Лифшицем, и внимательно с ними ознакомиться перед тем, как приступить к расчетам.

Качественный MM RIAA корректор Ульянова

По настоящему качественный MM RIAA корректор, собранный на коленке из доступных деталей почти со свалки, который позволит понять, почему винил звучит лучше цифры.

В последнее время много меломанов начинают возвращаться от безусловно удобных в обращении CD и новомодных хайтековых DVD-A, SACD к старым винильным грампластинкам. И это неудивительно. Звук, загнанный в цифру, так и не смог приблизиться по естественности к натуральному, оригинальному природному звучанию инструментов, человеческих голосов и звуков самой природы. Конечно, наш человеческий разум пересчитывает воспринимаемое нашими слуховыми рецепторами синтезное цифровое звучание под известные образы, заложенные в нашей человеческой музыкальной памяти, подобно как человеческий мозг аппроксимирует чуть слышимый звук с известными нам источниками звука. Но, одновременно, этот мозговой процесс пересчета убивает наше желание наслаждаться таким образом преобразованной музыкой, и мы, прослушав один раз любимую прежде музыку на компакт-диске, откладываем его в долгий ящик без желания вновь прослушать, лишь отметив себе: вот и эту музыку наконец нашел. Но вспомните! Если кто в старые времена имел дело с грампластинками, разве вы не заезжали до дыр любимую музыку на виниле? Кстати, отмечу, все эти процессы лежат в русле стройной философии мироздания – истина всегда проста.

Но перейду к сути своего. Сейчас, многие, возвратившись к винилу, не понимают, почему все-таки винильщики утверждают, что грампластинки звучат на порядок лучше компакт-дисков. К сожалению, истина и здесь проста. И упирается в совершенно банальное – деньги. Или стоимость аппаратуры. Обычно ведь вы начинаете слушать винил на имеющемся у вас усилителе, в котором производитель, ради расширения возможностей своего аппарата, установил дешевый по стоимости и очень плохо реализованный по звучанию специальный предусилитель для винила, т.н. корректор в стандарте RIAA. Конечно, этот вопрос только часть айсберга качественного натурального звучания. Но пока остановлюсь именно на нём, как на наиболее слабом месте. Итак, разрешение ситуации так же простое, буквально – замена корректора на качественно звучащее устройство. Можно приобрести корректор из имеющихся в продаже качественных фирменных изделий, очень дорогостоящих, если они реально качественны, на уровне самого основного усилителя. А можно сделать самому, получив при этом непередаваемое удовольствие от процесса изготовления, да и от внешнего вида получившегося устройства! И ностальгию свою потешите от всего этого, у кого, конечно, есть, что тешить. Но главное – с этим корректором у вас появится желание слушать прежде нелюбимую или уже надоевшую музыку, которая раскроется вам ранее незнакомыми гранями! И, более того, ранее ненавистный вам треск даже испиленных грампластинок станет вам таким же желанным, как треск костра на природе в окружении друзей.

Итак, подробно рассказываю, как самому сделать довольно качественный корректор, с хрустальными верхами, живым голосом и натуральным полновесным басом, т.е. именно тем, что отличает звучание винила от любого цифрового носителя музыки. Основное время на изготовление корректора у вас уйдет на поиск деталей, саму же конструкцию можно легко, даже не обладая опытом мастера-всёделкина, собрать за один воскресный день. Принципиальная схема качественного и простого в сборке и по деталям лампового корректора винила изображена на прилагаемой картинке. Корректор построен на сосредоточенной цепи коррекции по стандарту RIAA, оптимизирован по всем возможным для оптимизации параметрам относительно своего среднего класса и возможности подключения его к транзисторным усилителям со стандартным значением импеданса входов. Пусть вас не смущает моя средняя оценка этого корректора, эта оценка по абсолютной шкале звукового качества, где на нижней ступени находятся все известные вам бренды, например Сони, Маранц, Техникс, Крик, MF, да вообще почти все, что изготовлено из транзисторов, как и большинство ламповой техники средней стоимости от брендов и, тем более, от так называемых “росхайэндщиков”.

Детали

Лампы. Корректор построен на старых октальных лампах, которые можно легко найти на любом радиорынке и в большинстве фирм, торгующих советскими радиодеталями, т.е. эти лампы совсем не дефицитны, и даже выпускаются ламповыми заводами до сих пор. На зарубежное замахиваться не будем, подобные зарубежные лампы высшего звукового качества стоят очень дорого, так как все относящееся к электронным лампам на западе давно уже перешло в разряд фетиша. Нам желательны старые лампы производства МЭЛЗ, они обладают наилучшим звуком из отечественных, хотя стоит добавить, что зарубежные звучат еще лучше. На год изготовления внимания обращать не стоит, хотя чем старее, тем результат основательней. К лампам нужно купить керамические панельки для октальных ламп, они также не дефицит и продаются там же, где вы будете приобретать лампы.

Все резисторы мощностью 0.5-1 Вт, подойдут марок С2-10, С2-29 МТ. Можно использовать и углеродистые резисторы ВС, которые применялись в старых ламповых радиоприемниках. Резисторы R3 и R6 желательно найти с точностью 1%, причем резистор R6 составлен последовательным соединением резисторов номиналами 30 кОм и 2 кОм. Конечно, в случае отсутствия этих серий, можно применить и распространенные МЛТ, или, из современных, углеродистые резисторы российского или импортного производства на указанную мощность, но качество звучания подсядет.

Конденсаторы С1 и С8 электролитические, производства ELNA, HITACHI, RUBYCON, NICHICON, желательно звуковых серий. Ни в коем случае нельзя использовать Самсунги, Самюнги, Чемиконы и прочие подобные низкокачественные конденсаторы, которые почему то российские продавцы продают по соизмеримым ценам с качественными изделиями. Звук от такого соседства сразу станет грязным и разваленным. Конденсаторы С2, С3 нужно найти слюдяные, серий ССГ, СГМ, КСО, К31, с погрешностью не более 2%, хотя вполне можно попробовать и 5% допуск. Конденсатор С5 тоже желательно слюдяной, например ССГ, КСО номиналом 0.047-0.1 мкФ, но за неимением подойдет бумажный К40У-9 или КБГ. Главное, конечно, собрать схему, что бы она заработала, а в дальнейшем вы сможете реально улучшать её звучание, заменяя используемые вами детали на более качественные, например зарубежные аудиофильные. Конденсатор С6 электролитический, тех же производителей, что и первые электролиты, хотя можно добавить к тому списку и фирму Саньо, некоторые их конденсаторы с органическим диэлектриком очень достойно звучат. Конденсатор С7 желательно найти бумажный, К40У-9 на напряжение 200 Вольт, за неимением можно использовать полипропиленовый из любой серии К78-хх, здесь главное не составлять этот конденсатор из нескольких.

Батарейка в катоде первой лампы это никель-кадмиевый аккумулятор стандартного размера ААА, на 300 мАч, обязательно использовать не российского производителя, хотя бы тайваньскую GP.

Дроссель L1 любой на ток более 20 мА и индуктивность 2-10 Гн, например от советских ламповых телевизоров. С деталями разобрались, осталось собрать конструкцию.

Конструкция

Для этого возьмем любую деревянную доску из родной русской древесины размером около 150х200 мм и толщиной около 10-18 мм. Проделаем в ней три отверстия для ламповых панелек. Одно отверстие проделываем на оси симметрии по длинной стороне под первую лампу 6Н9С, в которой физически находятся два одинаковых (почти) триода, они у нас будут работать каждый на свой, правый или левый канал. Панелька этой лампы должна быть закреплена в деревянном основании через прокладку из вязкой резины толщиной около 10 мм, это необходимо чтобы развязать лампу от механических вибраций основания.

Также нужно акустически развязать и колбу лампы от механических колебаний, передающихся через воздух. Это можно сделать, прикрыв колбу лампы стаканом с толщиной стенок около 5 мм, склеенным из нескольких слоев неплотного картона клеем типа Феникс. Этот стакан прикрепляется тем же клеем к той самой прокладке из резины, которая развязывает лампу от колебаний шасси. Виброзащита для этого типа ламп обязательна.

Два других отверстия для ламп 6Н8С делаем на расстоянии 7-8 см от первой лампы по длинной оси основания, на одинаковом расстоянии с каждой его стороны симметрично друг другу, поскольку триоды каждой из этих ламп работают на свой звуковой канал. Панельки этих ламп крепятся непосредственно к деревянному основанию.

Далее, перед лампой 6Н9С, симметрично длинной оси основания, делаем отверстия соответствующего диаметра и закрепляем, каждый со стороны соответствующего стереоканала, два стандартных панельных разъема RCA, желательно качественных, например фирмы NEUTRIK, которые легко можно найти в продаже. Эта пара разъемов будет входом корректора. Такие же разъемы нужно закрепить рядом с соответствующими канальными лампами 6Н8С, с противоположной стороны от расположения лампы 6Н9С. Это будут выходные разъемы корректора.

Далее понадобится медная пластина толщиной от 0.5-1 мм и размерами 150х100 мм. Из нее, вдоль одной длинной стороны, вырезаем полоски, которые будут служить опорными контактными площадками для распайки на них деталей (лепестки, терминалы), размером 10х25 мм, с обоих сторон которых делаем отверстия диаметром 2-3 мм. Одно из этих отверстий предназначено для крепления лепестка к деревянному основанию посредством обычного шурупа соответствующего размера.

После того, как эти опорные площадки будут закреплены в выбранных вами местах деревянного основания согласно принципиальной схемы, вы можете изогнуть их любым образом, чтобы было удобно крепить на них выводы соответствующих этим площадкам деталей. На рисунке все эти контактные площадки обозначены розовым цветом. Другие выводы деталей закрепляются либо на выводах (лепестках) ламповых панелек, которые на схеме отмечены черным цветом, либо на общей для обоих каналов земляной шине, вырезанной из той же медной пластины особым образом. Лишь выводы конденсаторов С7 и резисторов R10 каждого канала крепятся непосредственно к сигнальному контакту соответствующего выходного разъема RCA.

Если вам не хватит длины выводов деталей для соединения их согласно схемы корректора, то в качестве проводников нужно будет использовать вырезанные из медной пластины полоски шириной 2-3 мм, заизолировав последние, если потребуется, трубочками из хлопковой ткани или обычной бумаги.

Общая для обоих каналов земляная шина представляет вырезанную из той же медной пластины под вашу конкретную конструкцию и ваши конкретные детали фигурную пластину, начинающуюся от земляных контактов входных разъемов RCA, далее проходящую над тыльной стороной общей для обоих каналов панелькой первой лампы 6Н9С и огибающую эту панельку, далее снова спускающуюся до деревянного основания и проходящую между панельками вторых ламп 6Н8С каждого стерео канала и заканчивающуюся на срезе земляных контактов выходных разъемов RCA, причем сама эта фигурная пластина земляной шины своей большей площадью располагается перпендикулярно к деревянному основанию. Минимальная ширина фигурной пластины около 10 мм. Со стороны деревянного основания у земляной шины должны быть предусмотрены (вырезаны и отогнуты на 90°) лепестки для крепления, с помощью тех же шурупов, фигурной пластины земляной шины к деревянному основанию минимум в трех точках – около входных разъемов, после огибания фигурной пластиной панельки первой лампы и между панельками ламп 6Н8С каждого канала.

Земляная шина на рисунке обозначена сине-красной линией проводников, причем оранжевые площадки на концах этой линии означают общие (физически) точки крепления деталей, чьи выводы на принципиальной схеме присоединяются к общей шине на оранжевых площадках. После того, как вы разберетесь со схемой и поймете как её организовать в «железе», остается главное – заставить себя собрать конструкцию, при этом подавив в себе совковый позыв к рационализаторству. И приобщение к виниловому сообществу вам гарантировано!

Некоторые частности

  1. Корректор задуман и рассчитан так, что НЕ ТРЕБУЕТ НИКАКОЙ НАСТРОЙКИ! Вам нужно только правильно, как показано на схеме и рассказано в описании, собрать его. Специально повторяю еще раз – обязательно подавив в себе всякие позывы к рационализаторству. Например, к шунтированию электролитов мелкими пленочными конденсаторами, потому что этот корректор не электродвигатель.
  2. Звук раскрывается после трехдневного прогрева.
  3. Корректор должен располагаться вблизи проигрывателя грампластинок.
  4. Источник питания представляет отдельную, достаточно удаленную от корректора (под метр где-то), конструкцию.
  5. В качестве высоковольтного источника питания желательно использовать трансформаторный кенотронный выпрямитель с фильтром С-L-C на выходе. Максимальный потребляемый ток по высокому напряжению не более 16-18 мА для обоих каналов корректора, т.е. вполне можно использовать в качестве выпрямителя лампы 6Ц5С или её пальчиковый эквивалент.
  6. В качестве накального питания ламп желательно использовать постоянное напряжение 6.3 Вольта, стабилизированное любым подходящим интегральным стабилизатором с рабочим током больше 2 А, например из серии LM: 138, 150, 338, 350, которые широко распространены и очень дешевы. Ток, стабильно отдаваемый накальной обмоткой трансформатора, также должен быть не менее 2 А.
  7. Дальнейшее художественное оформление конструкции корректора зависит от ваших личных предпочтений.
  8. В дальнейшем предполагается в этой серии выложить описание сборки качественного и простого усилителя на лампах с настоящим ламповым звуком. Т.е такого усилителя, который обладает прозрачным, чистым, с большой и устойчивой пространственной сценой, и, при всем этом, одновременно еще и смачным звучанием. Ну и общее питание для получившейся вместе с корректором усилительной системы. Единственная проблема вот только есть, она, как обычно, в отсутствии доступных по цене и одновременно качественных выходных трансформаторах. Так что на трансформаторы для этого усилителя объявляется конкурс.
  9. Ну и конечно же, любая ламповая техника представляет собой устройства с повышенной опасностью поражения электрическим током, поэтому очень прошу, не суйте пальцы во включенную конструкцию, прежде чем это сделать, обязательно убедитесь, что схема обесточена и электролитические конденсаторы успели разрядиться.

Автор: В. Ульянов

По материалам: radiolamp.ru

RIAA | The Home Of Easy Tube Amplifier

В поисках интересных схемотехнических решений RIAA фонокорректоров на форумах я часто встречал вопросы вроде “…а вот неужели никто не пробовал коррекцию на LCR модулях и, если пробовал – в чем отличие в звучании?”. Признаться, до недавнего времени я тоже “полноценно” не пробовал такой тип коррекции, предполагая, что и традиционный RC вариант более, чем достаточен. Тем не менее, где-то с год назад мне в процессе сложного и многоступенчатого обмена комплектующими 🙂 по случаю досталась пара LCR RIAA 600 Ом модулей от компании Silk Audio.  Примерно тогда же я отслушал их на макете, отметив ровное и плотное звучание – но при слишком высокой чувствительности к наводкам. На этом испытания закончились и модули отправились в “тумбочку” до лучших времен.  Лучшие времена наступили летом этого года, после того, как я испытал на своей вертушке различные винтажные картриджи и одноопорный тонарм  Opera Consonance T1288. Поскольку с картриджами и тонармами мне все более-менее ясно, я решил таки подразобраться с дальнейшим исследованием типов коррекции и довести макет с LCR модулями до готового результата.

1. В чем смысл применения LCR коррекции?

