В статье автором предложен несложный блок режекторных фильтров, предназначенный для работы в составе модульного микшерного пульта ("Радио", 2003, № 2, 3) системы звукоусиления. Этот блок позволяет подавить паразитную акустическую связь между микрофонами и акустической системой без заметного ухудшения качества. Как уже указывалось в первой статье, изменяемый набор модулей существенно расширяет сферу применения этого малогабаритного пульта для звукозаписи и звукоусиления.
Самые большие неприятности при звукоусилении обычно доставляет возникновение акустической обратной связи ("feedback"), и борьбе с нею посвящено большое число публикаций. Для подавления этого эффекта существует множество устройств, имеющих свои недостатки и достоинства. Но было бы странно рекомендовать установку в простой любительский пульт [1] дорогостоящих цифровых фильтров или устройства сдвига спектра частот. Поэтому остановимся на более простых вариантах.
Считается, что чаще всего акустическая "завязка" возникает в диапазоне частот 125 Гц... 4 кГц, в первую очередь, на частотах повышенной чувствительноети микрофонов и акустических систем при их неудачном расположении или наличии отражений звука в помещении. Понятно, что для срыва генерации в системе звукоусиления необходимо либо уменьшить усиление, либо изменить фазу сигнала. При снижении общего усиления теряется смысл самого звукоусиления. Можно применить простой пороговый шумоподавитель и уменьшить усиление только сигналов с низким уровнем, но этот способ применим, если нужно усилить голос только одного человека. Но звуки, источники которых находятся дальше от микрофона, будут подавляться; далеко не всегда это допустимо. Значит, нужно снижать усиление сигнала только на той частоте, на которой возникла "завязка". Это можно сделать с помощью перестраиваемых режекторных фильтров. Чтобы не вносить заметных частотных искажений в сигнал, заграждающие фильтры должны быть узкополосными.
Считается, что "вырезание" полосы частот из спектра сигнала шириною менее 0,1 октавы совсем незаметно даже при прослушивании симфонической музыки, а на речи вполне допустимо увеличить эту полосу до 0,2...0,3 октавы. На практике с такой задачей успешно справляются третьоктавные графические эквалайзеры, но уж очень они громоздки. Значительно удобнее использовать параметрические эквалайзеры или узкополосные перестраиваемые режекторные фильтры. Обычно узкополосные фильтры имеют очень большое затухание на частоте настройки, но из их амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) следует (кривая 1 на рис. 1), что уменьшение усиления на 4...5 дБ происходит при довольно широкой полосе, а это уже наносит заметный ущерб качеству звучания.
Для устранения "завязки" совсем нет необходимости вносить большое затухание. Поэтому при работе можно было бы не использовать часть АЧХ режекторного фильтра: если в верхней части частотной характеристики фильтра "отрезать" 20...30 дБ, то и полоса режекции станет очень узкой и вносимое фильтром затухание останется вполне достаточным. Проще всего такую задачу решить, если вместо фильтра использовать перестраиваемый узкополосный усилитель и в нужной пропорции смешать (суммировать) сигнал с фильтра в противофазе с основным сигналом. Эта "пропорция" и обеспечит формирование нужной части АЧХ. Кривая 2 на рис. 1 показывает АЧХ узкополосного усилителя, настроенного на частоту 100 Гц, а кривая 3 соответствует характеристике фильтра, снятой на выходе сумматора
В модуле используется два таких фильтра (рис. 2), собранных на микросхемах DA2 и DA3.
(нажмите для увеличения)
Схемы фильтров совершенно одинаковы и отличаются только номиналами конденсаторов С15, С17 и С20, С21. Первый из них можно перестраивать в полосе частот 50...750 Гц, а второй - в полосе 0,5...7 кГц. При желании можно изменить добротность и коэффициент усиления полосового усилителя [2]. Эти параметры определяют следующие соотношения сопротивлений резисторов в фильтрах:
Q = R17/R18;
K = R17/R16.
Нужно иметь в виду, что при очень узкой полосе вырезаемых частот трудно настроиться на частоту "завязки" и очень легко сбить настройку. При широкой полосе фильтра заметны на слух вносимые им частотные искажения. Подстроечные резисторы R15 и R27 (СПЗ- 19а) позволяют выбрать используемую часть АЧХ установкой пропорции суммирования сигналов. Следует помнить, что при перестройке частоты фильтрации коэффициент усиления полосового усилителя несколько меняется. Каждый из фильтров включают при необходимости тумблерами SA1, SA2. Иногда возникает необходимость включать оба фильтра.
В модуле дополнительно предусмотрен перестраиваемый фазовый фильтр с ОУ DA1.3. Его схема значительно проще, но, изменяя фазу сигнала, с большой вероятностью можно получить возникновение генерации на другой частоте. На практике для устранения высокочастотной "завязки" лучше выбрать конденсатор С6 емкостью 2200 пФ, а для низкочастотной - увеличить ее до 0,01 мкФ. Кроме того, ОУ DA1.4, включенный как инвертор фазы, позволяет с помощью тумблера SA3 изменять фазу в тракте усиления сразу на 180°. Остальные ОУ (DA1.1, DA1.2) работают соответственно во входном и выходном каскадах. ОУ выходного каскада одновременно выполняет функцию сумматора.
При включении блока фильтров в пульт после входной линейки нужно подать сигнал непосредственно на вывод 13 DA1. Вместо элементов С1, R1 устанавливают перемычки, поскольку подобная цепочка уже есть на выходе входной линейки.
Из схемы видно, что тумблеры позволяют по желанию включить и отключить любое звено. Фазовые фильтры выключатся тумблером SA4 (в положении "OFF" режим "обхода"), а тумблер SA3 переключает сигнал либо на инверсию фазы сигнала, либо на плавную регулировку изменения фазы.
Конструкция модуля фильтров аналогична конструкции модулей любительского микшерного пульта [1].
Чертеж печатной платы представлен на рис. 3, а разметка передней панели модуля показана на рис. 4.
В конструкции используют микросхемы TL084 (TL074, К1401УД4). Все конденсаторы фильтров должны быть пленочные, например, К73-17
В практике работы такой блок практически всегда позволяет устойчиво устранить акустическую обратную связь. Регулировку фильтра необходимо делать в процессе проверки работоспособности системы перед началом мероприятия и после этого уже не перемещать акустические системы и микрофоны. Кстати, в аппаратуре со значительно более сложными цифровыми фильтрами, если изменить взаиморасположение микрофона и АС, автоматически производится перенастройка фильтров заново.
Литература
Автор: Э.Кузнецов, г.Москва