A ještě jednou kompresory dynamiky
Autor: Krysatec <krysatec(at)post.cz>,
Téma: Schémata, Vydáno dne: 07. 09. 2007
..článek jsem ještě upravil
kompresory
Kompresory dynamiky a některé obvody pro ně
Už dříve jsem tu psal o "uřvané reklamě" a o "rozhozené kabelovce", kdy
pravidelně aspoň některý z programů má úrovně audia na neskutečně nízkých či
vysokých hodnotách, ale každý týden je to jiný program. Po delší době
experimentování s různými obvody MA151 počínaje a A202D konče jsem došel k
závěru, že "tudy cesta nevede", neb zapojení obyčejně nefungují přesně jak
mají. U MA151 je to malý rozsah v kterém je vůbec stavu něco dělat a A202D
(TDA1002) není o moc lepší, o poměrně hrůzném zapojení a komplikacích s tímto
obvodem nemluvě. Navíc pokud regulace obou kanálů nejsou spřaženy dochází někdy
k tomu, že každý kanál nastaví jinou úroveň a začne popojíždět střed stereobáze
někam bokem, což působí dost divně a nepříjemně. (Zvláště pak u filmů, kdy se v
jednom rohu obrazovky cosi šeptá a v druhém střílí kulomet nebo když režie
vymyslí "úžasné efekty" na podobném principu. Teoreticky při obzvláště špatném
nastavení dvou obvodů s ALC nezávislých na sobě a s krátkou konstantou by mohlo
dojít např. i k tomu, že vlak přijíždějící zprava doleva by byl pořád zvukově
uprostřed, hi!)
Začal jsem tedy hledat co by se dalo použít, či lépe, zda není něco proti
podobným zrůdnostem již navrženo. Mimochodem, hledání není žádná radost, neb
podle různých zvyklostí se kompresory někdy zaměňují s limitery, někdy se
jmenují ALC (čili Automatic Level Control), v USA pro změnu i AGC (Automatic
Gain Control) a někde pro to aby to bylo ještě složitější i AVC (Automatic
Volume Control) - přičemž ty zkratky se používají někdy i pro jiné účely (např.
AVC pro vyrovnání zisku v mezifrekvenčních zesilovačích).
Po delší době jsem ale našel prakticky ideální obvod AN5285K (ovšem s neideální
dostupností a cenou: zatím mi ho nabídl pouze servis Panasonicu v Brně na
Křenové za 360CZK bez daně...). Na druhé straně se u něj nic nenastavuje, má
jen 9 noh a velmi dobré parametry, jak ostatně ukazuje jeho datasheet. Výhodou
je i poměrně velký rozsah napájecích napětí od 8,5 do asi 14V max, což jednak
není problém získat, druhak v případě stavby jako "externí zařízení" obvod
nebude patrně vyžadovat stabilizované napájení. Obvod je ostatně určen právě
pro televizory a videa a podle popisu má vyrovnávat to, co po něm chceme ( a
nahrazovat tak práci zvukařů v televizi a opravářů kabelovek domnívajících se,
že reklamy a upoutávky musi řvát jako postřelená kráva případně že
"pokud ten zvuk jde tak je to dobrý jak to je", hi). Z údajů vyplývá, že obvod
lze do jisté míry regulovat napětím v pinu 7, kde jde též vypnout řízení úrovně
a že obsahuje funkci zeslabení signálu když nastane situace, že na vstupu
"nic není" (pod 20mV RMS)) a zesiloval by se pouze šum! Tato funkce není ale
"mute"! Čili signál se neumlčí, pouze se přepne mimo ALC obvody a tím se
zabrání zvýšení zisku a tím i šumu na maximum. Za velkou výhodu považuji to, že
dle všeho není opravdu nic potřeba nastavovat, neb maximální vstupní signál co
obvod ještě zpracuje bez zkreslení je 2,8V RMS! Zapojení je tak jednoduché, že
k němu myslím není co dodat, snad jen to, že časová konstanta obvodu se dá
nastavit kombinací kondenzátoru a odporu v pinu 2 na hodnoty dle vašich potřeb.
