аттенюатор что это в акустике
Правильный аттенюатор для лампового гитарного усилителя: DIY без лишних трудозатрат
Да и материальных затрат потребуется совсем немного. Собственно, все они на картинке.
Привет, Хабр! Электрогитарная ламповая голова или комбик слишком громкие для комнаты? — Не беда! Соберём аттенюатор. Мотать катушки не придётся: как оказалось, готовая намотка с нужными параметрами как раз есть в продаже!
и он в принципе работает, но недостаточно сильно снижает мощность и несколько портит звук. Дело в том, что выходной трансформатор лампового гитарного усилителя должен быть нагружен на динамик, а простейший аттенюатор нагружает его на резисторы.
Динамик, или по-научному громкоговорящая динамическая головка прямого излучения, — это катушка индуктивности со звукоизлучающей мембраной, — диффузором, — на упругом подвесе, движущаяся вдоль ферромагнитного сердечника (керна) в поле сильного постоянного магнита. Это индуктивно-механическая система, имеющая свою амплитудно-частотную характеристику, которая сильно отличается от резистора.
И если широкополосные громкоговорители и многополосные акустические системы с несколькими динамиками строят так, чтобы характеристика была как можно более линейна, то инструментальные гитарные динамики совсем наоборот.
У акустической гитары, как и у скрипки или виолончели, имеется резонаторный ящик, а у электрогитары деревянная конструкция из деки и грифа является только первичным фильтром гармоник колебаний струны.
Они снимаются электромагнитными датчиками, далее сигнал поступает в предусилитель с темброблоком, оконечный усилитель, затем кабинет, то есть, инструментальную колонку со специальным гитарным динамиком, которых может быть один или несколько, и снимается микрофоном.
Причём от микрофона и его положения звук тоже очень сильно зависит. В аналоговых и цифровых кабсимах, — симуляторах кабинетов, — это учитывается. А при студийной записи звук зачастую снимается несколькими микрофонами, разными и по-разному расположенными, реально либо виртуально.
Все электрогитары и педали эффектов («примочки») рассчитаны на игру в усилитель и кабинет, либо их симуляцию, которая встроена в некоторые педали. А гитара в линейный вход звуковоспроизводящего усилителя или звуковой карты, или Zoom 505 в линию, звучит убого и некрасиво, что даже стало мемами.
Итак, правильный аттенюатор должен не только превращать в тепло часть мощности, поступающей с выходного трансформатора, чтобы при нужном музыканту уровне раскачки оконечного усилителя громкость кабинета была приемлемой, но и нагружать выходной трансформатор так же, как нагружает динамик.
Схема Виктора Кемпфа из AMT Electronics
Здесь оконечный усилитель нагружен на последовательное соединение резистора 8 Ом, катушки индуктивности и резонансного колебательного контура. Параллельно этой нагрузке включен делитель, после которого громкоговорителю достаётся одна сотая мощности, то есть, ослабление равняется 20 децибелам.
Колебательный контур создаёт низкочастотный резонанс на 100 герцах, а последовательная индуктивность увеличивает комплексное сопротивление на частотах выше 400 Гц, что неплохо имитирует кабинет 4×12 с динамиками Celestion Vintage 30.
Последовательное соединение индуктивностей
Маленькую катушку 680 микрогенри я составлю из последовательного соединения двух покупных, по 220 и 470 мкГн. Они с сердечниками, и это не идеальное решение, так как магнитная проницаемость сердечника зависит от индукции поля. Соответственно индуктивность катушки зависит от силы протекающего через неё тока. Но для данного случая это приемлемый компромисс.
Для большой катушки я купила вот такую намотку: 84 метра обмоточного эмаль-провода ПЭТВ-2 диаметром 0.4 мм и массой 100 граммов. Длина намотки 37 мм, диаметр каркаса 25 мм. Намотано очень аккуратно, виток к витку.
Расчёт катушки индуктивности
Вводим эти данные в онлайн-калькулятор многослойной катушки без сердечника, и вот оно, чудо! Получаем 12 миллигенри, при которых резонанс контура будет не 100 Гц, как у Vintage 30, а 75 Гц, как у Celestion Greenback. Это как раз мой любимый динамик. Мотать ничего не надо, просто купила в Проконтакте готовую катушку, и все остальные необходимые детали!
Но на сайте guitar.ru, где я нашла схему аттенюатора, согласно которой приобрела детали, схема оказалась старой. В оригинальной статье на сайте АМТ приведена улучшенная схема, в которой R4 не 8, а 7.5 Ом, и добавлен R3 0.5 Ом. Там же приведены формулы для расчёта других аттенюаторов с нужными характеристиками.
