~
Försvagad basåter-givning vid låg volym har många försökt att kompensera genom s k fysiologisk
klangkon-troll, vanligen en- enkel bashöjning. Den har dessutom ofta svag-heten att "sitta fel"
i frekvens.
lad till volymkontrollens läge.
Man förutsätter då att Ijud-trycket står i ett absolut för-hållande till läget. Det är dock en sanning med stor modifika-tion. Man tar inte hänsyn till ett antal felkällor:
1. Lyssningsrummets volym_ Man kan tänka sig två typfall:
ett där rummet är 3 x 3 x 3 m, och ett där rummet är 6 x 7 x 4 m. l det sistnämnda fallet blir ljudtrycket ungefär 1/16 av ljudtrycket i det förra vid samma läge på volymreglaget.
2. Lyss'ningsrummets efter-klang,
3. Verkningsgraden hos högtalaren. Det kan utan vi-dare skilja en faktor 100 mel -lan mycket lättdrivna och mycket tungdrivna pjäser.
4. Impedansen hos högtala-ren. Det är inte ovanligt att man t ex växlar mellan 4 och 8 ohms last.
5.
Signalkällans nivå är inteaktuell ljudnivå har en överfö-ringsfunktion anpassad till örats' hörstyrkekurva .
Högta la r1j udets elektriska motsvarighet skall passera loudnessfiltret för att önskad korrigering skall ske innan sig-nalen går vidare till effektför-stärkare och högtalare. För att styrfunktionen skall fungera som avsett måste det "verk-liga ", okorrigerade, Ijudtryc-kel mätas. Därför finns det ytterligare ett elektriskt styr-bart filter (subfilter) vilket an-vänder samma kontrollsignal som loudnessfiltret. Subfiltret har exakt invers flJnktion mot loudnessfiltret och balanserar därför ut verkan av det sist:
nämnda.
Subfiltret är kopplat i serie med den förstärkta mikrofon-signalen och subtraherar loud-nesskorrigeringen innan Ijud-trycksbestämning sker.
Teckning: ANN GRUBBSTRÖM
Okritisk mikplacering
Mikrofonen ger en signal som är proportionell mot ljudtryc-ket i lyssningsrummet. Place-ringen av den är inte särskilt kritisk, eftersom de frekvenser som det i huvudsak är fråga om är relativt låga. Frekvenser under I 000 Hz har nämligen ringa riktverkan,
Som tumregel vid place-ringen kan man följa två råd:
1. Ungefär samma avstånd till höger som till vänster
hög-~
Hittills har heller ingen räknat in den verkliga ljudnivån i rummet - men den här konstruktionen är ve-terligt den första som känner av ljudtrycket och avsätter en bashöj-ning som nära ansluter sig till hörselns
känslighetskurva i alla lägen.
densamma för grammofon, ra- , . . - - - :
~
Här får du som EV-läsare en unik chans att bygga en egen loudnesskrets enligt en patentsökt konstruktions
originalritningar!
av
ERIK
JANSSON~ Vid reproducering av ljud har man alltid brottats med problemet att örat reagerar olinjärt i relation till Ijud-trycksnivån. Det gäller fram-för allt för frekvenser lägre än I 000 Hz_ Ju lägre nivån är, desto lägre blir örats känslig-het.
Den konventionella metod som används för loud nesskom-pensering är en mycket grov justering som är direkt
kopp-dio och bandspelare.
Den konstruktion vi prese n-terar här tar hänsyn till alla de nackdelar som finns med exi-sterande metod för loudnes-skompensering, Yttersta målet är ju att kunna reproducera musik på ett mer tillfredsstäl-lande sätt än vad som varit möjligt tidigare.
Verkligt ljudtryck st y-r kompensering Konstruktionen är kontinuer-ligt självreglerande och bygger på att man mäter ljudtrycket i rummet med en mikrofon. Loud nesskom penseri ngen styrs sedan med en spänning som är proportionell mot Ijud-trycket. Ökar ljudtrycket så minskar basnivån och vice versa.
Pra ktiskt sker detta genom att mikrofonsignalen för-stärks, filtreras, likriktas och medelvärdesbildas innan den påverkar ett elektriskt styrbart filter {loudnessfilter}, som för
38
elektronikvIIrIden - NR 4 - 1983, 20
~-l-
j'+!r-~I ' r:ttt= ' =::t ;==I~ ' :::!1::ll:UU~' 2~0 -l-- -t-l-l-Uljll l .... /.~
l ! I I
I!I ,;-;;--...
