Усилитель записи с автоматической регулировкой уровня Советский патент 1990 года по МПК G11B20/00 

СЛ

ос

ее

1C

Устройство служит для автоматического регулирования уровня записи низкочастотных электрических сигналов и содержит управляемый аттенюатор 2, первый усилитель 3, амплитудный детектор 5, сглаживающий фильтр 6. Новым в устройстве является введение второго усилителя 7, выпрямителя 8 и связанного с ним электронного ключа 9, переключающего постоянную времени сглаживающего фильтра 6, что позволяет значительно подавить эффект нарастания шумов в паузах записываемого сигнала, благодаря чему обеспечивается высокое качество записанных фонограмм. 3 ил.

Фиг 1

Изобретение относится к устройствам автоматического регулирования уровня звуковых сигналов и может быть использовано в технике звуковой записи, например в усилителях записи магнитофонов.

Цель изобретения - снижение выходного уровня шумов в паузах при сохранении динамического диапазона.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - варианты выполнения принципиальной схемы; на фиг. 3 - временные диаграммы работы.

Усилитель записи содержит входную шину , к которой через управляемый аттенюатор 2 подключен вход первого усилителя 3, выход которого связан с выходной шиной 4 и через первый амплитудный детектор 5 и фильтр 6 нижних час- гот - с управляющим входом аттенюатора 2, второй усилитель 7, входом подключенный к выходу первого усилителя 3, а выходом через второй амплитудный детектор 8 к входу электронного ключа 9, который коммутирует постоянную времени фильтра 6.

Усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал с входной шины 1 через регулируемый аттенюатор 2 подается на вход линейного усилителя 3, с его выхода сигнал поступает на выходную шину 4 и после детектирования детектором 5 на вход фильтра

6, с выхода которого полученное напряжение управления подается на управляющий вход аттенютора 2. Детектор 8 должен иметь такую полярность, чтобы в случае увеличения уровня сигнала на входе усилителя 3 полученное напряжение управления снижало коэффициент передачи аттенюатора и, таким образом, уровень сигнала на выходе усилителя 3 поддерживался неизменным. Если уровень сигнала на выходе усилителя 3 превышает определенный порог (порог выбирается оптимальным для конкретно заданных характеристик усилителя), то выходное напряжение детектора 8 открывает ключ 9, при этом постоянная времени фильтра б минимальна и обеспечивает оптимальное значение времени восстановления уровня записи (АРУЗ) для проведения высококачественной записи фонограмм. Если уровень сигнала на выходе усилителя 3 ниже порога (режим «Пауза), ключ 9 закрыт и постоянная времени фильтра увеличивается на один-два порядка, соответственно увеличивается время восстановления АРУЗ, а эффект нарастания шумов в паузах между фонограммами значительно снижается.

Управляемый аттенюатор (фиг. 2) образуют резистор R1 и полевой транзистор VTI, конденсатор С1 является разделительным, резисторы R4, R5 образуют делитель напряжения и обеспечивают начальное смещение на неинвертирующем входе операционного усилителя, который выполняет роль первого усилителя.

5

Первый амплитудный детектор выполнен на транзисторе VT3 и диоде VD1, сочетание транзистора и диода обеспечивает высокую крутизну детектирования и хорошие вентильные свойства амплитудного детектора. Резисторы R9, R10 обеспечивают оптимальный режим работы амплитудного детектора, конденсатор С6 является разделительным. В состав фильтра входят конденсаторы С2, СЗ, резисторы R2, R3, R6, транзистор

0 VT2 служит-электронным ключом, обеспечивающим коммутацию постоянной времени сглаживающего фильтра. Второй усилитель выполнен двухкаскадным на транзисторах VT4, VT5, конденсатор С7 - разделительным, резисторы R12-R15 задают режим работы усилителя.

Второй амплитудный детектор подключен к выходу второго усилителя через разделительный конденсатор С8, он содержит диоды VD2, VD3, конденсатор С5, резистор R8.

0 Управляющее напряжение в схеме формируется следующим образом.

Начальное смещение на базе VT3 равно О, транзистор закрыт и напряжение на его коллекторе близко к потенциалу положительной шины питания, к диоду VD1 прикладывается обратное напряжение и он находится в запертом состоянии. Если амплитуда положительной полуволны с выхода первого усилителя превышает напряжение открывания транзистора VT3, напряжение на его

о коллекторе стремится к потенциалу общей шины, диод VD1 отпирается и напряжение на сглаживающем фильтре уменьшается, сопротивление канала VT1 уменьшается, снижается коэффициент передачи управляемого аттенюатора, а следовательно, и напряже5 ние на выходе первого усилителя. В результате амплитуда сигнала на выходе первого усилителя поддерживается близкой к заданному уровню, который устанавливается подстроечным резистором R10. Время срабатывания АРУЗ (время переходного про0 цесса при скачкообразном увеличении входного сигнала) зависит от значений резисторов R6, R3 и конденсаторов С2, СЗ, время восстановления АРУЗ (время переходного процесса при скачкообразном уменьшении

с входного сигнала) определяется значением конденсаторов С2, СЗ и резистора R2, при этом ключ на транзисторе VT2 замкнут. Рассмотренные процессы работы усилителя с АРУЗ являются известными и типовыми. Особенностью данного усилителя с АРУЗ

0 является наличие второго усилителя, детектора и электронного ключа, коммутирующего постоянную времени сглаживающего фильтра.

