СИДИ СЕБЕ, РЕГУЛИРУЙ...
L-АТТЕНЮАТОР
А.Белканов
А. Белканов. Родился в России. Закончил ЛИКИ (Ленинградский Институт Киноинженеров) в 1980-м г. Где и кем только не работал. К звуку отношение философское: "... Звук должен быть экологически чистым, тогда и восприятие его будет здоровое. Синтетика вредна не только желудку, но и ушам". Любимая собака - такса по кличке Торинес ЮП, ласково - Торька. Любимая шутка: Мужик, да у тебя рак ушей! Надо удалять... Из напитков - кофе, молоко, водка.
Борьба за качественные элементы в схемах ведется не только в аудиоиндустрии. В промышленном оборудовании
и, особенно в военном, этому уделяют самое пристальное внимание. Именно милитаристской электронике западные
аудиофилы обязаны "крутыми" комплектующими таких фирм, как Solen, Penny & Giles, Bourns, Alien Bradly,
Grayhiil, Dubilier, Spectrol и др. Не говоря уже об известных и более доступных: Nichicon (Nippon
Chemi Con), Wima, Roederstain, Vishay, Bey-schlag и многих прочих. Сетовать на то, что будь у нас
элементная база, которую используют серьезные производители звукотехники, вот тогда бы мы.., занятие
пустое. Пользователи компьютеров вопрос этот давно решили - стали приобретать лучшие PC "белой" сборки.
Отечественные производители звукотехники попытаются возразить, что мол PC год от года падают в цене,
а хороший танталовый резистор Shinkoh или Solen стоит 3-5$ и в цене не упадет еще долго. Еще дороже
потенциометры фирм Alps или Noble, за которые поставщикам импортной электроники Conrad Electronics или
Furnell нужно выложить 30-40$.
Так вам же, господа,требуется все самое-самое, причем очень дешево. Но где бывает бесплатный сыр,
все знают. И чтобы такие элементы применять, нужно быть достаточно рентабельным и ХОРОШО раскупаемым.
Пока нет имени, придется писать на простой вместо гербовой.
До сих пор самым популярным остается регулятор с нанесенным на подложку проводящим слоем, по которому
снует ползунок. Он и определяет коэффициент деления между входным и снимаемым напряжением. В большинстве
случаев высокоомный проводящий слой образован коллоидным раствором углерода (графита), микрочастицы
которого на границе друг с другом имеют непредсказуемый по величине и форме контакт. Компаунд, работающий
связующим, также не способствует однородности проводящей структуры. Металлопленки обладают существенно
лучшими характеристиками и в плане однородности проводника и по износоустойчивости. Но при этом возникают
проблемы в контактной паре пленка-ползунок. Хорошо, если эта пара из металла одного типа, а то ведь ради
износоустойчивости скользящий конец снарядят крупинкой графита или вовсе иного металла 1.
В результате на таком регуляторе можно насчитать с десяток-контактных пар, причем каждая из них вносит
свое, только ей присущее, влияние на сигнал. Качество механических узлов обсуждать излишне, когда
скользящий контакт принудительно шунтируют высокоомным резистором на "землю"2 (И создают таким образом
еще один путь сигналу).
Лучшей, но только внешне, считается конструкция ступенчатого регулятора a la' "Бриг". Здесь по своему
выбору можно рассчитать любую характеристику регулирования и определить шаги изменений выходного напряжения.
С трудоемкостью отбора дискретных резисторов обычно не считаются, привлекает безразрывный принцип перемещения
контакта и механическая надежность.
Посмотрите на Рис.1.
Ясно, что чем ниже движок опускается на "затухание", тем больше резисторов встает на пути сигнала.
И чем больше ступеней, тем хуже для него в конечном счете. В сильном увеличении место очередного контакта
для съема сигнала выглядит следующим образом - Рис.2.
Выходит, что при переходе с резистора на резистор получается не менее двух контактных пар (вывод-припой-вывод)
в лучшем сгу-чае. Если резисторы разнесены
чуть дальше, добавьте сюда еще две контактные пары за счет перехода припоя на медь и с меди на припой
следующего места пайки. Картина устрашающая и применение серебросодержащих и чисто оловянных припоев
с нейтральными флюсами лишь подсластит пилюлю. Но где гарантия, что ни одна пайка не перегрета, а выводы
резисторов не были до того облужены неизвестным припоем? Конечно, можно соединять выводы элементов
скруткой и закреплять точечной сваркой (что в 50-е годы делалось на оборонных производствах, да в приемниках
типа"Урал" и "Казахстан") но, тогда такой резистор будет стоить никак не меньше $ 50, что уже сравнимо
по цене с импортными, а количество сделанных в смену не устроит любителей звука какой-нибудь деревни N.