Во-первых, это готовый корректирующий модуль со строго нормированной АЧХ. Во-вторых, поскольку входной импеданс LCR модуля = 600 Ом, схемотехнически возможно построить корректор без емкостной связи между каскадами, используя “стандарные” 600-ом трансформаторы, широко применявшиеся ранее в студийной аппаратуре. При этом токи сигнала, проходящие через цепи коррекции имеют существенно большие амплитуды по сравнению с традиционными RC цепями. В третьих, сопротивление LCR модуля постоянному току мало и выходной импеданс  = 600 Ом, что позволяет для дальнейшего усиления сигнала применить каскад со сравнительно низким входным сопротивлением, что, в свою очередь – существенно снижает уровень наводок на его входе. Тем не менее, на практике это не избавляет от необходимости тщательного экранирования модуля. В четвертых, уважаемые мной специалисты утверждают, что LCR, LR и особенно Rx корректоры звучат “достовернее, четче, яснее и музыкальнее”, чем RC. Я тоже должен был это услышать 🙂

2.Трудности с первым каскадом.

По всей видимости, модули от Silk Audio собраны по такой схеме:

Конденсаторы, согласно данным Silk Audio, рассчитаны на рабочее напряжение не более 100V DC. Как один из возможных вариантов, “классически-винтажная” схема корректора могла бы выглядеть например так:

Я бы, конечно, мог применить другие лампы, гальваническую связь между каскадами, выпрямитель на пп диодах, стабилизатор-фильтр на транзисторе и т.п. – но и в этом случае устройство получилось бы (на мой взгляд) черезмерно большим и тяжелым.

Основная проблема заключается в первом каскаде и его согласовании с низким сопротивлением нагрузки. Во-первых, он должен усиливать сигнал не менее, чем в 30…50 раз, во-вторых, его выходное сопротивление должно быть ниже 600 Ом и в третьих – постоянный потенциал на его выходе не должен превышать 100 Вольт. То есть – если рассматривать простой каскад с резистором в качестве анодной нагрузки –  нужна лампа с внутренним сопротивлением не более 600 Ом, u = 50….70, с приличным раскрывом характеристик и хорошей линейностью в рабочей точке с +70…+90V на аноде и -1…-2В – на сетке. Я, например, таких ламп не знаю. 🙂  Если же рассматривать “составной” каскад, то в принципе SRPP на 6С45П-ЕВ вполне может подойти, следует лишь проверить ток сетки в выбранном режиме. Помимо ламп, я так же рассматривал варианты входного каскада на малошумящих полевых транзисторах. Что-нибудь вроде таких конфигураций вполне может сработать, хотя, конечно транзисторы – это не наш метод:

3. Макетирование и итоговая схема.

В процессе макетирования я решил попробовать так называемый “гибридный SRPP”:

4. Схема корректора:

На всякий случай, для большей ясности – привожу приблизительный расчет по перегрузочной способности первого каскада.

Напряжение на выходе “типичного” ММ картриджа на частоте 1000Hz при линейной скорости записи 5cm/sec составляет ~ 5mV. Максимальная линейная скорость записи на LP диск ограничена шириной звуковой дорожки и не может быть больше ~ 12cm/sec, напряжение на входе корректора при этом составит = 12mV. Пусть первый  каскад имеет коэффициент усиления = 50, тогда  напряжение на его выходе будет ~ 0.6V. Исходя из выбраного режима, максимальное выходное напряжение на нагрузке 600 Ом = 6…7V, что, в общем-то обеспечивает хороший запас по перегрузочной способности. Тем не менее, стоит отметить, что если в вашей коллекции много EP дисков на “45”, макcимальная линейная скорость записи которых может составлять до 33cm/sec, то входной каскад корректора желательно немного доработать. В частности – вариант на полевых транзисторах с напряжением смещения 200mV и  напряжением источника питания меньше 40V в этом случае выглядит совсем не привлекательно.

Итак – Первый каскад – 6AC7 (6Ж4) в триодном включении, рабочая точка [email protected] смещение = – 0.7…1V. В качестве анодной нагрузки применен интегральный источник тока IXYS IXCP10M45S, сигнал снимается с его катода. В такой конфигурации каскад имеет коэффициент усиления ~ 40…50, выходное сопротивление ~ 50Ом, при максимальном токе нагрузки около 10…12mA, что на нагрузке 600 Ом позволяет получить амплитуду сигнала до ~  6…7V.

Второй каскад особенностей не имеет, в качестве нагрузки применен 1:1 трансформатор с Ra = 5K. Вполне возможно построить второй каскад по такой же схеме, как и первый.

Блок питания – типичный для моих конструкций – анодное напряжение – стабилизированное, стабилизатор – простой параметрический на полевом транзисторе. Накал питается выпрямленным и стабилизированным напряжением постоянного тока.

Основные характеристики:

  • Входное сопротивление = 47 кОм (может быть изменено установкой дополнительных резисторов)
  • Выходное сопротивление =< 2 кОм (в варианте коммутации выходного трансфоматора 1:1)
  • Номинальная нагрузка = от 10 (и выше) кОм
  • Номинальное выходное напряжение ~ 1V RMS
  • Максимальное выходное напряжение на нагрузке 10 кОм = 60V RMS
  • Коэффициент усиления ~ 180
  • Уровень собственного шума и помех на выходе при “закрытом” входе =<150uV (“взвешено” по кривой “A”)
  • Отклонение суммарной АЧХ от стандарта RIAA в диапазоне частот 20Гц…20кГц = не более 0.5dB.
  • Коэффициент гармоник на частоте 1 кГц на нагрузке 100 кОм при номинальном выходном напряжении <= 0.2%, в основном 2-я и 3-я гармоники. Уровень третьей гармоники относительно уровня второй <= -20 dB.

Несколько фото – 

Обратите внимание на “поставленный в угол” предусилитель Nagra PL-P.

Корректор собран в одном корпусе с предусилителем, который по совместительству является и упоминавшимся ранее усилителем для высокоомных наушников – Zen Guru.  Схему опубликую чуть позже.

Август 2016г.                                                                   г.Владивосток

P.S. О звуке. В этом же корпусе на этом же месте до LCR корректора находился RC корректор на 6SF5 + 6AС7. Блок питания и внутренняя разводка остались практически те же, что и до переделки.

Поэтому я считаю, что характерные различия в подаче “звука” от смены типа коррекции я уловил в полной мере. Во-первых, это область НЧ – с LCR они более полновесны, разрешающая способность выше, переход от НЧ к СЧ – стал как бы “более гладкий и ясный” 🙂  Во вторых – это более стабильная “сцена” при изменении громкости и несколько лучшая объемность, наполненность звучания. В-третьих, переход от СЧ к ВЧ так же стал “более гладкий и ясный”. Можно сказать, что звучание с LCR – при сохранении музыкальности и пластичности – позволило более явно услышать некие ускользавшие ранее тончайшие особенности записи.  В общем и целом – применение LCR  модулей в коррекции – вполне оправданно 🙂 и я пожалуй, продолжу опыты с ними.

Метод частотной коррекции стандарта RIAA

где s = jω, ω = 2πf, а j — мнимая единица.

Прежде, чем начать усердное решение проблемы, связанной с выравниванием (коррекцией) частотной характеристики в соответствии со стандартом RIAA, необходимо попытаться определить понятие частотной коррекции, соответствующей стандарту RIAA. Параметры, используемые для выравнивания частотной характеристики, могут быть точно и однозначно выражены с использованием постоянных времени: 3180 мкс, 318 мкс и 75 мкс (то есть путем использования элементов или отдельных цепей, задающих данные постоянные времени). Постоянная времени связана с частотой колебаний соотношением t = 1/(2πf) то есть постоянная времени 318 мкс соответствует периоду колебаний с частотой 500,5 Гц. Уравнение, которое выражает коэффициент передачи Gs, необходимый для ответной реакции системы на коррекцию в соответствии со стандартом RIAA, имеет следующий вид:

Решение данного уравнения, оперирующего с комплексными числами, является достаточно громоздким и представляет определенные трудности, поэтому наиболее простым способом получить результаты вычислений является использование компьютерной программы на языке QBASIC, которая приводится ниже. Результатом вычислений, выполненных с использованием данной программы, являются данные, приведенные в табл. 8.5. Данная программа рассчитывает только необходимую характеристику эквалайзера; предварительно идеально откорректированный сигнал, проходя через идеальный эквалайзер, дает отклонение амплитудной характеристики, равное 0 дБ, и сдвиг по фазе частотной характеристики, равный 0° для всех частот. 2 + IMAGU* 2) / LOEWR

GAIN = (((19.91102 + 8.68589 * LOG(MAG))*1000)\1)/ 1000

REM THE 8.68589 FACTOR ARISES BECAUSE QBASIC USES NATURAL LOGS

PHASE = ((572.96 * ATN(IMAGU / REALU))\ 1)/ 10

PRINT F, GAIN, PHASE

NEXT R

Необходимо отметить, что порядок операций, установленный при использовании этой программы, имеет жизненно важное значение, и что числа, следующие после команды DATA должны быть напечатаны в одну линию, даже несмотря на то, что они могут не умещаться по ширине экрана (или страницы) на дисплее.

Далее, несмотря на то, что амплитудная характеристика была нормирована относительно значения частоты 1 кГц, для частотных характеристик операция приведения (нормирования) не использовалась.

Из результатов, приведенных в табл. 8.5, видно, что высокое значение усиления (коэффициента передачи) необходимо в диапазоне низких частот, тогда как ослабление на высоких частотах должно продолжаться безгранично, что исключает применение последовательной обратной связи, так как усиление не может падать до значения меньше единицы. Хотя такое снижение и может достаточно точно компенсироваться за точкой схемы, соответствующей точке введения обратной связи усилителя, в действительности это означает, что характеристика перед компенсацией возрастает, что вызывает опасность роста искажений и увеличенного запаса в ультразвуковой области.

Таблица 8.5
Частота, ГцКоэффициент передачи, дБ
относительно уровня 1 кГц
Фаза, градусы
019,9110
1019,743-10,4
2019,274-20
50,6516,94140,6
7015,283-48,4
10013,088-54,8
2008,219-59,6
500,52,6443-52,6
7001,234-49,7
10000-49
2000-2,589-55,9
2122-2,866-56,9
5000-8,210-72,1
7000-10,816-76,8
10 000-13,734-80,6
20 000-19,620-85,2
50 000-27,341-88,1
70 000-30,460-88,6
100 000-33,556-89
200 000-39,575-89,5

Выравнивание частотных характеристик путем введения пассивных цепей

Так как коэффициент передачи на частоте 1 кГц примерно на 20 дБ ниже максимального уровня в диапазоне нижних частот, любая пассивная цепь коррекции, должна обеспечивать уровень потерь более, или равный 20 дБ в силу того, что эта цепь оказывается включенной параллельно с резистором сеточного смещения следующей лампы, что вызовет дополнительное ослабление. Так как рассчитать предусилитель с приемлемым уровнем шумов и устойчивостью к перегрузкам с использованием подобной схемы достаточно трудно, то данная топология обычно исключается из рассмотрения.

Если же все-таки будет принято решение использовать любую из двух ранее приведенных топологических схем, соответствующие уравнения можно найти в материалах Лифшица (Lipshitz), приводимых в документах Спецификация среды прикладных программ (AES).

Из четырех возможных схем, которые приводит Лифшиц, можно оставить две, предназначенные для пассивной коррекции. Из этих двух схем только в одной имеется конденсатор, параллельно включенный с нижним плечом схемы. Эта деталь является чрезвычайно важной, так как она позволяет рассчитать как паразитную емкость, так и емкость Миллера, поэтому для схемы предусилителя остается только одна реальная схема (рис. 8.16).

Рис. 8.16 Пассивная схема устранения высокочастотных составляющих блока частотной коррекции RIAA

Соответствующие соотношения для расчета рассматриваемой пассивной цепи выглядят следующим образом:

R1Cl =2187мкс;

R1C2 = 750 мкс;

R2Cl = 318мкс;

Cl /C2 = 2,916.

Приведенные значения являются точными величинами и не могут округляться.

Необходимо учесть, что любой резистор сеточного смещения включается параллельно нижнему плечу пассивной схемы, так как в противном случае не равное нулю выходное сопротивление задающего каскада изменяет эффективное значение сопротивления резистора R1, что вытекает из рассмотрения схемы цепи. Следовательно, значения элементов пассивной схемы должны рассчитываться с использованием эквивалентной схемы замещения Тевенина.

Аналогичным образом значения всех паразитных емкостей, либо емкости Миллера, должны вычитаться из рассчитанного значения емкости С2.

Для любой другой схемы, использующей топологию «все сразу и все вместе», но отличающейся от рассмотренного топологического варианта схемы, необходимо будет обратиться к материалам, приводимым Лифшицем, и внимательно с ними ознакомиться перед тем, как приступить к расчетам.

 

Кривая коррекции RIAA: предыстория

Если вы посмотрите на дорожки грампластинки с помошью увеличительного стекла, вы увидите, что эти дорожки отнюдь не являются безупречно параллельными друг другу. Их края колеблются и извиваются из стороны в сторону, иногда оказываясь в опасной близости с соседними дорожками. Эти метания определяются амплитудой низкочастоных составляющих сигнала и именно они ограничивают плотность записи, а следовательно время звучания пластинки.

Запись высокочастотных сигналов связана с нюансами другого рода. Если амплитуда высокочастотных деталей записи будет невелика, то уровень этих деталей окажется сравним с уровнем собственного шума пластинки. Кроме того, высокочастотные колебания хлопотно считывать — механические элементы системы считывания обладают массой, то есть инертны, что накладывает ограничения на частоту колебаний, которые можно считать и преобразовать в электрический сигнал, и они же не являются абсолютно упругими телами, то есть часть считанной высокочастотной информации не дойдёт от поверхности пластинки до пункта назначения — датчика, а демпфируется в механике — поэтому качественные держатели игл стремятся делать из максимально лёгких и твёрдых материалов, таких как бериллий. Кроме прочего, чем легче элемент, тем выше его собственные резонансные частоты, а сдвиг частот резонансов механических элементов звуковозпроизводящего тракта подальше за пределы слышимой области — давно знакомая разработчикам проблема.

Для оптимизации указанных особенностей записи и воспроизведения сигналов обоих концов диапазона давно применяется следующий трюк: при записи низкочастотная составляющая ослабляется, а высокочастотная усиливается. Так мы снижаем ограничения на плотность записи, налагаемые НЧ сигналом и получаем лучшее соотношение сигнал/шум в ВЧ области. Далее при воспроизведении производится обратное преобразование: низкочастотный сигнал усиливается до исходного уровня, а высокочастотный — ослабляется, вместе с чем ослабляются и сопутствующие паразитные шумы.

Кажется очевидным, что для восстановления на выходе сигнала в максимально близком к исходному состоянию виде кривые преобразований, проводимых при записи и воспроизведении, должны а) друг другу соответствовать, быть зеркальными отражениями друг друга и б) быть регламентированы соответствующим стандартом, чтобы любую пластинку можно было воспроизвести на любом проигрывателе. Это не было очевидным, однако, около четверти века — до 1950х годов производители пластинок реализовывали подобную частотную коррекцию «кто во что гаразд», что теперь выливается в головную боль для тех, кто хочет услышать старую пластинку в «правильном» качестве.