Второй усилитель выполнен на транзисторах VT4, VT5. Если его коэффициент уси5 ления выбрать в пределах 30-100, то ключ на транзисторе VT2 будет открыт, пока уровень сигнала на выходе первого усилителя не снизится ниже минус 30-40 дБ относктельно максимального уровня, который поддерживается системой АРУЗ. В резиме паузы, когда уровень сигнала снизится пример- ю на 50 дБ, электронный ключ закроется.

Если электронный ключ открыт, постоянная времени заряда сглаживающего фильтра приблизительно равна R2(C2-fC3) и ее значение выбирается 5-10 с.

В режиме паузы, когда электронный ключ закрыт, время заряда сглаживающего фильтра определяется (R2+RJK) . (C2-f-C3), где RJK - сопротивление закрытого ключа, определяется обратным током коллектора VT2. Для .того, чтобы нарастание шумов IB паузах между фонограммами не проявлялось, должно выполняться условие , т. е. в электронном ключе необходимо использовать транзистор, обладающий малым обратным током коллектора, например типа КТ3107Б, при этом время восстановления АРУЗ будет не менее с.

10

15

жим «Пауза, при этом уровень сигнала на выходной шине также уменьшается, напряжение коммутации на входе электронного ключа снижается ниже уровня открывания ключа LW в результате ключ закрывается, время восстановления АРУЗ значительно увеличивается, и управляющее напряжение остается практически неизменным до момента прихода нормального уровня сигнала - момент времени t4, после чего ключ снова открывается.

Таким образом, в паузах между фонограммами усилитель с АРУЗ запоминает уровень ранее поступившего сигнала и поддерживает усиление неизменным до прихода нового сигнала. Указанный алгоритм работы функционально аналогичен ручному регулированию уровня записи оператором, так как при отсутствии сигнала усиление остается неизменным до тех пор, пока не появитНа диаграмме а (фиг. 3) показан сиг- 20 ся информация об уровне записываемого

нал, подаваемый на входную шину, на диаграмме б - отображение сигнала на выходной шине, на диаграмме в - управляющее напряжение на входе аттенюатора - |затвор VT1, на диаграмме г - напряжение коммутации на входе ключа - база Транзистора VT2, на диаграмме д - измерение напряжения на выходе ключа - коллектор VT2. На временном интервале t0-ti сигнал на входной шине имеет неизменный

сигнала.

В результате усилитель позволяет исключить режим ручного регулирования даже если паузы между фонограммами значительны по длительности, что повышает комфорт управления аппаратурой звукозаписи.

Формула изобретения Усилитель записи с автоматической регуФормула изобретения Усилитель записи с автоматической регууровень, в момент ti сигнал скачком воз- Зо лировкой уровня, содержащий входную ширастает, при этом на выходной шине сиг- Нал сначала тоже возрастает, но затем с постоянной времени срабатывания АРУЗ Приближается к исходному уровню, так как Происходит уменьшение управляющего напряжения и коэффициент передачи управляе- 35 мого делителя снижается.

В момент { уровень входного сигнала Скачком снижается, при этом сигнал на выходной шине сначала тоже снижается, Ј затем с постоянной времени восстановну, первый усилитель, управляемый аттенюатор, связывающий входную шину с входом первого усилителя, выход которого подключен к выходной шине и через первый амплитудный детектор и фильтр нижних частот - к управляющему входу аттенюатора, отличающийся тем, что, с целью снижения выходного уровня шумов в паузах при сохранении динамического диапазона, в него введены последовательно соединенные второй усилительуюдключенный входом к выхоления АРУЗ возрастает к исходному уров- 40 ду первого усилителя, второй амплитудный

ню.

В момент времени (з входной сигнал снижается до уровня помех и шумов - ре0

5

жим «Пауза, при этом уровень сигнала на выходной шине также уменьшается, напряжение коммутации на входе электронного ключа снижается ниже уровня открывания ключа LW в результате ключ закрывается, время восстановления АРУЗ значительно увеличивается, и управляющее напряжение остается практически неизменным до момента прихода нормального уровня сигнала - момент времени t4, после чего ключ снова открывается.

Таким образом, в паузах между фонограммами усилитель с АРУЗ запоминает уровень ранее поступившего сигнала и поддерживает усиление неизменным до прихода нового сигнала. Указанный алгоритм работы функционально аналогичен ручному регулированию уровня записи оператором, так как при отсутствии сигнала усиление остается неизменным до тех пор, пока не появит0 ся информация об уровне записываемого

сигнала.

В результате усилитель позволяет исключить режим ручного регулирования даже если паузы между фонограммами значительны по длительности, что повышает комфорт управления аппаратурой звукозаписи.

Формула изобретения Усилитель записи с автоматической регулировкой уровня, содержащий входную шину, первый усилитель, управляемый аттенюатор, связывающий входную шину с входом первого усилителя, выход которого подключен к выходной шине и через первый амплитудный детектор и фильтр нижних частот - к управляющему входу аттенюатора, отличающийся тем, что, с целью снижения выходного уровня шумов в паузах при сохранении динамического диапазона, в него введены последовательно соединенные второй усилительуюдключенный входом к выходу первого усилителя, второй амплитудный

детектор и электронный ключ, связанный выходом с дополнительным управляющим входом фильтра нижних частот.