В самодельном производстве это возможно когда придется построить маленький (ампер на 20 )свварочный
аппарат постоянного тока (где дуга стабильнее и капля сварки ровнее), уметь приготовить флюс, иначе
латунь либо медь станет выгорать и соединяться не захочет и, наконец, овладеть навыком сварщика.
Всего-то делов!
За последние 5-8 лет отмечен интерес к регуляторам L-типа или по-русски Г-типа. Метод не нов и опытные
электронщики используют его по необходимости. Схема на Рис.3.
В этом случае сигнал минует лишь резистор R0, а часть сигнала, которую требуется погасить, шунтируется
движком резистора RX. С точки зрения вносимых искажений такой метод предпочтительнее,чем указанные выше,
хотя и не лишен недостатков:
1. В верхнем положении (min громкость) движка, устройство на входе которого размещен резистор, будет
обладать входным сопротивлением близким к R0. Если оно мало (до 10 кОм), то каскад на него нагруженный
будет испытывать перегрузку по току и ограничение по амплитуде выходного сигнала. К тому же разделительный
конденсатор на выходе пред-усилителя, ограничивающий частотную характеристику снизу, должен быть не
меньше 10-15 мкФ. Лучше будет, если на регулятор будет работать повторитель, транзисторный или ламповый.
2. В зависимости от положения движка изменяется входное сопротивление устройства. Но если буфер CD-проигрывателя
или предварительного усилителя способен работать на min сопротивление R0, то ничего страшного.
3. При любом RX, благодаря последовательному включению R0, происходит деление входного сигнала. При
отношении R0/RX=1, выходной сигнал будет в два раза (-6 дБ) меньше входного. Если вы захотите, чтобы
R0 было равно стандартному значению 47 кОм при минимально вносимом затухании (max громкость, нижнее
положение движка) -1 дБ, то RX должен быть не менее 384 кОм. Уже много, так как входное сопротивление
усилителя способно шунтировать RX и тогда затухания е -1 дБ увы, не получить.
Я использую довольно грубый дискретный аттенюатор всего на 12 положений, с R0=6,96 кОм (зато он танталовый
Solen). Схема дана на Рис.4. Впрочем, каждый может рассчитать его по своему усмотрению, по требованиям
собственного тракта.
Формулы для логарифмической характеристики даны ниже:
(1) RX=R0(1/X-1)
(2) X=10-n(dB)/20
Где X - абсолютное значение затухания. К примеру, при -3 дБ оно равно 0,7079, при -10 дБ равно 0,316.
Остается при каждом заданном значении затухания в дБ вычислить значение RX (их будет столько, сколько
ступеней у регулятора), а разница между двумя соседними RX и будет номиналом резистора, который требуется
впаять между двумя контактами.
Необходимые замечания.
1. Движок можно присоединить и на верхний вывод цепочки. Тогда регулятор становится "Громкостью",
но при этом всю цепочку нужно развернуть на 180°.
2. Вместо дискретного переключателя можно поставить обычный потенциометр с логарифмической зависимостью.
3. Чтобы вычислить любое значение затухания в децибелах, используйте простое правило: децибелы складываются,
а их абсолютные значения перемножаются.
Например, затухание -10 дБ равно 5 + 5 (дБ), что дает 0,562 х 0,562=0,316. Или -24 дБ равно
5 + 5 + 5 + 5 + 4 (дБ), что результате дает 0,562 х 0,562 х 0,562 х 0,562 хО,631 = 0,0631.
Значения затуханий снесены в таблицу:
- 0,5 дБ = 0,944
- 1 дБ = 0,891
- 2 дБ = 0,7943
- 3 дБ = 0.7079
- 4 дБ = 0,6309
- 5 дБ = 0,562
- 6 дБ = 0,5012
В заключение следует заметить, что регуляторы подобного типа используют в своих предусилителях фирмы
Genesis, Melos, Balanced Audio Technology (В.А.Т.), Audio Synthesis в пассивном коммутаторе Passion.
Если у вас в качестве источника CD, то для его низкоомного выхода (600 Ом и ниже) с напряжением 2 В
и более, проблем как правило не возникает. Усилитель должен иметь чувствительность не хуже 0,7 В и
входной импеданс выше 25 кОм (предпочтительнее - 100 - 150 кОм).
Чтобы избежать спада на ВЧ, межблочный кабель от регулятора должен обладать емкостью не более 300 пФ.
Сделать такой регулятор не сложно, и при достаточном количестве ступеней можно обойтись без "баланса",
используя два моно. Применяя только CD, можно обойтись и без предусилителя, включив "тупо" регулятор
на пути сигнала от источника к усилителю мощности. Попробуйте!
1. Наскоро, о природе возможных искажений сигнала, можно прочесть в статье Д.Андронникова
"Контактно-резисторный коммутатор входов"
2. В момент отрыва контакта от дорожки вход устройства "повисает" в воздухе,и любая наводка летит
на выход, куда подключен нежный ВЧ. Сколько уже было летальных исходов...