Строго говоря, на нелинейность АЧХ пластинки обратили внимание ещё в 1926 году — практически сразу после появления электрозаписи, в 1930 всплыл вопрос о том, что делать с заметным подъёмом в области средних частот, привносимым конденсорными микрофонами, а к середине 1930х коррекцию воспроизводимого сигнала уже вовсю практиковали — например, на радио. Соответственно, и при производстве пластинок начала использоваться коррекция. Но только в 1940х возникло предчуствие необходимости единого стандарта, которое пересло из предчувствия в требование времени на границе 1940х/1950х — когда маркетинговые битвы Columbia vs RCA с форматов носителя и скорости записи перекинулись и на схемы коррекции, омрачая анархическим умножением энтропии безоблачное будущее звукозаписывающей индустрии.

С 1942 работу над стандартом начала NAB (National Association of Broadcasters) и в 1949 году рекомендации NAB начали использоваться при производстве пластинок; после презентации «microgroove LP» — долгоиграющей пластинки в 1948 году Columbia обнародовала свою схему коррекции; в 1949 RCA ответила своей «New Orthophonic» схемой эквализации, детали которой были опубликованы в 1953. В итоге для разработки единого стандарта в 1952 году была создана RIAA (Американская ассоциация звукозаписывающих компаний). Её усилиями к 1955-1956 годам сформировался стандарт, который с незначительнми дополнениями применяется до сего дня. Курьезно, но теперь на сайте RIAA техническая стандартизация стоит на последнем месте в списке задач, а на первом месте стоит — правильно, борьба с пиратством. Стандарты стандартами, а самое чувствительное место в организме — все-таки кошелёк.

Но это была присказка: так сказать, общепринятая версия событий, а теперь — самое интересное о фонокоррекции.

Статья опубликована 2011-09-21
Автор статей или переводчик — Дмитрий Шумаков, если не указано иное. При цитировании просим поставить ссылку на магазин пластинок nowhereland.ru Оставьте комментарий первым!

Зайдите как зарегистрированный пользователь, чтобы оставить комментарий

Американская ассоциация звукозаписывающих компаний — это… Что такое Американская ассоциация звукозаписывающих компаний?

логотип RIAA

Америка́нская ассоциа́ция звукозапи́сывающих компа́ний (англ. Recording Industry Association of America, RIAA) — ассоциация, представляющая интересы звукозаписывающей индустрии США.

История

RIAA была сформирована в 1952. Её первоначальной целью было разработка стандарта, известного сейчас как RIAA коррекция (RIAA equalization), который определял некоторые важные технические детали записи и воспроизведения грампластинок.

RIAA продолжила принимать участие в создании и поддержке технических стандартов звукозаписи и звуковоспроизведения, таких как магнитная лента, магнитофонная кассета, DAT, компакт-диск, программные технологии записи звука.

RIAA также управляет лицензированием и авторскими вознаграждениями в области музыки.

RIAA отвечает за так называемую сертификацию RIAA альбомов и синглов в США, которая заключается в присвоении им статусов золотой, платиновый (и нескольких других менее известных).

Судебные иски

В последнее время RIAA начинает предъявлять обвинения «в пиратстве» обыкновенным пользователям сети. Например, один из последних исков RIAA — это иск против матери-одиночки Тани Андерсен[1], которая якобы скачивала из сети KaZaA гангста-рэп. К 66-летней скульпторше Саре Сибери Уард из Массачусетса, «противозаконно предоставившей другим пользователям p2p-сети более двух тысяч музыкальных композиций»[1]. В декабре 2008 года RIAA отсудила 8 тысяч долларов у девушки-подростка, больной панкреатитом, «выложившей в онлайн 10 песен и тем самым нарушившей права правообладателей»[1].

Критика

В последнее время роль RIAA достаточно неоднозначно оценивается общественным мнением. Это связано с активным противодействием, которое она оказывает развитию файлообменных сетей и других технологий распространения музыки. Критики RIAA указывают на то, что она защищает интересы только больших звукозаписывающих компаний, а не артистов или потребителей.

Курьёзы

RIAA также известна курьёзными исками. Зачастую юристы организации не уделяют абсолютно никакого внимания, кому предъявляют иски. Так, в 2005 году был предъявлен иск 83-летней Гертруде Уолтон, обвинённой в том, что она открыла доступ к своей коллекции из более чем семисот композиций. Ответчица не смогла выступить в суде по этому иску, поскольку умерла в декабре 2004 года[2].

Примечания

См. также

Ссылки

Стандарт коррекции поворотного стола 1954 года, который все еще имеет значение

Сегодня мы возвращаемся назад, в 1954 год. Хотя точный год нечеткий, мы принимаем это как год, когда Ассоциация звукозаписывающей индустрии Америки (RIAA) установила стандартизацию кривой RIAA для пластинок и проигрывателей. .

Эта статья начинается с урока истории, который переходит в объяснение того, почему это выравнивание RIAA все еще имеет значение сегодня. Об этом интересно подумать, но один из самых прибыльных жанров в музыкальной индустрии по-прежнему использует проигрыватели виниловых пластинок ежедневно.

Без знания этого фильтра RIAA все быстро становится дурацким. Легко услышать, что происходит, но еще проще подумать, что проблема в вашем оборудовании (если вы не используете профессиональное оборудование). В некоторых случаях вы продолжите работу и никогда не заметите проблемы. Для этого тоже есть причина.

Давайте погрузимся в это. Если вы продюсер рэп-битов, вам особенно нужно это прочитать. Это чрезвычайно актуально и важно для всех, кто занимается семплированием записей, создает ремиксы старых записей или просто интересуется историей индустрии студийной звукозаписи.

Что такое кривая RIAA?

Кривая RIAA — это фильтр коррекции, применяемый к виниловым пластинкам, а затем корректируемый в усилителях проигрывателя таким образом, чтобы слушатель никогда не узнал, что произошло какое-либо изменение.

На самой пластинке песни выгравированы таким образом, что низкие частоты уменьшаются в объеме, а высокие — увеличиваются. В каскаде усиления проигрывателя низкие частоты усиливаются, а высокие частоты обрезаются точно на такую ​​же величину.

Преимущества и проблемы кривой RIAA

Этот обратный фильтр отменяет начальную кривую, но дает несколько преимуществ, которые перевешивают проблемы, которые он создает:

  • Это дает больше времени на каждую сторону виниловой пластинки.
  • Уменьшает типичный шум, такой как шипение и щелчки, связанный с записями.
  • Усиливает грохот, вызываемый приводным механизмом поворотной платформы.

Давайте рассмотрим каждую из этих точек, чтобы понять, почему этот фильтр вообще был применен.Два преимущества перевешивают возникшую проблему, которая позже была исправлена ​​производителями проигрывателей винила.

Почему Curve снижает громкость низких частот

На виниловых пластинках записи выгравированы в канавках, которые по спирали уходят внутрь к центру диска. Чем громче басовые частоты, тем шире должны быть эти канавки. Таким образом, используя кривую для уменьшения громкости низких частот, эти канавки могут быть менее широкими.

Это позволило разместить больше времени на каждой записи.Стандартная виниловая пластинка имеет диаметр 12 дюймов и вращается со скоростью 33 об / мин. Благодаря кривой RIAA мы смогли увеличить время для каждой стороны до 22 минут.

Почему кривая увеличивает объемы высоких частот

Пластинки и иглы проигрывателя настолько чувствительны, что даже малейшее количество пыли и волос, скопившихся на них, вызовет высокочастотное шипение и случайные хлопки. Повышая громкость высоких частот, это также увеличивает громкость шипения и потрескивания.Так зачем это делать?

Потому что, когда вы позже инвертируете кривую эквализации RIAA в электронике проигрывателя, вы в конечном итоге уменьшите громкость этих шумов, обеспечивая еще более четкое впечатление от прослушивания. Позвольте мне объяснить вам это подробнее.

Независимо от того, какой звук воспроизводится иглой, шипение и щелчки будут одинаковой громкости. Таким образом, повышая высокие частоты на самой записи, они заглушают эти шумы. Это увеличивает отношение сигнал / шум, что снижает уровень минимального шума.

Таким образом, во время воспроизведения, когда высокие частоты затем понижаются до их правильной громкости, шумы (которые также были усилены, но не так сильно по сравнению с реальной музыкой) уменьшаются до уровня ниже, чем они были бы воспроизведены без этой эквализации. кривая применяется.

Проблема и решение беспорядочной игры

К сожалению, для низкочастотного шума происходит прямо противоположное. Поскольку исходный материал (музыка, выгравированная на пластинке) имеет пониженные, а затем усиленные низкие частоты, это увеличивает громкость приводного механизма проигрывателя.

Приводной механизм вибрирует с низкой частотой, которую можно услышать во время воспроизведения звука. Решение было простым: производители проигрывателей были вынуждены использовать более жесткие допуски и лучшую конструкцию, чтобы уменьшить вибрации, создаваемые приводным механизмом.

Таким образом, в итоге мы не только получили более качественный звук с пластинок, но и нам предложили более качественные проигрыватели, поскольку производители соревновались за самые тихие приводные механизмы.Вы не можете победить это как потребитель!

Краткая история выравнивания RIAA

Еще в 1926 году Bell Telephone Laboratories пришлось усилить высокие частоты и ослабить низкие частоты, чтобы компенсировать характер записи резины с магнитным диском Western Electric с резиновыми лентами, из-за того, что он нарезал канавки с постоянной скоростью. Это означало, что высокие частоты будут воспроизводиться слишком тихо, а басы будут слишком громкими.

Были исправлены другие проблемы, такие как тусклость некоторых пластинок и магнитной ленты, с помощью конденсаторных микрофонов.Это открытие стало неожиданностью в 1930 году. Оказалось, что конденсаторные микрофоны обладают естественным усилением средних частот, которое компенсирует спад в этой области на пленке и пластинках.

Это открытие привело к использованию в дальнейшем предыскажения, которое и является эквализацией RIAA, и используется для тех же целей — для исправления проблем, связанных с носителем записи и устройствами воспроизведения.

Превышение акцента при записи и уменьшение акцента при воспроизведении

Короче говоря, Национальная ассоциация вещателей (NAB) устала заниматься всеми этими проблемами.Записи из разных стран, профессиональные и любительские записи, а также записи на разных носителях имели разные характеристики эквализации.

Попытка исправить все эти проблемы «на лету» была слишком хлопотной, поэтому NAB потребовал стандартизации. Многие из них были изобретены за десятилетия, например, кривая RCA Victor New Orthophonic, и все они были очень похожи. Среди них была кривая RIAA, которая в конечном итоге победила.

Идея всегда была одна и та же: выявить проблемы, слышимые во время воспроизведения, и либо сделать акцент на них, либо уменьшить их во время печати кассет и пластинок.Они либо корректируются фильтром обратного эквалайзера во время усиления, либо автоматически корректируются характеристиками записываемого носителя.

В конечном итоге основное внимание было обращено на стандартизацию кривой для виниловых пластинок, поскольку они были доминирующим носителем записи в течение столь длительного периода времени. Вот что привело к кривой RIAA EQ.

Стандартизация фильтров RIAA

Даже после того, как стандартизация была достигнута, все еще оставалось множество старых записей и даже производители использовали разные кривые.Вот почему вы видите старые фонокорректоры с переключателями для выбора различных кривых эквалайзера, например Columbia, CCIR, Decca или Direct Metal Mastering от TELDEC.

Функция передачи предыскажений RIAA

Но почти все приняли кривую записи и кривую воспроизведения RIAA. Для создания двух кривых (показанных чуть выше) используется сложное математическое уравнение. Различные кривые стандартизации могут быть рассчитаны с использованием различных точек перехода постоянной времени, показанных в таблице ниже.

RIAA МЭК ТЕЛДЕК
t1 3180 мкс (50 Гц) 3180 мкс (50 Гц) 3180 мкс (50 Гц)
т2 318 мкс (500 Гц) 450 мкс (350 Гц) 318 мкс (500 Гц)
т3 75 мкс (2122 Гц) 50 мкс (3183 Гц) 50 мкс (3183 Гц)

Эти кривые были ограничены тремя точками перехода из-за ограничений, присущих записывающему оборудованию и, в частности, режущим усилителям, используемым для нанесения кривой.У них были свои собственные верхние пределы, поэтому превышение 3,2 кГц не требовалось.

Результатом является усиление низких частот примерно на 20 децибел, начиная с 20 Гц, и уменьшение на 20 дБ при 20 кГц. Различные точки перехода определяют, как ведет себя остальная часть кривой, и все они очень похожи друг на друга.

Кривая расширенного эквалайзера RIAA

Со временем были изобретены более современные аудиосистемы, которые не страдали от этих ограничений пропускной способности. Производители, осознавая потенциальную проблему увеличения высоких частот на неопределенный срок, добавили спад высоких частот выше самых высоких частот, которые могут слышать взрослые люди (выше 20 кГц).

Это хорошо, хотя и немного экстремально. Возможно, если бы они поместили спад чуть выше 24 кГц, отката не было бы. Но поскольку 20 кГц все еще ниже верхнего предела человеческого слуха (особенно у молодежи) на частоте 24 кГц, люди пытались исправить это с помощью дополнительной 4-й постоянной времени 7950 мкс (20 кГц).

Она никогда не была стандартизирована, но получила название eRIAA, или улучшенная кривая RIAA. Международная электротехническая комиссия (МЭК) и Telefunken и Decca (TELDEC / DIN), представленные в таблице выше, также добавили ту же 4-ю постоянную времени.

RIAA Equalization в настоящем

Это подводит нас к настоящему. Очевидно, возникает вопрос: «Как это влияет на нас как на музыкантов в настоящее время?» Есть две основные проблемы, о которых вам нужно знать как музыканту и одна как потребитель (это одно и то же, поэтому не будем упоминать).

Все эти проблемы связаны с тем, что люди пытаются использовать либо линейный вход на своем усилителе (вместо входа фонокорректора), либо не используют проигрыватель винила со встроенным усилителем.Оба этих сценария означают, что вы не применяете кривую RIAA!

Отправка виниловых пластинок ди-джеям

Первая проблема — своего рода пассивная, но вы хотите знать о ней, даже если вы не участвуете в ее решении. Многие исполнители электронной танцевальной музыки и хип-хоп исполнители по-прежнему заказывают виниловые пластинки для отправки ди-джеям, которые крутятся вживую в клубе, или ди-джеям, которые все еще скребут / чистят пластинки.

Большинство этих ди-джеев и вертушек, достойных своего веса, будут использовать профессиональные проигрыватели и фонокорректоры, которые корректируют кривую воспроизведения RIAA.Но будут те, кто этого не сделает. Производители приобретаемых вами пластинок будут применять кривую записи.

Современные проигрыватели часто имеют встроенные предусилители, которые применяют кривую

. Любой артист, не использующий усилитель с эквалайзером RIAA в нем, подумает, что что-то не так с вашими записями, но они, вероятно, все равно обнаружат это, используя другие записи. Это не проблема с вашей стороны, но вы должны знать и быть готовыми противостоять, когда кто-то делает ложные заявления.

Отбор проб для хип-хоп производства

Таким же образом, как описано выше, вы, как производитель битов в стиле хип-хоп, который сэмплирует, должны осознавать необходимость использования надлежащего фонокорректора при сэмплировании старых записей. Как новичок, вы можете даже не заметить проблему или предположить, что это нормально, и попытаться исправить ее с помощью плагина EQ позже. Это плохо.