Как скорректировать сопротивление резистора
Чтобы сделать из восьми Ом семь с половиной, нужно параллельно им включить 120 Ом: 1/8 + 1/120 = 1/7.5. Резистора на 0.5 Ом у меня не оказалось, но есть два по 1 Ом. Их последовательное соединение дало бы 2 ома, а параллельное — нужные нам 0.5. Все компоненты в наличии, можно собирать аттенюатор.
Вариант конструктивного исполнения
Итак, все детали смонтированы на макетной плате, гнёзда и тумблер закреплены в подходящем корпусе от блока питания. Осталось припаять три провода: вход аттенюатора, его выход и общий, закрыть корпус, и можно приступить к испытаниям.
Бумажку с катушки я всё-таки сняла, и обмотала обмотку скотчем, чтобы витки не болтались. Закреплена катушка кусками проволоки через аккуратно просверленные отверстия в краях фланца.
Те компоненты, что взяла я, достаточны для 15-ваттного усилителя, а для более мощных следует намотать катушки более толстым обмоточным проводом и взять более мощные резисторы.
Оба моих ламповых усилителя, голова EVH 5150 III LBX, что значит ланчбокс, и комбик Harley-Benton Tube15, 15-ваттные, и используются в режиме пониженной мощности. У Fender Eddie Van Halen он обозначен как три с половиной ватта, у Harley-Benton 1 ватт. При этом положении переключателя на оконечный усилитель мощности поступает пониженное анодное напряжение. Но даже в таком режиме гитарные ламповые усилители так орут, что аттенюатор очень пригодится.
Испытаем прибор в деле
Аттенюатор готов, можно его опробовать. Возьму Squier Mustang с двумя стоковыми хамбакерами, играть буду на нековом датчике в лупер, затем этот сигнал пойдёт в два уже упомянутых усилителя, — Харлей-Бентон и красный канал 5150, два аттенюатора, — старый резистивный и этот новый, а также без аттенюатора в три кабинета: Tube 15, в котором я заменила динамик на Гринбек и сделала к нему вход для подключения внешнего усилителя, кабинет из корпуса от моделирующего комбика Fender Mustang II старой версии, с его стоковым чёрным 12″ динамиком без маркировки, и в 8-дюймовый кабинет Orange PPC 108 c динамиком Voice of the world.
Лупер Ammoon Pock Loop довольно продвинутый, имеет энергонезависимую память на 11 петель до 30 минут каждая, всего 330 минут, возможность неограниченной записи поверх петли и отмены последнего наложения, экспорта и импорта звуковых файлов по microUSB. В общем, могучий и очень доступный инструмент для всех имеющих дело со звуком и музыкой.
Снимать звук с кабинетов буду микрофоном T.bone MB 75. Это аналог Shure SM57, производимый в Китае с немецким контролем качества для всеми любимого магазина Thomann. Весит много, свою функцию выполняет на отлично. Аудиоинтерфейс у меня Presonus AudioBox USB 96, юбилейное издание к 25-летию производителя.
Положение микрофона на каждом из кабинетов будет видно на экране, регуляторы на усилителях, кроме громкости, также остаются в одном положении на протяжении всего теста. Итак, слушаем и смотрим графики частотного спектра.
Выводы и перспективы
Напишите в комментариях, что вы услышали. (Всесторонняя критика приветствуется!) Лично на мой вкус, старый резистивный аттенюатор делает звук немного беднее, тогда как новый аттенюатор с имитацией комплексного сопротивления и резонанса динамика обогащает и привносит свои краски. Особенно это заметно на двух динамиках, которые не Celestion. Хотя звучание Гринбека без аттенюатора мне нравится больше, чем с ним.
Ещё заметно, что Greenback сильно компрессирует звук, тогда, как и Fender и Orange раскрывают динамический диапазон сигнала усилителя. В звучании динамика Fender слышится оттенок фендеровского «стекла», как и должно быть.
Ведь звук электрогитары формируется и деревом и прочими материалами, из которых она изготовлена, и звукоснимателями, усилителем, кабинетом, микрофонами и их расположением.
Аудио-аттенюатор или возвращение в 80-е
Опубликовано: 16 мая, 2015 • Рубрика: Разное
Эх, золотые 80-е, эпоха расцвета диско, хард-рока и действительно звучащей аудиоаппаратуры. Неудивительно, что многие аудиофилы до сих пор в своих системах используют компоненты 80-х (а то и 70-х) годов. Пусть и немного доработанные.
