Способ формирования амплитудно-частотной характеристики усилителя для воспроизведения сигнала, записанного на грампластинку (RIAA корректор)
METHOD FOR SHAPING THE AMPLITUDE FREQUENCY RESPONSE OF AN AMPLIFIER FOR REPRODUCING A SIGNAL RECORDED ON A GRAMOPHONE RECORD (RIAA EQUALISER)

1. Название изобретения, его назначение
Способ формирования амплитудно-частотной характеристики усилителя для воспроизведения сигнала, записанного на грампластинку (RIAA корректор).
2. Область техники H03F 3/181
Изобретение относится к транзисторным усилителям электрических сигналов. Техническим результатом изобретения является повышение верности воспроизведения входного сигнала, улучшение массогабаритных характеристик, повышение технологичности и надежности за счет уменьшения количества элементов схемы. Сущность изобретения: амплитудно-частотная характеристика усилителя для воспроизведения сигнала, записанного на грампластинку формируется при помощи фильтра верхних частот с заданной постоянной времени τ=L/R. Функцию сопротивления R выполняет динамическое сопротивление полевого транзистора, который одновременно является усилительным элементом схемы. Величина L задается катушкой индуктивности, один конец которой соединен с истоком полевого транзистора, второй соединен с общим проводом питания схемы. Усиленный сигнал с заданной амплитудно-частотной характеристикой снимается со стока полевого транзистора, который через резистор нагрузки соединен с положительным выводом питания схемы.
Уровень техники
Известно несколько способов формирования амплитудно-частотной характеристики усилителей с заданной постоянной времени τ=L/R:
- «AN М-10 phono» производства Audio Note Japan;
- использование в качестве L индуктивности рассеяния описан в 2001 году в журнале «Аудиомагазин» А.М. Лихницкким в статье «RX-корректор». Этот способ был подтвержден патентом US 7,493,180 В2 от 17.02.2009.
-6
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, примененный российской аудио инжиниринговой компанией Next Sound в фонокорректоре «Next Sound Lx» https://www.hi-fi.ru/news/dom/detail/fonokorrektor-next-sound-lx/. В корректоре «Next Sound Lx» функцию сопротивления R выполняет динамическое сопротивление электронной ламы. Однако сопротивление электронных ламп составляет от нескольких сотен до тысяч Ом, что в соответствии с формулой постоянной времени, не применимо для коррекции амплитудно-частотной характеристики в области верхних звуковых частот (τ=L/R=75* 10 секунд).
3. Сущность изобретения
-6
Техническим результатом данного способа формирования амплитудно-частотной характеристики является получение динамического сопротивления R=16,6 Ом участка сток-исток полевого транзистора одновременно являющимся усилительным элементом, что позволило получить заданную коррекцию амплитудно-частотной характеристики τ=75*10 секунд (RIAA коррекцию) в наиболее чувствительной для человеческого уха полосе частот.
Технический результат достигается выбором рабочей точки на максимально ровном резистивном участке выходной характеристики полевого транзистора. Небольшие размеры полевого транзистора и индуктивности позволили получить значительный выигрыш в массогабаритных показателях, а также, показателях надежности RIAA корректора по сравнению с ближайшим аналогом.
4. Краткое описание чертежей
На изображении Фиг. 1 показана выходная вольтамперная характеристика для N- канального полевого транзистора с управляющим PN переходом. При напряжении затвор-исток от -0,2 до 0 Вольт зависимость тока исток-сток линейная и соответствует закону Ома для участка цепи.
Динамическое сопротивление участка исток-сток транзистора в точке с током 3,7 мА определена по формуле:
дин
R=ΔU/ΔI
BX
ВЫХ
На изображении Фиг. 2 показан способ формирования амплитудно-частотной характеристики (RIAA коррекция). Входной сигнал через контакт U подан на затвор полевого транзистора, исток которого через индуктивность L соединен с минусом источника питания. Выходной сигнал U снимается со стока полевого транзистора, нагрузкой которого служит резистор R, соединенный с плюсом источника питания. Математически выраженная функция зависимости выходного сигнала от входного имеет вид:
ВЫХ
BX
U/U=k0/(1+j* ω * τ2),
где:
ВЫХ
BX
U, U - амплитуды сигналов на выходе и входе соответственно;
k0 - коэффициент усиления, не зависящий от частоты;
j - мнимая единица;
ω=2π*f;
f - частота сигнала;
τ2=(L*ΔI)/ΔU - задает частоту раздела среднечастотной и высокочастотной областей.
Результирующая амплитудно-частотная характеристика (RIAA коррекция) показана на Фиг. 3.
5. Осуществление технического результата изобретения
Для проверки правильности предположений и расчетов, приведенных в описании изобретения был изготовлен действующий макет RIAA корректора по приведенной на Фиг. 4 схеме электрической принципиальной.
Усиление и частотная коррекция напряжения входного сигнала с постоянной времени τ2 происходит в первом каскаде, реализованном по каскодной схеме на транзисторах VT1 и VT2. Необходимый коэффициент усиления определяется сопротивлением резистора R5 и напряжением питания каскада. Характеристики каскада и характер его искажений определяются режимами VT2 которые заданы диодом Зенера. Усиленное напряжение, амплитудно-частотная характеристика которого в области частот от 1000 Гц до 20000 Гц соответствует стандарту RIAA через резистор R6 подано на истоковый повторитель, на транзисторе VT3 с источником тока на транзисторах VT4, VT5. Истоковый повторитель нагружен на межкаскадный трансформатор МКТ1, выходное напряжение с которого подано на следующие каскады RIAA корректора.
Фото действующего макета RIAA корректора показано на Фиг. 5.