Вы можете подумать, что будет полезно постепенно уменьшать громкость низких частот, так как вы все равно будете добавлять свои собственные ударные, но у вас также будет усиление высоких частот, которое будет звучать ужасно.В любом случае вы не можете избежать использования правильного усилителя, если только вы не намерены целенаправленно увеличить тонну шума по амплитуде позже.

Правильный метод будет заключаться в записи с проигрывателя через выход фонокорректора (современные проигрыватели могут иметь такой встроенный), а затем самостоятельно эквалайзировать низкие частоты, чтобы освободить место для вашей новой басовой линии и бочки. барабан.

Кривая RIAA по-прежнему имеет значение!

Это довольно интересное явление, имевшее место в прошлом, и, поскольку мы вернулись к идолопоклонству с пластинками и вертушками, это все еще имеет значение даже в настоящее время.Особенно с учетом того, что так много художников пробуют старые записи публичных лицензий и даже те, которые все еще защищены авторским правом.

Если вам понравилось это обсуждение, вам определенно понравится читать о кривой Флетчера-Мансона, похожей кривой эквалайзера, но имеющей отношение к нашим ушам! Все инженеры по микшированию исправляют это, осознают они это или нет.

Если вы прочтете это всерьез, вы гарантированно будете помнить его каждый раз, когда будете иметь дело с проигрывателем, и вы сможете рассказать об этом своим друзьям и семье.Они найдут кривую RIAA интересной темой для разговоров.

Джареду исполнилось 20 лет в музыкальной индустрии. Он действует как владелец, редактор, ведущий автор и веб-дизайнер LedgerNote, а также соавтор всех статей. Он выпустил 4 независимых альбома и товары для продажи по всему миру. Он также сводил, мастерил и записывал для бесчисленных независимых артистов. Узнайте больше о Джареде и команде LN здесь.

Что такое кривая RIAA?

Ассоциация звукозаписывающей индустрии Америки разработала стандартную кривую выравнивания воспроизведения и потребовала, чтобы все производимые пластинки LP и проигрыватели соответствовали этому стандарту.

Вы, наверное, заметили, что вы не можете взять аудиоразъемы с проигрывателя и подключить их к обычному линейному входу на предусилителе. (Ну, можно, но это звучит ужасно.) Соединения линейного входа, предназначенные для магнитофонов и проигрывателей компакт-дисков, не имеют кривой RIAA.Каждый фонокорректор должен иметь встроенный эквалайзер. Поскольку большинство из вас, вероятно, не звукоинженеры, я попытаюсь описать эту кривую, объяснив, почему она использовалась.

Единственный способ создания приятной реалистичной музыки с помощью LP — это предварительная эквалайзерная обработка звука.

Если бы вы нарезали обычный аудиоисточник (без RIAA EQ) на лак на достаточно горячем уровне, вы бы заметили две вещи: во-первых, низкие частоты с их длинными волнами настолько велики и громки, что вызывают бороздку. сделать действительно большие завитки.Настолько большой, что картриджу будет сложно воспроизводить волнистые линии. Эти очень большие канавки занимают огромное количество места на диске и ограничивают время воспроизведения всего несколькими минутами на 12-дюймовой стороне LP.

Второе, что вы заметите, — это шум в записях. Да, я знаю, ты это уже знаешь. Но я имею в виду, что виниловая пластинка ДЕЙСТВИТЕЛЬНО шумная. Этот источник звука, воспроизводимый без эквалайзера, будет в основном из-за царапающего шума и щелчков, как если бы вы слышали от цилиндра Эдисона.Единственный способ, которым LP работает для создания приятной реалистичной музыки, — это предварительная эквалайзерная обработка звука, при которой низкие частоты резко уменьшаются — на 20 дБ, а высокие — резко увеличиваются, также на 20 дБ. Исходная музыка возвращается, когда фонокорректор применяет противоположный эквалайзер.

Кривая RIAA, разработанная Американской ассоциацией звукозаписывающей индустрии.

См. Рисунок выше — это кривая воспроизведения, когда басы снова увеличиваются до 20 дБ, а высокие частоты спадают.Снижение низких частот помогает нам получить двадцать с лишним минут на каждую сторону, а преувеличенные высокие частоты работают как очень эффективное шумоподавление. Видите ли, перед обрезкой звук был усилен высокими частотами. Затем при воспроизведении появился поверхностный шум от винила. При воспроизведении через дополнительный фильтр высокие частоты обрезаются и поверхностный шум уменьшается, но звук возвращается к исходной частотной характеристике. Как по волшебству. В результате басовая характеристика LP оказалась лучше, чем у 78-й — намного.И минимальный уровень шума был улучшен.

Вот почему была разработана кривая выравнивания, и почему RIAA стандартизировал ее.

Но даже это не конец истории. Большой подъем высоких частот создает крайнюю нагрузку на режущие усилители; настолько, что специально сконструированные автоматические выключатели должны всегда находиться на линии, чтобы не повредить (очень дорогую) режущую головку. Этот высокочастотный акцент также приводит к искажению ярких инструментов, таких как тарелки и вокал, если вырезать без осторожности.

Послушайте это быстро до и после. Это отрывок из трека художника Данни (продюсер Ник Фэйрклаф).

Во-первых, вот трек без примененной кривой RIAA:

Вы сразу заметите почти болезненно пронзительный верх и резкую потерю басов в фильтре RIAA. Никогда не предполагалось, что конечный пользователь когда-либо услышит сигнал, закодированный RIAA — это хорошо, потому что звучит ужасно.

Этот пример показывает, насколько музыка должна быть подчеркнута, чтобы эффективно уменьшить поверхностный шум диска:

Это все для моего ускоренного курса по виниловому груву и кривой RIAA.На следующей неделе мы поговорим о других аспектах винила!

Скотт Халл — всемирно известный мастеринг-инженер и владелец известной мастеринг-студии Masterdisk. Скотт также является экспертом в записи виниловых пластинок и любит участвовать в гонках на своем Volvo.

RIAA Equalization

Фонокорректор Предусилители

Фонокорректор предусилители никуда не делись; ну, по крайней мере, пока. На самом деле интерес звукозаписывающих предусилителей, кажется, неуклонно растет, так как многие аудиофилы (и немало меломанов) переносят свои старые коллекции пластинок в CDR или файлы MP3.Как жених, который покупает свою первую (и последнюю) дорогую стрижка перед свадьбой, многие ищут фонокорректор получше чем тот, который был в их старом приемнике, зная, что эта игра из их старых пластинок будет последней игрой пластинки. Таким образом, некоторые любители приключений строят дома на дискретных транзисторах. предусилители, надеясь избежать «дешевого звука IC», в то время как другие строят Фонокорректоры на базе операционных усилителей, использующие микросхемы премиум-класса и работающие от батареек, в то время как другие все еще создают ламповые предусилители, чтобы перекрыть звук о своих записях в АЦП на своем компьютере.(От винила до бриллианта пылесосить до силикона и бумаги: это довольно странный путь к вашим ушам, если задуматься.)

независимо используемой технологии, фонокорректор должен отключать RIAA (Американская ассоциация звукозаписывающих организаций) кривая эквализации или CCIR (Международный консультативный комитет по радиосвязи, Европейская версия кривой RIAA), использованная при создании записи.Почему эта кривая была наложена на записи? Его использование улучшило отношение сигнал / шум. соотношение рекорда за счет усиления высоких частот, идущих к режущей головке, при этом значительно увеличивая время воспроизведения за счет снижения низких частот. В Конечным результатом был довольно ровный срез рощи, независимо от частоты. Кривая, обратная кривой RIAA, возвращает сигнал во флет путем отсечения высокие частоты и усиление басов.(Не забывайте, что большинство записей, сделанных до 1950 года, возможно, не следовали кривой RIAA, но некоторые другие проприетарные для звукозаписывающей компании кривая.)

Частота

Затухание в дБ
относительно 1кГц

Частота

Затухание в дБ
относительно 1кГц

10

19.74

1000

0

20

19,27

1200

-0.61

30

18,59

1500

-1,4

40

17.79

1800

-2,12

50

16,95

2000

-2.59

60

16,1

3000

-4,74

80

14.51

4000

-6,61

100

13,09

5000

-8.21 год

120

11,85

6000

-9,6

150

10.27

8000

-11,89

180

8,97

10000

-13.73

200

8,22

12000

-15,26

300

5.48

15000

-17,16

400

3,78

18000

-18.72

500

2,65

20000

-19,62

600

1.84

30000

-23,12

800

0,75

40000

-25.6

Это обратное выравнивание (выравнивание выделения акцента) может быть выполнено в либо активная, либо пассивная мода. Активный метод работает выборочно изменение количества выходного сигнала, подаваемого на отрицательный вход обратной связи (относительно частоты). Пассивный метод помещает сложную сеть фильтров последовательно с сигналом, который затем формирует желаемую кривую выравнивания путем шунтирования на землю (на основе по частоте) части сигнала.Активное выравнивание преодолевает проблемы ненадежных допусков и старения деталей (при условии, что Уравнивающие детали высокого качества, т.е. стабильные по времени и с жесткими допусками). С другой стороны, пассивное выравнивание не может быть перегружено напряжением. он также не может привести к колебаниям предусилитель. Оба метода имеют свои адепты и их отвлекающие. Тем не менее, оба метода идеальны. кандидаты для анализа в SPICE, так как формулы обычно неполные, предполагая, как они это делают, идеальные условия, условия, которые возникают редко на практике.

Выравнивание RIAA Моделирование в SPICE

С B 2 A / D Spice мы можем моделировать как активные, так и проходящие RIAA предусилители, поскольку фонокорректор — это малошумящий усилитель, но в отличие от большинства усилители, выход фонокорректора не плоский, вместо этого кривая смещения акцента RIAA. Это делает оценку фонокорректора выход проблемный или, как минимум, трудоемкий, с повторными посещениями к таблице выравнивания (показанной выше) или к ручному калькулятору.

The реальный метод заключается в использовании обратной сети выравнивания RIAA. последовательно с тестируемым фонокорректором. Эти устройства могут быть либо пассивный или активный в дизайне. К сожалению, они редко полезны, так как они, как правило, добавляют некоторый шум и некоторые частотные аберрации свои собственные, чтобы проверить. (Чтобы это устройство было полезным, оно должно быть быть намного лучше, чем тестируемый фонокорректор, с более широкой частотой отклика и более точной эквализации, что легко сделать, когда предусилитель — дешевое дело, но сделать его гораздо труднее, если предусилитель это передовой предусилитель высокого класса.)

В В мире SPICE эту проблему легко преодолеть. В Б 2 A / D Spice , мы можем легко определить передаточную функцию RIAA, которая изначально была наложена на запись как отдельная функция «черного ящика», дистилляция только математической передаточной функции выравнивания RIAA. Сделайте паузу и подумайте, насколько это может быть полезно: с помощью этого математического «черный ящик», реальные пределы шума, паразитных помех и колебаний напряжения не существует.При включении последовательно с цепью фонокорректора что мы хотим проанализировать в SPICE, результат должен быть плоским. Если это не так, значит, схема отклоняется от правильной частоты. контур выравнивания.

Как сделать этот черный ящик? Мы можем использовать B 2 A / D Spice’s модель передаточной функции с непрерывным временем. Это «устройство» инкапсулирует математическая зависимость выходного напряжения отвходное напряжение в частотной области и имеет вид:

Vout (S) = Vout = а (S-Z1) (S-Z2) … (S-Zm)

Вин (S-P1) (S-P2) … (S-Pn)

где S — частота, Vout — выходное напряжение, Vin — входное напряжение, a — постоянная, Z1. Z2…Zm — нули системы, а P1, P2, … Pn — полюса системы.

The Ниже приведены доступные параметры

Имя Параметр Шт. По умолчанию Значения
HDeg Самый высокий степень передаточной функции 2
Coeff_Den Коэффициенты знаменателя 2 3
Coeff_Num Коэффициенты числителя 1 2
RIN Ввод сопротивление Ом 1
МАРШРУТ Выход сопротивление Ом 1

Сейчас, не пугайтесь математики, она не так плоха, как кажется.Все, что нам нужно сделать, это найти способ подключить инверсию RIAA. функция переноса в наш черный ящик. Формула RIAA кривая предыскажения (то, что записано) следующая:

Усиление = (1 + 3,18 -3 · с) (1 + 7,5 -5 · с) / (1 + 3,18 -4 · с)

Где s равно 2pf (на самом деле j2pf).Преобразуя эту формулу в правую форма требует определения высшей степени (2) и умножения числитель, который дает 0,0000002385 0,003255 1. Значение знаменатель становится 0 0,000318 1, что не сработает в SPICE из-за 0, который начинается эта строка, поэтому мы используем что-то близко к нулю: вместо этого 0,000000000001. Окончательная передаточная функция указан ниже:

Активно RIAA Equalization

Давай теперь посмотрите на активную сеть выравнивания RIAA.Ниже классический топология активной компенсации обратной связи.


R 2 X C 2 = 3180 мкс

R 1 X C 1 = 75 мкс

(R 1 || R 2 ) X (C 1 + C 2 ) = 318 мкс

УСИЛЕНИЕ DC = (R + R 1 + R 2 ) / R

Усиление AC в дБ = 20Log (GAIN DC ) — 20 дБ

The формулы выглядят достаточно просто, пока вы не возьмете ручной калькулятор к ним, как выполнение условия третьей строки (при использовании легко доступные значения деталей).Ниже представлен простой фонокорректор RIAA. основан на превосходных операционных усилителях AD712 от Analog Device, которые известны за низкий уровень шума и плавный звук. ( Активный RIAA Op-amp Preamp.ckt Ver 4.2) ( Активный RIAA Op-amp Preamp.ckt Ver 2000)

Ниже мы видим частотную характеристику схемы выше.

The схема улучшает классическую топологию тем, что вторая (выравнивающий RIAA) операционный усилитель работает в инвертирующем режиме, который приводит к двум преимуществам.Во-первых, одинарная муфта конденсатора достаточно, чтобы сохранить смещение постоянного тока первого усилителя от связи со вторым усилителем и сохранить второй усилитель от усиления собственного входного смещения постоянного тока, как резистор R 5 не заканчивается на пути, ведущем к земле, поэтому он не может Определим делитель напряжения с резисторами R 1 и R 2 . (Другими словами, второй усилитель работает как единичный коэффициент усиления усилитель на постоянном токе, что не позволяет ему усиливать собственный вход Смещение постоянного тока.)

The Второе преимущество работы инвертирующего усилителя: что обратная кривая выравнивания RIAA отслеживается более внимательно, так как схема выравнивания эффективно заземлена на операционном усилителе отрицательный вход; тогда как в неинвертирующей конфигурации уравнивающую сеть скинет резистором R 5 ‘s сопротивление.(Конечно, нижнее сопротивление R 5 , тем меньше отклонение выравнивания.) Дополнительное преимущество бега этот усилитель в инвертирующем режиме составляет 75 мкСм (2122 Гц) Фильтр нижних частот RIAA-эквалайзера точно следовали за пределами звукового диапазона, вместо того, чтобы сгладить должное к коэффициенту усиления неинвертирующего усилителя, достигающему минимального уровня усиление, создавая знаменитый четвертый полюс.