Jelikož ovšem cena obvodu je velmi mírně řečeno děsivá, zkoušel jsem najít i
jiné alternativy a našel jsem jich hned několik, přičemž ovšem část z nich na
našem trhu zatím (nebo už?) není. Pro zajímavost jsou to: KA2224, KA7226,
TDA7284, TDA2054M, AN7312, KA22241C, S1A0241A01, BA3306 a BA3308. Jejich
datasheety a obyčejně i aplikační zapojení najdete případně na:
http://www.alldatasheet.net/ Problém je, že většina z nich je určena pro
magnetofony a tak je potřeba jejich zapojení různě upravit. Krom toho nemají
funkci zeslabení signálu, pokud je pod jistou úrovní (zdá se, že tohle nemá
žádný - AN5285K totiž přepíná signálovou cestu a obvod "mute" u BA3306 a 3308
má jiný účel a souvisí s jejich zapojením v magnetofonech). Což může být za
určitých okolností problém, neb v pauzách "kdy se nic neděje" se bude zvyšovat
šum. Na druhé straně například obvod BA3308 by měl jít běžně objednat např. v
GESu, neb ho mají v ceníku za asi 25CZK a počet součástek není o moc větší jak
s AN5285K. Ke všemu jeho datasheet obsahuje i návrh plošného spoje. Navíc je
zde možnost nastavit mu zisk pomocí odporů R5 a R6 a i zde se dá změnit časová
konstanta v pinu 5. Rozsah napájecích napětí je ještě vyšší jak u AN, od 4,5 do
16V! (Ovšem už ne tak rozsah vstupních napětí, ten je vyšší u AN.) Pokud jde o
funkci snížení šumu bez signálu, byl by to zde asi problém. Patrně by se muselo
sbírat napětí na pinu 5 a posléze prohnát komparátorem a tím spínat tranzistory
blokující nf výstupy. Jenže tím dosáhneme funkce "mute" a to není to samé, co
dělá obvod AN5285K! (Teoreticky by ale tranzistory mohly spínat signál na zem
přes odpory nastavující na jakou úroveň se tedy signál má na výstupu snížit)
Mne napadl coby komparátor pouze LM111 ale použít by šly i jiné obvody. A je
zde ale ještě jeden háček. Ze zapojení BA3308 plyne, že pokud byste mu
zablokovali výstupy, zablokovali byste rázem i vstupy pro usměrňovače řídícího
napětí ALC a tím i možnost vzniku napětí na kombinaci RC ve vývodu 5. Takže by
se to už "neotevřelo nikdy!". Z toho plyne, že podobné blokování sice použít
jde, ale musely by se dát dva OZ (pro každý kanál jeden) např. se ziskem 1 za
BA3308 a teprve ZA NIMI použít možnost zeslabení či zablokování výstupního nf
signálu (např. pomocí LM111 spínat dva JFETy BF245C) !!! Já tu přesné zapojení
neuvádím, neb to rozhodně není věc pro začátečníka a odborník patrně bude po
mém popisu vědět jak na to - ovšem jako jednu z možností "jak" je lépe popsat
orientačně alespoň něco. Faktem je, že i tak je otázkou, zda je lepší postavit
něco s problematicky sehnatelným a drahým obvodem, ale za čtvrt hodiny, nebo
třeba se čtyřma jinýma za celou sobotu, ač levněji. Sám jsem toho názoru, že by
AN5285K nebo ekvivalent měl někdo dovážet za přijatelnou cenu aby nebylo nutné
vymýšlet složité a kombinované konstrukce nedej bůh nakonec ještě z diskrétních
součástek!
Jinou možností, ovšem po úpravě zapojení co je navrženo pro magnetofony, by byl
obvod TDA7284. Ten se u nás sehnat dá (asi za 50CZK v Ostravě viz:
http://tsnova.vltava2000.cz/store/ a zde mají i BA3308 nebo KA2224). Především
jde o to, že obvod je navržen pro vstupní napětí v desítkách mV, nikoli ve
stovkách, takže by potřeboval dělič asi 1:10 na vstupu. (Nebo mu změnit zisk,
jenže můj datasheet jaksi neuvádí s jakým napětím na vstupu to bude ještě
pracovat bez zkreslení.) Mám z něj ovšem poněkud lepší pocit jak z BA3308. Má
též nízký šum a rozsah napájení je už od 3V do 12V! Ale je tu zdá se i jiná
výhoda. Obvod obsahuje spínače původně určené pro přepínání Fe/Cr a to
stejnosměrným napětím. Z toho plyne, že by jich šlo použít pro funkci "mute"
nebo patrně i zeslabení zvuku bez signálu (ovšem opět s pomocí komparátoru a
přídavných sledovačů signálu, neb problém se zablokováním výstupů je zde stejný
jako u BA3308). Jinak pochopitelně i zde není problém jednoduchým spínačem
vypnout ALC a časovou konstantu lze nastavit v pinu 4. Ostatně s tímto obvodem
bych věděl ještě o jednom použití. A tím je doplnění některých rozměrově
větších a levnějších přijímačů jako je např. DX394 (nebo i CB stanic). Zvláště
pak tehdy, když sami máte problém se sluchem. Jde o dvě věci: citlivost obvodu
v desítkách mV vám zaručí možnou kompresi signálu hned za demodulátorem. Tím se
dostáváme k tomu, že pak není nutné neustále kroutit potenciometrem hlasitosti
podle síly stanice, neb co nezvládlo AVC v mezifrekvenci, měl by zvládnout
tento obvod na zvuku. To je navíc výhoda, neb silný signál nosné neznamená
nutně silný signál po demodulaci - u AM záleží na hloubce modulace, u FM zase
na zdvihu. Druhou možná také důležitou věcí je to, že podobné přijímače jelikož
obyčejně nemají možnost příjmu FM a AM tak nesyčí, nemají ani skvelč! Problém
nastane, jakmile si tam FM doděláte nebo i z jiných důvodů skvelč potřebujete.