Однако, при сопряжении таких компонентов с современными источниками сигнала (CD- и DVD-плеерами, звуковыми картами и т.п.) возникают проблемы с согласованием уровней сигнала. В те годы не было жёстких стандартов в этом плане и различия в чувствительности входов разных аппаратов разных фирм, мягко говоря, поражают.
Просматривая спецификацию на какой-то старый усилитель 70-х годов, автор обнаружил «стандарты» по входам для тюнера, магнитной ленты и линейного входа в 155 мВ, 180 мВ, 200 мВ, 220 мВ, 250 мВ и 300 мВ. У современных аппаратов различия тоже наблюдаются, но уже не такие разительные.
Поэтому при согласовании между собой компонентов из разных эпох возникают.
Проблемы.
Первая проблема заключается в существенных различиях выходного уровня современных источников сигнала и чувствительности входов компонентов 80-х и 70-х годов.
Вторая проблема вытекает из первой — из-за высокой чувствительности (по современным меркам) входов «раритетных» аппаратов существует (и весьма серьёзный) риск перегрузки усилителя мощности.
Если посмотреть на характеристики старой аппаратуры, то мы увидим, что относительно стандартной чувствительностью для линейных входов, входов для CD-проигрывателя и тюнера является уровень 200 мВ. Причём больше всего вариаций встречается для входа тюнера, где чувствительность порой достигает 100-150мВ. Причины такого разнообразия неясны, да и неважны.
Гораздо более важным является тот факт, что «старомодный» уровень 200 мВ абсолютно не соответствует современному стандарту на выходные уровни CD, DVD и MD проигрывателей. Все без исключения эти устройства обеспечивают максимальное напряжение на выходе в 2В! Это в десять раз выше, чем входная чувствительность старых аппаратов.
Конечно, надо учесть, что в среднем уровень записи CD-дисков на 12 дБ ниже максимума. Следовательно средний уровень выходного сигнала составляет только 500 мВ. И ситуация кажется уже не такой катастрофичной. Но это опасная иллюзия, так как на правильно записанном компакт-диске пиковые уровни сигнала могут достигать 2 Вольт. И если ваш усилитель способен развить полную мощность уже при 200 мВ на входе, то такие пики сигнала вызовут сильнейшую перегрузку усилителя с весьма нежелательными, а порой и непредсказуемыми последствиями.
Резистивный аттенюатор.
К счастью, излишне высокий уровень выходного сигнала источника может быть довольно легко приведен к требуемому значению. Для этого нам потребуется простой резистивный делитель, представленный на рисунке:
Формула для расчета затухания в дБ: Ослабление=20log[R2/(R1+R2)].
Чтобы избавить читателей от «сложных» расчётов, в таблице ниже приведён ряд практически-ориентированных примеров:
Согласование
Кроме соотношения номиналов резисторов R1 и R2 (напомню, соотношение определяет затухание), мы должны учитывать и абсолютные значения этих резисторов. По каким критериям?
Со стороны входа аттенюатора мы должны принимать во внимание выходной импеданс источника сигнала, а со стороны выхода — входное сопротивление усилителя. Для примера рассмотрим учёт входного сопротивления усилителя.
Обратимся к высокочастотной технике. Здесь всегда пытаются обеспечить передачу максимальной мощности сигнала. Согласитесь, неплохая идея? Для этого необходимо, чтобы входное сопротивление аттенюатора было равно выходному импедансу источника сигнала.
В аудиотехнике практикуется совсем другой подход. Здесь стараются как можно меньше нагружать источник сигнала (т.е. входное сопротивление последующих компонентов делают как можно больше) иначе при перегрузках ограничение сигнала будет частотно-зависимым. То есть нарушается линейность источника сигнала, что в Hi-Fi и уж тем более в Hi-End системах недопустимо! Вдобавок сильное ослабление сигнала может привести к росту уровня шумов.
Учитывая вышесказанное, сопротивление нагрузки стоит выбирать минимум в 10 раз выше выходного сопротивления источника сигнала. Это проиллюстрировано на рисунке:
Выходное сопротивление большинства источников сигнала находится в диапазоне от одной до нескольких сотен Ом. Если мы обеспечим сумму сопротивлений R1 и R2 в интервале от 10 кОм до 20 кОм, то таким образом наш аттенюатор будет вполне безопасной нагрузкой для источника сигнала. Кстати, это было учтено при расчете значения резисторов приведенной выше таблице.
Конструкция.
С точки зрения конструкции, естественно, тут варианты могут быть разными, в зависимости от ваших способностей и подручных средств. Приведенные ниже фотографии показывают одну из возможных реализаций аттенюатора. Довольно, простую, эстетичную и удобную. Если использовать маломощные резисторы (0,125 Вт), то они легко помещаются в корпусе RCA-переходника.