В другими словами, на сверхвысоких частотах конденсаторы С 1 и C 2 фактически становятся короткими замыканиями на сигнал и резистор R становится просто нагрузочным резистором, который нужно запустить, а усилитель видит, что 100% его выхода возвращается на отрицательный вход, уменьшив коэффициент усиления до единицы, 1В на входе, 1В на выходе. Простой RC-фильтр нижних частот фильтр часто добавляется к неинвертирующему предусилителю с активной эквализацией для компенсации достижения кривой RIAA порога единичного усиления.Как определить стоимость добавленных резистора и конденсатора? Мы начинаем с усиления постоянного тока и вычисляем частоту, на которой усиление переменного тока падает до единицы:

T 1 T 2 / GAIN DC = T 3 T 4

T 4 = T 1 T 2 / (T 3 GAIN DC )

\ т 4 = 750 мкСм / УСИЛЕНИЕ DC

где T 1 = 3180 мкСм, T 2 = 75 мкСм, T 3 = 318 мкс и GAIN DC = усиление постоянного тока.Перевод на этот раз преобразовать константу в частоту -3 дБ достаточно просто: просто разделите 159154,9 по T 4 (как мкСм, а не секунды). Например, усиление постоянного тока составляет 1000 (+40 дБ при 1 кГц) приведет к выравниванию примерно на 212 кГц. С другой стороны, некоторые утверждают, что сама запись (и / или картридж) добавляет недостающую постоянную времени, так что после нескольких воспроизведений он маловероятно, что частотная характеристика выходит за пределы 25 кГц.Ниже приведен пример схемы, которая содержит компенсирующий фильтр нижних частот. фильтр.


Является ли сигнал с инвертированной фазой проблемой? Если вы думаете, что это так, то это является. К счастью, решение простое: просто поменяйте местами провода. которые подключаются к фонокорректору, который отправит перевернутый сигнал на вход предусилителя, который, в свою очередь, снова будет инвертирован, результирующая инверсия нулевой фазы (при условии, что звукозаписывающая студия микрофоны, предусилители и эквалайзеры, микшерные пульты, может быть, аналого-цифровой преобразователь или два, и усилители с режущей головкой у всех соблюдена последовательная фазировка).

А Простой активный предусилитель RIAA- Equalization Preamp

Автор используя два усилителя, мы можем значительно упростить конструкцию предусилитель. Каждый усилитель может обрабатывать половину эквализации. задача. В приведенной ниже схеме задано время 3180 мкСм и 318 мкСм. константы на сигнале, выходящем из первого усилителя и 75 мкСм. постоянная времени на выходе второго усилителя.Другими словами, первый усилитель обрабатывает полочную часть от 50 Гц до 500 Гц кривой, в то время как следующий усилитель обрабатывает 2122 Гц часть фильтра нижних частот, без какого-либо выравнивания высокочастотной кривой.

The первый усилитель должен иметь усиление по постоянному току +20 дБ для полки. чтобы работать правильно. Коэффициент усиления второго усилителя можно установить на любое стоимость (в пределах разумного).Обратите внимание, что два этапа работают независимо друг друга, что делает настройку частотной характеристики предусилителя намного более легкая задача. ( Активный Предусилитель RIAA OP-Amp simple style.ckt Ver 4.2) ( Активный Предусилитель RIAA OP-Amp simple style.ckt Ver 2001)

Как как видно на графике выше, эта новая топология фонокорректора работает довольно хорошо.Кроме того, формулы для задания Кривая выравнивания намного проще, чем в предыдущем случае:

R 1 C 1 = 3180 мкСм

R 2 C 2 = 75 мкСм

(The значения на схеме выше уже были скорректированы для компенсации на паразитные емкости.)

Пассивный RIAA Equalization

Давайте Теперь посмотрим на некоторые пассивные сети выравнивания RIAA. Пассивный RIAA Для выравнивания требуется всего два резистора и два конденсатора. Классическая конфигурация состоит из последовательно зашунтированного резистора. комбинацией конденсатора, конденсатора и резистора последовательно.Ниже представлена ​​классическая конфигурация и красиво ее значения. представляют основные уравнения для его дизайна, как

R 1 C 1 = 2187 мкСм

R 1 C 2 = 750 мкСм

R 2 C 1 = 318 мкСм

С 1 / С 2 = 2.916

Тестирование эта схема выравнивания достаточно проста в B 2 А / Д Спайс . Сначала мы добавляем источник напряжения, чтобы обеспечить переменный ток. источник сигнала, который может быть развернут от 10 Гц до 100 кГц.

Секунда добавляем саму сеть; и, наконец, добавляем вольтметр к выходу, чтобы увидеть результаты.Была нарисована следующая схема в B 2 A / D Spice и файл можно скачать здесь ( Passive RIAA Inversion Eq 1.ckt Ver 4.2) ( пассивный RIAA Inversion Eq 1.ckt , версия 2001)

The график точно следует желаемой кривой, как можно увидеть ниже.

Still как уже упоминалось ранее, сравнивая несколько десятков точек с таблица утомительна и подвержена ошибкам.Один обходной путь — иметь B 2 A / D Spice создаст таблицу вместо графика, что позволит сравнение таблиц с таблицами, но есть еще более простой способ. Мы можем поместить обратную передаточную функцию RIAA, которая у нас есть уже рассмотрено ранее в этой статье, в серии с выходными и ищите отклонения от ровного выхода.

Сейчас, если мы посмотрим только на выход второго вольтметра, мы посмотрите, насколько сеть соответствует желаемой кривой выравнивания.

Нет плохой. Если вы думаете иначе, обязательно проверьте единицы, используемые на две оси, от 10 Гц до 100 кГц, а не 20-20 кГц, и милли-децибелы (одна тысячная децибела или одна десятая мБ), а не дБ (децибел). Если мы изменим приращения оси Y на дБ, то подавляющее плоскостность очевидна. (Децибелы отличаются от Ом, Ватт и кулоны, метры и килограммы в том смысле, что они относятся к любому исправлению количество, а скорее они представляют собой отношения между двумя фиксированные единицы, такие как вольт и ватт.)

К сожалению, эта схема выравнивания редко используется с бесконечным импедансом нагрузки или с нулевым сопротивлением источника. Ну, два операционных усилителя с полевыми транзисторами подойти близко, но даже в этом случае конденсатор связи и земля резистор должен быть добавлен, чтобы предотвратить постоянный ток первого операционного усилителя. смещение от усиления. Например, входное смещение 1 мВ становится 1 В смещения постоянного тока на выходе предусилителя с усилением +40 дБ, поскольку усиление по постоянному току на 20 дБ выше, чем усиление на частоте 1 кГц.


Как большое влияние будут добавлены конденсатор и резистор на кривая выравнивания? Ответ можно найти, сложив эти два компоненты к B 2 Схема A / D Spice .

Почему разве мы не добавляли в схему настоящие модели операционных усилителей? Один То, что вы быстро узнаете при использовании SPICE, — это чем проще, тем лучше.Если вы изучите реальные модели, предоставленные производителями операционных усилителей, вы можете быть шокированы, обнаружив, что модели ничего не выглядят как настоящие схемы операционных усилителей, с моделями, состоящими всего несколько транзисторов и несколько резисторов. Что здесь происходит здесь? Где все каскодированные входные каскады и текущие зеркала? Ответ в том, что модель должна давать те же результаты. как фактический операционный усилитель, а не все его сотни частей, что только замедлит или даже остановит работу движка SPICE. исполнение, особенно если схема содержит сотни операционных усилителей.

The Результаты предусилителя не так уж и плохи, всего на 1 дБ на частоте 10 Гц. Кстати, если вы думаете, что конденсатор здесь виноват, ваш обвиняя не ту часть. Конденсатор 0,1 мкФ и резистор 1 МОм определите точку отсечки -3 дБ на 1,59 Гц, что все еще достаточно далеко от 10 Гц, чтобы не было реальной разницы. Если вы все еще не уверены, просто удалите конденсатор связи или установите его значение 100 мкФ.Нет, реальный виновник — резистор 1M, так как он эффективно уменьшает значение резистора 75 кОм до 69 кОм, что отбрасывает время сети константы выкл. Преодоление этой проблемы требует использования источника сопротивление 6 кОм или добавление 6 кОм к 75 кОм, чтобы получить резистор 81 кОм. В случае операционных усилителей выходное сопротивление обычно хорошее. менее 100 Ом, поэтому последний метод работает лучше, но с ламповой цепей, импеданс источника может быть даже выше 6 кОм, что потребует использования сеточного резистора даже ниже 1 МОм или уменьшения резистор R 1 номиналом.Например, 12AX7, используемый в Конфигурация с заземленным катодом и резистором 150 кОм приводит к выходному сопротивлению примерно 44 кОм (62 кОм параллельно с 150к). Когда это значение добавляется к сети выравнивания 75k ошибка становится более заметной и перемещается в обратном направлении. направление, давая положительный импульс на частоте 10 Гц (+2,74 дБ).


Если уменьшить значение резистора R 1 до 37 кОм, на выходе возвращается к почти плоскому, но с небольшим ударом в области низких частот.Какое было бы оптимальное значение резистора R 1 ? Один способ узнать — использовать B 2 Параметризованный тест развертки переменного тока A / D Spice . Здесь мы можем войти начальное значение для R 1 и постепенно прибавлять 100 Ом к нему, пока не будет достигнуто 39к. После запуска теста смотрим для самого плоского графика.

В В этом случае жирная зеленая линия выглядит так хорошо, как мы можем надеяться для.Эта линия представляет развертку 14 -го , поэтому значение R 1 должно быть 14 раз по 100 Ом плюс 36 кОм (37,4 кОм).

ср может повысить точность анализа цепей, добавив сеточно-стопорный резистор и емкость с эффектом Миллера. Потому что значение резистора ограничителя сетки настолько низкое по сравнению с R 1 значение, влияние этого резистора незначительно на звуковых частотах.А также емкость эффекта Миллера просто добавляет к значению C 2 , поэтому, используя значение C 2 , которое учитывает добавленную емкость хорошая идея. Конечно, некоторым читателям захочется еще чем просто моделирование сети выравнивания; они будут хочу всю схему. Ну вот.

12AX7 Фонокорректор, пример

Показано Выше показан полный фонокорректор на базе 12AX7, в котором используется пассивный выравнивание.( 12AX7 Пассивный предусилитель эквалайзера.ckt ver 4.2) ( 12AX7 Passive Equalization Preamp.ckt ver 2000) Усиление при 1 кГц это + 49 дБ, а выход близок к плоскому от 20 до 20 кГц, как показано ниже.

The самый верхний график выше показывает деления на +20 дБ; нижний график, 0,1 дБ подразделения.Построенная линия «Усиление» настраивается пользователем в «Редактировать «Сигнал». Здесь мы указываем, что усиление равно сигналу оставляя передаточную функцию предыскажения деленной на вход величина сигнала, и тогда этот результат вычитается на 20 дБ из это относится к усилению до 1 кГц.

Почему а не просто строить и отображать необработанный выходной сигнал? Мы могли бы, конечно, но тогда выход не был бы плоским, как следует кривая выравнивания RIAA, которая возвращает к проблеме таблиц поиска частоты / амплитуды.Кроме того, на графике отображается ось Y по отношению к выходному сигналу 1 В, и как вход сигнал был всего 0,001 В переменного тока, график заставил бы многих поверить в то, что что предусилитель не имеет усиления. Например, на графике ниже (взято от выхода второго вольтметра) появляется усиление на 1 кГц быть на -11 дБ ниже, что относительно 1 В переменного тока, но не фактического Входной сигнал 1 мВ.(Старые профи быстро сработают в их головы, что 0,001 вольт составляет -60 дБ относительно 1 вольт, и они вычитает -60 дБ из отображаемого коэффициента усиления -11 дБ на частоте 1 кГц получить окончательное усиление + 49дБ; для остальных из нас определенное сюжетный метод лучше всего.)

Сплит RIAA Equalization

The Кривая RIAA также может быть разбита на две под-кривые, которые, когда один каскад в другой будет определять полную кривую RIAA.Кривая RIAA хорошо разделяется на сеть полок (50 Гц и 500 Гц) и фильтр нижних частот (2122 Гц). Две схемы ниже воплощают желаемые функции.

The первая схема определяет функцию стеллажа, которая начинается ровно в Постоянный ток и начинает падать на 50 Гц, пока не будет достигнуто 500 Гц, где после этого он возвращается к плоскому, но ослабляется на -20 дБ.Это делает смысл, как и при постоянном токе, конденсатор C 1 представляет собой обрыв цепи и нет ослабления сигнала постоянного тока. И бесконечно высоких частот, конденсатор представляет собой короткое замыкание, которое делает делитель напряжения из резисторов R 1 и R 2 , с сигналом, уменьшенным до одной десятой его начального значения. В постоянная времени для этой схемы составляет 3180 мкс для (R 1 + R 2 ) C 1 и 318 мкСм для R 1 C 1 .Вторая койма определяет фильтр нижних частот с точкой -3 дБ 2122 Гц, а его постоянная времени составляет 75 мкс (R 1 C 1 ). Обратите внимание, как все эти постоянные времени соответствуют тем, которые мы видели в полная пассивная схема выравнивания RIAA. Как хорошо делаешь эти две сети определяют составную кривую выравнивания RIAA? Следующая схема предназначена для проверки точности каскадирования. две подсхемы для создания полной кривой выравнивания RIAA.( Два Раздел Passive RIAA Equalization.ckt ) ( Двухсекционный пассивный RIAA Equalization.ckt ver 2001)

The используется буфер аналогового устройства BUF04, который служит для изоляции две сети. Пользовательская функция единичного усиления, смоделированная SPICE, может быть определенным, чтобы имитировать идеальный буфер, но BUF04 более чем Достаточно хорош в этом тесте, как видно ниже.

Сейчас что мы знаем, что две схемы будут работать, как нам поступить их реализуем? Порядок, в котором они появляются в цепи, не имеет значения для реализации кривой, но может иметь значение для перегрузочные и шумовые характеристики предусилителя. Например, если фильтр нижних частот идет первым, второй каскад усиления будет меньше вероятно, будет обрезаться со сверхвысокими частотами, но может быть и больше восприимчивы к этому при частотах ниже 21 кГц.Если сеть стеллажей на первом месте, любые радиосигналы, поступающие в эту сеть с первого каскада будет ослаблен только на -20 дБ, а не на -100 дБ, что он наложил бы фильтром нижних частот. (Большинство аудиооборудования дизайнеры действительно удосуживаются рассматривать такие вопросы, потому что на Западе мы читаем слева направо, поэтому сеть стеллажей на первом месте, поскольку он имеет дело с более низкими частотами, а график идет от низкого к высокому частоты.То же самое и с конструкцией лампового усилителя мощности: сигнал всегда идет от физически меньшей трубки к самая большая трубка; таким образом, вы редко увидите 6SN7 за рулем 5687, хотя 5687 на самом деле является более сильным триодом.) Возвращаясь к нашу ламповую схему, мы можем легко подключить эти подсети RIAA в между тремя триодами. Единственная проблема с конфигурацией — что мы получаем большую прибыль с добавлением третьей трубки.Помогло бы использование триода с более низкой мю, но, возможно, если мы подумаем о это, нам не нужно добавлять дополнительную трубку. Началось усиление схемы при +49 дБ, что было достаточно для большинства картриджей с подвижным магнитом (хотя этого недостаточно для большинства картриджей с подвижной катушкой). Если мы используем сопротивление регулятора громкости как часть фильтра нижних частот, мы потеряем некоторую прибыль из-за имеющегося у нас делителя напряжения создается, но мы также потеряем большую часть шума предусилителей, так как фильтр нижних частот ослабит питание и резистор шум вместе с желаемым сигналом.

