Компьютерный практикум по дисциплине "Аудиотехника"
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
·она [1, 22]. К последнему классу авторегуляторов можно отнести специализированные устройства динамической обработки сигналов в радиовещании.
1.2. Задача авторегулирования уровня
Автоматические регуляторы уровня - четырехполюсники, коэффициент передачи которых изменяется по заданному закону в зависимости от значения уровня сигнала. Регулирование уровня производится путем изменения коэффициента передачи АРУР, что обеспечивает минимизацию искажений сигнала. Структурная схема АРУР приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема АРУР
На рисунке 1 обозначено: У^ У2, Уз - усилители, РЭ - регулирующий элемент, Д - детектор (двухлолулериодный выпрямитель), ИЦ - интегрирующая цепь, УПТ - усилитель постоянного тока для сигнала управления РЭ. Как показано на рисунке, возможно формирование сигнала управления как по входу, так и по выходу.
Формирование сигнала управления по входу используется в шумоподавителях и экспандерах. На рисунке.2 показаны амплитудные характеристики: а - усилителя (1 - линейный участок, 2 - участок перегрузки); б - ограничителя (1 - участок усиления, 2 - участок ограничения); в - усилителя (1), компрессора (2) и экспандера (3).
Рисунок 2 - Амплитудные характеристики авторегуляторов в линейном масштабе
Весьма распространенная ошибка - приписывать ограничителю большие нелинейные искажения, что справедливо только для ограничителей мгновенного действия. У авторегуляторов инерционного типа в стационарном режиме искажения практически отсутствуют.
Используются различные амплитудные характеристики устройств регулирования: для ограничения сигнала на установленном уровне; для компрессирования / экспандирования, когда обеспечиваются соответственно сжатие или расширение динамического диапазона ЗВС; для шумоподавления - с целью снижения заметности шумов канала передачи. В реальных устройствах, например в АРУР Норма-В, используется сложная составная характеристика, в определенной степени имитирующая работу звукорежиссера и реализующая на разных участках все перечисленные выше характеристиКи. Сказанное иллюстрируют амплитудные характеристики, представленные на рис. 5.3 для: а - порогового шумоподавителя (участки характеристики 1 используются в компрессоре, характеристики 2 - в усилителе); б - АРУР со сложным преобразованием динамического диапазона с участками: 1 - компрессирования, 2 - усиления, 3 - шумоподавления, 4 - ограничения; в - авторегулятора Норма-В с участками: 1 - ограничения, 2 - усиления, 3 - шумоподавления, 4 - автостабилизации, 5 - экспандирования.
Рисунок 3 - Амплитудные характеристики некоторых АРУР
Пример работы автостабилизатора, наиболее распространенного прибора в вещательных каналах, приведен на рис. 5.4 [1]. Здесь обозначено: а - структурная схема (см. обозначения, принятые на рис. 5.1); б - амплитудные характеристики устройства; в,г - форма сигнала на входе и выходе устройства. Участок автостабилизации позволяет в значительной степени выровнять громкость звучаний, имеющих одинаковый пиковый уровень, но разную громкость (речь- музыка).
Рисунок 4 - Структурная схема автостабилизатора и иллюстрация его работы
Видно, что превышение номинального уровня происходит только на длительности срабатывания прибора в период зарядки интегрирующей цепи ИЦ после превышения напряжения на выходе детектора величины Еоп, определяющей порог ограничения.
В момент изменения коэффициента передачи при срабатывании и восстановлении авторегулятора возникают переходные процессы. Их вид при обработке гармонического сигнала с помощью инерционного ограничителя или компрессора приведен на рисунке 3; вид переходных процессов в экспандере показан на рисунке 4.
Рисунок 5 - Переходные процессы в компрессоре
Качество регулирования во многом определяется временными характеристиками регулятора - временем срабатывания tcp и временем восстановления Хв исходного коэффициента передачи. Время срабатывания выбирается так, чтобы искажения, неизбежные при передаче сигнала с превышением уровня по каналу передачи, не были заметны слушателю.
Время, на длительности которого слушатель уверенно замечает наличие нелинейных искажений сигнала, составляет около 20 мс, поэтому время срабатывания выбирается существенно меньше - обычно до 5 мс. Время восстановления во многом определяется свойствами сигнала, временем реверберации студии, в которой производилась запись, и составляет от 100 мс - для чисто информационного речевого сигнала - до 3...5 с для музыкального сигнала, записанного в концертной студии.
Рисунок 6 - Переходные процессы в экспандере
При настройке приборов принято следующее определение временных характеристик АРУР: время срабатывания tcp - это интервал между моментом, когда от источника начинает подаваться сигнал с уровнем на 6 дБ выше номинального значения, и моментом, когда выходной уровень уменьшится с 6 до 2 дБ по отношению к номинальному значению; время восстановления tB - это интервал между моментом, когда уровень сигнала от источника снижается с 6 дБ до номинального значения, и моментом, когда выходной уровень увеличится от -6 до -2 дБ по отношению к номинальному значению.
В конечном итоге, выбор динамических параметров АРУР определяется его назначением. Так, если ограничители уровня предназначены для защиты от перегрузок трактов звукового вещания (радиопе