Какими параметрами характеризуется система АРУЗ?
Наиболее важными параметрами для системы АРУЗ являются время срабатывания и время восстановления, показывающие инерционность ее работы. Время срабатывания показывает запаздывание системы относительно момента превышения определенного, заранее установленного уровня сигнала. Чем меньше время срабатывания, тем меньше искажение в начале записи сигнала повышенного уровня. Время восстановления определяет запаздывание процесса установления номинального уровня записи. Его обычно выбирают достаточно большим, чтобы не изменить динамический диапазон фонограммы и ослабить шумы в паузах.
Время срабатывания и время восстановления системы АРУЗ определяют ее динамические характеристики и могут изменяться в зависимости от вида записи (музыка, речь), качественных показателей магнитофона, группы его сложности и т. п. Например, в диктофонах, где основным критерием качества является разборчивость текста и допускается небольшая перемодуляция, время срабатывания выбирают в пределах 40 — 120 мс, а время восстановления — около 0,5 с. В бытовых магнитофонах время срабатывания обычно бывает 20-100 мс, а время восстановления зависит от вида записи и при записи речи его выбирают в пределах 1 — 4 с и три записи музыкальных програ/мм б — 10 и даже 20 с.
Рис. 18. Схема АРУЗ простого кассетного магнитофона
Кроме динамических параметров система АРУЗ характеризуется диапазоном входных и выходных сигналов. Например, при изменении входного сигнала на 26 — 40 дБ ток записи должен изменяться всего на 2 — 5 дБ. Кроме того, система АРУЗ не должна вносить дополнительных нелинейных искажений и помех при переходных процессах, иметь малый уровень собственных шумов. Работа системы АРУЗ должна иметь достаточно высокую стабильность во времени и при изменениях окружающей температуры. На рис. 1-8 показана часть УЗ и наиболее распространенная схема системы АРУЗ (для упрощения элементы создания предыскажений не показаны). Сигнал от источника звука, усиленный транзистором VTI, через ограничивающий резистор R3 подается на корректирующий усилитель — транзисторы VT3 — VT5. С эмиттера транзистора VT5 сигнал через конденсатор С6 подается на зались и через конденсатор С5 и резистор R8 — в систему АРУЗ. Далее выпрямляется диодом VD1 и через ограничивающий резистор R4 поступает на базу транзистора VT2, участок коллектор — эмиттер которого совместно с резистором R3 выполняют функцию переменного делителя напряжения.
Если выходной сигнал транзистора VT5 недостаточен для открывания диода VD1, ток в цепи базы транзистора VT2 отсутствует и сопротивление участка коллектор — эмиттер этого транзистора максимально. При повышении уровня входного сигнала диод VD1 открывается, на базе транзистора VT2 появляется напряжение положительной полярности и сопротивление участка коллектор — эмиттер понижается. Это приводит к изменению соотношения плеч делителя напряжения, сигнал ,на базе транзистора VT3 и на выходе УЗ уменьшается. Дальнейшее повышение уровня входного сигнала приводит лишь в незначительному увеличению тока записи, что и требуется от системы АРУЗ.
В этой схеме время срабатывания в миллисекундах
t1=3T1 = 3*10-3*(R8 + Rд)*С4,
где Rд — сопротивление диода VD1 в прямом направлении в омах (для германиевого диода оно около 250 Ом). Тогда t1= (470+250)X Х50-10-3 = 36 мс и t1=120 мс.
Время восстановления t2«3-T2=3- 10~3(R4 + RT) -С4, где RT — сопротивление участка эмиттер — база транзистора VT2, которое для кремниевого транзистора составляет около 10 кОм. В нашем случае т2= (6800-10 000)-50Х X10-3 = 0,85 с и t2 ~ 2,5 с.
В заключение укажем, что кремниевые диоды в системе АРУЗ применять невыгодно из-за большого падения напряжения в прямом направлении. Наоборот, в системе АРУЗ желательно использование германиевого диода с малым пороговым напряжением.
Какие системы шумопонижения используются в бытовых магнитофонах?
В бытовых магнитофонах используют следующие системы шумопонижения: пороговую, динамический ограничитель шума (DNL) и компандерную («Долби-В»).
В чем разница между пороговой системой шумопонижения и динамическим ограничителем шума?
Принцип работы пороговой системы шумопонижения основан на том, что в паузах полезного сигнала, когда шумы ленты и элементов схемы (например, транзисторов) становится особенно заметными, коэффициент усиления УВ или УУ, работающего в режиме воспроизведения, автоматически уменьшается. Распознавание паузы происходит по различию уровней полезного сигнала и шума с некоторой временной задержкой. Вводимое в состав УВ или УУ пороговое устройство должно эффективно снижать шумы, не сужая динамического диапазона магнитофона в целом.
Принцип работы динамического ограничителя шума основан на так называемой динамической фильтрации сигнала. Иначе говоря, такой ограничитель автоматически регулирует полосу пропускания УВ или УУ, работающего в режиме воспроизведения.
Установлено, что спектр музыкальных сигналов зависит от громкости исполнения: с уменьшением громкости относительное содержание высших гармоник в сигнале уменьшается и при тихом звучании (пианисимо) излучаются преимущественно основные тона музыкальных инструментов, верхний порог которых не превышает 4,5 кГц. Следовательно, если во время тихого исполнения и паузы полосу пропускания УВ или УУ уменьшить до 4,5 — 5 кГц, то это лишь незначительно ухудшит качество воспроизведения, в то время как характерные для магнитной записи высокочастотные шумы будут в значительной мере ослаблены. При увеличении уровня сигнала полоса пропускания УВ или УУ расширится, поскольку высокочастотные шумы маскируются полезным сигналом и подавлять их нет особой надобности. Из сказанного ясно, что пороговая система шумопонижения ограничивает коэффициент усиления УВ или УУ в паузах, а динамический ограничитель шума — полосу пропускания усилителя.