В На схеме выше мы видим, что обе подсети RIAA добавлены к предусилитель. (12AX7 2-каскадный предусилитель с пассивным эквалайзером, версия 4.2) (12AX7 2-Stage Passive Eq Preamp.ckt ver 2001) Схема эквализации значения верны по учебнику, но они «выключены» в этой схеме, так как они не отражают влияния выходных сопротивлений триодов и сопротивления сеточного резистора и потенциометра.И что правильные ценности? Здесь B 2 A / D Spice ‘s Параметризованный тест развертки переменного тока снова приходит на помощь. Этот раз мы будем варьировать значение резистора R 3 , пока не найдем сюжетная линия, которая нам нравится. Поскольку точка -3 дБ фильтра нижних частот составляет 2122 Гц, мы можем ограничить развертку от 1 кГц до 20 кГц. Что должно начальное значение будет? Что ж, мы знаем, что выходное сопротивление 12AX7 составляет около 44 кОм, и мы знаем, что сопротивление потенциометра равно 100 КБ, поэтому 30 КБ — хорошее начальное значение, как и любое меньшее значение. сделать фильтр нижних частот слишком зависимым от триода и слишком высоким значение приведет к слишком сильному ослаблению сигнала на вход потенциометра.(Вот пример искусства аналогового электроника диктует, какую технику использовать.) Все это приносит нас к конденсатору C 2 значение: его первоначальное значение маловероятно работать в этой цепи из-за шунтирования потенциометра сопротивление, поэтому давайте увеличим его значение до 0,015 перед запуском наш тест, так как это значение легко доступно с полки.

С новое значение конденсатора на месте, мы получаем результаты, показанные ниже.

The пятая развертка выглядит чертовски близко к плоской. Начиная с R значение 3 увеличивалось на 500 Ом за цикл, его значение на пятом развертка должна быть 55 тыс. Теперь мы можем изменить значение R 3 на 55 тыс. и перейти к выполнению аналогичного параметризованного теста развертки переменного тока. найти оптимальное значение R 1 . На этот раз мы установили развертку для покрытия частот от 20 Гц до 1 кГц.И мы произвольно выберите 50 кОм в качестве начального значения для резистора R 1 и 100 кОм как значение остановки.

Это похоже, что правильное значение находится где-то между двумя верхними участки (от 55к до 60к). следующий шаг — запустить новый параметризованный Тест развертки переменного тока с этими двумя значениями в качестве начального и конечного значений.После выполнения еще нескольких параметризованных тестов развертки переменного тока лучшие значения я нашел для резисторов R 1 и R 3 были R 1 = 58k и 3 = 56,5k. Конечная частота график показан ниже, и обязательно обратите внимание на деление 0,05 дБ.

Заключение

В 2 A / D Spice показал себя вполне способным разгадать многие Проблемы с выравниванием RIAA для нас.Что мне больше всего нравится, так это как быстро параметризованный тест развертки переменного тока дал полезную идею того, каким может быть оптимальное значение (и это признание Тот, кто стер цифры с нескольких калькуляторов от широкого использования). Кроме того, B 2 A / D Spice предлагает гораздо больше, чем просто параметризованный кондиционер. тест развертки; Анализ схемы методом Монте-Карло покажет, какие детали могут внести наибольшее изменение в кривую выравнивания; а также Тест на искажение поможет выявить превышение напряжения перегрузки. частота.Тест одиночной или двойной параметризованной развертки по постоянному току будет помогите нам быстро найти желаемую точку смещения для триода, график зависимости напряжения на пластине от приращения напряжения на катоде.

Фонокорректор предусилители в реальном мире особенно нервничают, потому что трудностей, возникающих из-за кривой выравнивания и крошечные входные сигналы, которые так легко загрязняются шума, но в мире SPICE эти проблемы исчезают.Без расплавив любой припой, мы смогли разработать и усовершенствовать несколько полезные схемы. Конечно, все схемы, которые мы рассмотрели, должны быть протестированным после сборки, так как модели SPICE не идеальны и реальные части отличаются от своего идеала (и даже друг от друга, электронные лампы на удивление стабильны), но я предполагаю в том, что значения, найденные в ходе этого эксперимента, действительно окажутся близко.

Общие сведения об эквализации RIAA с помощью K-Mix

Вы когда-нибудь задумывались, зачем вам нужно подключать проигрыватель виниловых пластинок к специальному входу на ресивере? Или почему в K-Mix есть «фоно» и «линейный» вход для входов 3-8? Или почему вы не можете просто подключить его к паре активных динамиков, начать наслаждаться своими старыми записями и положить конец этому? Возможно, вы недавно закончили запись альбома и задаетесь вопросом, зачем вам делать мастеринг специально для производства винила. Ответ на эти вопросы заключается в специальной стандартизированной системе предыскажения и ослабления частоты, известной как RIAA Equation .

При мастеринге записи для винила нижние частоты обрезаются, а высокие повышаются в соответствии со стандартизованной системой — кривой RIAA. Однако при воспроизведении применяется обратная кривая, так что результирующий звук, исходящий из динамика, имеет ровную частотную характеристику и звучит так, как задумано. Стандартизация этой практики важна, поскольку любое несоответствие между записью и воспроизведением приведет к неправильному воспроизведению звука, поэтому в середине пятидесятых годов было решено, что кривая RIAA будет де-факто универсальным стандартом.

Если вам любопытно или хорошо знакомо, кривая RIAA будет выглядеть так:

Вам может быть интересно, зачем вообще кому-то вообще понадобилось применять этот процесс к записи. Если результирующий звук такой же, как записанный, зачем с ним связываться? Что ж, оказывается, для этого есть несколько веских причин.

Осторожно! Не прыгайте в этот ритм!

Все мы любим бас; это чувство, которое бьет вас ногой в грудь или гремит номерной знак проезжающего лоурайдера.Но та же самая механическая сила, которую любят ваши соседи, — ужас для вашей рекордной иглы. Применение кривой RIAA обуздывает те низкие частоты, которые угрожают выскочить из канавки и повредить вашу иглу, так что вы можете получить желаемый бас, не повредив свое оборудование.

Шипение, треск и поп

Предварительное выделение и ослабление выделения кривой RIAA применительно к верхним частотам спектра также служат для улучшения качества звука. В частности, это помогает уменьшить количество поверхностного шума, который усиливается при воспроизведении записи.Шипение, потрескивание, треск и пыльца приглушаются по мере ослабления высоких частот.

Более продолжительное время воспроизведения

Дополнительным преимуществом использования кривой RIAA является то, что она резко сужает ширину канавок. Если канавки меньше, вы можете разместить их больше на пластинке, и чем длиннее канавка на пластинке, тем больше канавок вы сможете разместить с каждой стороны.

ЛЮБОПЫТНЫЙ ФАКТ: Если вы возьмете канавки пластинки, размотаете их и разложите прямо, они выйдут примерно на 500 м или примерно на 1/3 мили.С каждой стороны. Это означает, что для каждой воспроизводимой вами записи стрелка проходит 1000 м или 2/3 мили. Ух ты! [Пожалуйста, не забывайте хорошо обращаться со своими иглами и списывать их, когда они изнашиваются (каждые 500 миль или около того).]

Как мы это выяснили? Как это работает? Потому что МАТЕМАТИКА! а также Google. Вот ссылка на форум, где приглашенный плакат рассказывает о вычислении длины канавки, а вот ссылка, объясняющая, как рассчитать длину спирали Архимеда.

RIAA и K-Mix

Предвидя, что K-Mix будет подключаться к широкому спектру устройств для обслуживания самых разнообразных потребностей, мы добавили фонокорректор для каналов 3-8, чтобы вы могли включить кривую RIAA и воспроизводить свои записи через K -Микс без какого-либо другого предварительного усиления.Это легко сделать, просто откройте редактор K-Mix, перейдите к «настройкам» в меню K-Mix Editor, и вы можете переключаться между фонокорректором и линейным режимом для каналов 3–8. Проверить это:

Круто! Так что в большей или меньшей степени дело с выравниванием RIAA. Надеюсь, вы узнали что-то новое! А теперь иди туда, наслаждайся своими записями и забудь обо всем, что когда-либо случалось.

RIAA Curve

LP выгравированы с уменьшенным уровнем низких частот и увеличенным уровнем высоких частот.

Для того же уровня звука низкая частота требует большей канавки, что дает два недостатки:
— Меньше времени записи
— Трудности для картриджа следовать за ним и, следовательно, более высокое искажение

На другом конце спектра контакт между иглой и канавкой создает шум, высокочастотный шум. Увеличивая уровень высоких частот во время записи мы можем получить лучшее соотношение сигнал / шум, поскольку шум уменьшается за счет кривой воспроизведения.

The RIAA (Американская ассоциация звукозаписывающей индустрии) представила оригинальную характеристику выравнивания RIAA в 1960-х годах. До стало доступным несколько других кривых, но поскольку кривые RIAA » введение заменено

Для получения исходной кривой RIAA используется следующее уравнение:

Где:
f = частота
t1 = постоянная времени высоких частот, 75 мкс
t2 = средняя постоянная времени, 318 мкс
t3 = постоянная времени низких частот, 3180 мкс

В 76 ‘МЭК представила модификацию этой кривой, введя новую постоянную времени это изменяет только крайние басы.Это известно как кривая RIAA / IEC.
Эта коррекция никогда не имела большого успеха, исходная кривая RIAA все еще остается наиболее широко используется.

Для получения пересмотренной кривой RIAA IEC используется следующее уравнение:

Где: t4 = постоянная времени экстремальных низких частот, 7950 мкс

Кривая воспроизведения RIAA:

Гц

RIAA

МЭК

20

19.36

16,35

22

19,24

16,62

25

19,04

16,89

28

18,83

17,04

31.5

18,57

17,09

35

18.29

17,06

40

17,88

16.91

44

17,54

16.73

50

17,03

16,39

55

16,61

16.07

63

15.94

15,52

70

15.37

15,03

80

14,59

14,33

89

13,93

13,72

100

13,18

13.01

110

12.54

12,39

125

11,65

11,54

140

10,85

10,76

160

9,90

9,83

190

8.67

8,62

200

8,31

8,27

240

7,04

7.01

250

6,77

6,74

315

5.27

5,25

340

4,80

4,79

380

4,16

4,15

400

3,87

3,86

430

3.49

3,48

480

2,93

2,92

500

2,74

2,73

540

2,38

2,38

610

1.86

1,86

630

1,73

1,73

680

1,43

1,43

760

1.02

1.02

800

0.84

0,84

850

0,63

0,63

950

0,26

0,26

1000

0,09

0,09

1100

-0.23

-0,23

1200

-0,52

-0,52

1250

-0,65

-0,66

1300

-0,79

-0,79

1500

-1.31

-1,31

1600

-1,55

-1,55

1700

-1,80

-1,80

1900

-2,27

-2,27

2000

-2.50

-2,50

2100

-2,73

-2,73

2400

-3,39

-3,39

2500

-3,61

-3,61

2700

-4.04

-4,04

3000

-4,65

-4,65

3150

-4,95

-4,95

3400

-5,43

-5,43

3800

-6.17

-6,17

4000

-6,52

-6,52

4300

-7,02

-7,02

4800

-7,82

-7,82

5000

-8.12

-8,12

5400

-8,70

-8,70

6100

-9,64

-9,64

6300

-9,89

-9,89

6800

-10.50

-10,50

7600

-11,39

-11,39

8000

-11,81

-11,81

8500

-12,30

-12,30

9500

-13.22

-13,22

10000

-13,65

-13,65

11000

-14,44

-14,44

12000

-15,17

-15,17

12500

-15.52

-15,52

13000

-15,85

-15,85

15000

-17.07

-17.07

16000

-17,62

-17,62

17000

-18.14

-18,14

19000

-19.09

-19.09

20000

-19,53

-19,53

21000

-19,95

-19,95

Наверх

Дизайн фонокорректора с использованием активной эквализации RIAA

Введение

Эта страница содержит уравнения и процедуру для точного расчета значений компонентов схемы для фонокорректора с использованием активной эквализации RIAA.Обсуждаемая схема показана на рисунке 1 ниже. Уравнения также применимы к обратной сети RIAA, часто используемой для стендовых испытаний, при условии, что сеть имеет ту же топологию, что и сеть обратной связи, показанная на рисунке 1. Этот объект определенно был забит до смерти много раз за эти годы, так почему же кто-то еще должен присутствовать? очередной разбор схемы? Липшиц уже описал эту и ряд других схем с мучительными подробностями, например, в [1]. На это есть несколько причин.

Рисунок 1. Топология базовой схемы

Практические соображения

Анализ в [1] сложен и может быть трудным для понимания. Он учитывает поправку IEC к стандарту RIAA. Это вводит две дополнительные постоянные времени на низких частотах, делая формулы более сложными, чем они должны быть. Поправка IEC предусматривает использование одного низкочастотного полюса с частотой 20 Гц для уменьшения эффекта грохота и деформации. Реальные схемы могут обеспечить улучшенные характеристики в этой области за счет использования отдельного фильтра второго или третьего порядка, возможно, с более низкой частотой среза, чем значение 20 Гц, указанное МЭК.Некоторую полезную информацию по этому поводу можно найти в этой статье Холмана. Расширение IEC здесь будет проигнорировано, так как предполагается, что вы хотите получить наилучшую возможную низкочастотную производительность. Дальнейшее обсуждение поправки IEC и споров вокруг нее можно найти в статье Кейта Ховарда Stereophile о выравнивании RIAA [6].

Еще одна проблема — практические ограничения, которые могут помешать точному выравниванию. Хорошая методика проектирования позволяет разработчику выбрать номиналы конденсаторов, а затем определить резисторы.Вот этот подход используется здесь. Это обеспечивает максимальную гибкость в подходе к проектированию из-за относительной нехватки легко доступных стандартных номиналов конденсаторов по сравнению с резисторами. Когда требуется высочайшая точность и разработчик имеет возможность очень точного измерения емкости, конденсаторы могут быть измерены, подобраны и согласованы между каналами, затем рассчитаны резисторы и, возможно, также измерены и выбраны, чтобы максимально приблизиться к расчетным значениям.

Противоречие так называемой «постоянной времени Неймана»

Когда я изначально писал эту статью, я уделял особое внимание использованию схемы для реализации того, что стало известно как «постоянная времени Неймана».Использование этой дополнительной постоянной времени было первоначально описано в статье Аллена Райта [2], а затем подхвачено Джимом Хагерманом [3]. В первой связанной статье Райт утверждал, что кривая выравнивания, используемая токарными станками Neumann, имеет дополнительную фильтрацию нижних частот, не указанную кривой RIAA. Он утверждал, что дополнительная фильтрация представляет собой простой полюс на частоте приблизительно 50,05 кГц, что соответствует значению постоянной времени 3,18 микросекунды. По-видимому, отсюда и возник термин «постоянная времени Неймана».Однако люди, знакомые с конструкцией токарных станков Neumann, отмечали, что эта фильтрация зависит от модели токарного станка как по номинальной частоте -3 дБ, так и по количеству полюсов фильтра. Следовательно, выравнивание фонокорректора не может компенсировать низкие характеристики токарного станка в целом. В последующие годы в литературе начала развиваться обратная реакция против включения постоянной времени Неймана в конструкции фонокорректора.Эта противоположная точка зрения довольно хорошо сформулирована в статье Кейта Ховарда для Stereophile [6]. Недавняя книга Дугласа Селфа Small Signal Audio Design [7] также рекомендует не использовать постоянную времени Неймана.