Защитить контакты можно термоусадочной трубкой. Для удобства эксплуатации на корпусе стоит пометить затухание вашего аттенюатора.
Обратите внимание, что для снижения шумов, аттенюатор необходимо подключать на входе усилителя, а не на выходе источника. Если резисторы монтируются не в переходник, а в разрыв сигнального кабеля, то часть кабеля, подключённая ко входу усилителя, должна быть как можно короче.
Если вы часто экспериментируете с аппаратами в своей аудиосистеме или ищите «свой звук», то, скорее всего, будет очень полезно иметь набор таких аттенюаторов, перечисленных в таблице 1.
Статья подготовлена по материалам журнала «Электор Электроникс»,
вольный перевод Главного редактора «РадиоГазеты».
L-pad или Г-образные аттенюаторы.
Всем привет, данная запись есть также у меня в БЖ, так как на этапе создания девайса был выявлен дефицит информации — решено тему осветить, полагаю кому-нибудь она тоже поможет.
Итак вчера закончился экшн по созданию тех самых. Цель у них одна — понижение уровня на некоторое количество децибел. Конкретно мне нужно было приглушить твиттеры (пищалки).
Почитать про них можно здесь например: Устройства частотной коррекции.
Рассчитать нужные резисторы можно тут: Расчёт фильтров акустических систем. Там можно рассчитывать фильтра разных видов, и самый последний — тот самый L-pad. Очень полезный калькулятор, считаю маст хэв.)
У меня же случилось следующим образом: как обычно, я ничего не знал про эти самые аттенюаторы, и даже не собирался честно говоря, но судьба внесла свои коррективы). Пару дней изучал инфу, далее же начал заниматься рукоделием.
За сим со всеми прощаюсь, после небольшой отстройки напишу отчёт о всей системе. Всем бобра и ровных дорог)
Что такое аттенюатор, принцип его работы и где применяется
При разработке электронных схем обычно приходится решать задачу усиления сигналов – увеличения их амплитуды или мощности. Но бывают ситуации, когда уровень сигнала требуется, наоборот, ослабить. И эта задача не так проста, как кажется на первый взгляд.
Что такое аттенюатор и как он работает
Аттенюатором называется устройство для преднамеренного и нормированного уменьшения амплитуды или мощности входного сигнала без искажения его формы.
Принцип работы аттенюаторов, применяемых в радиочастотном диапазоне – делитель напряжения на резисторах или конденсаторах. Входной сигнал распределяется между резисторами пропорционально сопротивлениям. Самое простое решение – делитель из двух резисторов. Такой аттенюатор называется Г-образным (в зарубежной технической литературе – L-образным). Входом и выходом может служить любая сторона этого несимметричного по схеме устройства. Особенность Г-аттенюатора – низкий уровень потерь при согласовании входа и выхода.
Виды аттенюаторов
На практике Г-аттенюатор используется не так часто – в основном, для согласования сопротивлений входа и выхода. Гораздо шире для нормированного ослабления сигналов применяются устройства П-типа (в зарубежной литературе Pi – от латинской буквы π) и Т-типа. Такой принцип позволяет создавать устройства с одинаковым входным и выходным сопротивлением (но при необходимости можно и с различным).
На рисунке представлены несимметричные устройства. Источник и нагрузка к ним должны подключаться несимметричными линиями – коаксиальными кабелями и т.п. с любой стороны.
Для симметричных линий (витая пара и т.п.) применяются симметричные схемы – их иногда называют аттенюаторами H- и О-типа, хотя это всего лишь разновидности предыдущих устройств.
Добавлением одного (двух) резисторов аттенюатор Т- (H-) типов превращаются в мостовые.
Аттенюаторы выпускаются промышленностью в виде законченных устройств с разъёмами для подключения, но их можно выполнять и на печатной плате в составе общей схемы. Резистивные и емкостные аттенюаторы имеют серьезный плюс – они не содержат нелинейных элементов, что не искажает сигнал и не приводит к появлению в спектре новых гармоник и к исчезновению существующих.
Кроме резистивных существуют и другие виды аттенюаторов. В промышленной технике широко применяются:
Эти типы устройств используются в СВЧ-технике и в световом диапазоне частот. На низких и радиочастотах применяются аттенюаторы на основе резисторов и конденсаторов.