~20 100 500 1000 5000 10000
Loudnessnivå i phon
Dessa bekanta kurvor visar hur öra~ uppfattar ljud av olika frekvenser vid olika nivåer. Alla punkter på en kurva uppfattas av örat som lika starka. Den verkliga nivån varierar då högst betydligt med frekvensen.
Om man har två toner på 1_000 och JOO Hl, så uppfattas båda lika starkt om de båda håller en nivå på 90 dB. Om nivån i stället sänks till 50 dB måste 100 Hz-tonen ökas ca 18 dB i förhållande till 1000 Hz-tonen. Det är dettafenome,; som den beskrivna loudnesskompensa-torn skall råda bot på, på ett teoretiskt riktigt och i praktiken välljudande sätt!
UT
I~PUT
R16 12k
R9
12k
41k
R22 R 21 15k+ 12V ut
~
M~trings
spmng , in
7 6 5 I. 3 2
le 3 4066
Komplett schema för kompensatorn. Man kan driva med en stabiliserad spänning på 12 V eller en likriktad råspänning på 14 - 30 V. l det senare fallet används stabilisatorn lC4 och glättningskondensatorn CIO.
talare, till + 310 mY,
fHOMTON~ o-~----..,
Loudnesskompensation finns i åtskilliga förstär-kare. Undantagslöst är den då utförd så att kompense-ringsgraden hänger sam-man med ställningen hos volymratten och inte med ljudtrycket. l det här ex-emplet får man alltså en bashöjning under en viss inställning.
2. Mer än 2 m avstånd till
högtalarna, När mikrofonsignalen är
noll får man alltså 3 10 m Y i punkt B. och när signalen ökar kommer spänningen i punkt B att sjunka,
CONfROlS
P.IA VOlUME
4Slt. .~, OIJTPIITHJ
P--_---'~~ POW[R AWuflER
" i
)n
+d13
t+.
"LOUD~ESSFILTER"
- ---
-' I ~:/
I ----:~; "
-dR , ~
t
' ) . :frekvens
/"
filter innan likrjktare
För att man skall få en riktig bild av ljudtrycket måste man ta bort den loudnesskompensering man själv har infört. Den utjämnas i mätsigna-len genom att man låter mikrofonsignamätsigna-len passera ett exakt inverst loudnessfilter, som styrs på samma sätt som det vilket påverkar ljudet.
Om .inte detta går att reali -sera får man själv pröva sig fram till en användbar place-ring, Själv har jag byggt in kort och mikrofon i min effe kt-förstärkare som har galler -topp, Fantasten kan ju mon-tera mikrofonen vid favori t-Iyssnarfå töljen,
Likspänningsstyrt loudnessfilter
C 18 och R 15 bildar ett hög-passfilter på 48 Hz för mikro-fonsignalen, I IC2A sker en spänningsförstärkning innan signalen går vidare till det filter som tar bort loudn es-skompenseringen,
Från utgången på ubfiltret, ICI stift 7, går signalen till IC2C, som är kopplad som en lågpassfiltrerande halvvågslik -riktare, Likriktaren utgång ka n h issas relativt sem ijord wed RIO, Vid trimningen tälls vilospänningen i punkt B
IC2D är en vanlig ,pän -ningsföljare som avlastar den relativt högohmiga likrikta r-kopplingen, IC2B är kopplad som komparator. Den slår om när spänningen i punkt B när-mar sig noll.
Följden av nivåskiftet på komparatorns utgång blir att IC3, som är en analog switch, intar, ledande tillstånd (50 ohm) och kortsluter mellan semijord och punkt
C.
Det som hänt 'i praktiken ,när kompara-torn och switchel1 aktiverat är att ljudtrycket blivit så högt att filtren skall låsas till rakfrekvensg~ng, Det gör de när spänningen mellan semijord och punkt B==O volt, Spä n-ningen i punkt B är lika med fyra gånger spänn'ingen i punkt D, jarls på näSla sida elektronikv§rlden - nr 4 - 1983
39
~
forts fr föreg sida
lel är den elektroniskt styr-bara filterkretsen. Den inne-håller fyra separata filterfunk-tioner, varav tre används i den aktuella konstruktionen. Två av dem går åt till loudnessfilt-ren (ett för varje kanal), och ett används till subfiltret.
Inställbart arbetsområde
Det är spänningen i punkt D, relativt semijord, som bestäm-mer filtrens överföringsfunk-tion. Skillnaden mellan loud-ness- och subfiltren är att sub-filtret ger en invers loudness-funktion, så att kompense-ringen balanseras bort.