При этом схема на Рисунке 1 неизбежно создает дополнительный ноль в передаточной функции, желательно это или нет. Затем выбор становится одним из либо реализации так называемой постоянной времени Неймана, либо выбора частоты нуля так, чтобы она была достаточно высокой, чтобы существенно не мешать точности выравнивания RIAA на верхнем конце полосы частот.Позже в этой статье будет показано, что после выбора частоты этого нуля соотношение двух конденсаторов C 1 и C 2 на рисунке 1 определяется однозначно. Следовательно, можно выбрать частоту нуля так, чтобы соотношение конденсаторов точно соответствовало отношению номинальных значений стандартных конденсаторов. Подробнее об этом подходе рассказывается далее в этой статье. Конкретный пример, обсуждаемый здесь, действительно использует постоянную времени Неймана для определения желаемой частоты лишнего нуля, но, учитывая противоречивый характер этого подхода, пример следует рассматривать только как иллюстративный.Для получения дополнительной информации о конструкции этой сети для дополнительной постоянной времени см. Hagerman [3]. Он провел анализ схемы на Рисунке 1 и представил сеть, высокочастотный ноль которой совпадает с постоянной времени 3,18 микросекунды, указанной Райтом. Его анализ использует оптимизацию SPICE для получения требуемых значений компонентов. Анализ здесь предоставляет явные формулы для требуемых значений компонентов и, таким образом, позволяет создавать семейства сетей.

Общий подход

В представленном здесь анализе используется современный подход к синтезу сети (Guillemin [4]) для вывода простых явных формул для каждого значения компонента в отдельности.Этот подход полностью описан в приложении. Я думаю, вы обнаружите, что приведенные здесь расчетные уравнения имеют более простую форму, чем анализ [1].

Прежде чем зайти слишком далеко, я хотел бы упомянуть, что некоторые люди предпочитают пассивное выравнивание RIAA активному подходу, даже если он уступает с точки зрения производительности при перегрузке. Если вы так считаете, то эта статья может быть не для вас. Но даже если вы не планируете использовать активную эквализацию, вы все равно можете быть заинтересованы в разработке инверсной RIAA-сети для своих стендовых испытаний.Описанный здесь подход работает как для проектирования активных фонокорректоров RIAA, так и для проектирования сетей с обратным RIAA.

Сначала я предполагаю, что это идеальный операционный усилитель. Затем мы рассмотрим ошибки, которые могут быть вызваны конечным коэффициентом усиления разомкнутого контура постоянного тока и конечным произведением коэффициента усиления на полосу пропускания операционного усилителя. Поскольку основное внимание в этой процедуре уделяется достижению высокой точности с реальными компонентами, нам нужен подход, который включает в себя сначала выбор конденсаторов из довольно небольшого набора доступных стандартных значений, а затем выбор резисторов для получения желаемых постоянных времени.Я учел эту необходимость в формулах и методике. При необходимости мы будем использовать последовательные или параллельные комбинации компонентов, чтобы получить точные постоянные времени, которые мы ищем. Кроме того, мы бы хотели избежать использования параллельных конденсаторов, если это возможно. Однако из-за определенных ограничений конструкции, которые мы обсудим позже, это не всегда возможно.

Расчетные уравнения

Передаточная функция, которую мы хотим реализовать, определяется следующим образом:

(1) Vout (s) Vin (s) = A0 (1 + sT2) (1 + sT4) (1 + sT1) (1 + sT3)

куда

T1 = 3180 мкс T2 = 318 мкс T3 = 75 мкс T4 = переменная
A0 = усиление низкочастотного замкнутого контура

Для удобства определим:

(2) ω1 = 1T1
(3) ω2 = 1T2
(4) ω3 = 1T3
(5) ω4 = 1T4

Постоянные времени T 1 , T 2 и T 3 определены RIAA.Значение T 4 — это дополнительная постоянная времени, обсуждавшаяся ранее.

Делая предположение об идеальном операционном усилителе, мы сводим проблему к одному поиску значений R и C цепи обратной связи, которая имеет передаточную функцию, обратную уравнению (1). Используя методы пассивного синтеза сети, можно получить точные значения компонентов, не прибегая к каким-либо приближениям, кроме предположения об идеальном операционном усилителе. Подробный вывод этих расчетных уравнений представлен в приложении.Выполнение процедуры синтеза приводит к приведенным ниже формулам. Значения компонентов выражены в масштабном коэффициенте импеданса R SCALE . Набор всех возможных сетей можно определить, варьируя R SCALE и k. Чтобы получить фактические значения компонентов, сначала выбираются C 1 и C 2 , которые затем определяют R SCALE и ω 4 . Затем вычисляются оставшиеся значения компонентов. Значения резисторов и конденсаторов указаны по формуле:

(6) R1 = RSCALE (ω2-ω1) (ω4-ω1) ω1 (ω3-ω1)
(7) C1 = (ω3-ω1) RSCALE (ω2-ω1) (ω4-ω1)
(8) R2 = RSCALE (ω3-ω2) (ω4-ω3) ω3 (ω3-ω1)
(9) C2 = (ω3-ω1) RSCALE (ω3-ω2) (ω4-ω3)

Если предположить, что R 4 = kR 3 , мы получим:

(12) А0 = (1 + к) ω2ω4ω1ω3

Мы также видим, что:

и

Наконец, разделим уравнение (9) на уравнение (7), чтобы получить:

(15) C2C1 = (ω2-ω1) (ω4-ω1) (ω3-ω2) (ω4-ω3)

Процедура расчета: дополнительная постоянная времени и идеальное соотношение конденсаторов

Мы можем видеть, что как только мы выберем ω 4 , выбрав дополнительную постоянную времени, все величины в правой части уравнения (15) станут известны.Это приводит к важному результату. Соотношение конденсаторов однозначно определяет дополнительную постоянную времени. В качестве альтернативы, дополнительная постоянная времени однозначно определяет соотношение конденсаторов. В целях иллюстрации я предполагаю, что ω 4 является обратной величиной так называемой постоянной времени Неймана, равной 3,18 микросекунды, как упоминалось ранее. Подставляя числа в (15), получаем идеальное соотношение:

или

Наша процедура проектирования начинается с выбора C 1 и C 2 .Мы подбираем их так, чтобы их соотношение было как можно ближе к идеальному соотношению, определяемому уравнениями (16). Поскольку выбранные номиналы конденсаторов не будут иметь точного идеального соотношения, возникнут ошибки. Поскольку ω 4 находится за пределами звукового диапазона, мы нацелим ω 1 , ω 2 и ω 3 на их идеальные значения, как обычно, и поглотим ошибку из-за неидеального соотношения конденсаторов в ошибка в ω 4 . Таким образом, мы выбираем коэффициент конденсатора C 1 / C 2 и решаем полученное фактическое значение ω 4 , используя уравнение (15).После того, как мы вычислим фактическое значение ω 4 , мы должны использовать это вычисленное значение (а не идеальное значение) в уравнениях (6) — (9) для расчета номиналов резисторов. Это необходимо, потому что эти уравнения выражают значения компонентов в терминах фактических полюсов и нулей сети, а не некоторого идеального целевого значения, которое, как мы уже знаем, мы не можем точно достичь из-за предполагаемого неидеального соотношения конденсаторов.

Мы решаем относительно ω 4 в уравнении (15), в результате чего получаем:

(17) ω4 = ω3 (ω3-ω2) C2 (ω2-ω1) C1-ω1 (ω3-ω2) C2 (ω2-ω1) C1-1

Предположим, мы хотим устранить необходимость в параллельных конденсаторах для достижения требуемой емкости конденсаторов, определяемой (15), и вместо этого требуем, чтобы разрешалось всего два конденсатора.Сначала мы могли бы выбрать номинальное значение T 4 , чтобы его влияние в звуковом диапазоне было незначительным, как это сделал Липшиц. Затем мы могли бы вычислить требуемую емкость конденсаторов для достижения этого по формуле (15). В общем, это не будет точно соответствовать какому-либо соотношению номиналов стандартных конденсаторов. Методом проб и ошибок мы смогли найти наиболее близкое соотношение конденсаторов, используя стандартные значения конденсаторов. Полученные значения резисторов можно проверить с помощью (13) и (14), чтобы убедиться, что они разумны. Как только это будет сделано, мы можем подставить это фактическое соотношение конденсаторов в (17), чтобы найти новое значение ω 4 .Если это новое значение достаточно близко к желаемому, мы могли бы использовать это скорректированное значение ω 4 для определения резисторов. Результатом будет сеть, содержащая только два конденсатора, с резисторами, выбранными в соответствии с желаемыми постоянными времени, возможно, с использованием последовательных и / или параллельных комбинаций резисторов. Мы не будем использовать здесь этот подход. Вместо этого мы будем использовать постоянную времени Неймана в качестве иллюстративного примера.

Прежде чем приступить к разработке примера, мы хотели бы знать, насколько чувствительна ω 4 к отношению C 1 / C 2 .Мы можем вычислить f 4 = ω 4 / 2π для идеального соотношения конденсаторов, а затем изменить соотношение конденсаторов, скажем, на 1%, чтобы увидеть, насколько изменится f 4 . Подстановка уравнения (16) в уравнение (17) дает f 4 = 50,04873 кГц. Увеличение C 2 на 1% дает f 4 = 40,73198 кГц. Таким образом, изменение соотношения конденсаторов на 1% приводит к изменению f 4 на 18,6%. Мы видим, что f 4 чрезвычайно чувствительна к соотношению конденсаторов. Это вычисление предполагает, что другие полюса и нули остаются неизменными, что в действительности не будет правдой, если поменять только конденсаторы.Из уравнений (13) и (14) мы знаем, что R 1 и R 2 должны быть скорректированы, чтобы T 1 и T 3 оставались постоянными, поскольку C 1 и C 2 изменяются. Однако ситуация не такая неопределенная, как может показаться. Если бы C 1 был изменен на 1%, а R 1 оставался фиксированным, то T 1 изменился бы только на 1%, T 3 не изменился бы вообще, а T 2 , вероятно, изменился бы, но на неизвестную (надеюсь, небольшую) сумму.Таким образом, разумно предположить, что правильное соотношение конденсаторов имеет решающее значение для точности сети. Одним из смягчающих факторов является то, что f 4 находится за пределами звукового диапазона, поэтому изменения f 4 не будут сильно влиять на точность эквализации.

Остается еще один незначительный элемент, прежде чем мы сможем приступить к рассмотрению примера. Поскольку фонокорректоры обычно рассчитаны на конкретное усиление на частоте 1 кГц, нам необходимо знать соотношение между усилением 1 кГц и асимптотическим усилением на низких частотах A 0 .Подставляя в уравнение (1), находим, что

20log & ApplyFunction; (| A (1 кГц) A0 |) = — 19,909 дБ

Итак, A 0 = 9,895779 * A (1 кГц). Теперь мы готовы спроектировать сеть.

Пример проектирования

Для этого примера мы выберем низкочастотное усиление 54,909 дБ, что дает

и усиление на 1 кГц 35,0 дБ. В этом примере показано, как сделать T 4 равным так называемой постоянной времени Неймана, поэтому целевое соотношение конденсаторов определяется из уравнения (16a).Сначала мы выбираем C 1 и C 2 , используя метод проб и ошибок, чтобы максимально приблизиться к этому идеальному соотношению конденсаторов. Эксперименты показывают, что если мы выберем

и

получаем коэффициент конденсатора

, что дает ошибку 0,023% от идеального соотношения, определяемого уравнением (16). Фактическая погрешность, конечно, будет определяться допусками конденсатора. Затем, используя уравнение (17), мы вычисляем ω 4 . Результат:

что является ошибкой -0.54% от идеального значения, рассчитанного из номинальной постоянной времени 3,18 микросекунды. Учитывая высокую чувствительность ω 4 к C 2 / C 1 , это примерно настолько близко, насколько это может быть достигнуто при использовании стандартных конденсаторов. Опять же, допуски конденсатора будут преобладать над фактической погрешностью. Затем мы вычисляем R 1 из уравнения (13) и R 2 из уравнения (14). Результат:

и

R 2 — стандартное значение, а 1 RR может быть реализовано как 909k последовательно с 12.7к. Теперь мы можем вычислить R SCALE из любого из уравнений (6), (7), (8) или (9). Получаем:

Соотношение резисторов k = R 4 / R 3 можно найти из уравнения (12), что дает:

Подставляя числа, получаем:

Подставляя R SCALE и k в уравнения (10) и (11), получаем:

Мы бы хотели избежать использования последовательных или параллельных комбинаций резисторов для компенсации нестандартных расчетных значений для R 3 и R 4 .На этом этапе можно выполнить полезную настройку, чтобы упростить окончательную схему. Пока R 3 и R 4 в сумме дают R SCALE , на точность выравнивания никак не повлияет, если мы изменим k. Затронуто только усиление. Подробнее об этом будет сказано в приложении. Таким образом, мы можем выбрать R 4 = 2,49k и пересчитать R 3 . Наши окончательные значения:

(27) R4 = 2,49 тыс.
(28) R3 = RSCALE-R4 = 1.7773 тыс. → 1,78 тыс.

Выбор R 3 = 1,78k дает ошибку 0,063% в R SCALE от идеального значения. Окончательная схема показана ниже без операционного усилителя.

Рисунок 2. Сеть обратной связи со стандартными значениями компонентов

Последнее замечание по схеме, прежде чем смотреть на точность выравнивания. На рисунке 2 действительно представлено семейство схем, дающих разный коэффициент усиления. Пока R 3 и R 4 в сумме дают R МАСШТАБ (4267.311 Ом), при изменении отношения R 4 / R 3 будет изменяться только коэффициент усиления, а не какие-либо постоянные времени. Опять же, об этом будет сказано больше в приложении. Прирост пропорционален (1 + R 4 / R 3 ) = 1 + k. На частоте 1 кГц коэффициент усиления схемы при подключении к операционному усилителю составляет 35,08 дБ. Оно отличается от целевого значения 35,0 дБ, потому что мы скорректировали R 4 до стандартного значения и пересчитали R 3 . Чтобы изменить коэффициент усиления схемы, все, что необходимо, — это вычислить новое значение R 4 / R 3 , чтобы получить желаемое усиление, удерживая R SCALE постоянной.Если новое отношение равно k новый , а эталонное отношение равно k ref , новое усиление будет A новое и эталонное усиление A ref , мы можем вычислить k новый из:

(29) знал = Anew (1 + kref) Ареф-1

Точность выравнивания RIAA

Существует две категории ошибок проектирования схем, которые могут привести к ошибкам точности выравнивания RIAA.

Первый — это ошибки в значениях компонентов.Это может быть связано с допусками компонентов, необходимостью выбора компонентов из ограниченного списка стандартных значений или приближениями в расчетных уравнениях, из-за которых номинальные значения компонентов будут ошибочными. Полное изучение допусков компонентов требует умения проводить анализ схемы методом Монте-Карло. Здесь я лишь вкратце рассмотрю вопросы допуска компонентов. Как гласит старая пословица, полное освещение этого вопроса выходит за рамки данной статьи. Что касается точности расчетных уравнений, в приложении будет показано, что для идеального операционного усилителя эти уравнения являются точными и не зависят от каких-либо других приближений.Вы, наверное, заметили в примере конструкции и предшествующем обсуждении, что выбор сначала конденсаторов, чтобы максимально приблизиться к идеальному соотношению, а затем выбор резисторов повысит точность вычисленных значений компонентов. Кроме того, метод регулировки R 3 и R 4 , чтобы пожертвовать небольшой точностью усиления, чтобы улучшить точность постоянной времени, уменьшает ошибки, вызванные необходимостью выбора стандартных номиналов резисторов.