Основные характеристики
Главным параметром, определяющим свойства аттенюаторов, является коэффициент ослабления. Он измеряется в децибелах. Чтобы понять, во сколько раз уменьшается амплитуда сигнала после прохождения ослабляющей цепи, надо коэффициент пересчитать из децибел в разы. На выходе устройства, уменьшающего амплитуду сигнала на N децибел, напряжение будет меньше в M раз:
Формулы достаточно сложны для расчетов в уме, поэтому лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами, коих в интернете великое множество.
Для регулируемых устройств (ступенчатых или плавных) указываются пределы настройки.
Другой важный параметр – это волновое сопротивление (импеданс) по входу и выходу (они могут совпадать). С этим сопротивлением связана такая характеристика, как коэффициент стоячей волны (КСВ) – она часто указывается на изделиях промышленного производства. Для чисто активной нагрузки этот коэффициент вычисляется по формуле:
Из остальных важных характеристик надо упомянуть:
Также важен такой параметр, как точность – он означает допустимое отклонение ослабления от номинального. У промышленных аттенюаторов характеристики наносятся на корпус.
В некоторых случаях важна мощность устройства. Энергия, не дошедшая до потребителя, рассеивается на элементах аттенюатора, поэтому критично не допустить перегрузки.
Существуют формулы для расчета основных характеристик резистивных аттенюаторов различной конструкции, но они громоздки и содержат логарифмы. Поэтому для их применения нужен, как минимум, калькулятор. Поэтому для самостоятельного расчета удобнее использовать специальные программы (в том числе, онлайн).
Регулируемые аттенюаторы
На коэффициент ослабления и КСВ влияет номинал всех элементов входящих в состав аттенюатора, поэтому создавать устройства на резисторах с плавным регулированием параметров сложно. Меняя ослабление, надо подстраивать и КСВ и наоборот. Такие задачи можно решить, применяя усилители с коэффициентом усиления меньше 1.
Подобные устройства строят на транзисторах или ОУ, но возникает проблема линейности. Нелегко создать усилитель, не искажающий форму сигнала в широком диапазоне частот. Гораздо шире применяется ступенчатое регулирование – аттенюаторы включаются последовательно, их ослабление складывается. Те цепи, что необходимо – шунтируются (контактами реле и т.п). Так набирается нужный коэффициент ослабления без изменения волнового сопротивления.
Есть конструкции устройств для ослабления сигнала с плавной регулировкой, построенные на широкополосных трансформаторах (ШПТ). Они применяются в любительской связной технике в тех случаях, когда требования к согласованию входа и выхода невысоки.
Плавная настройка аттенюаторов, построенных на волноводах, достигается изменением геометрических размеров. Оптические аттенюаторы также выпускаются с плавной регулировкой затухания, но такие приборы имеют достаточно сложную конструкцию, так как содержат систему линз, оптических фильтров и т.д.
Область применения
Если аттенюатор имеет различные входные и выходные сопротивления, то, кроме функции ослабления, он может выполнять роль согласующего устройства. Так, если надо соединить кабели 75 и 50 Ом, между ними можно поставить рассчитанный соответствующим образом, и вместе с нормированным затуханием можно поправить и степень согласования.
В приемной технике аттенюаторы применяются для исключения перегрузки входных цепей мощными побочными излучениями. В некоторых случаях ослабление мешающего сигнала даже одновременно со слабым полезным сигналом может улучшить качество приема за счёт снижения уровня интермодуляционных помех.
В измерительной технике аттенюаторы могут применяться в качестве развязки — они уменьшают влияние нагрузки на источник эталонного сигнала. Оптические аттенюаторы широко применяются при тестировании приёмо-передающей аппаратуры для волоконно-оптических линий связи. С их помощью моделируют затухание в реальной линии и определяют условия и границы устойчивой связи.
В аудиотехнике аттенюаторы применяются в качестве устройств регулирования мощности. В отличие от потенциометров, они делают это с меньшими потерями энергии. Здесь проще обеспечить плавную регулировку, так как волновое сопротивление не важно – имеет значение лишь ослабление. В телевизионных кабельных сетях аттенюаторы исключают перегрузку входов телевизоров и позволяют сохранить качество передачи независимо от условий приема.
Являясь не самым сложным устройством, аттенюатор находит самое широкое применение в радиочастотных цепях и позволяет решить различные задачи. На СВЧ и оптических частотах эти приборы строят по-другому, и они являются сложными промышленными узлами.
Что такое триггер, для чего он нужен, их классификация и принцип работы
Что такое резистор и для чего он нужен?
Что такое термистор, их разновидности, принцип работы и способы проверки на работоспособность
Что такое операционный усилитель?
Что такое делитель напряжения и как его рассчитать?