Intrimningen av filterkret-sarna är gjord så att loudness-filtret ger konstant maximal bashöjning vid ljudtryck mel-lan O och 56 dB. Vid högre ljudtryck börjar filtret reglera.
Basen sänks mer och mer ända
upp till 86 dB. Däröver är överföringsfunktionen flat och konstant.
Hur man på bästa sätt skall utnyttja kretsens reglerom-råde är en fråga om vid vilka ljudtryck man normalt lyss-nar. Den experimentlystne kan laborera med att skjuta regler-skalan upp eller ner. Som ut-gångspunkt för dylika experi-ment har man glädje av. föl-jande data:
l. ~ikrofonförstärkaren är beräknad för ett mikrofonele-ment som ger 0,56 mV /74 dB spI (=ljudtrycksnivå).
2. ~ax bashöjning får man när spänningen i punkt B = 300 mV.
3. Flat kurva får man när spänningen i punkt B = O mV. 4. Om man inte vill att reg-leringen skall börja vid O dB, ökar man spänningen i punkt B. l bygg beskrivningen har vi
angett spänningen till 310m V, vilket får bashöjningen att börja avta vid 56 dB.
5. Förstärkningsfaktorn kan regleras med R20. I be-skrivningen är totala förstärk-ningen 268 gånger (ca 50 dB). Den beräknas som R I 7/ R 16 gånger R 19 /R20.
Enheten kan kopplas in i anläggningen på flera sätt. Om man inte vill gå in och löda i själva förstärkaren är det en-klast att koppla den till en monitoranslutning. l en sådan kommer ljudets två kanaler ut och kan kopplas tillbaka in igen efter det 'att signalen gått igenom loudnesskompensa-torn. Om man inte har någon monitorutgång men separata för- och slutsteg kan man i stället koppla in den mellan dem. Man kan också gå in i själva förstärkaren och bryta signalen och löda in
kompen--ro,G ANLOG ELEKTRONIK 830107 LOUDNE EN
0-1
\fiinHerlwrtritnin~ till IlIudnenl./llllf/enwtorn . .I'kala I: I.
- JG
H LUu I: U:lOUDNESSKO'1P
TRlHPUNKT A
JORD VÄNS TER KANAL
K(llIIponentplacerin~sritning. Oh.\·c'YI'era bygeln vid R 12!
40
elektronikvIlriden - NR 4 - 1983satorn. Lämpligt är i så fall att göra det vid volymkontrollen.
Bryt signalen ,i'n till potentio-metern, led den till tillsatsen och tillbaka in till'poten.
När enheten är rätt intrim-mad kan man vänta sig ett bättre balanserat ljud än nå-gonsin förr. ~an upplever att basen ljuder förhållandevis lika starkt vilken nivå man än lyssnar vid. l viss mån får man den effekten också med en enkel, passiv loudnesskompen-sering, men här regleras ton-l:>alansen på ett mycket mera exakt sätt. Och den balansen står sig även om innivåer och andra ting ändras.
Med andra ord får man här för första gången en hörbart ra,k frekvenskurva vid aHa ni-våer utan att behöva ta hänsyn till sådana osäkerhetsfaktorer som nivåer, verkningsgrader och rumsdimensioner! •
Komponentförteckning
1 st IC i 1 IC2
TOA 1074 ,LM 324 quad
ap amp IC3
IC4
4066 cmos switch 78L 12 + 12 V stab 10 R 1,3.4,6,8,9, 12 kohm
11..13,14,16
6 R2,5, 7,17.,18, 180 kohm 20
R12 R15 R19
47 ohm 33 kohm 1 Mohm
R21 1,5 kohm
R22 4,7 kohm ..
R 1 O 2 kohm trim-pot liggande 6 C1,3,5,6,9 10J.LF/16V.
3 C2,7,B 33 nF
3 C4,10,16,17100J.LF/16V 4 C11,13,15,18100nF
1 C12 470 nF
2 02,3 1 N 4002 1 Mikrofonelement (Elfa
85-1085 - 1)
omkopplare 2-vägs 2-polig Låda, sladd, kontakter Motstånd R 17 väljs med hän-syn till mikrofonens känslighet.
Det angivna värdet gäller för den föreslagna miktypen.
Komplett komponentsats ink I mönsterkort, komponenter, låda och kontakter (men utan nät del) kan köpas från Erik Jansson, Väs-tergatan 18, 411 13 Göteborg.
Priset är 285 kr inkl moms.