Вторая категория ошибок — это конечное усиление ОУ на низких частотах без обратной связи и конечное произведение ОУ на ширину полосы пропускания.Передаточная функция напряжения в замкнутом контуре схемы, показанной на Рисунке 1, определяется выражением:

(30) Vout (s) Vin (s) = A (s) 1 + A (s) β (s)

где A (s) — коэффициент усиления ОУ в разомкнутом контуре, а β (s) — передаточная функция напряжения цепи обратной связи. Если A (s) очень велико, уравнение (30) сводится к:

(31) Vout (s) Vin (s) | идеальный = 1β (s)

Это единственное приближение, используемое в описанной здесь процедуре синтеза.Чтобы справиться с ошибками из-за неидеальных свойств операционного усилителя, уравнение (30) можно переписать как:

(32) Vout (s) Vin (s) = A (s) β (s) 1 + A (s) β (s) × 1β (s)

Тогда мы можем видеть, что ошибка ε (s) идеальной передаточной функции определяется выражением:

(33) ε (s) = A (s) β (s) 1 + A (s) β (s)

Сравнение уравнений (30) и (33) предлагает метод SPICE, который можно использовать для оценки ошибок выравнивания из-за неидеального операционного усилителя.Сделав копию цепи обратной связи, запустив эту вторую сеть с выхода операционного усилителя и взяв тестовый выходной сигнал на выходе скопированной сети обратной связи, уравнение (33) можно смоделировать напрямую. Это позволяет напрямую вычислять и отображать ошибки, вызванные операционным усилителем. Также необходим метод оценки общей ошибки выравнивания. В SPICE можно использовать источник напряжения, управляемый напряжением, масштабный коэффициент которого представляет собой выражение LAPLACE, содержащее идеальные постоянные времени RIAA и выбранное значение постоянной времени T 4 .Сравнивая выход операционного усилителя с выходом источника, управляемого LAPLACE, можно вычислить общую ошибку выравнивания. Затем можно поместить ошибку выравнивания, вызванную операционным усилителем, и общую ошибку выравнивания на одном графике. Если бы сеть обратной связи была спроектирована идеально, две ошибки выравнивания были бы равны. То есть в общей ошибке выравнивания будет преобладать ошибка, вызванная операционным усилителем. Это тот результат, которого мы хотим достичь. На рисунке 3 показана схема SPICE с использованием этих подходов.

Рисунок 3. Схема SPICE для вычисления ошибок выравнивания

Выражение LAPLACE повторяется для ясности ниже.

Лаплас = (1+ (Ra + Rb + Rd) / Rc) * (s * 318e-6 + 1) * (s * 3,18e-6 + 1) / ((s * 3180e-6 + 1) * (s * 75e-6 + 1))

Вы можете видеть, что в это выражение включены точные постоянные времени, включая номинальную постоянную времени Неймана в 3,18 микросекунды. При выборе другого целевого значения этой постоянной времени это конкретное значение, конечно же, должно быть включено в выражение Лапласа.Значение постоянного тока в этом выражении равно тому, каким было бы усиление схемы при постоянном токе, если бы операционный усилитель был идеальным. На рисунке 4 ниже показаны ошибки, вычисленные с использованием операционного усилителя AD797.

Рисунок 4. Вычисленные ошибки выравнивания при номинальных значениях компонентов

Общая ошибка выравнивания показана синим цветом, а ошибки, вызванные операционным усилителем, показаны зеленым. Мы видим, что в большинстве ошибок преобладают ошибки, вызванные операционным усилителем, за исключением самых высоких частот. Отклонение на высоких частотах связано с -0.Ошибка 54%, которую мы вычислили в ω 4 , вызвана небольшим отклонением емкости конденсаторов от идеального значения. Поскольку ω 4 немного ниже номинала, мы получаем небольшой подъем на высоких частотах. Стоит отметить, что этот эффект вызвал погрешность 0,023% от идеального соотношения конденсаторов. Давайте посмотрим на это в перспективе. Вышеупомянутая ошибка отлично выглядит на бумаге (обратите внимание на шкалу 0,001 дБ / дел), но допуски на значения компонентов выдувают ее из воды. Хотя я не собираюсь проводить тщательный анализ влияния допусков компонентов на общую ошибку, я проведу простой тест, в котором значение C 1 увеличивается на 1%.Это даст приблизительное представление о порядке ожидаемых ошибок. Смоделированная ошибка с C 1 , увеличенная на 1%, показана ниже на рисунке 5.

Рисунок 5. Вычисленные ошибки выравнивания при увеличении C 1 на 1%

Из этого изменения ясно, что допуски компонентов преобладают над ошибкой. Обратите внимание, что теперь масштаб составляет 0,01 дБ / дел.

Рекомендации по операционным усилителям

Тема «Какой операционный усилитель лучше всего подходит для аудио?» Является религиозной проблемой для многих аудиофилов.Моя цель здесь — только кратко продемонстрировать некоторые эффекты неидеального поведения операционного усилителя на точность выравнивания этой конкретной схемы, а не рекомендовать какую-либо конкретную. При рассмотрении точности выравнивания сразу приходят на ум два электрических параметра. Во-первых, мы замечаем, что низкочастотное усиление схемы с обратной связью в этом примере довольно велико — около 55 дБ. Таким образом, мы ожидаем, что усиление разомкнутого контура постоянного тока будет важным параметром для точности выравнивания низких частот. Точно так же на высоких частотах величина петлевого усиления, которую мы получаем, будет определяться произведением коэффициента усиления операционного усилителя на ширину полосы пропускания.Кажется разумным, что для достижения наилучшей точности эквализации мы должны выбрать операционный усилитель с большим коэффициентом усиления по постоянному току без обратной связи и большим произведением коэффициента усиления на полосу пропускания. AD797, который я выбрал для демонстрации, имеет типичное усиление разомкнутого контура по постоянному току 146 дБ и произведение коэффициента усиления на полосу пропускания около 100 МГц. Таким образом, мы ожидаем от этого устройства хорошей точности эквализации, и данные подтверждают это. Теперь давайте посмотрим на эффект уменьшения коэффициента усиления разомкнутого контура постоянного тока. Одним из популярных операционных усилителей для аудио является AD825.

Посмотрим, какую ошибку эквализации мы получим с этим устройством. График ошибки, вызванной операционным усилителем, показан на рисунке 6 ниже.

Рисунок 6. Ошибка выравнивания при использовании операционного усилителя AD825

Видно, что погрешность эквализации у этого устройства довольно большая. Что случилось? Коэффициент усиления без обратной связи по постоянному току AD825 обычно составляет 76 дБ. Поскольку целевое усиление замкнутого контура нашей схемы на постоянном токе составляет 55 дБ, у нас недостаточно усиления контура на низких частотах. Мы пришли к выводу, что AD825 не очень подходит для этого приложения.

Теперь мы рассмотрим влияние конечного коэффициента усиления разомкнутого контура постоянного тока на точность выравнивания в более общем виде. Для этого моделирования я буду использовать общую модель однополюсного операционного усилителя. Я сделаю произведение коэффициента усиления на полосу пропускания 1 ГГц, чтобы минимизировать высокочастотные ошибки. Я изменю усиление разомкнутого контура постоянного тока с 80 дБ до 120 дБ с шагом 5 дБ. На рисунке 7 показана ошибка выравнивания, вызванная операционным усилителем.

Рисунок 7. Ошибка выравнивания из-за коэффициента усиления без обратной связи конечного постоянного тока

Видно, что коэффициент усиления без обратной связи по постоянному току должен быть немного меньше 115 дБ, чтобы ошибка выравнивания оставалась ниже 0.01 дБ. При усилении разомкнутого контура постоянного тока 100 дБ погрешность выравнивания немного меньше 0,05 дБ.

Далее мы кратко рассмотрим влияние конечного произведения коэффициента усиления на полосу пропускания операционного усилителя. На этот раз я буду использовать типичную модель однополюсного операционного усилителя с коэффициентом усиления разомкнутого контура постоянного тока 160 дБ, чтобы минимизировать низкочастотные ошибки. Я изменю произведение коэффициента усиления на полосу пропускания от 10 МГц до 100 МГц с шагом 5 МГц. На рисунке 8 показана ошибка выравнивания, вызванная операционным усилителем.

Рисунок 8. Ошибка выравнивания от продукта конечного коэффициента усиления и полосы пропускания

Произведение коэффициента усиления и ширины полосы должно быть около 100 МГц, чтобы ошибка, вызванная операционным усилителем, на частоте 20 кГц не превысила 0.01 дБ. Для произведения коэффициента усиления и ширины полосы 20 МГц погрешность, вызванная операционным усилителем на частоте 20 кГц, близка к 0,05 дБ.

В статье Липшица рассматриваются аналитические подходы к вычислению значений компонентов для случаев конечного усиления постоянного тока без обратной связи и конечного произведения усиления на ширину полосы частот. Я не буду пытаться делать это здесь, поскольку это усложняет процесс проектирования, а некоторые параметры, такие как усиление разомкнутого контура постоянного тока, могут плохо контролироваться.

Список литературы

[1] Lipshitz, On RIAA Equalization Networks , JAES, Vol.27, июнь 1979 г., стр. 458-481
[2] Wright, Secrets of the Phono Stage
[3] Hagerman, On Reference RIAA Networks
[4] Guillemin, Synthesis of Passive Networks , John Wiley and Sons: New York, 1957
[5] Weinberg, Network Analysis and Synthesis , Wiley, 1966
[6] Howard, Keith, Cut and Thrust: RIAA LP Equalization , Stereophile , March 2009
[7] Self, Douglas, Small Signal Audio Design , Focal Press, 2010 г.

Phono Equalization B.С. Продолжает! | Analog Planet

Недавно опубликованный обзор фонокорректора на веб-сайте, который не заслуживает упоминания здесь, еще раз делает правдоподобное утверждение, что кривые, отличные от RIAA, использовались при мастеринге стереозаписей. Это просто , а не правда.

Да, вы можете использовать эти предварительные стереофонические кривые, такие как Capitol, Columbia и FFRR, на стереозаписях, но они будут использоваться в качестве УПРАВЛЕНИЯ ТОНОМ, и то, что кто-то может улучшить звучание конкретного альбома, не означает, что это правильная кривая воспроизведения. !

В обзоре утверждается, что «записи Deutsche Grammophon, Capitol, Angel, EMI, Decca / London и Columbia обладают уникальными характеристиками, которые требуют их собственных кривых эквалайзера для наилучшего звучания.»

Это болонья! В эпоху стерео мастеринг Capitol использовал кривую RIAA. ПЕРИОД. Как и Декка / Лондон! Откуда я это знаю? Я СПРОСИЛ Рона Макмастера, когда он сидел за доской мастеринга в мастерской Capitol. Что касается Лондона / Декки, вы можете просто ПОСМОТРЕТЬ куртки. Они говорят «используйте кривую RIAA», но если вам этого недостаточно, я спросил ветерана мастеринг-инженера Decca Джорджа Беттиса, мастерившего между 1957 и 1972 годами. Если у вас есть пластинка London / Decca, номер лака которой стоит после буквы «L». Джордж Беттис сделал сокращение.

Он сказал мне НИКАКИМ ОБРАЗОМ, что НЕТ ТАКОЙ ВЕЩИ, как «кривая FFSS». «FFSS был таким маркетинговым инструментом, как« Живое стерео »или« Живое присутствие ». Это НЕ кривая эквалайзера». Он также настаивал на том, чтобы Decca использовала кривую RIAA. По другому предмету разногласий он также сказал мне, что записи Decca и London идентичны. Мне прислали заказ на производство классической книги, подтверждающей это утверждение.

Что касается представления о том, что кривая Колумбии, использовавшаяся в первые дни LP для монофонического воспроизведения LP (и полезная для этих записей сегодня), каким-то образом продолжала использоваться в эпоху стерео, это тоже просто НЕ ИСТИНА.Я получил это от того, кто был там:

«Когда Sony закрыла 54-ю улицу, мы обнаружили большое количество старой документации Колумбии. Папки с записками, схемами и т. Д. Я взял на себя ответственность отсканировать все эти документы для потомков. Я пришел напротив одного, который ответил на животрепещущий вопрос кривой RIAA / Columbia, заданный несколько месяцев назад.

Это был документ от Уильяма (Билла) Бухмана, директора отдела электронной инженерии и исследований. Он излагает некоторые общие факты о кривой Колумбии и о том, как конкуренты пытались изменить свои кривые, чтобы имитировать кривую Колумбии.Это привело к появлению стандарта, кривой RIAA, которая идентична стандарту NARTB.

Он строит график, чтобы показать сходство и обсуждает различия между ними. Далее он заявляет, что различия в производстве могут объяснить большую разницу, чем разница между двумя кривыми (курсив мой).

И вот что самое интересное … Он говорит, что кривая RIAA идеальна для воспроизведения пластинок Columbia и что постепенный переход на RIAA должен производиться без различий между тиражами RIAA и Columbia.

Этот документ не датирован, но он вклинивается между памяткой 1955 и 1956 годов.

Я считаю, что это документ, который разъясняет, что Колумбия снизила свою кривую в середине 50-х и потихоньку тяготела к кривой RIAA и не использовала проприетарную кривую в 70-х ».

Тем не менее, все еще есть заблуждающиеся люди, утверждающие, что Колумбия использовала свою собственную кривую в 70-х и 80-х годах, даже несмотря на то, что на тот момент большая часть огранки Колумбии была отдана в аренду независимым мастеринговым компаниям, что означает, что эти заблуждающиеся люди основывают свои выводы на COLUMBIA LABEL. шлепают по пластинке.

А потом был этот, который пришел непосредственно от опытного мастеринг-инженера Колумбийского университета:

. Я могу с уверенностью сказать, что не было «кривой Колумбии» (которая использовалась в эпоху стерео). Я предлагаю тому, кто придумал эту чушь, бросить курить крэк и спуститься на землю, прогуляться по Центральному парку и понюхать свежий воздух. Это случай другого невежественного человека, который пытается написать книгу о музыкальном бизнесе, работая в центре Good Year Tire Center и постоянно меняя масло? Скажи, что ш…ck Columbia делала то же самое, что и все остальные студии: использовала кривую RIAA, точка. Наверное, это самая нелепая чушь, которую я когда-либо слышал ».

Далее в обзоре утверждается, что Vanguard, Motown, Pablo, Prestige, Impulse! Для рулетки и других этикеток требуются определенные изгибы.

Рекорды Vanguard и Motown изначально были мастерингом на RCA. НУЛЕВОЙ разницы между оригинальным Vanguard и оригинальным Motown и RCA «Living Stereo», в котором абсолютно положительно использована кривая RIAA.Тиражи Second Vanguard (оранжевая этикетка) в основном осваивались в Columbia. Цвет бумажной этикетки СОВЕРШЕННО НИЧЕГО не означает. Вы не можете выбрать подходящую кривую на основе «метки». Пабло также производился и распространялся RCA, но многие Пабло были мастерингом в Кендуне. Проверь своего Паблоса.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.