Obvod v nf části DX394 náhodou má pin, kterým jde "zavřít" ovšem to není
pravidlo - spíše tam podobné obvody použity nebývají! Takže skvelč sice lehce
postavíte s komparátorem LM311 porovnávajícím napětí z diody demodulátoru s
nastavením na potenciometru, ale nemáte co spínat. V případě použití TDA ovšem
můžete využít jeho spínače Fe/Cr a tím blokovat nf cestu! Zabijete tak hned dvě
mouchy jednou ranou. No a protože spínače jsou v obvodu dva, můžete tak umlčet
jak zesilovač přijímače tak jeho linkový výstup na magnetofon, což pochopitelně
zablokováním pouze koncového nf stupně v přijímači nelze. No a ke všemu protože
TDA má zesilovače dva, můžete použít každý extra: jeden pro výstup na mgf a
druhý pro zesilovač v přijímači, navíc by změnou jejich zisku šlo nastavit i
to, že výstupní křivky řízení ALC by byly poněkud jiné (nikoli ale na sobě
nezávislé!). TDA by šlo použít i v modulační cestě za mikrofonem (takže by
nedocházelo k přemodulování) a spínače by zase šly použít pro VOX ovšem opět za
komparátorem nebo podobným obvodem.
Kompresor možná někdo bude chtít doplnit indikátorem vybuzení, špiček, či
podobně. Pokud zde není nutné uvažovat ty špičky, v principu by mělo stačit i
snímání napětí na RC členu pro ALC, ale ten nesmí být zatěžován, jinak se nám
změní časová konstanta! Nebo použít klasické násobiče dvěma s diodami (nejlíp
shottky či Ge) na vstupu zařízení i na výstupu (uvažuji o napětích ve stovkách
mV na vstupu, čili "linkový vstup") a třeba čtyřnásobný komparátor LM339. Pak
by dle nastavení dvě diody blikaly při přemodulování vstupů a dvě dle napětí na
výstupech za celým obvodem kompresoru. Za "normálních okolností" tj. při
odebírání signálů z výstupů "LINE OUT" třeba videa by to ovšem nemělo být po
nastavení už potřeba. (Na druhé straně, jak už jsem psal, signály z kabelovky
nejsou "normální").
Pokud ale máte zájem o zapojení např. limiteru s OZ a JFETy, jedno zajímavé je
například na webu: http://sound.westhost.com/project67.htm a materiál na něj je
u nás (nebo jeho ekvivalenty) prakticky dostupný. Ale pořád myslím i zde
zůstane problém, "co s tím signálem když tam skoro není" protože limitery
limitují od určité hranice a často poměrně vysoké a "limiter" není zase co do
funkce přesně to samé jako ALC. No a u limiteru ( třeba toho s MA151) zase
dochází k tomu, že slabé signály zůstanou často slabé, takže si nepomůžete,
zatím co silné jsou sice omezeny, ale rozsah (u MA151) je tak malý, že je
veliký problém trefit se do rozsahu kdy to "nějak funguje a nezkresluje", neb
rozdíly audio úrovní v našich kabelovkách bývají katastrofální! Pro ukázku: v
kabelovce Karneval v Brně je celkem běžné, že např. reklamy či upoutávky na CS
Filmu způsobí na videu JVC HR-J627MS blikání indikátorů mezi +4 až +6dB, zatím
co jiný kanál má v průměru -15dB a to trvale, což bývá "vylepšováno" zvukem na
slovenské TV, kdy jeden kanál je cca -5dB a druhý -15dB, takže moderátorka
nesedí "v obrazovce" ale metr vlevo vedle: v koutku jako myš! To je ovšem už
katastrofa, ač běžná. Tady bych podotkl, že zde nepomůže ani AN ani BA, museli
byste použít nezávislé obvody pro každý kanál aby došlo k jejich vyrovnání, což
ale jak už jsem psal v úvodu, jindy zase způsobí posouvání středu stereobáze ve
stylu "od střílejícího tanku vpravo směrem doleva", takže jedinou cestou by byl
navíc přepínač, kterým by se obě řízení ALC obou obvodů buď spojily nebo
rozpojily dle toho, "co za hrůzu zase potřebujeme upravit!"
Bohužel pro tyto situace není řešení jiné, než některý z popsaných obvodů a
úpravy dle vlastní situace, neb od televizí ani kabelovek se ničeho a nikdy
nedočkáme. (Aneb TV: "my jsme ty reklamy už tak dostali a NIC s tím nemůžeme
dělat" a kabelovka: "závada je zcela jistě u vás a když si vezmete dovolenou,
tak náš technik se na to někdy přijde podívat mezi 9-16hodinou"). Obdobně asi
nikdy nedonutíme výrobce DVD a VHS k tomu, aby člověk slyšel ve filmu tiché
šeptání bez toho, že při následné střelbě ze samopalů vstává v noci celá
ulice. Doufám tedy, že vám moje návrhy a zkušenosti alespoň nějak pomohou.